La cadena alimentaria debe garantizar la calidad y seguridad
de los alimentos, y sobre todo de los productos frescos con una corta vida
útil, y esto solo puede garantizarse mediante el transporte y almacenamiento a
baja temperatura, para evitar el crecimiento de bacterias: de hecho, la
ausencia de una cadena de frío eficiente provoca un desperdicio de alimentos
que, según el International Institute of Refrigeration (IIR), representa el 20%
de la producción global, con una media del 23% en los países emergentes, con
unas consecuencias enormes tanto sociales como económicas.
Además la urbanización global, que asciende a alrededor de
75 millones de personas al año principalmente en los países en desarrollo, hace
necesario mejorar la cadena de frío para garantizar la distribución minimizando
al mismo tiempo el desperdicio.
Por último, hay que señalar que el aumento del empleo
femenino en los países emergentes conlleva un considerable incremento en el
consumo de alimentos congelados o listos para comer.
La expansión de la cadena de frío no tiene que aumentar
necesariamente su impacto medioambiental: de hecho, las evoluciones técnicas
tienden a reducir este impacto en el medio ambiente.
Las dos fuentes principales de contaminación ambiental
responsables del “efecto invernadero” son la introducción de dióxido de carbono
en la atmósfera debido a la generación de electricidad a partir de combustibles
fósiles (emisiones indirectas) y la liberación de refrigerantes a la atmósfera
debido a fugas (emisiones directas).
Según la UNFCCC (United Nations Framework Convention on
Climate Change), las emisiones indirectas representan actualmente el 67% de las
emisiones de gases de efecto invernadero debido a la refrigeración comercial,
mientras que el 33% restante se atribuye a las fugas de refrigerante.
En 2015, el consumo mundial en refrigeración comercial fue
de 517 billones de kWh, que representa el 2’5% del consumo global, con una
emisión estimada de 390 millones de toneladas de CO2 anuales.
Las fugas de refrigerante relacionadas con las mezclas de
gas utilizadas actualmente suman aproximadamente 200 millones de toneladas de
CO2.
Sin embargo, la mejora de la eficiencia de los sistemas y la
introducción de nuevos refrigerantes de bajo GWP, según lo dispuesto por las
reglamentaciones vigentes o que se entrarán en vigor en la mayoría de los
países, reducirán significativamente el impacto ambiental del almacenamiento de
alimentos, a pesar del aumento en el número de sistemas.
La contaminación causada por las fugas de un sistema de
refrigeración es el resultado de cuatro factores:
• Grado GWP del refrigerante.
• Carga total de refrigerante.
• Extensión de las fugas, es decir, % del contenido total
por año de operación.
• Número de años de operación.
Por ejemplo, en un supermercado tradicional, reemplazando el
R404A (actualmente el refrigerante más utilizado, con un GWP de 3.922 kg.
CO2eq) por un HFO equivalente cuyo GWP es mucho menor (≈1.300 kg. CO2eq), se
obtiene aproximadamente un 20% de reducción en el impacto ambiental potencial
total.
En el caso de refrigerantes naturales (HC, CO2, amoníaco),
cualquier fuga resulta irrelevante para el efecto invernadero, aunque la
evaluación general de la rentabilidad del sistema también tiene que tener en
cuenta otros factores dependiendo del fluido elegido, como la inflamabilidad,
el coste total, la eficiencia energética global y la toxicidad.
A pesar de las medidas correctas para abolir los
refrigerantes de alto GWP, resulta sorprendente observar cómo ni los
reguladores de las normativas ni la industria han sido muy enérgicos para
reducir la carga de gas por capacidad de enfriamiento de la unidad, y las
recomendaciones que intentan limitar las fugas en la refrigeración comercial
son aún muy altas (estadísticamente hasta un 25% del contenido total por año).
Sin duda, es posible reducir significativamente las fugas de
los sistemas de refrigeración comercial.
Por ejemplo, es importante subrayar que, según los
investigadores de IIASA, la fuga total de refrigerante de los 600 millones de
sistemas que operan en todo el mundo, incluídos enfriadores, es casi el
equivalente al total de las instalaciones de refrigeración comercial, a pesar
de que su consumo de energía es 7 veces mayor (3.650 billones kWh anuales) y su
capacidad de enfriamiento 15 veces mayor!!!
Los sistemas tradicionales de refrigeración comercial
constan de varias unidades conectadas (vitrinas o cámaras refrigeradas)
mediante largas y complejas tuberías, instaladas y desarrolladas
manualmente. Estas tuberías contienen
casi todo el refrigerante y representan la principal fuente de fugas, mientras
que, por otro lado, todas las unidades HVAC se preparan y por lo tanto se
ensamblan, se pre-cargan y se prueban en fábrica.
El uso de vitrinas equipadas con compresores puede reducir
la carga total de refrigerante hasta en un 80%, con la probabilidad de que las
fugas anuales disminuyan del 15-25% a 1-2%: utilizando el mismo fluido, esto
significa una reducción del 98-99% en emisiones directas; además, cuando existen
fugas, estas son menores y solo afectan a la unidad en cuestión, sin
consecuencias para las demás unidades.
A su vez, el calor de la condensación puede eliminarse en el
exterior a través de un circuito de agua cerrado fabricado con una tubería de baja
presión y bajo coste también.
Esta arquitectura de sistema ha sido utilizada con éxito en
tiendas especializadas en la venta de productos congelados, donde se instalaron
unidades autónomas independientes.
Debemos recordar que junto con la reducción de emisiones
directas, es esencial poner también atención en la eficiencia energética, que
tiene una influencia directa en la contaminación del aire, así como en los
costes de funcionamiento.
Existen numerosas soluciones para mejorar la eficiencia
energética de los sistemas. Además de
diseñar cuidadosamente los diversos componentes del sistema, se pueden adoptar
tecnologías innovadoras tanto en términos de hardware (por ejemplo, válvulas de
expansión electrónica para el control del sobrecalentamiento y eyectores en
sistemas de CO2 transcrítico) como de software, incluyendo el control de la
temperatura de condensación o de la presión de succión, la secuencia más
adecuada para arrancar los compresores o la optimización de los intervalos de
desescarche.
Otra importante innovación para el ahorro de energía es el
uso de compresores inverter con motores sin escobillas, que combina la alta
eficiencia intrínseca de estos motores con la posibilidad de modular la
velocidad de rotación (del 15-25% al 100%), dependiendo de la demanda de
enfriamiento en cada instante.
Con esta tecnología, se obtiene la máxima eficiencia
utilizando vitrinas autónomas en las que el compresor se ajusta automáticamente
a la velocidad óptima según las condiciones de trabajo, independientemente de
las demás unidades: en las mismas condiciones, el consumo de energía se reduce
un 20-25%, con los beneficios ambientales y económicos que esto representa.
Este sistema tiene más beneficios adicionales: con un
control independiente en cada unidad, se puede monitorizar el consumo del
compresor en tiempo real, la eficiencia energética, la capacidad de
enfriamiento instantáneo, la temperatura y presión y, utilizando todos estos
datos obtenidos, señalar cualquier problema existente e incluso predecir fallos
en el sistema (por ejemplo la baja carga de refrigerante) en base a algoritmos
predictivos.
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