Integración de tecnologías evolución de la refrigeración

Las tecnologías aplicadas en equipos de refrigeración comercial ligera y su integración en la oferta de soluciones han atravesado un proceso de evolución, principalmente entre compresores, micromotores y controladores, que ha impactado en algunos de sus principales componentes.

José Luiz Lemke Arins.

No hay como escapar. La energía está en todos los aspectos de nuestras vidas; incluso cuando dormimos, el refrigerador está funcionando, el aire acondicionado nos permite una noche de sueño tranquila y confortable; durante el desayuno, el microondas calienta la comida, el coche nos lleva hasta el trabajo y para todo esto alguna forma de energía es necesaria.

No todas las fuentes de energía son renovables e incluso las renovables tienen algún impacto ambiental. Mucho se comenta hoy de buscar opciones sostenibles para la refrigeración y la ventilación, como consumos energéticos menores, refrigerantes ecológicos, materiales reciclables, entre un sinfín de posibilidades para hacer más eficaces los equipos de refrigeración.

Por tal motivo, los diferentes componentes de estos sistemas han experimentado transformaciones que pretenden mejorar su funcionamiento y ofrecer versatilidad para su utilización en las distintas aplicaciones de la industria.

Evolución de eficiencia en sistemas de refrigeración

Compresores
Los compresores son los componentes de los refrigeradores comerciales que más impactan en el consumo energético; por tanto, son el principal ítem que puede aumentar la eficiencia del refrigerador y de los equipos de refrigeración, mediante la simple sustitución de un compresor de baja eficiencia por otro de mejor rendimiento.

En la figura 1 se muestra la evolución de la eficiencia de los compresores en los últimos años y cuáles se están utilizando hoy en la industria.

Actualmente, la industria de la refrigeración comercial ligera aplica por lo general compresores con eficiencia desde 4.5 hasta 5.4 BTU/Wh, medidos en condición ASHRAE LBP, y esto representa una gran evolución en términos de consumo energético; no obstante, compresores con este nivel de eficiencia no deben de atender por mucho tiempo los requisitos que grandes especificadores y agencias gubernamentales precisan.

La figura 1 muestra que, normalmente, los compresores de refrigeración doméstica presentan niveles de eficiencia mayores que los compresores aplicados en la refrigeración comercial. Asimismo, existen cuestiones técnicas que impiden la aplicación de compresores usualmente destinados a aplicaciones domésticas en la refrigeración comercial.

Una característica diferente entre compresores domésticos y comerciales son los torques de arranque y funcionamiento, ya que en los comerciales estos torques son más altos para garantizar que el compresor, y por consecuencia el refrigerador, no tenga problemas de arranque y protección en campo.

Micromotores
Hasta la década de 1990, los motores eran definidos como componentes que tenían el objetivo de proporcionar flujo de aire para facilitar el intercambio de calor entre evaporador y condensador, y representaban una pequeña parcela en el consumo energético total del refrigerador; por ello, no era priorizado en proyectos de ahorro energético, y sólo mostraban dominio en el mercado de los motores de polo sombreados.

Con la evolución de los compresores, que mejoró su eficiencia, el consumo de los motores del evaporador y del condensador se tornó más eficiente. A principios de la década del 2000, los motores Electrónicamente Conmutados (EC) empezaron a aplicarse con frecuencia cada vez mayor, debido a su bajo consumo energético y una vida útil muy superior, en comparación con los motores de polo sombreado.

Comparativo entre motores EC y de inducción

Puede verificarse en la figura 2 que los motores EC proporcionan una ganancia directa en eficiencia, por tener uno consumo de potencia mucho más bajo que los motores de polo sombreados y proporciona además una ganancia indirecta por generar mucho menos calor, ya que en las aplicaciones del evaporador muestra reducción en el trabajo del compresor para retirar el calor generado internamente.

Otro factor que impulsa la aplicación de motores EC está relacionado con su tiempo de vida útil, muy superior en comparación con los de polo sombreados, pues la vida útil de éstos alcanza aproximadamente 25 mil horas, mientras que los motores EC presentan una vida útil de entre 70 mil y 90 mil horas

Además de ser más eficientes y perdurables, los motores EC proporcionan a los proyectistas de refrigeradores otras posibilidades, como trabajar en la velocidad exacta que el sistema de refrigeración necesita o incluso variar esta velocidad de acuerdo con alguna necesidad del proyecto, haciendo que la ganancia en ahorro energético sea aún mayor.

Controlador electrónico

Controladores
Los controladores electrónicos, de manera similar a los motores EC, tuvieron un aumento exponencial en su aplicación desde finales de la década de 1990 y llegaron como un nuevo componente para aumentar la confiabilidad y la eficiencia de los refrigeradores.

En este periodo, los termostatos (mecánicos o electrónicos) no cumplían con los requisitos de una nueva generación de refrigeradores que buscaban mayores beneficios de los que ofrecían estos componentes. Las ensambladoras de refrigeradores comerciales buscaban un termostato que, además de controlar el funcionamiento de los componentes según la temperatura interna, fuera más inteligente y decidiera bajo parámetros de funcionamiento cómo hacer trabajar al refrigerador.

Hoy, los controladores, además de las funciones naturales de los termostatos (accionar compresor, micromotor y resistencias eléctricas), permiten controlar todo en los refrigeradores, al verificar la mejor hora para el deshielo, decidir si es necesario cambiar el set-point de temperaturas para que el producto esté más frío o para que el refrigerador entre en modo nocturno y reporte ahorros de energía, al hacer compresores y motores trabajar menos y apagar o disminuir la intensidad de las luces.

Estos controladores pueden aprender el funcionamiento del lugar y cambiar los parámetros de operación para ajustarse automáticamente a las condiciones ambientales y a la demanda del establecimiento; incluso, si algo cambia en estas condiciones, busca una nueva mecánica de trabajo que permite mantener el producto refrigerado en las mejores condiciones de consumo.

Estas características abren una nueva posibilidad de evolución en los refrigeradores, pues estos controladores ahora integrarán mejor las tecnologías involucradas en el refrigerador y permitirán un nuevo salto tecnológico.
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José Luiz Lemke Arin
Ingeniero de aplicación desde hace tres años en Wellington Drive Technologies, empresa neozelandesa que se dedica a la producción de motores conmutados electrónicamente, controladores electrónicos y soluciones especiales para las industrias de refrigeración y ventilación.