Para evaluar lo que depara el futuro a la industria del frío es crucial examinar desde el pasado hasta el presente, y ver cómo las regulaciones ambientales y la innovación tecnológica han contribuido a encaminarla hacia la sustentabilidad
Fotografía superior. Los avances tecnológicos han llevado al diseño de sistemas con refrigerantes secundarios, que mejoran la eficiencia y reducen los costos de energía
Dave Rule
Durante la última década ha habido más cambios que en décadas anteriores; particularmente en términos regulatorios. En este contexto, el Instituto Internacional de Refrigeración con Amoniaco (IIAR, por sus siglas en inglés) se formó con el propósito de abogar por el uso de los mejores refrigerantes disponibles.
Para comenzar a comprender las razones que están impulsando cambios en la industria de la refrigeración, se debe comenzar con la implementación del Protocolo de Montreal y la eliminación de los CFC (clorofluorocarbonos) y los HCFC (hidroclorofluorocarbonos), como el R-12 y el R-22. Después de haber sido identificados como agentes del agotamiento de la capa de ozono, muchos países establecieron reglamentos para eliminar gradualmente el uso de este tipo de sustancias.
Este cambio regulatorio llevó a la industria a buscar refrigerantes que reemplazaran a los CFC y los HCFC por otros compatibles con los sistemas existentes y con un rendimiento, eficiencia y seguridad comparables. El resultado de la búsqueda de productos de “remplazo razonable” fue la introducción de una serie de refrigerantes conocidos como HFC (F-gas) o hidrofluorocarbonos. Éstos no contienen cloro y, por lo tanto, no representaban peligro para la capa de ozono. Sin embargo, más tarde se descubrío que los HFC contribuyen al efecto invernadero debido a su alto potencial de calentamiento global (GWP).
En respuesta a las preocupaciones concernientes al calentamiento global, se creó la Enmienda de Kigali (EK) para modificar el Protocolo de Montreal y proporcionar un mecanismo para regular el uso de refrigerantes HFC. Este acuerdo del 2016 reunió a 170 países en Ruanda para desarrollar un acuerdo e iniciar la eliminación gradual de la utilización y producción de refrigerantes HFC o de alto GWP, con el propósito de salvaguardar el medioambiente. Como resultado, en Europa, el reglamento F-Gas ha sido muy eficaz en la implementación de la eliminación gradual de varios productos químicos HFC utilizados en refrigeración y otras industrias.
En los Estados Unidos, la regulación de los refrigerantes HFC ha sido mucho más lenta debido a la renuencia de la administración actual en firmar la Enmienda de Kigali; y a la decisión del Tribunal Supremo de limitar a la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para elaborar reglamentos que gradualmente reduzcan el uso de estos refrigerantes. Sin embargo, recientemente se ha creado la Alianza Climática de los Estados Unidos, a través de la cual 25 de los 50 estados han comenzado a implementar regulaciones estatales con el propósito de reducir gradualmente el uso de refrigerantes HFC.
El desarrollo de la Enmienda de Kigali trajo consigo un cambio para la refrigeración en todo el mundo. Los esfuerzos para reducir y eliminar la producción y el uso de los refrigerantes HFC a nivel internacional incluyen, pero no se limitan, a R-134a, R-404A y R-410a.
Reglas y reglamentos sobre los F-gases
La EK estableció normas para que los países finalmente eliminaran por completo los refrigerantes HFC; sin embargo, los cambios regulatorios han tenido cierta resistencia, especialmente en los Estados Unidos. Por otro lado, las regulaciones de F-Gas en Europa siguen impulsando la forma en la que el mundo aborda normas y regulaciones para industria de la refrigeración. La Unión Europea adoptó dos actos legislativos que la afectan directamente y que están diseñados para controlar las emisiones de estos gases.
Por ejemplo, las reglamentaciones de F-Gas establecidas por la Unión Europea difieren de los reglamentos anteriores en la siguiente forma:
- Las regulaciones limitan la cantidad de ciertos HFC que se pueden vender, reduciendo así el uso en 2/3 para 2030.
- Los HFC no se pueden utilizar en ciertos tipos de equipos que se emplean por lo regular en supermercados, hogares o unidades de aire acondicionado cuando hay alternativas menos dañinas y más naturales disponibles.
- El reglamento requiere un mantenimiento adecuado y controles necesarios de los equipos para evitar las emisiones de HFC.
Estos cambios se han filtrado rápidamente a los Estados Unidos, comenzando con el establecimiento, por parte de California, del Proyecto de Ley 32 de la Asamblea, destinado a reducir gradualmente el uso de refrigerantes HFC a nivel estatal y apoyar las regulaciones establecidas en las regulaciones de F-Gas de la UE y regulaciones similares que habían sido propuestas anteriormente por la EPA.
Desarrollo de soluciones ecológicas
Con las regulaciones en desarrollo, los profesionales del sector buscan el próximo refrigerante sostenible y económico para utilizar en todo el mundo. Los químicos han estado desarrollando nuevos productos sintéticos, pero también están considerando soluciones naturales.
Muchos sistemas de enfriamiento aún utilizan el R-22 (que agota el ozono) y pronto tendrán que ser reemplazados por refrigerantes compatibles que cumplan con las nuevas regulaciones en vigor. Las instalaciones que han adoptado HFC están considerando ahora nuevos reemplazos de refrigerantes para abordar la problemática del calentamiento global.
En respuesta a la eliminación gradual de CFC, HCFC y HFC, las empresas químicas desarrollaron una nueva familia de refrigerantes, las hidrofluoroolefinas (HFO). Un par de ejemplos son R1234yf y R1234ze. Estos nuevos refrigerantes sintéticos requieren una reacción química compleja de sus componentes básicos, lo que resulta en un refrigerante mezclado con características de GWP más bajas. Sin embargo, al igual que con la mayoría de los refrigerantes, hay inconvenientes que deben tenerse en cuenta en cada aplicación. En la actualidad, los científicos están tratando de abordar estos problemas para satisfacer, tanto las necesidades de las aplicaciones de refrigeración, como el cumplimiento las normas de seguridad y legislaciones ambientales.
Por otro lado, el amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2) son opciones viables hoy en día. El NH3 es particularmente eficiente, tiene un GWP de cero, y un potencial de agotamiento del ozono (ODP) también nulo. El CO2 tiene un ODP de cero, y un GWP de 1. Los cambios en relación con el entorno mundial también han abierto las puertas a las aplicaciones de refrigerantes naturales de una manera nueva y no tradicional.
Nuevas tecnologías
La tecnología impacta drásticamente en el presente y futuro de la refrigeración. La mejora en los métodos de diseño ha permitido sistemas con menos refrigerante, reduciendo la carga; particularmente para el amoniaco. Esto permite un uso eficiente de sustancias naturales.
Instalaciones de NH3 más grandes han aprovechado esta nueva tecnología de ingeniería, que reduce los riesgos en seguridad para empleados y comunidades circundantes. Se trata de un avance para la refrigeración industrial, ya que muchos de estos nuevos diseños también han resultado en sistemas de mayor eficiencia, y con menor demanda eléctrica. Esto, a su vez, significa un impacto positivo para el medioambiente.
Una unidad pequeña y de baja carga ofrece lo mejor de ambos mundos. A medida que los fabricantes de equipos continúen aumentando sus instalaciones de producción y la tecnología siga mejorando, el costo de estos productos será más competitivo.
Las mejoras en la tecnología también han llevado al diseño de sistemas con refrigerantes secundarios, que mejoran la eficiencia y reducen los costos de energía. Se ven este tipo de transiciones en todo el mundo. Un vistazo a la industria de supermercados muestra que los sistemas tipo paquete de amoniaco con baja carga y los sistemas de enfriamiento en cascada con refrigerantes secundarios están ganando popularidad; ofreciendo una eficiencia mejorada y proporcionando soluciones necesarias.
Responder a los cambios
El futuro de la refrigeración debe implicar un claro reconocimiento de las transiciones que se están produciendo. El IIAR, por ejemplo, está comprometido con evolucionar para apoyar la aplicación de refrigerantes naturales en nuevos mercados y hacer frente a los desafíos regulatorios a través de herramientas como:
- Guías prácticas para la gestión y manejo seguro de los sistemas de refrigeración con amoniaco, conocidas como ARM y ARM-LC.
- Manual CO2 renovado y actualizado con apoyo del sector industrial, que incluye tanto a la industria de procesos alimentarios industriales como las amplias aplicaciones que ahora se trasladan a los sectores de refrigeración comercial.
- El primer borrador del nuevo estándar de seguridad de CO2 para la industria se completó en 2018 y se abrió a comentarios y revisión pública en marzo de 2019. Este estándar de seguridad se refiere al diseño, instalación, mantenimiento y operación de los sistemas CO2.
La evolución de la refrigeración también se ha centrado en los hidrocarburos. El sector de la distribución de embotellado y bebidas, y la industria de los supermercados se han concentrado en utilizar sistemas autónomos de baja carga que utilizan hidrocarburos como refrigerantes. Las empresas europeas encabezan este interés, pero Estados Unidos también los está considerando como una solución potencial. En el frente regulatorio, la Comisión Electrotécnica Internacional, aprobó recientemente el aumento de 150 a 500 gramos de refrigerante por sistema; expandiendo así las oportunidades en las que los diseñadores pueden aplicar hidrocarburos en más aplicaciones.
En respuesta, un grupo de trabajo revisa el uso de refrigerantes hidrocarburos para desarrollar las normas de seguridad necesarias y apoyar la industria en todos los sectores del mundo. Esto implica ampliar el estándar de ASHRAE y trabajar para coordinar el desarrollo y la implementación de uno nuevo.
Otra acción para responder a los cambios es llegar a un público más amplio. Por ejemplo, se está llevando a cabo el proceso de traducir todos los documentos regulatorios y estándares del IIAR al español.
El Instituto se asoció con el Consejo de Refrigeración Sostenible de América del Norte para compilar una agenda que abarca tanto la refrigeración comercial como el mercado industrial convencional. Esto, junto con el impulso para avanzar en los documentos estándar de seguridad, es un paso adelante para la industria a medida que se adaptan nuevas tecnologías y soluciones innovadoras.
Investigación en curso
El IIAR, a través de la Fundación de Refrigeración de Amoníaco (ARF), proporciona herramientas para operar los sistemas de manera más eficiente y, por lo tanto, ahorrar dinero. La necesidad de investigación es fundamental para el futuro. La misión de la ARF es identificar, financiar e implementar programas científicos y educativos relacionados con el uso de refrigerantes naturales en todos los sectores de la industria.
Las Becas de los Fundadores, de la ARF, proporcionan subvenciones para apoyar a estudiantes con especializaciones en ingeniería y ciencias que deseen seguir una carrera en la industria del frío. En un contexto de creciente necesidad de personas técnicamente capacitadas en plantas de producción de alimentos, venta al por menor de alimentos, fabricación de equipos, contratación y diseño de ingeniería, este programa está disponible para ayudar a los nuevos talentos a prepararse.
Estos programas han abarcado el análisis de los procedimientos y prácticas de aislamiento de refrigeración; la ciencia necesaria para dimensionar correctamente las tuberías de amoniaco y, de este modo, reducir los costos de instalación y asegurar el funcionamiento más eficiente. La generación de datos transparentes es la clave para una fundación exitosa en investigación y educación.
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Dave Rule
Presidente del Instituto Internacional de Refrigeración con Amoniaco. Antes de unirse a IIAR, se desempeñó como vicepresidente de ventas de refrigeración y marketing en los Estados Unidos para una empresa de diseño y fabricación de equipos de ahorro de energía y agua para la industria de la refrigeración. Antes de este cargo, fue vicepresidente internacional responsable de las operaciones de fabricación y ventas.
