Inversión en el futuro
El uso de refrigerantes naturales a bordo de barcos ha demostrado ser una práctica eficiente que arroja bajos costos operativos, además de que reduce el impacto de la refrigeración en el medio ambiente.
En su informe ambiental, las Naciones Unidas concluyeron que la única forma de limitar los efectos del cambio climático a nivel mundial es reducir radicalmente las emisiones de gases de invernadero. La Unión Europea (UE) ha asumido un papel líder en este aspecto, y en el 2006 aprobó un mandato para la reducción de algunos gases de invernadero fluorados, el cual entró en vigencia desde este mes de julio.
El “Mandato de Gases Fluorados” (F-Gas Directive, por su denominación en inglés), incluye regulaciones que especifican que a los sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeración se les debe suministrar mantenimiento regular por parte de un personal calificado, además de ser sometidos a pruebas para asegurar que no se presenten fugas; esto conduce a disminuir las emisiones de gas de invernadero.
“Los sistemas de refrigeración que utilizan refrigerantes naturales serán cada vez más importantes”, afirma Monika Witt, CEO de Eurammon, la Iniciativa Europea para Refrigerantes Naturales. “Si se utiliza amonio, dióxido de carbono o hidrocarburos, que no son solamente refrigerantes naturales neutrales con el clima, sino que también son muy eficientes, se presentarán entonces bajos costos operativos, lo que los constituye en una inversión segura en el futuro”.
Las compañías navieras confían en los refrigerantes naturales
Por ejemplo, Axima Refrigeration France, suministró un sistema de refrigeración que utiliza el propano, refrigerante natural, para un barco operado por Philips Petroleum que procesa petróleo crudo (Producción Flotante, Almacenaje y Descarga –FPSO-).
Estos barcos especializados en FPSO recolectan el petróleo y el gas de las perforaciones de petróleo, los procesan y los almacenan hasta que las materias primas puedan ser transferidas a un carrotanque o dispuestas en una tubería. El barco FPSO que opera en el Mar de Timor entre Australia y Timor Oriental posee tanques para almacenaje provisional de propano y butano.
Dada la alta temperatura del ambiente, de aproximadamente 30º C, es necesario refrigerar constantemente el petróleo crudo, (el propano a -39º C y el butano a -7º C); para lo cual se utilizan cuatro enfriadores con una capacidad total de refrigeración de 5 MW. Asimismo, para aumentar la eficiencia de la planta, los contratistas conectaban los generadores en cascada, lo que permitía que el refrigerante propano se enfriara en dos etapas, y el calor de condensación se disipaba entonces en el agua de mar circundante. El principal componente del sistema de refrigeración es un compresor de tornillo lubricado con aceite con un flujo de volumen de 8,000 m³/h.
El cuarto enfriador es un respaldo que hace posible que la tripulación del barco se mantenga fresca y continúe procesando el petróleo, incluso cuando algunos de los sistemas de refrigeración se averían. Todos los compresores de tornillo son iguales en la disminución del número de repuestos que se necesitan, lo que representa un factor importante dado el limitado espacio que hay a bordo de un barco. El sistema de refrigeración fue exitosamente puesto en operación a bordo del barco FPSO en el año 2003.
Para proteger el equipo contra la corrosiva agua salina, Axima Refrigeration construyó todas las tuberías y los tambores de irrupción en acero inoxidable, mientras que los intercambiadores de calor, los condensadores y los enfriadores de petróleo están hechos de titanio. Cabe resaltar que para la operación de plantas técnicas litorales se aplican normas muy estrictas.
Por su parte, Atlantic Pelagic Seafood (compañía naviera internacional de los Estados Unidos) comisionó a Grenco B.V. Marine para adaptar en el “American Freedom”, un barco de refrigeración para peces, un sistema de refrigeración que fuera grande y ambientalmente amigable.
Puesto en funcionamiento hacia finales del 2006 y con una capacidad de procesamiento de aproximadamente 400 toneladas de pescado de mar por día, el “American Freedom” es uno de los mayores barcos arreciferos del mundo. Opera como un barco nodriza en regiones del Atlántico, es decir, sirve como una base para barcos pesqueros que traen su pesca de arenque y macarela, y la bombea directamente a una bodega mientras está en el mar.
El contratista planeó y construyó un sistema de refrigeración en cascada utilizando amoníaco y dióxido de carbono. El lado de alta presión utiliza cuatro compresores de tornillo con amoníaco con una salida total de 4,500 kW. Este circuito es cargado con 1,500 kg de amoníaco; la temperatura de evaporación es de -6º C y la temperatura de condensación es de 36º C. El lado de baja presión emplea cuatro compresores de tornillo con dióxido de carbono, suministrando 2,000 kW de capacidad de enfriamiento; la temperatura de evaporación en este lado es de -50º C y la temperatura de condensación es de -2º C.
El pescado es sometido a congelamiento de choque en 36 congeladores de placas verticales y luego es almacenado en bodegas frías que son refrigeradas con enfriadores de aire que utilizan dióxido de carbono. El dióxido de carbono calentado se usa para descongelar los enfriadores, con lo que se elimina la necesidad de una unidad de descongelación convencional, y se logran ahorros adicionales de energía.
El circuito de baja presión contiene un total de 10.000 kg de dióxido de carbono, mientras que el circuito de amoníaco es parte de la cascada y ofrece también dos enfriadores que se utilizan para enfriar el agua de mar (esta combinación es una total novedad en la tecnología de refrigeración para barcos). Todas las partes del sistema de refrigeración se monitorean automáticamente y pueden ser controladas desde un computador central.
Tecnología con un futuro brillante
“Los planeadores, contratistas, fabricantes de componentes y operadores que han unido sus fuerzas y cruzaron las fronteras competitivas para formar la Iniciativa Europea para los Refrigerantes Naturales, Eurammon, trabajan constantemente en el desarrollo de soluciones ambientalmente benévolas para la tecnología de refrigeración” afirma Monika Witt de Eurammon.
“Los refrigerantes naturales ya se utilizan en acondicionamiento de aire comercial, en la industria de bebidas y alimentos, en los deportes y en diferentes parques recreativos, así como en la industria de químicos y farmacéuticos y en el comercio automotriz. La meta es hacer más ajustes y mejorar los procesos técnicos y reforzar la eficiencia de energía, para contribuir así con la protección del clima”.
Refrigerantes naturales
Amoníaco (NH3): El amoníaco ha sido utilizado exitosamente como un refrigerante en las plantas de refrigeración industrial por más de 130 años. Es un gas incoloro que licua bajo presión y tiene un olor picante. El amoníaco no tiene potencial de deterioro del ozono (PDO= 0) ni tiene potencial directo de calentamiento global (PCG= 0).
Gracias a su alta eficiencia de energía, su contribución al potencial indirecto de calentamiento global es también baja. El amoníaco es inflamable y tóxico para la piel y las membranas mucosas. Sin embargo, su energía de ignición es 50 veces más alta que la del gas natural, y el amoníaco no se quema sin una llama de soporte.
Debido a la alta afinidad del amoníaco por la humedad atmosférica, ha sido calificado como “difícilmente inflamable”. El amoníaco es tóxico, pero tiene una característica: su fuerte olor, la cual le da una capacidad de advertencia por debajo de las concentraciones de 3 mg/m³ de amoníaco en aire posibles. Esto significa que el amoníaco es evidente a niveles muy por debajo de los que ponen en peligro la salud. Además, el amoníaco es más liviano que el aire y por lo tanto sube rápidamente.
Dióxido de Carbono (CO2): el dióxido de carbono tiene una larga historia en el campo de la refrigeración que se extiende hacia mediados del siglo XIX. Es un gas incoloro que se licua bajo presión, con un olor y sabor ligeramente ácidos. El dióxido de carbono no tiene potencial de deterioro del ozono (PDO= 0) y tiene un insignificante potencial directo de calentamiento global (PCG= 1) cuando es utilizado como refrigerante en ciclos cerrados.
No es inflamable, es químicamente inerte y más pesado que el aire. El dióxido de carbono es narcótico y dañino para la salud humana a concentraciones moderadamente altas. Debido a que el dióxido de carbono tiene una temperatura crítica más baja que otros refrigerantes, las investigaciones recientes se han enfocado particularmente en la optimización del diseño del sistema, y están siendo desarrolladas plantas de refrigeración cada vez más efectivas para cerrar este bache. El dióxido de carbono está disponible en abundancia y no hay necesidad de reciclarlo o desecharlo.
Hidrocarburos: Las plantas de refrigeración que utilizan hidrocarburos como el propano (C3H8) o el butano (C4H10) han estado en operación en todo el mundo por muchos años. Los hidrocarburos son gases incoloros y casi no tienen olor, se licuan bajo presión y no tienen potencial de deterioro del ozono (PDO= 0) ni potencial significativo directo de calentamiento global (PCG= 3).
Gracias a sus destacadas características termodinámicas, los hidrocarburos producen particularmente refrigerantes eficientes de energía. Son más pesados que el aire y tienen un efecto anestésico y asfixiante a concentraciones altas.
Los hidrocarburos son inflamables y con capaces de formar compuestos explosivos con el aire; sin embargo, con las actuales normas de seguridad, las pérdidas de refrigerante son casi de cero. Los hidrocarburos están disponibles a bajo costo en todo el mundo y gracias a sus características ideales de refrigerante, son utilizados comúnmente en pequeñas plantas con cargas bajas de refrigerante.
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