Las regulaciones en materia energética han impulsado el desarrollo de tecnologías más eficientes; en el caso de la industria de la refrigeración, el mercado actual oferta diversas alternativas para brindar información y controlar el funcionamiento de refrigeradores comerciales
José Luiz Lemke
Durante los últimos años, la innovación ha brindado diversas soluciones en múltiples sectores, ejemplo de esto es el desarrollo de equipos de refrigeración, los cuales están por tener un nuevo salto tecnológico al integrar características que brinden refrigeradores mucho más eficientes en temperatura, consumo y flexibilidad.
Como comparativo, sería necesario revisar la línea del tiempo y la evolución que han tenido los controladores de temperatura. En el siglo XVIII, cuando surgieron las primeras máquinas para producción de hielo, ya se contaba con un aparato para controlar las temperaturas, y para ser más precisos, en el siglo XVII Cornelius Drebbel desarrolló el primer controlador de temperaturas, que utilizaba la dilatación y contracción de materiales para controlar el flujo de aire y con eso obtener el control térmico dentro de una incubadora de pollos.
Estos primeros aparatos para control de temperatura, de tecnología mecánica, fueron muy importantes para los inicios de la industria de la refrigeración, ya que permitían, de manera relativamente eficiente, controlar ambientes refrigerados o con sistemas de calefacción.
La historia ha demostrado que el ser humano ha buscado modificar la temperatura de donde habita, muestra de ello son los primeros relatos de la civilización. Ahora bien, el control de temperaturas de forma automática es muy reciente y en el siglo XVIII fue el momento donde surgieron los primeros termostatos electromecánicos, lo que hizo posible el control integral de la temperatura, característica que representó un avance ante el hecho de sólo prender o apagar el aparato térmico.
Estos primeros controladores significaron un avance increíble, porque en aplicaciones como hornos y refrigeradores no necesitaban mucho personal para prenderlas o apagarlas, pues el interior de este tipo de maquinaria se mantenía en un determinado rango de temperatura.
Cabe destacar que la industria de la refrigeración estuvo sin este tipo de aparatos durante décadas, pero con el desarrollo de nuevos componentes y la evolución de la industria de alimentos y bebidas se impusieron a la industria de la refrigeración nuevos requisitos que garantizaran un mejor mantenimiento y una mayor calidad en sus productos, debido a que se empezaron a exigir, por ejemplo, diferenciales en el nivel de estabilidad de temperatura, lo que llevó a esta industria a la búsqueda de nuevas tecnologías en el control de temperaturas.
Considerando la nueva realidad, se busca una nueva generación de controladores multifuncionales que se encarguen de garantizar la temperatura de los productos comercializados y que, además, proporcionen un refrigerador ahorrador de energía; silencioso, flexible a las demandas de consumo y que apoye en la administración de negocios.
Para entender mejor este efecto en los nuevos requerimientos se tendrá que dividir el tema en cuatro etapas:
- Temperatura del producto
- Optimización de componentes
- Condiciones de aplicación
- Nuevas funcionalidades
Actualmente, la industria de la refrigeración exige un mayor control en la temperatura de los productos
Temperatura del producto
La primera función de un controlador dentro del refrigerador es regular la función de los primeros termostatos, es decir, garantizar que el producto que se vende se encuentra bajo la temperatura adecuada.
A pesar de que es una función básica tiene sus particularidades, pues hoy no sólo se debe garantizar que el producto esté frío, sino que debe precisar la temperatura exacta para su consumo; y mientras el producto esté en el refrigerador, siempre tendrá que mantener su temperatura en un determinado rango que asegure su calidad.
Un buen ejemplo son los helados, en los cuales la temperatura cuando están en la exhibidora es tan importante como la temperatura a la hora de la venta, ya que todas sus características de sabor y cremosidad se rigen por su estabilidad térmica.
Los nuevos controladores tienen una respuesta a las variaciones de temperatura mucho más rápida que los antiguos y en la actualidad se aplican sensores que se comunican por cables y permiten que la ingeniería tenga una mejor respuesta. No es raro que ahora los refrigeradores cuenten con más de un sensor, esto para que el controlador pueda verificar la temperatura del producto de venta y conozca qué sucede en el interior.
Hoy, el controlador puede definir estrategias para hacer que el producto llegue y se mantenga en una temperatura apropiada, pues hace variar el funcionamiento de algunos componentes, como el compresor, los intercambiadores de calor, algunos elementos de control y los motores.
El controlador debe regular la temperatura de manera tal que mantenga la estabilidad térmica
Optimización de componentes
En los primeros refrigeradores, y hasta hace algún tiempo, los refrigeradores eran dimensionados bajo condiciones muy estáticas, lo que significa que la ingeniería dimensionaba el refrigerador para una condición de alta demanda, considerando el peor escenario posible: altas temperaturas ambiente, mucho producto para enfriar, exceso de aberturas de puertas, entre otros factores. Sin embargo, en el mundo real, el refrigerador no está todo el tiempo bajo dichas condiciones.
Cuando algunas ensambladoras de refrigeradores comenzaron a aplicar compresores de velocidad variable encontraron respuesta para algunas problemáticas, igualmente, generaron nuevas posibilidades; como ejemplo, encontraron una alternativa para variar la capacidad de los intercambiadores o variar la restricción del capilar.
Para variar la capacidad de los intercambiadores se crearon algoritmos para los motores del condensador y evaporador, los cuales eran controlados por un termostato electrónico que enviaba una señal para variar la velocidad, pero en algunos casos esto generaba una inconsistencia entre el compresor y el motor electrónico, ya que el compresor empezaba, en algunos casos, a reaccionar por la variaciones de temperatura del evaporador o condensador.
Por tal motivo, la tecnología del controlador tiene que integrar, recibir información y establecer la estrategia de funcionamiento; no se debe basar solamente en el funcionamiento de un equipo con la variación de temperatura del producto de venta, sino que se tiene que hacer una evaluación del histórico, en otras palabras, de cómo estaba trabajando el refrigerador en los últimos días, en las últimas horas y en los últimos minutos, así, el controlador puede definir cómo hacer para garantizar la calidad del producto.
De esta manera, es posible ubicar la aplicación de un compresor de capacidad variable que recibe la información de subir la velocidad para aumentar la capacidad; si el motor electrónico del evaporador reacciona con una velocidad no adecuada, puede comprometer todo el funcionamiento del refrigerador.
En la Gráfica I se muestran las pruebas de un refrigerador, con el mismo evaporador, mismo capilar y mismo motor, pero con el compresor a diferentes revoluciones.
Además, muestra la temperatura del aire después de haber pasado por el evaporador, lo que arroja que es evidente que con más revoluciones del compresor se tienen temperaturas de aire más frías; sin embargo, con un motor electrónico y un controlador que cambie la velocidad de este motor se ajustaría la velocidad del compresor y se lograrían temperaturas semejantes.
Dicho controlador tiene que ser inteligente, porque para cambiar la velocidad de los motores del condensador y del evaporador se tienen que considerar los límites de aplicación del compresor, el flujo mínimo de aire dentro del refrigerador, la temperatura interna, etcétera.
Temperatura de salida del aire (evaporador)
Condiciones de aplicación
Como se explicó anteriormente, si se considera un controlador que pueda, además de garantizar la temperatura del producto por elegir, variar la velocidad del compresor y los motores con las funciones normales del refrigerador, se podrán integrar y cambiar las condiciones del funcionamiento.
Con la integración, el controlador puede crear una condición de funcionamiento para bajas demandas, en horarios cuando la tienda tiene pocas ventas, días más fríos, días más calientes e incluso horarios en que los que el local esté cerrado.
Existen en el mercado controladores que se dicen inteligentes; evalúan la rutina de la tienda y cambian la condición de funcionamiento, pero este aprendizaje tiene que ser rápido y flexible, ya que la tienda no puede esperar horas o días para que el controlador aprenda una nueva rutina o reaccione a una demanda no esperada.
Los controladores tienen que ser inteligentes y rápidos y establecer como prioridad al producto al menor costo posible.
Cabe resaltar que poner el producto de venta a una temperatura más alta cuando la tienda se encuentra cerrada puede ser una solución buena, pero no siempre la mejor opción. Un controlador inteligente que haga la gestión integrada de tecnologías puede controlar la temperatura de evaporación y del aire haciendo un algoritmo especial de funcionamiento del compresor de velocidad variable o de un compresor de velocidad fija, controlando el flujo de aire por medio del motor.
Nuevas funcionalidades
Los controladores de algunos equipos están agregando otras funciones, como el control en la iluminación del refrigerador, un control del número de clientes de la tienda, la cantidad de ocasiones que se abre la puerta, la cantidad de producto que se vende y un conteo de las veces que se carga el refrigerador.
Para un analista, tales indicadores ofrecen información muy importante, la cual le servirá para entender si es el equipo adecuado o si el producto requiere de marketing; igualmente, podrán ser una herramienta para los distribuidores del producto que resguarden.
Otra tendencia es que los nuevos controladores pueden enviar informes del funcionamiento del refrigerador: si necesita algún mantenimiento, si hay algún componente que podría fallar o si ya es cercano el día en que el proveedor llegue a la tienda.
Actualmente, existen grandes compradores de refrigeradores globales que tienen instalados en solamente un país más de un millón de refrigeradores, quienes están pidiendo controladores que envíen información más precisa respecto de la localización y el funcionamiento de los equipos que tienen en cierta entidad.
Aún existen restricciones para la aplicación masiva de controladores electrónicos en refrigeradores, esto se debe, principalmente, a los costos; a pesar de ello, las ventajas son evidentes y pueden ser determinantes para su desarrollo.
En un futuro podrían no ser necesarios los compresores; quizás, los equipos tendrán un tecnología de flujo de calor distinta, y lo que es cierto es que la era de los controladores está cerca de ser un parámetro en la industria.
———————————————————————————————————————————————–
José Luiz Lemke
Es ingeniero de Aplicación desde hace tres años en Wellington Drive Technologies, empresa neozelandesa dedicada a producir motores conmutados electrónicamente, controladores electrónicos y soluciones especiales para la industria de la refrigeración y la ventilación.
