Estudio a fondo el concepto de eficiencia energética en un sistema de refrigeración y su importancia con el cambio climático.
Por Jimy Danelli*
En la actualidad el costo de la energía tiene una gran relevancia, no solo por la economía de las empresas sino por su impacto ambiental, siendo los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado máquinas que demandan gran cantidad de energía para disminuir la temperatura, tanto de una cámara frigorífica como también en los ambientes a acondicionar de oficinas, colegios, hogares y comercios. Tanto que los fabricantes, por obligación, deben señalar en sus características EER (Relación de eficiencia energética).
La eficiencia energética se define como PAE=x/l donde l es el largo del evaporador, y x es la distancia donde está ocurriendo la evaporación, medida desde la entrada y hasta el punto en que la evaporación cesa.
El compresor y su eficiencia puede comprobarse con una regla empírica en la que se utiliza un cociente entre la potencia del compresor (kW) y el volumen de suministro (m³/min) a presión nominal para determinar si es necesario sustituir el compresor.
EER y el COP
Como ya se han nombrado, hay nomenclaturas que se consiguen en la descripción de los sistemas; los términos COP (coeficiente de rendimiento) y EER (relación de eficiencia energética) describen la eficiencia en calefacción y refrigeración de los equipos de climatización.
En los sistemas de climatización las enfriadoras son las máquinas que se encargan de generar frío para el recinto. Es importante conocer las bases de su funcionamiento para poder aplicar y entender cómo se genera el frío y que elementos intervienen en la evaporación.
En el teorema de Carnot se establece que el rendimiento de una máquina térmica es siempre menor o igual que el de una máquina térmica reversible que opere entre las mismas temperaturas. Suponiendo un gas ideal, el rendimiento de una máquina térmica es:
rendimiento = 1 – Tf/Tc
Tf = temperatura del foco frío
Tc = temperatura del foco caliente
El ciclo de Carnot ideal es reversible y con él se obtiene el refrigerador de Carnot, que es el usado en las unidades de producción de frío.
Un sistema de refrigeración o de climatización va a tener una capacidad de absorción de calor, esto de acuerdo a la capacidad calculada y dentro de ciertos parámetros.
El parámetro principal que se toma como referencia es la temperatura de evaporación, con ella podemos tener una idea de las temperaturas de trabajo del sistema, sobre todo en sistemas de refrigeración donde la misma no solo es referencia obligada, sino que ya es más que una norma a la hora de saber cómo trabaja el equipo.
Se considera que en un sistema de media o baja temperatura la diferencia entre la temperatura de evaporación y la temperatura de cámara oscila entre los 5K y los 8K, de ahí que las presiones de algunos sistemas sea presiones de vacío, cómo por ejemplo algunas neveras (heladeras) de R134a, dónde a una temperatura de evaporación de -30°C las presiones son de vacío (-2.46 psi).
Entonces cuando tenemos un sistema evaporando a -25°C podemos decir que la temperatura de cámara es de al menos -20°C y si estamos trabajando con R404A la presión sería de 21,20 Psi.
Todos estos son parámetros que pudieran ser hasta de diagnóstico, en el tema de aire acondicionado (climatización) es diferente, porque la evaporación es desde 4°C hasta los 7°C porque las cargas térmicas a abatir son altas, de ahí que no se requieran niveles de evaporación más bajos.
La evaporación evidentemente es la consecuencia de la absorción de calor del sistema, de ahí la importancia de la temperatura porque es una referencia directa de la operación.
Para nosotros los técnicos en refrigeración y aire acondicionado es importante que el cliente tenga un sistema trabajando bajo los parámetros de consumo de energía dentro de los valores de diseño, es posible que el equipo esté funcionando muy bien, sin embargo en cuanto a su eficiencia energética esté fuera de los valores de diseño.
Por esa razón es muy importante ejecutar un riguroso mantenimiento que permita la mayor absorción de calor posible en el evaporador en el menor tiempo y una disipación de calor en el condensador que permita el uso eficiente de la energía, de lo contrario, la factura eléctrica puede verse reflejada con incrementos por falta de mantenimiento, además de ir degradando el funcionamiento del compresor, ya que este continuará operando hasta alcanzar las temperaturas deseadas y bajo presiones de condensación muy por encima a las del diseño.
Planes de mantenimiento
Es por ello que tanto para los sistemas de refrigeración como para los sistemas de aire acondicionado se diseñan planes de mantenimiento que permitan mantener los valores de consumos de energía en los parámetros de diseño lo cual permitirá mantener los costos de operación deseados, además de minimizar el impacto ambiental o lo que hoy llamamos la huella de carbono, al tener al equipo funcionando con un consumo mínimo, siendo esto más amigable y sostenible para el medio ambiente.
Todos los profesionales de la refrigeración tienen una gran responsabilidad de informar a los clientes y usuarios finales de los diferentes sistemas, de las condiciones de operación de los equipos y que al no estar en constante mantenimiento genera mayores costos económicos y un impacto ambiental considerable.
Cuando un sistema consume más energía, en las Plantas Generadoras Termoelectricas se debe quemar más combustible, esto a su vez generará mayores emanaciones de CO2 y contribuirá al cambio climático, lo cual es una consecuencia del calentamiento global que se está generando por las emisiones de CO2, lo que provoca el efecto invernadero.
En efecto, el calentamiento global hace que la tierra aumente su nivel de temperatura de forma muy rápida debido al incremento en la producción y la demanda de energías que se basan en combustibles fósiles.
En consecuencia, el cambio climático podría poner riesgo la supervivencia de los animales y plantas de nuestro planeta, incluso puede afectar la supervivencia del hombre.
Luego, el aumento de la temperatura hace que las masas de hielo se derritan, lo que aumenta el nivel del mar, luego esto puede producir inundaciones que amenazan las costas y algunos litorales podrían correr el riesgo de desaparecer.
Otra de las consecuencias del cambio climático es que se producen fenómenos meteorológicos como huracanes, fuertes sequías, incendios que destruyen plantas y animales. Estos son recursos de subsistencia del hombre, que si se acaban o escasean podría ocasionar peligro grave para la subsistencia humana.
* Jimy Danelli es asesor de mantenimiento en aire acondicionado y refrigeración. Pueden escribirle al correo electrónico: [email protected]
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