Las mediciones de presión ayudan a evolucionar la refrigeración
- 07/07/2023
La refrigeración es vital para garantizar la conservación de los alimentos. Es un campo en constante evolución en el que siguen produciéndose avances y que podría no detenerse nunca. La necesidad de refrigeración se hizo aún más urgente en la distribución de las vacunas Covid, y la ingeniería de refrigeración adquirió una importancia totalmente nueva.
La sostenibilidad es un campo de desarrollo continuo dentro del cual la eficiencia energética es una prioridad fundamental, ya que incluso el más pequeño paso adelante supone un ahorro masivo. Uno de los factores clave en términos de sostenibilidad en refrigeración es la elección del refrigerante. Con sede en la ciudad holandesa de Helmond, Re/genT es una empresa de alta tecnología especializada en la comprobación de refrigeradores, y está desplegando sus sistemas de prueba para que los refrigerantes utilizados en todo el sector de la ingeniería de refrigeración sean más rentables.
Los refrigerantes perjudican el medio ambiente
El nombre Re/genT es una abreviatura de "Refrigeración relacionada con el Medio Ambiente Global y la Tecnología". Johan Wijnstekers es uno de los cuatro propietarios de la empresa y responsable de su departamento de producción de sistemas de ensayo. Su equipo está especializado en investigar y desarrollar sistemas de prueba para refrigeración y bombas de calor. Re/genT lleva a cabo sus propias pruebas según las normas de ensayo aplicables, y también tiene su propio departamento de investigación y desarrollo para desarrollar productos y software.
La refrigeración es un sector extremadamente amplio, e incluye lo siguiente:
- Aparatos para aplicaciones comerciales y minoristas
- Enfriadores y refrigeradores médicos
- Frigoríficos y congeladores domésticos
- Acondicionadores de aire y bombas de calor
Todos estos aparatos utilizan refrigerantes en sus sistemas de refrigeración o bombas de calor como medio de transporte del calor. El desarrollo de estos refrigerantes es primordial, ya que tienen un impacto significativo en el medio ambiente.
En el pasado, el uso de refrigerantes sintéticos conocidos como gases refrigerantes clorofluorocarbonados (CFC), y posteriormente gases refrigerantes hidroclorofluorocarbonados (HCFC), provocó la formación de un gran agujero en la capa de ozono. Ambos fueron prohibidos, y desde entonces han sido sustituidos por nuevos refrigerantes menos nocivos. Los nuevos refrigerantes hidrofluorocarbonados (HFC) no contienen componentes clorados perjudiciales para el medio ambiente, pero incluso éstos siguen contribuyendo al calentamiento global. Mientras que los refrigerantes solían medirse en función de su PAO (potencial de agotamiento de la capa de ozono), los HFC se evalúan en función de su PCA (potencial de calentamiento global), una medida relativa que evalúa el impacto de un gas de efecto invernadero en función de su contribución al calentamiento global en comparación con el dióxido de carbono (CO2).
Se están investigando refrigerantes naturales
El dióxido de carbono tiene un valor GWP de 1, mientras que el valor GWP de un HFC puede ser entre 124 y 22.800 veces superior. Esto significa que las fugas de dióxido de carbono, que es un refrigerante natural, producen un efecto invernadero mucho menos pronunciado, lo que convierte al dióxido de carbono en una alternativa ideal a los agentes sintéticos. El inconveniente de utilizar CO2 es que crea una presión extremadamente alta en los sistemas de refrigeración, lo que se traduce en una baja eficiencia.
Otros refrigerantes naturales, como el isobutano o el propano, tienen el inconveniente de ser inflamables. En Estados Unidos, la gente no quiso trabajar con refrigerantes inflamables durante mucho tiempo, razón por la cual la mayor parte de la investigación se ha centrado en soluciones basadas en el CO2. Sin embargo, dado que la prioridad en investigación y desarrollo es el consumo de energía, los fabricantes estadounidenses están pasando lentamente a utilizar refrigerantes inflamables para productos como los frigoríficos domésticos y comerciales pequeños. Pasar de los HFC a los HC (hidrocarburos) requiere mucho trabajo de desarrollo, y no sólo en términos de seguridad.
El consumo de energía y el impacto medioambiental del refrigerante se indican con un valor TEWI (impacto total equivalente en el calentamiento). Los tres factores siguientes pueden influir en el consumo de energía:
- El compresor extrae calor del aparato;
- El aislamiento puede aplicarse en varios grosores y tipos;
- Una buena transferencia de calor garantiza la menor diferencia posible de temperatura/presión entre el lado frío y el lado caliente del sistema de refrigeración, lo que reduce el consumo de energía del compresor.
La regulación del valor TEWI permite desarrollar soluciones creativas para cualquier aplicación en el campo de la ingeniería de refrigeración.
Las normas de ensayo se modernizan y se aplican universalmente
Re/genT no sólo es líder mundial en el desarrollo de soluciones energéticamente eficientes en el campo de la refrigeración, sino que también está a la vanguardia en la comprobación y verificación de las nuevas etiquetas energéticas y los requisitos de diseño ecológico.
Con el tiempo, se hizo evidente que los frigoríficos se comportan de forma diferente en condiciones de prueba estándar que en el uso diario. Mientras que antes las pruebas se realizaban a una única temperatura ambiente de 25 °C, ahora Re/genT realiza pruebas a dos temperaturas diferentes de 16 °C y 32 °C.Las diferencias en los resultados de las pruebas obtenidos a ambas temperaturas permiten ofrecer evaluaciones realistas del consumo energético diario.
Pruebas a dos temperaturas ambiente diferentes (© Re/genT)
Históricamente, las pruebas se han realizado siguiendo normas específicas de cada país en todo el mundo. Las normas IEC han permitido que las pruebas se realicen ahora en las mismas condiciones en todo el mundo, lo que garantiza la comparabilidad de los resultados.Re/genT cuenta con la acreditación ISO/IEC 17025.
KELLER lleva la alta precisión al laboratorio de medición.
La empresa holandesa Re/genT dispone de 13 cámaras climáticas de temperatura y humedad controladas. Algunas de ellas están diseñadas para albergar un solo frigorífico, mientras que otras son muy grandes. El laboratorio de medición de la empresa cuenta con todo tipo de dispositivos y sistemas de prueba utilizados por los fabricantes, incluidos calorímetros para compresores, bancos de prueba para intercambiadores de calor, evaporadores, condensadores y refrigerantes secundarios, bancos de prueba para sistemas de bomba de calor aire-aire y bancos de prueba para acondicionadores de aire portátiles. Es esencial que todos estos dispositivos proporcionen resultados de pruebas altamente precisos y repetibles. Re/genT utiliza sensores KELLER en su laboratorio de medición desde hace más de una década. Esto comenzó cuando Bosch pidió explícitamente a Re/genT que utilizara los transmisores de presión piezoresistivos de KELLER. La combinación de rentabilidad, calidad y alta precisión impresionó rápidamente a la empresa holandesa y le valió a KELLER un lugar permanente en el laboratorio de medición de Re/genT.
JOHN WIJNSTEKERS
Copropietario de Re/genT
Jefe del departamento de producción de sistemas de ensayo
"La combinación de precio y calidad de KELLER Pressure, así como su alta precisión, es muy interesante".
Para los distintos dispositivos de ensayo se utilizan diferentes sensores KELLER. La serie 33X es el transmisor piezoresistivo de alta precisión insignia de KELLER con comunicación digital a través de RS485 (compatible con modbus). La comunicación digital es vital para leer los valores de prueba y mostrarlos en el software propietario de la empresa. La serie 23SX es otro de los sensores más utilizados.
La serie 23SX es un sensor preciso y rentable. Está totalmente soldado, lo que significa que no tiene juntas tóricas internas, y por tanto es apto para su uso con todos los medios compatibles de acero inoxidable AISI 316L. El M5-HB, un transmisor de presión único, se utiliza para realizar determinadas mediciones específicas. Este sensor ultrarrápido del tamaño de una cerilla tiene un ancho de banda de 50 kHz. Con estos tres transmisores a su disposición, Re/genT siempre puede confiar en utilizar el sensor KELLER más eficiente para cada aplicación específica.
La medición y el ensayo dan mucho de sí
Se están introduciendo mejoras en varios componentes para seguir reduciendo aún más el consumo de energía, y estos avances están marcando una verdadera diferencia:
- Los compresores, por ejemplo, son cada vez más eficientes. El compresor de velocidad controlada más utilizado actualmente puede aumentar enormemente la eficiencia del sistema de refrigeración en su conjunto. Al variar la velocidad, se minimiza la diferencia de presión en el compresor, lo que maximiza su eficiencia. Incluso los motores eléctricos que accionan el compresor son cada vez más eficientes. Los nuevos motores eléctricos de corriente continua sin escobillas utilizados en los compresores de velocidad controlada tienen muchas menos pérdidas que los motores de inducción.
- Re/genT utiliza equipos de medición y control para evaluar cómo puede optimizarse aún más un compresor y sus componentes electrónicos, tanto en términos de ruido como de energía. Cada punto porcentual ganado es una gran victoria, así que es importante poder medir y probar con mucha precisión. Por ejemplo, cuando un ventilador sopla un poco más fuerte, mejora el intercambio de calor. Pero soplar demasiado fuerte consume más energía, por lo que determinar la velocidad óptima de soplado es una tarea muy precisa.
- El aislamiento es otro campo en el que se puede progresar. Se están probando aislamientos más gruesos y diversas alternativas al aislamiento clásico, así como paneles aislantes al vacío y distintos tipos de espuma. Los investigadores pueden variar tanto las materias primas con las que se fabrica la espuma como el gas utilizado como agente espumante. La transferencia de calor es más eficaz cuando la temperatura fluctúa lo menos posible entre el aire y el evaporador o el condensador. Este es otro ámbito en el que los avances de la ingeniería de refrigeración tratan constantemente de mejorar lo que antes se consideraba óptimo.
¿Hacia dónde vamos?
Re/genT ve actualmente el auge de las bombas de calor como una perspectiva muy realista. Aunque los costes bajarán, aún se necesitan muchos conocimientos para optimizar aún más los sistemas de bombas de calor. Re/genT trabaja intensamente en este campo. En cuanto a la refrigeración, es muy probable que los refrigerantes naturales se utilicen cada vez más para este fin. Todos los frigoríficos domésticos de Europa contienen ya el refrigerante natural isobutano, pero se sigue desarrollando su uso en otros sistemas de refrigeración y bombas de calor. La reciente introducción de una etiqueta energética para los sistemas de refrigeración comerciales y minoristas también supondrá un enorme ahorro de energía.
Projecte de refrigeradors d'ampolles.
Este proyecto financiado por la UE generó un enorme ahorro de energía:
"En este proceso, el frío se almacena en lo que se denomina un 'material de cambio de fase'. En este caso sólo utilizamos hielo, que absorbe mucho calor al descongelarse y garantiza así que el sistema pueda soportar picos de demanda elevados.Esto, a su vez, permite utilizar un compresor de muy baja potencia, lo que nos proporciona un sistema de refrigeración muy eficiente con una excelente transferencia de calor y diferencias de presión muy bajas a través del compresor. Todo esto, junto con todo tipo de ajustes, como la mejora del aislamiento de la puerta del frigorífico, nos ha ayudado a reducir el consumo de energía en nada menos que un 75%", afirma Wijnstekers.
