La fiabilidad del sistema como medida de sostenibilidad

Entre junio y agosto de 2022 tuvieron lugar olas de calor recurrentes y severas en Europa, ocasionando temperaturas extremas, acompañadas por amplios recortes de agua en todo el continente, según este artículo remitido por Chemours. Lejos de ser un acontecimiento puntual, los climatólogos relacionan cada vez más el calor extremo al impacto de un cambio climático mayor y predicen que los cambios en el Jet Stream ocasionarán olas de calor cada vez más frecuentes en los años venideros1,2.

La fiabilidad de la refrigeración es un componente inseparable de una medición adecuada del impacto en el calentamiento global

Este verano, los titulares de las noticias en todo el continente lamentaban numerosos fallos a gran escala de sistemas de refrigeración, acentuado por imágenes gráficas y videos de alimentos desechados y estanterías de los supermercados vacíos, lo que también fue trending topic en las redes sociales.

Por eso, nunca ha estado más claro que hay que contar con soluciones de refrigeración fiables de bajo GWP y que, con los retos que se plantean a todas las tecnologías de refrigeración a temperaturas ambiente más elevadas, está surgiendo una forma nueva y crítica de medición de la sostenibilidad y la fiabilidad del sistema.

Cuando fallan los sistemas de refrigeración comercial, el impacto de la pérdida de perecederos puede sentirse en los vaivenes de numerosas cadenas de suministro. Las consecuencias potenciales de reputación para el cliente afectado pueden ser sustanciales, por no citar las perdidas económicas en las que se incurre y el mal servicio a clientes y proveedores. 

Con unos desechos de alimentos responsables de entre el 8% y el 10% de las emisiones globales de efecto invernadero en 2023, la fiabilidad de la refrigeración es un componente inseparable de una medición adecuada del impacto en el calentamiento global.

Los retos del CO₂

Por su propia naturaleza, todas las tecnologías de enfriamiento están sujetas a un esfuerzo mayor con temperaturas ambiente más elevadas; no obstante, parece que están surgiendo determinadas tendencias, con algunas tecnologías que resultan más afectadas que otras.

Especialmente durante las olas de calor, los sistemas de refrigeración transcríticos de CO₂ tienen especial riesgo de fallo debido a la presión de funcionamiento significativa del componente de refrigeración transcrítico. 

Mientras que las gamas de temperatura se han ampliado en la actualidad sobre las limitaciones tradicionales de esta tecnología, las olas de calor, como se ha citado anteriormente, han empujado a numerosos sistemas de CO₂ a superar su punto de ruptura anterior.

En una tormenta perfecta de circunstancias, el verano de 2022 ha visto también un importante incremento en los precios globales de la energía, lo que ha llevado a los más importantes fabricantes químicos a reducir su producción de gas CO₂, producido a menudo como un subproducto del amoniaco utilizado en los abonos en agricultura.

Un pico en la demanda de bebidas con gas, del hielo y la cerveza, dadas las temperaturas sofocantes, ha dejado a muchos productores luchando para cubrir la demanda, creando una escasez palpable de CO₂ y de recursos.

Se desconoce en la actualidad si esta situación va a resultar temporal o más a largo plazo; no obstante, la frecuencia y duración de estos recortes va en aumento. La fragilidad del suministro de CO₂ es además otro factor limitante para la implementación a larga escala de tecnologías de refrigeración fiables de CO₂.

Los costes ocultos de los sistemas de CO₂

Mientras que las características de bajo GWP del CO₂ como refrigerante apenas pueden ser criticadas, se precisa una visión sistemática y amplia de este tipo de refrigerante para comprender si está a la altura de otros refrigerantes ensayados y comprobados en condiciones reales.

Los fallos documentados de los sistemas transcríticos de CO₂ durante la reciente ola de calor han puesto estos inconvenientes en el punto de mira

Desde la perspectiva de sostenibilidad, la fiabilidad del sistema es un terreno de pruebas indiscutible para el verdadero coste de un sistema de refrigeración en cuanto a economía, medio ambiente o reputación.

Por ejemplo, mientras que las propiedades termofísicas del CO₂ lo hacen en teoría un refrigerante adecuado, su baja temperatura crítica y elevada presión crítica se traduce en mayor estrés mecánico en áreas específicas, lo que requiere piezas reforzadas o componentes adicionales para que funcione idealmente. Por supuesto, esto precisa inversiones, algo que los usuarios finales podrían aceptar asumir o no. Los intercambiadores de calor son un ejemplo perfecto de este interrogante económico.

Sus dimensiones exactas representan un coste considerable y por eso a veces se pasa por alto. En consecuencia, las olas de calor de este verano demostraron cómo el espray de agua es lamentablemente una forma común de enfrentarse a intercambiadores de calor de dimensiones escasas lo que, desafortunadamente, condujo a mayor derroche en una época en la que la escasez de agua ya era una preocupación crítica.

Desgraciadamente, el enfriamiento de agua no se limita a los intercambiadores de calor incorrectamente dimensionados. Equipos adicionales de pre-enfriamiento basados en agua, como los bloques adiabáticos, en los que el aire ambiente también se pre-enfría con el uso del agua, son a veces necesarios para los sistemas transcríticos de CO₂ que funcionan en temperaturas ambiente más elevadas. Que estos sistemas precisen para funcionar un recurso que es el más escaso durante las olas de calor y las sequías es un reto desde una perspectiva ecológica, por decirlo suavemente.

Los fallos documentados de los sistemas transcríticos de CO₂ durante la reciente ola de calor han puesto estos inconvenientes en el punto de mira. Las comparativamente mayores presiones en las que estos sistemas operan (relativos a las instalaciones comparables basadas en HFO bajo las mismas condiciones ambientales) llevan a otro problema serio: la casi total descarga de refrigerante en la atmósfera durante el fallo. 

Para reiniciar un sistema de CO₂, ya de por sí una tarea trabajosa debido a su complejo diseño, uno debe también tener preparado el acceso a una cantidad suficiente de refrigerante lo que, dados los recortes recurrentes de suministro, puede ser difícil. Es crucial que esto puede ser un determinante en si los alimentos, medicinas y productos almacenados sobreviven al fallo de refrigeración o no.

Incluso sin un fallo total del sistema, las tensiones mecánicas adicionales que caracterizan a estos sistemas dan lugar a menudo a mayores ruidos y vibraciones, lo que suma molestias tanto para la plantilla como para los clientes que frecuentan estas instalaciones.

Encontrar el equilibrio adecuado

Mientras que el GWP sigue siendo una medida clave del impacto medioambiental de los refrigerantes, las condiciones en situación real muestran que la fiabilidad del sistema es un factor crítico al determinar cómo se miden realmente las distintas tecnologías. Cuando los sistemas fallan, las consecuencias no son aisladas y ocasionan impactos económicos, de reputación y medioambientales bastante más allá de los confines del sistema afectado.

Los refrigerantes de bajo GWP HFO tales como R-454A y R-454C no comparten el mismo índice de GWP que el R-744 (CO₂), pero potencian muchas ventajas tangibles. Ofrecen mayor fiabilidad en condiciones extremas de calor, precisando instalaciones menos complejas y ofreciendo unos costes totales de vida útil inferiores: los HFO representan una solución de refrigeración pragmática, fiable y ecológica no sólo sobre el papel, sino también en la práctica.

Mejorar a largo plazo la fiabilidad y la sostenibilidad de nuestra cadena de frío puede lograrse por medio de la cooperación y compartiendo aprendizajes en toda la cadena de valor. En la actualidad, hay varias alternativas disponibles en cuanto a refrigerantes y equipos. Ninguno puede cubrir la variada paleta de requisitos de la industria de refrigeración, ya que cada uno presenta fortalezas e inconvenientes que deberían ser evaluados caso por caso, teniendo en cuenta la aplicación específica.