La fiabilidad de los sistemas con refrigerantes HFOs como indicador de sostenibilidad

En este contexto, nunca antes ha sido tan necesario contar con soluciones de refrigeración de bajo PCA (GWP) fiables.  Ante el reto de los sistemas de trabajar con temperaturas de ambiente cada vez más altas, ha surgido un nuevo indicador clave de la sostenibilidad: la fiabilidad de los sistemas. 

Cuando los sistemas de refrigeración comercial fallan, la pérdida de productos perecederos afecta diretamente a muchas cadenas de suministro. Las posibles consecuencias para la reputación de un cliente afectado pueden ser considerables, además de las pérdidas económicas sufridas y el perjuicio para clientes y proveedores. Dado que se considera que los residuos alimentarios generan entre el 8 y el 10% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2023, la fiabilidad de la refrigeración es un componente inseparable de la medición justa del impacto del calentamiento global.

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Los retos del CO2

Por su naturaleza, todas las tecnologías de refrigeración están sujetas a una mayor tensión cuando las temperaturas ambientales son más altas; Sin embargo, parecen surgir ciertas tendencias, ya que algunas tecnologías se ven más afectadas que otras.

Especialmente durante las olas de calor, los sistemas de refrigeración transcrítica de CO2 corren un riesgo especialmente alto de fallar debido a la importante presión de funcionamiento del componente de refrigeración transcrítica. Aunque los rangos de temperatura de funcionamiento se han ampliado respecto a las limitaciones tradicionales de esta tecnología, las recientes olas de calor han llevado a numerosos sistemas de CO2 más allá del punto de ruptura.

En una tormenta perfecta de circunstancias, el verano de 2022 también ha sido testigo de un importante aumento de los precios mundiales de la energía, lo que ha llevado a muchos grandes fabricantes de productos químicos a reducir su producción de gas CO2, a menudo producido como subproducto del amoníaco utilizado en los fertilizantes agrícolas. El aumento de la demanda de bebidas gaseosas, hielo y cerveza, dadas las sofocantes temperaturas, ha hecho que muchos productores se esfuercen por satisfacer la demanda, creando una escasez palpable de CO2 y un agotamiento de los recursos existentes.

Por el momento se desconoce si esta situación es temporal o duradera a largo plazo, pero la frecuencia y duración de esta limitación va en aumento. La fragilidad del suministro de CO2 es otro factor que dificulta la aplicación a gran escala de las tecnologías de refrigeración con CO2 de forma fiable.

En agua caliente - Los costes ocultos de los sistemas de CO2

Aunque las características de bajo PCA del CO2 como refrigerante son difícilmente criticables, es necesario tener una visión global y sistémica de este tipo de refrigerante para entender cómo se compara con otros refrigerantes probados en condiciones reales.

Desde el punto de vista de la sostenibilidad, la FIABILIDAD DEL SISTEMA es el campo de prueba indiscutible del verdadero coste de un sistema de refrigeración, en términos económicos, ecológicos y/o de reputación.

Por ejemplo, aunque las propiedades termofísicas del CO2 lo convierten en un refrigerante adecuado en teoría, su baja temperatura crítica y su alta presión crítica se traducen en una mayor tensión mecánica en áreas específicas, lo que requiere piezas reforzadas o componentes adicionales para funcionar de forma ideal. Esto, por supuesto, requiere una mayor inversión -algo que los usuarios finales pueden o no elegir-. Los intercambiadores de calor son un ejemplo perfecto de este dilema económico.

Su dimensionamiento preciso representa un coste considerable y, por tanto, a veces se pasa por alto. En consecuencia, las olas de calor de este verano demostraron cómo la pulverización de agua se está convirtiendo, lamentablemente, en una forma habitual de hacer frente a los intercambiadores de calor mal dimensionados, lo que provocó un mayor despilfarro en un periodo en el que la escasez de agua es ya una preocupación crítica.

Por desgracia, la refrigeración por agua no se limita a los intercambiadores de calor mal dimensionados. Los sistemas transcríticos de CO2 que funcionan a temperaturas ambiente más elevadas suelen necesitar equipos adicionales de preenfriamiento basados en el agua, como las almohadillas adiabáticas, en las que el aire ambiente también se preenfría con el uso de agua. El hecho de que estos sistemas necesiten para funcionar el único recurso que escasea durante las olas de calor y las sequías es, como mínimo, un reto desde el punto de vista ecológico.

Los fallos documentados de los sistemas transcríticos de CO2 durante la reciente ola de calor han puesto de manifiesto estos inconvenientes. Las presiones comparativamente más altas a las que operan estos sistemas (en relación con instalaciones comparables basadas en HFO bajo las mismas condiciones ambientales) conducen a otro problema grave, el vertido casi total de refrigerante a la atmósfera en caso de avería. Para volver a poner en marcha un sistema de CO2, lo que ya es una tarea ardua debido a su complejo diseño, también hay que tener acceso a una cantidad suficiente de refrigerante, lo que, dada la recurrente escasez de suministro, puede resultar difícil. Esto puede ser determinante para que los alimentos, medicinas o productos almacenados sobrevivan o no al fallo de refrigeración.

Incluso sin un fallo total del sistema, las tensiones mecánicas adicionales que caracterizan a estos sistemas suelen provocar un aumento del ruido y las vibraciones, lo que aumenta la incomodidad tanto del personal como de los clientes que frecuentan estas instalaciones.

Conseguir el equilibrio adecuado: la ventaja de los HFO

Si bien el PCA sigue siendo una métrica clave del impacto medioambiental de los refrigerantes, las condiciones del mundo real demuestran que la fiabilidad del sistema es un factor crítico a la hora de determinar cómo se comportan realmente las distintas tecnologías. Cuando los sistemas fallan, las consecuencias no son aisladas, y causan impactos económicos, de reputación y ecológicos mucho más allá de los límites del sistema afectado.

Los refrigerantes HFO de bajo PCA, como el R-454A y el R-454C, no comparten la misma clasificación de PCA (GWP) que el R-744 (CO2), pero presentan múltiples ventajas tangibles. Al ofrecer una mayor fiabilidad en condiciones de calor extremo, al requerir instalaciones menos complejas y al ofrecer unos costes totales del ciclo de vida más bajos, los HFO representan una solución de refrigeración pragmática, fiable y ecológica no sólo sobre el papel, sino también en la práctica.

La mejora de la fiabilidad y la sostenibilidad a largo plazo de nuestra cadena de frío puede lograrse mediante la cooperación y el intercambio de conocimientos en toda la cadena de valor. Hoy en día existen varias alternativas en cuanto a refrigerantes y equipos. Ninguna de ellas puede cubrir la gran variedad de requisitos de la industria de la refrigeración, ya que cada una presenta ventajas e inconvenientes que deben evaluarse caso por caso, teniendo en cuenta cada aplicación específica.

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