Criterios para la selección del refrigerante en sistemas de refrigeración y aire acondicionado

Todos hemos oído hablar del efecto invernadero. También que los gases refrigerantes químicos tienen parte de culpa. Lo que quizás no todo el mundo sepa es que la energía consumida, y la forma en que ésta se produce, es mucho más perjudicial que los refrigerantes químicos. ¿Es el aire acondicionado y el frío industrial uno de los principales causantes del efecto invernadero?, ¿Cómo afectan los refrigerantes químicos en comparación con el ahorro energético? ¿Cuál es el potencial de ahorro energético de los sistemas actuales? ¿Qué opciones son más seguras para las personas y el planeta? ¿Y las más fiables? Éstas y otras preguntas en clave eficiencia y precio son las que pretendemos responder con este artículo.

Para ilustrar la respuesta a  lo que hemos comentado vamos a utilizar extractos de un artículo de la revista The Economist de Agosto 2018  titulado Global Cooling (entrecomillado) el cual menciona el sector del aire acondicionado como un ejemplo. Entendemos que en la refrigeración y el frío industrial o ultra congelación, todo lo comentado tiene una incidencia aún mayor.  No en vano es es el responsable del 50% de toda la energía que se consume en la industria de la alimentación perecedera.

“Las ventas de aire acondicionado en las primeras tres semanas de Julio han sido un 192% superiores al año mismo período del año 2017. Según la IEA en los próximos 10 años se instalarán 1bn. de equipos en todo el mundo. Esto incrementará 2/3 el número de equipos que existían en 2016. Si incluimos también el sector de la refrigeración entre otros, el stock sería de 6bn en una década. Todo esto será muy beneficioso para las personas pero también tendrá un impacto muy importante en el planeta”.

 

“En la RPC en 1990 solo unas pocas viviendas tenían aire acondicionado. Actualmente la práctica totalidad de hogares cuentan con un equipo. Esto representa un 35% del total. Estados Unidos es el 23%. India e indonesia están siguiendo incrementos similares a los de China en 1990. En el Golfo se ha incrementado desde 500.000 aparatos en 1950 hasta 20m a día de hoy. Si sigue a este ritmo en el año 2030 Arabia Saudí consumirá más energía en aire acondicionado que la que ahora está exportando como petróleo”.

 

“De momento solo el 8% de la población de 3000 Mill.  en el trópico tienen aire acondicionado. En América y Japón el ratio es del 90%”.

 

“Últimamente se han publicado muchos artículos relacionados con el uso y el abuso del aire acondicionado. Alguno incluso lo califican de “El engañoso mundo del aire acondicionado”. Otros mencionan que en algunos edificios se podrían conservar “cadáveres”. A pesar de ésto nadie duda que el aire acondicionado y la refrigeración en general hacen más saludables a las personas. También influye en el aumento del rendimiento en el trabajo así como a un mejor aprovechamiento de los recursos gracias a una mejor conservación y producción de alimentos. En América Central cada grado sobre los 26ºC reduce un 1% el GDP. En Francia se atribuyeron entre 10.000 a 17.000 muertes a la ola de calor del 2003. Este año ha sido más caluroso que el 2003 pero las muertes por esta causa han sido muy inferiores. En España, según Joan Ballester del Instituto para la Salud de Barcelona, dice que las muertes por ola de calor han disminuido entre los años 1980 y 2015 a pesar de que la temperatura se ha elevado 1ºC y la población en general ha envejecido. En Alemania, según Stefan Muthers del Servicio Alemán de Meteorología, 2003 y 2015 han sido los dos años más calurosos de los últimos 50 años. Las muertes en 2015 por esta causa han sido un 20% inferiores a las del 2003”.

 

“Según la OMS un cuarto de millón de personas morirán por esta causa en el año 2050. Tantas como bebés durante el parto en la actualidad”.

 

“Según la Universidad de Birmingham en Gran Bretaña, la refrigeración de los alimentos en la industria utiliza solo un poco menos de energía que el aire acondicionado”. Esto en mi opinión es un dato muy revelador ya que solo funciona los meses de calor, mientras que la producción alimentaria lo hace todo el año. Y por tanto habla del peso real del aire acondicionado.

 

“En los países en desarrollo, la mitad de la cosecha se pierde”. En la pesca artesanal los ratios llegan al 70%. “La refrigeración puede jugar un papel fundamental en la mejora de estos ratios, a la vez que reduce los gases de efecto invernadero derivados. Según la OMS  600m de personas enferman por comer comida en mal estado. 400mil mueren por esta causa. Un cuarto de las vacunas se pierden por no ser conservadas adecuadamente. Según la OMS 1.5m de personas mueren cada año, más que en accidentes de carretera, por enfermedades que cuentan con una vacuna”.

 

“El aire acondicionado produce gases de efecto invernadero por dos vías”:

 

“La primera, por la energía que consume. Según la IEA este consumo mundial es de 2000TWhs año. Esto produce 4bn de toneladas de CO2. El 12% del total. Sin una mejora de la eficiencia energética, en el 2050 este consumo será de 6000TWh año según el IEA”.

 

“En los días  calurosos en Riad el aire acondicionado es  el causante del 70% del consumo total en hora punta.  Esto es importante porque demanda la construcción de unas infraestructuras que luego son infrautilizadas gran parte del día, lo que lleva a la construcción de instalaciones lo más baratas posible basadas en carbón o diésel”.

 

“La segunda, por el uso de refrigerantes químicos, que atrapan entre 1000 y 9000 veces más calor que el CO2”.

 

“Con todo ésto no es difícil llegar a la conclusión del Sr. Paul Hawken de Project Dowload, un Think Tank, el cual calcula que la mejora de los sistemas del aire acondicionado, y yo personalmente añadiría, y de la refrigeración industrial, pueden hacer más que cualquier otro sector en la reducción de los gases de efecto invernadero”.

 

“Otras personas, como Fatih Birol de IEA, mencionan que el aire acondicionado tiene una demanda insaciable de energía. Y lo denomina uno de los puntos críticos más inciertos  en el debate energético. Recientemente el Laboratorio Nacional de Berkeley en California ha calculado la emisión extra de CO2 que supone contar con sistemas de aire acondicionado cuya eficiencia es menor a la que ya existe en el mercado. Y concluye que el mundo podría ahorrarse 1000 subestaciones energéticas  de 500MW para el año 2030. Aun teniendo en cuenta el aumento de equipos. En India se podrían reducir hasta  tres veces la emisión de gases de efecto invernadero en comparación con el plan del gobierno de instalar 100GW de energía solar en 2022”.

 

La reducción de la energía y de los gases de efecto invernadero depende en parte de los gobiernos, sus normativas y sus plazos. Estoy de acuerdo con muchas opiniones que  califican los acuerdos internacionales como poco ambiciosos y de largo plazo. También con otras que opinan que los gobiernos como el español, ya han legislado pero les falta tomar medidas eficaces para reducir el consumo energético.

Por todo ésto creemos que el papel de las ingenierías, instaladores y fabricantes de equipos debiera ir por delante y ofrecer sistemas que resuelvan esta cuestión. Nuestra contribución como fabricantes de compresores, y por tanto máximos responsables del consumo energético, es decisiva. Y no solo desarrollando compresores de alta eficiencia como los ya existentes sino respondiendo a las siguientes cuestiones:

¿Cuáles son las prioridades?

¿Es mejor el CO2 transcrítico que otras opciones?

¿Son seguros los hidrocarburos?

¿Es seguro el amoniaco?

¿Qué soluciones existen?

Después de la información facilitada entendemos que la reducción de la energía es clave para la reducción de los gases de efecto invernadero y tiene un impacto muy superior (del doble) a la eliminación de los refrigerantes químicos. Y ésto simplemente aplicando los sistemas más eficientes que ya existen en el mercado.

Pero estamos hablando de prioridades, y seguro que todos estamos de acuerdo en ordenarlas del siguiente modo:

1.- Seguridad, para las personas y el planeta

2.- Fiabilidad, para la garantizar la producción de la industria en que se instalan.

3.- Eficiencia, por la reducción de los gases de efecto invernadero que ello representa, y como medio para incrementar la competitividad del producto del cliente final

4.- Precio asumible por los clientes.

De los refrigerantes que hay en el mercado todos son susceptibles de ser criticados por inseguros, poco fiables, de eficiencias mejorables y con un precio poco competitivo. Y no me refiero al refrigerante en sí mismo sino al sistema en su conjunto derivado del uso de uno u otro. Nosotros queremos dar nuestra opinión  desde la neutralidad de un fabricante de compresores cuyo negocio es comprimir gas, sea éste el que sea.    

Seguridad:

Los hidrocarburos son gases altamente eficientes y sin efectos “invernadero”. Se  consideran peligrosos aunque todos tenemos instalaciones con hidrocarburos en nuestras casas y con muy pocas incidencias en la seguridad de las personas. El amoniaco utilizado en el 99% de las plantas de frío industrial es un refrigerante tóxico y explosivo que sin embargo advierte de su presencia minimizando los riesgos. También cuenta con muy pocas incidencias en clave seguridad, la mayoría atribuibles a actuaciones negligentes,  y ningún efecto pernicioso para el planeta. El aire y el agua, así como el CO2, también son una opción en clave seguridad. En este punto hay que destacar que alguno de estos refrigerantes, a pesar de ser seguros, se limitan a ciertas potencias y/o aplicaciones, bien porque no existe compresor que lo comprima en esa potencia, o bien porque la legislación limita la carga máxima permitida. Técnicamente ya se ha avanzado en los dos frentes, pero siempre en torno a estos cinco refrigerantes: Amoniaco, CO2, Hidrocarburos, Aire y Agua.

Fiabilidad:

Un sistema debe ser fiable y lo será aún más si es simple y con pocos elementos susceptibles de dar problemas. Además, si los elementos que se instalan requieren menos mantenimiento y piezas, entonces aún mejor. Actualmente hay sistemas que multiplican enormemente el número de compresores necesarios para una determinada solución técnica. En algunos casos, como el CO2 en ciertas potencias y sectores, no hay otra opción; pero ésto no lo hace la solución perfecta sino la única posible. Esto es bueno para el fabricante de compresores pero MYCOM no lo considera una solución de largo plazo. En resumen, los sistemas con menos compresores, y de ellos los que dependen de menos piezas en movimiento como los del tipo tornillo, son los más fiables. Los compresores alternativos de última generación también son muy fiables y para ciertas aplicaciones cuentan con mejores rendimientos tal y como se explica a continuación.  

Eficiencia:

El compresor 280J de MYCOM ahorra más de un 12% de energía, lo que supone  un ahorro por compresor de 436.000€ en 40.000 horas al 100% de capacidad y 0,13€kW. O dicho de otro modo, 3.360.000 kW. Esto es en comparación con otro compresor de otra marca recién incorporado al mercado y por tanto de “última tecnología”. Esta involución técnica no es el camino de lo que entendemos prioridades de nuestro planeta. Tampoco de las ingenierías, instaladores y mucho menos clientes finales.

Otro ejemplo de “involución” es el uso de compresores de tornillo simple etapa que, en ciertas aplicaciones de baja temperatura, consumen un 60% más que el equivalente en compresores alternativos MYCOM doble etapa de última generación.

También queremos mencionar el uso de bombas de calor de alta presión en aplicaciones de recuperación de calor en sistemas de refrigeración industrial. Los rendimientos son espectaculares.

Precio:

Según un instalador especializado en sistemas de CO2 transcrítico las aplicaciones de frío comercial de gran potencia cuestan un 50% menos que su equivalente en amoniaco. Por el contrario consumen casi un 40% más. Ésto incluye el uso de sistemas de apoyo a la condensación con temperaturas superiores a 28ºC. Es verdad que en ciertas potencias y aplicaciones el Co2 parece la única solución. Pero entendemos que, en los sistemas que lo permitan, se debiera priorizar el ahorro energético como mejor solución.

Por otro lado el uso de compresores alternativos con refrigerantes como el amoniaco y otros, es una solución muy competitiva,  a pesar de sus necesidades adicionales de mantenimiento. Esto es especialmente destacable en aplicaciones de doble etapa en donde el precio es mucho más competitivo que la misma instalación con dos compresores independientes.

Conclusiones:

El ahorro energético contribuye enormemente a reducir la emisión gases de efecto  invernadero por hora de funcionamiento de la máquina. No necesita circunstancias adicionales como la “fuga fortuita” de un sistema con refrigerantes químicos. Y por tanto es una apuesta segura para la seguridad y sostenibilidad del  planeta y también para la fiabilidad y eficiencia del negocio del instalador y del usuario final.

La legislación existente ya obliga a la utilización de sistemas eficientes. Lo que no hace es penalizar el uso de los que no lo son. Entendemos que esto debería cambiar en breve ya que resulta muchos más rentable que pagar la cuota parte de exceso de emisiones de CO2

La tecnología MYCOM actual mejora la eficiencia de los sistemas en funcionamiento, y también de muchas de las nuevas opciones que están saliendo al mercado. Los porcentajes de mejora llegan a ser espectaculares. Y representan una inversión segura para todos.

Los gases refrigerantes químicos con efecto invernadero, cuando fugan a la atmósfera, son inseguros para el planeta, poco fiables por sus deslizamientos, ineficientes en muchos casos y con un precio elevado en casi la totalidad de las opciones.

Los gases naturales como los hidrocarburos, el amoniaco, el CO2, el aire y el agua cuentan con soluciones seguras para el planeta y las personas, son fiables, muy eficientes y con sistemas a precios amortizables a corto plazo. 

Es labor de todos diseñar sistemas responsables que cuenten con potencias ajustadas a las necesidades y con elementos seguros, fiables y eficientes. Y existen soluciones que además tienen precios asumibles para la mayoría de los inversores.

 

El texto entrecomillado forma parte del artículo de la revista The Economist titulado Global Cooling publicado el 28 de Agosto del 2018.  Traducción realizada por José Ramón Botana.

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  • Empresa multinacional de origen japonés.
  • Primer fabricante del mundo de compresores alternativos y de tornillo destinados a la refrigeración industrial y compresión de gases.
  • Una de las mayores instaladoras de sistemas de refrigeración industrial "llave en mano".
  • Fabricante de túneles de congelación continua para la industria alimentaria.
  • Fabricante compresores alternativos desde 1924.
  • Fabricante compresores de tornillo desde 1964.
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