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ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 17 LA REFRIGERACIÓN IMPULSORA DEL DESARROLLO SOSTENIBLE* ESTADO DEL ARTE - FICHA TÉCNICA 2007 -20 aniversario del protocolo de Montreal, 10 aniversario del protocolo de Kyoto Instituto Internacional del Frío (IIF) * Version Española realizada por ANEFRYC. con autorización del IIF. 17 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 18 LA REFRIGERACIÓN IMPULSORA DEL DESARROLLO SOSTENIBLE* ESTADO DEL ARTE - FICHA TÉCNICA Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Resumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. El papel de la refrigeración en el desarrollo sostenible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1. Dimensión social. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2. Dimensión económica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3. Dimensión medio ambiental . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Realizaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.Reducción de las emisiones de refrigerante. . . 8 2.2.Investigación y desarrollo de refrigerantes alternativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.Reducciones del consumo de energía . . . . . . 12 2.4.Logros en la aplicación de la tecnología frigorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4.1.Nuevos desarrollos en la cadena del frío . . 16 2.4.2.Nuevos desarrollos en aire acondicionado . 17 3. Retos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.Reducción de las emisiones de refrigerantes . 17 3.2.Reducción del consumo de energía . . . . . . . . 19 3.3.Investigación y desarrollo de refrigerantes alternativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.4.Investigación y desarrollo de nuevas tecnologías frigoríficas . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.5.Países en vías de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . 24 4. Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Presentación del IIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Presentación de UNEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Protegido por los derechos de Autor y Descargo de Responsabilidad La información proporcionada en este documento se basa en el estado normal del Arte y está diseñada para asesorar e ingenieros, científicos y otras organizaciones. Es una fuente preliminar de información que 18 requerirá complementarse antes de utilizarla en aplicaciones detalladas o proyectos. Aunque en la producción de este documento se han adoptado todas las posibles precauciones, el IIF, sus empleados, directivos y consultores no admiten ninguna responsabilidad por la inexactitud o incorrecciones que pudiera incluir información proporcionada ni por las consecuencias de su utilización o empleo incorrectos. Cualquiera de las opiniones expresadas aquí son en su totalidad propias de los autores. Para la reproducción completa o parcial de lo publicado en este documento deberá hacerse con la adecuada mención de la fuente original y de su(s) autor(es). Ninguna parte del documento puede ser reproducida comercialmente, registrada y almacenada en un sistema de recuperación o transmisión en cualquier forma o por cualquier procedimiento (mecanizado, electrónico, magnético, óptico, fotográfico, multimedia, basado en internet y otros) sin autorización escrita del IIF. Copyright © 2007 IIR/IIF - UNEP. Todos los derechos reservados LA REFRIGERACIÓN IMPULSORA DEL DESARROLLO SOSTENIBLE INTRODUCCIÓN Con su extensísimo alcance, la refrigeración juega un papel esencial en el desarrollo sostenible gracias a las múltiples aplicaciones y atractivos beneficios que ofrece su utilización en un amplio campo de actividades con las que nos enfrentamos en nuestro quehacer diario, particularmente en los ámbitos de la alimentación, de la salud y en el ambiente interior o condiciones de bienestar. Los dirigentes mas influyentes en este sector industrial se han esforzado, en el transcurso de los últimos veinte años, en reducir el negativo impacto ambiental de los refrigerantes con potencial de agotamiento de la capa de ozono empleados en la refrigeración y es innegable su contribución al proyecto de recuperación de la referida capa de ozono establecido para el período 2060-2075. Sin embargo, todavía quedan muchos desafíos por resolver, especialmente en lo que respecta a la miti- ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 19 gación del calentamiento global, actuando en áreas en las que debe intensificarse la reducción del consumo de energía. También es prioritario disminuir la diferencia existente entre los países mas industrializados y los que están aún en vías de desarrollo, con respecto a la disponibilidad de equipos de refrigeración y al conocimiento de su técnica. Los países adelantados, con sus economías globalizadoras, están en línea con el proceso de desarrollo. La industria de la refrigeración continuará expandiéndose y tecnológicamente perfeccionándose. Al mismo tiempo mantendrá su contribución a la consecución de los Objetivos de Desarrollo del Milenio, incluida la sostenibilidad medioambiental. Como parte de la contribución a la Conferencia Mundial sobre Desarrollo Sostenible, la División de Tecnología, Industria y Economía (DTIE) del Programa Medioambiental de las Naciones Unidas (PMNU) y el IIF han elaborado, en el año 2002, un informe sectorial denominado “La industria como socio en el desarrollo sostenible - la refrigeración”. En este informe, varias organizaciones industriales estiman las posibilidades de progreso de los sectores de la Refrigeración y del Aire Acondicionado en el marco del desarrollo sostenible y diseñaban futuras posibilidades y acciones a adoptar, una especie de “informe fichero de la industria”. El presente artículo es una breve actualización de este informe fichero, producido con ocasión del 20 aniversario del Protocolo de Montreal sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. 1.- El papel de la Refrigeración en el Desarrollo Sostenible. RESUMEN - el Sector de la refrigeración emplea más de dos millones de personas en el mundo, particularmente en los campos industrial, comercial y de servicios. En la mayoría de los casos plantillas altamente cualificadas. La refrigeración es una industria siempre dispuesta a ofrecer su contribución en la formación de los pilares socio-económicos y medioambientales del desarrollo sostenible. Este resumen sobre los logros y las posibilidades de esta industria no solo intenta mostrar su impresionante historia sino que posiblemente resulte inspirador de confianza en la era moderna. El nivel alcanzado por la industria de la refrigeración es un indicador del estado de desarrollo de cualquier país. Con un número de empleados cercano a los dos millones de personas por todo el mundo, la industria de la refrigeración aporta una monumental contribución a la mejora de la salud y de la esperanza de vida de los ciudadanos de la tierra. La venta anual por valor de 200 billones de dólares norteamericanos en equipos de refrigeración y aire acondicionado explica únicamente una parte de la historia. La otra parte es la constante disminución de emisiones de refrigerantes a la atmósfera y la reducción del consumo de energía en sus equipos y plantas. El papel fundamental de la refrigeración en el desarrollo sostenible puede apreciarse a través de sus dimensiones social, económica y medioambiental. 1.1.- Dimensión social El impacto del Sector de la refrigeración y del aire acondicionado sobre el desarrollo sostenible posee numerosas facetas: • El Sector de la refrigeración genera puestos de trabajo La refrigeración es indispensable para la vida del hombre - en el Sector alimentario, la refrigeración contribuye a reducir las pérdidas posteriores a la recolección y a ofrecer a los consumidores alimentos seguros y saludables, al posibilitar la adecuada conservación de los productos perecederos en todas las etapas comprendidas entre su elaboración y el consumo; - en el Sector sanitario, la refrigeración tradicional se emplea para el almacenamiento de vacunas, la criotecnología en cirugía y la superconductividad en los scanners. Analizando la evolución de la tecnología en este sector se detectan claramente las mejoras parciales conseguidas. La eliminación de refrigerantes que agotan la capa de ozono y reducen el impacto sobre el cambio climático, son éxitos sin precedentes en el afán de proteger la capa de ozono estratosférica y el sistema climático global. Este resumido artículo también destaca aspectos emergentes, por ejemplo el uso de refrigerantes naturales, la promoción de mejoras en la eficiencia energética, los avances en la elaboración de cadenas de frío mas eficaces para la distribución de productos perecederos, los esfuerzos por adaptar la arquitectura constructiva con la finalidad de disminuir las necesidades energéticas para su climatización, el desarrollo de la refrigeración magnética, el empleo de la absorción con energía solar, etc. 19 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 SECTOR DE ACTIVIDAD Refrigeración doméstica Refrigeración comercial. Supermercados Refrigeración industrial. Almacenamientos Frigoríficos Aire Acondicionado (sistemas enfriados por aire) Aire Acondicionado (enfriadoras de agua) TRANSPORTE REFRIGERADO Contenedores marinos Barcos frigoríficos Vagones frigoríficos Camiones frigoríficos Marina mercante Tanques de gases licuados AIRE ACONDICIONADO MÓVIL Vehículos comerciales y autobuses Bombas de calor Página 20 NÚMERO DE EQUIPOS Y PLANTAS EN SERVICIO 1,3 billones unidades (a) 477.000 unidades (b) 350 millones m3 (c) 340 millones unidades (d) compatible medioambientalmente que otros combustibles; también la licuefacción del hidrógeno, otra prometedora opción como combustible para automóviles en el futuro; la fusión termonuclear, esperanzadora forma de generación de energía sostenible, requiere igualmente el apoyo de tecnologías frigoríficas. 1,1 millones unidades (d) • Muchos procesos industriales no podrían funcionar sin refrigeración: 850.000 unidades (a) 1.250 barcos (f) 80.000 unidades (e) 1.150.000 unidades (g) 30.000 barcos (e) 255 unidades (h) las industrias petroquímica y farmacéutica necesitan refrigeración para controlar y moderar innumerables tipos de reacciones. Muchos procesos agroalimentarios tampoco podrían llevarse a cabo sin la refrigeración; 450 millones (i) 130 millones (j) (a) IPCC/TEAD Informe especial: Salvaguardando la capa de ozono y sistema climático global (b) UNEP2 (Superficie de venta superior a 500 m2) (c) IARW, 2006 (Estimaciones del IIF) (d) BSRIA, 2006 (Estimaciones del IIF) (e) UNEP2 (Estimaciones del IIF) (f) UNEP2 (barcos mayores de 280 m3) (g) CARRIER TRANSICOLD 2006 (Estimaciones del IIF) (h) IIR 19th Nota informativa sobre Gas Natural Licuado, http://www.iifiir.org/en/doc/110.pdf,2006 (i) CCFA: Comité de fabricantes franceses de automóviles y MST, 2004 (Estimación del IFF) (j) Halozan H. Rieberer R. Sistemas de calefacción y refrigeración eficiente energéticamente para edificios Boletín del IIF, 2004-6.. www.iifiir.org/en/webfiles.php?rub=3 • El aire acondicionado contribuye al desarrollo social - el aire acondicionado crea entornos de bienestar que permiten trabajar eficientemente en regiones calurosas y húmedas. También mantiene condiciones favorables para usar con seguridad salas de operaciones y enfermerías en hospitales. 1.2. - Dimensión Económica Desde un punto de vista económico destaca el papel de la refrigeración en multitud de procesos industriales y en la investigación de tecnologías punta. las bombas de calor, cuyo funcionamiento se basa en esta tecnología, son utilizadas frecuentemente para la producción de calor con elevada eficiencia energética. • En tecnologías punta también se requieren los servicios de la refrigeración: la calidad de los productos manufacturados en sectores de la tecnología de la información y biotecnología depende crecientemente de las condiciones medioambientales en su lugar de fabricación, y estas se consiguen por medio de sistemas avanzados de aire acondicionado. para la industria aeroespacial se necesita la producción y transporte de los combustibles criogénicos (principalmente hidrógenos y oxígeno líquido) así como el almacenamiento a largo plazo. Las cifras reflejadas en la tabla anterior preparadas por el I.I.F. muestran claramente el papel de la refrigeración en la actualidad: hay alrededor de 1.300 millones de frigoríficos domésticos funcionando (con producción anual superior a 80 millones de unidades), 340 millones de equipos de aire acondicionado en servicio y 350 millones de m3 de almacenes frigoríficos disponibles repartidos en todo el mundo. El total anual de ventas de equipos de refrigeración, aire acondicionado y bomba de calor supera los 200 billones de dólares norteamericanos, lo que supone aproximadamente un tercio de las ventas anuales que contabiliza la industria del automóvil (excluidos los vehículos comerciales). Todas estas cifras demuestran que el uso de la refrigeración está creciendo regularmente y sin duda lo continuará haciendo en el futuro. 1.3.- Dimensión medio ambiental • La refrigeración es necesaria para la realización de muchas de las actuales y algunas futuras fuentes de energía: La contribución de la refrigeración al aspecto medioambiental del desarrollo sostenible es importante, como se deduce de lo dicho anteriormente al hablar del papel jugado por las tecnologías de refrigeración: procesos criogénicos hacen posible la licuación del gas natural facilitando su almacenamiento y transporte y con ello su uso como una fuente de energía mas manteniendo la biodiversidad gracias a la crioconservación de recursos genéticos (células, tejidos y órganos de plantas, animales y microorganismos); 20 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 21 en posibilitar la licuefacción de CO2, por medio de la criogenia, para almacenamiento subterráneo, facilitando la investigación sobre la separación del CO2 de combustibles fósiles en futuras estaciones de generación de energía; • reducción de emisiones directas de fluorocarbonos a la atmósfera gracias al mejor confinamiento de los mismos, reducción de la carga de refrigerante en las instalaciones y máquinas así como el desarrollo de refrigerantes alternativos con despreciable o nulo impacto climático; - • reducción del consumo de energía mediante el incremento de la eficiencia energética de las plantas de refrigeración. Esta es una cuestión muy importante debido a que el impacto por calentamiento atmosférico es cuatro veces superior al que producen las emisiones directas. en fuentes de energía nuevas mas sostenibles. Sin embargo, los efectos medioambientales adversos de la refrigeración también deben de tratarse. A nivel medioambiental el impacto de la refrigeración es doble debido a: las emisiones a la atmósfera de determinados gases refrigerantes utilizados en las instalaciones. Estas emisiones se producen como consecuencia de las fugas en instalaciones insuficientemente estancas al refrigerante o durante los procesos relacionados con el mantenimiento de las instalaciones y con la manipulación de refrigerantes. Dependiendo del refrigerante utilizado pueden tener influencias sobre: el agotamiento de la capa de ozono (refrigerantes clorados: CFC, HCFC); y/o calentamiento atmosférico, ejerciendo un efecto invernadero adicional (refrigerantes fluorados: CFC, HCFC y HFC). 2. Realizaciones Destacamos a continuación recientes realizaciones del sector de la refrigeración dentro del marco del desarrollo sostenible: 2.1.- Reducción de las emisiones de refrigerante Entre los logros recientes dentro del marco del desarrollo sostenible el mas significativo es la reducción de la producción y consumo de los refrigerantes que agotan la capa de ozono (CFC y HCFC), pues con ello y desde el año 2000 se está invirtiendo el continuo crecimiento de la concentración de cloro en la estratosfera. • el consumo de energía de las instalaciones frigoríficas contribuye a las emisiones de CO2 y consecuentemente al calentamiento atmosférico reduciendo las fuentes globales de energía. Debe recordarse que la refrigeración (incluido el aire acondicionado) consume cerca del 15% del total de la energía3 eléctrica generada en todo el mundo. El impacto por calentamiento atmosférico de las plantas frigoríficas es el siguiente: cerca del 20% de este impacto resulta de emisiones directas de refrigerantes fluorados (fluorcarbonos); el restante 80% de este impacto se deriva de emisiones indirectas de CO2 originadas en la producción de la energía absorbida por estas plantas. Generalmente electricidad3. Gracias al Protocolo de Montreal que fue adoptado en 1987, 191 países (13 de marzo 2007) se han comprometido a adoptar medidas para proteger la capa de ozono. Este Protocolo solicita el gradual cese hasta la prohibición de los CFC seguido por los HCFC, con un largo marco de tiempo mas extenso para los países (en desarrollo) relacionados en el artículo 5. El objetivo del Protocolo de Kioto, en vigor desde el año 2005, es reducir en 39 países desarrollados las emisiones de seis gases de efecto invernadero al menos un 5% entre 1990 y 2008-2012. Los HFC están entre estos seis gases. Consecuentemente los esfuerzos realizados por los responsables de la refrigeración con el fin de combatir el calentamiento atmosférico se centra en dos facetas: El agujero de ozono. www.earthobservatory.nasa.gov De acuerdo con el informe EPA 2007 “los nueve kms de altura de la capa de ozono que protege la Tierra de los rayos solares nocivos se encuentran en vía de recuperación, aunque el desafío permanece activo. Parece que se recupera como consecuencia de las menores emisiones de sustancias que agotan la capa de ozono. El ozono del Antártico se prevé que vuelva a los niveles de 1980 entre 2060 y 20754 “. EPA4 21 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 22 La refrigeración es probablemente uno de los pocos sectores que en los últimos 20 años está adoptando tecnologías de 2ª generación sin utilizar sustancias que agoten la capa de ozono (ODS). Esto ha sido posible gracias a la cooperación entre países desarrollados y en vías de desarrollo mediante el Protocolo de Montreal, con la fundación de nuevas tecnologías en el Fondo Multilateral y apoyados en la cooperación internacional por organizaciones tales como FAO, UNDP, UNFCCC, UNICEF, UNIDO, Banco Mundial, WHO, el IIF, UNEP y otros muchos. estos sistemas, que utilizan un circuito secundario con un fluido transportador de calor (comúnmente denominado refrigerantes secundario), se consigue reducir la carga de refrigerante hasta en un 75-85%, con lo que se limita enormemente el riesgo de fuga. Los índices de fuga en la refrigeración comercial han descendido recientemente en muchos países europeos y en U.S.A. desde el 35% a un promedio de 18% por año en supermercados6. Las reducciones de emisiones de refrigerantes que agotan la capa de ozono conseguidas con el cese gradual del uso de CFC y HCFC dentro del marco del Protocolo de Montreal han contribuido a la mitigación del cambio climático. Un estudio reciente realizado por la National Academy of Sciences demuestra que, en 2010, el nivel de reducciones alcanzados gracias al Protocolo de Montreal equivaldría a 5 veces las reducciones objetivo del Protocolo de Kyoto durante 2008-2012 en términos de impacto sobre el clima5. Las iniciativas de reducción de emisiones se aplican en todo el ciclo de vida de una planta: • durante las fases del diseño y fabricación, los departamentos de investigación y desarrollo de los fabricantes se centran en la optimización de la hermeticidad de la planta, la disminución de la carga de refrigerante y el trazado de las tuberías utilizadas en los circuitos en orden a reducir emisiones y facilitar el mantenimiento y reparación durante el funcionamiento; • durante la instalación se aplican cada vez con mayor frecuencia rigurosos procedimientos cualitativos, particularmente respecto la contención del refrigerante; • durante cualquier operación de mantenimiento y reparación se pone especial énfasis en la hermeticidad de la planta, con controles regulares, y en la recuperación sistemática del refrigerante. Gracias a la formación y certificación de los instaladores, propietarios y operarios en la manipulación de refrigerantes y el aumento de su concienciación sobre la dimensión medio ambiental se han alcanzado considerables progresos, aunque queda todavía mucho por hacer; • durante el desmantelamiento del equipo, recuperando el refrigerante, reciclándolo y reutilizándolo siempre que sea viable (o destruyéndolo como última opción). En todas estas etapas se han logrado progresos en términos de formación normalizada. Un buen ejemplo de los logros apuntados en reducir emisiones de refrigerantes es el continuo desarrollo de los sistemas de refrigeración indirectos, especialmente en refrigeración comercial (supermercados), donde el índice de emisiones de refrigerante es de los mayores en el total del sector de la refrigeración. Con 22 Vitrina Muchos trabajos de investigación y desarrollo se han destinado a los circuitos secundarios. Han aparecido así los fluidos secundarios bifásicos: sólido-líquido (llamado hielo líquido) o refrigerantes con fases vapor y líquido tal como el CO2. Estos nuevos fluidos secundarios, denominados Materiales con Cambio de Fase (PCM en ingles), no solamente son medioambientalmente amigables, sino que también aumentan la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración indirecta gracias a su alta densidad térmica y a otras propiedades favorables. El IIF mantiene una intensa actividad sobre estos prometedores materiales con cambio de fase y hielo líquido para aplicaciones en refrigeración y aire acondicionado a través de reuniones regulares de un grupo de trabajo específico. Desde 1999 se han celebrado hasta la fecha cinco de estas reuniones. En la tendencia hacia la reducción de la carga de refrigerante en equipos y plantas, se ha trabajado mucho en relación a la optimización del diseño de los componentes, especialmente en la construcción de intercambiadores de calor. Las nanotecnologías ofrecen nuevas y prometedoras perspectivas sobre este particular (vease apartado 3. Retos). Globalmente, el impacto de las emisiones de CFC, HCFC y HFC sobre el agotamiento de la capa de ozono y el calentamiento atmosférico ha decrecido de manera notable, como demuestran diversos indicadores: descenso de la producción de estos refrigerantes (ponde- ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 23 radamente de acuerdo a sus respectivos impactos sobre estos dos fenómenos) iniciado en 1988 y 1989 y disminución del porcentaje de los mismos en el total de las emisiones de gases de efecto invernadero. considerado para los más diversos usos, siempre que se establezcan correctamente las cuestiones de seguridad y formación profesional para su manejo. • Dióxido de carbono (CO2) ODP/GWP ponderado de fluorocarbono. Producción 1980-2004 - AFEAS 2.2.- Investigación y desarrollo de refrigerantes alternativos Las iniciativas del sector de la refrigeración en la búsqueda de alternativas tanto a los refrigerantes que agotan la capa de ozono (CFC y HCFC) como a los de efecto invernadero (CFC, HCFC y HFC) representan igualmente un importante avance. Entre los refrigerantes no HFC desarrollados para sustituir a los refrigerantes fluorocarbonados el enfoque se centra principalmente en los refrigerantes naturales: amoníaco, dióxido de carbono (CO2) e hidrocarburos. • Amoníaco El amoníaco está considerado como el principal refrigerante industrial desde hace más de 125 años y se utiliza en todo el mundo en multitud de aplicaciones, especialmente en el campo de la industria. Actualmente este refrigerante se está introduciendo en sistemas indirectos del campo comercial y en enfriadoras de agua para aire acondicionado. Las propiedades físicas del amoníaco lo hacen muy eficiente energéticamente como refrigerante. Tiene un potencial de agotamiento de la capa de ozono nulo y un efecto de calentamiento atmosférico despreciable. Aunque es agudamente tóxico a concentraciones relativamente bajas, muertes producidas por exposición al amoníaco son extremadamente raras, debido fundamentalmente a que tiene un olor desagradable y penetrante a concentraciones muy bajas y muy seguras para el ser humano. La aparición del compresor de tornillo en este sector, que con su funcionamiento bañado en aceite supera los problemas derivados de las altas temperaturas de descarga y la introducción de los intercambiadores de calor de placas con muy bajo volumen interno, hace posible el diseño de sistemas de amoniaco muy sencillos21 y con baja carga de refrigerante. Debido a sus favorables características medioambientales, este refrigerante puede ser El dióxido de carbono es uno de los refrigerantes clásicos que había caído prácticamente en un completo desuso pero que actualmente está restableciéndose espectacularmente, gracias a sus excelentes propiedades medioambientales (ODP = 0; GWP = 1). La mayor objeción al uso del dióxido de carbono como refrigerante es su bajo punto crítico y su alta presión de funcionamiento comparado con otros refrigerantes. No obstante, puede ser utilizado con éxito de 2 formas diferentes: como un refrigerante supercrítico trabajando en un ciclo transcrítico, evaporando en la región subcrítica y evacuando calor a temperaturas por encima del punto crítico en un enfriador de gas en vez de en un condensador; se están dedicando numerosos y significativos esfuerzos dirigidos hacia aplicaciones tales como el aire acondicionado de automoción y las bombas de calor; las altas presiones de servicio del CO2 plantean diferentes limitaciones en el diseño de los componentes convencionales tales como los intercambiadores de calor y compresores. como refrigerante en el sector de baja de sistemas en cascada, poniendo en la etapa de alta un refrigerante convencional como HFC, amoníaco o hidrocarburo (véase figura siguiente). Sistemas en cascada con dióxido de carbono en el sector de baja se encuentran en servicio desde el año 2000 y se han extendido rápidamente desde el año 2004. En la actualidad se estiman entre 130140 las instalaciones funcionando en supermercados europeos y alrededor de 150 en procesos agroalimentarios (congelación) y pistas de patinaje1. El CO2 se esta adoptando en estos momentos como solución en aplicaciones de venta al por menor (es decir: pequeño comercio como por ejemplo máquinas expendedoras de bebidas) y está también abordando la posibilidad de introducirse en el aire acondicionado del automóvil; Igualmente se utiliza con frecuencia como fluido secundario volátil a baja o media temperatura, con bomba de circulación para evitar ciclos transcríticos. Planta de refrigeración de CO2. AIMA Refrigeración 23 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 24 • Hidrocarburos Los hidrocarburos son sustancias naturales que tienen excelentes propiedades termodinámicas y buenas propiedades de miscibilidad con aceites minerales baratos. Tienen cero ODP., despreciable GWP e intrínsecamente buena eficiencia. Son altamente inflamables y esto restringe la forma en la que pueden ser utilizados. Los dos principales hidrocarburos usados como refrigerante son el isobutano (en frigoríficos domésticos) y el propano (en pequeños aparatos comerciales y en bombas de calor residenciales). energéticos del orden del 15% en los nuevos frigoríficos domésticos comprados entre 1992 y 1995. Cifras parecidas de ahorro se barajan en países vecinos9. En todo proyecto dirigido a recortar el consumo de energía de cualquier instalación deberían seguirse dos métodos paralelos para abordar la cuestión: optimizar el sistema de refrigeración, en particular eligiendo la tecnología mas eficiente; optimizar cada componente del sistema teniendo en cuenta la eficiencia energética de la instalación en su conjunto. 2.3.- Reducciones del consumo de energía Las iniciativas dirigidas a reducir el consumo de energía conducen a medidas que abarcan todas las fases del ciclo de vida del equipo frigorífico: • durante la fase de diseño: seleccionando características que permitan aumentar la eficiencia del sistema de refrigeración y de sus componentes; • durante la instalación y puesta en servicio: imponiendo rigurosos procedimientos de recepción de las plantas incluyendo mediciones del consumo de energía; • durante el mantenimiento y reparación: estableciendo exigentes procedimientos de intervención. Los procedimientos de garantía de calidad crecientemente entrenamientos específicos, seguidos de la correspondiente certificación para técnicos e instaladores basada en su pericia. Estas formas de actuar deben aplicarse mas extensamente armonizando, por otra parte, las normas de certificación. La Normalización proporciona un medio de obtener cotas de eficiencia de los equipos. De este modo puede medirse con fiabilidad la eficiencia de los aparatos electrodomésticos y etiquetarlos para facilitar información al consumidor permitiéndole tomar decisiones sobre la compra de equipos que inicialmente pueden ser mas caros, pero que resultarán mas ventajosos a largo plazo debido a su menor consumo de energía. Ejemplos destacables que ilustran los ahorros de energía logrados gracias a las tecnologías de eficiencia energética son las bombas de calor y la trigeneración. • Las bombas de calor son una eficiente herramienta para reducir las emisiones de CO2. Comparando el calor aportado por medio de las bombas de calor con los métodos convencionales, por ejemplo, quemando combustibles fósiles, puede demostrarse fácilmente como en las bombas de calor el consumo de energía primaria puede reducirse al menos a la mitad. Los 130 millones de bombas de calor actualmente en servicio permiten generar unas 1.300 TWh/año de calor y reducir las emisiones de CO2 anuales en 130 Mt10. La aplicación de las bombas de calor es en estos momentos significativa en los sectores residencial y comercial de algunos países, aunque es todavía baja en la industria y la agricultura y despreciable en el sector del transporte. El potencial para reducir emisiones de CO2 utilizando la bomba de calor, asumiéndole un 30% de cuota de mercado en el sector de la edificación y con las tecnologías actualmente disponibles (1997) es de cerca del 6% del total de las emisiones mundiales de CO2 que alcanzan la cifra de 22.000 Mt/año. Con las futuras tecnologías parece posible hasta el 16% entre las aplicaciones residenciales, comerciales e industriales10. El enfoque dado en los EE.UU sobre este particular es notable: la asociación entre el Gobierno y la Industria ha conducido a grandes ahorro de energía. Programas de certificación proporcionan datos mediante los cuales los fabricantes ensayan y asignan ratios de eficiencia energética a los acondicionadores de aire y bombas de calor. El valor conocido como SEER (valor de la eficiencia energética estacional) ha sido adoptado por el gobierno de U.S.A. y se aplica a equipos domésticos y comerciales como un ratio mínimo1. www.stiebel-eltron.co.uk En Europa, el etiquetado energético de los nuevos frigoríficos domésticos ha ocasionado ahorros significativos de energía. En Alemania se han estimado ahorros • La trigeneración (combinación de frío, calor y potencia) tiene igualmente considerables beneficios desde el punto de vista energético. 24 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 25 • Dispositivos de expansión Las válvulas de expansión controladas electrónicamente, aunque mas caras, se utilizan cada día con mas frecuencia por el ahorro energético que consiguen frente a las convencionales válvulas de expansión termostática. Diferentes cifras proporcionan sorprendentes evidencias de logros en el ámbito de ahorro de energía. Los coeficientes de eficiencia (COP) de los equipos de refrigeración están constantemente aumentando, aunque queda mucho por hacer en este campo. Principios de la trigeneración. www.trigemed.com Hace posible recuperar total o parcialmente el calor cedido al ambiente como calor residual generado durante la producción de energía en centrales eléctricas y utilizarlo en aplicaciones de refrigeración. El desarrollo de plantas de absorción de alta eficiencia aumentará las ventajas de las plantas de trigeneración. En relación con los componentes de los sistemas de refrigeración, se han alcanzado significativos progresos en términos de eficiencia energética gracias a la aparición o a la optimización de componentes tales como: • Compresores: compresores helicoidales, los cuales fueron comercialmente producidos para aire acondicionado hasta principios de 1980, logran altos niveles de eficiencia debido a su elevado rendimiento volumétrico durante el proceso de compresión. Son también muy fiables gracias a su limitado número de partes en movimiento; la tecnología de accionamiento con velocidad variable y la mejora de los sistemas de control, permiten minimizar las pérdidas de energía resultantes del funcionamiento con cargas parciales; el uso de la sobrealimentación en compresores rotativos (tornillo, helicoidales, rotativos, centrífugos con al menos dos rodetes) hace posible incrementar el COP entre el 5 y el 25% para aplicaciones de refrigeración con temperaturas de trabajo desde -5ºC hasta -40ºC. • Intercambiadores de calor el diseño de intercambiadores de placas produce alta eficiencia térmica y permite máxima recuperación de calor y bajos costes de operación; los condensadores evaporativos tienen un número de ventajas medioambientales y económicas tales como sus menores consumos de energía y de agua, comparándolos con los condensadores enfriados por aire y agua perdida respectivamente11; los enfriadores de aire se suministran, crecientemente con dispositivos que limitan la difusión de calor y vapor de agua durante el desescarche. Un excelente ejemplo que ilustra tal progreso es la refrigeración comercial. El COP medio de instalaciones (para una temperatura por encima de 30 K) era aproximadamente de 2,5 durante los años 60. En los años 90, este COP aumentó hasta el 3,3. Hoy ha subido ya aproximadamente hasta 4. De acuerdo con ACEE, en el consumo de energía en los EE.UU de un típico frigorífico nuevo (2005) con descongelación automática y congelador superior es de 3-4 veces menor que el de su antecesor fabricado en 197312. 2.4.- Logros en la aplicación de la tecnología frigorífica Paralelamente a la optimización de los equipos frigoríficos, se han conseguido progresos notables a nivel de aplicación en la industria de la refrigeración, fomentando el desarrollo económico y social. Se presentan aquí dos ejemplos: la cadena del frío y aire acondicionado. 2.4.1. - Nuevos desarrollos en la cadena del frío Pueden resaltarse nuevos desarrollos en la cadena del frío: se concede ahora creciente importancia a temas tales como: facilidad en la limpieza de los equipos en orden a prevenir la contaminación de los alimentos; la flexibilidad del equipo: ejemplo de esto son los vehículos con varios compartimentos refrigerados a diferentes temperaturas; la regulación de las condiciones ambientales: ejemplos son la atmósfera controlada para la conservación de frutas y hortalizas, y las salas limpias en la industria alimentaria; la gestión de interfases: está bien conseguido el cumplimiento con la cadena del frío en áreas refrigeradas (almacenes frigoríficos, vehículos de transporte refrigerado, expositores). Sin embargo, es más difícil controlar las variaciones de temperatura en las interfases, aunque se han conseguido estimables mejoras (códigos de buena práctica) en este aspecto. 25 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 26 Los objetivos son controlar esta entrada de luz y de aire durante las horas apropiadas así como almacenar y distribuir el aire caliente y frío cuando lo requiera el edificio. Pueden conseguirse diversas opciones de diseño solar pasivo a un pequeño o nulo coste adicional. Algunas estrategias de enfriamiento solar pasivo incluyen la anulación de cargas de refrigeración innecesarias, el aprovechar sombras, la ventilación natural, el enfriamiento por radiación, el evaporativo, la deshumidificación y el enfriamiento acoplado con el subsuelo. La cadena del Frío la trazabilidad de los alimentos: la trazabilidad de temperaturas durante la cadena del frío es solo parte del concepto genérico de trazabilidad; los nuevos avances en R.F.I.D. (identificación por radio frecuencia) hace la tecnología mas útil para los fabricantes de productos alimentarios y farmacéuticos permitiéndoles el trazado y seguimiento de sus artículos a través de la cadena de abastecimiento. Sin embargo, se necesitan nuevos desarrollos especialmente en lo concerniente a los costes de esta tecnología; la información al consumidor: etiquetado de temperaturas, termómetros en los expositores o refrigeradores y las etiquetas de consumo de energía en los electrodomésticos. Los indicadores de tiempo-temperatura (TTI), dispositivos sencillos y económicos, generalmente en forma de etiquetas autoadhesivas unidas al producto, miden ambos valores de tiempo y temperatura y los integran en un único visor para el consumidor13. La calidad del aire interior (IAQ) afecta a la salud, bienestar y productividad de los ocupantes del edificio, y por estos motivos están recibiendo creciente atención en los últimos años. Se han producido nuevos desarrollos relacionados con la ventilación, control de las fuentes de contaminantes del aire potencialmente perjudiciales, manejo de la humedad y filtración de aire limpio. Para obtener éxito en la aplicación de estas estrategias se requiere abordarlas conjuntamente. 3.- Retos Los retos que durante los próximos años deberá afrontar el sector de la refrigeración para seguir un desarrollo sostenible serán numerosos; entre ellos se incluye la expansión de las acciones que ya han sido aplicadas (comentadas en la sección 2). 3.1.- Reducción de las emisiones de refrigerantes El IIF destaca que el objetivo en este ámbito es reducir las fugas de refrigerante un 30% para 2020. Conseguir este objetivo involucra ejercer activamente acciones dirigidas a mejorar la contención del refrigerante, intensificar la investigación y el desarrollo sobre tecnologías prometedoras en términos de reducciones de la carga de refrigerante y en general dar prioridad al correcto mantenimiento de las instalaciones de refrigeración. Fresh-Check TTI. www.cerig.efpg.inpg.fr 2.4.2.- Nuevos desarrollos en aire acondicionado También cabe resaltar los nuevos desarrollos de los sistemas de aire acondicionado y calefacción. La cantidad de energía consumida anualmente por los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) oscilan típicamente sobre el 40-60% de todo el consumo de energía en la edificación, dependiendo del diseño del edificio, clima, función y condiciones de uso14. El objetivo de los sistemas HVAC perfectos es satisfacer las necesidades de los ocupantes mediante sistemas lo mas eficiente y medioambientalmente inofensivos con los menores costes iniciales y del ciclo de vida. Las necesidades de calefacción y refrigeración están afectadas por la eficiencia de los sistemas constructivos y características interrelacionadas, incluidos los elementos de diseño solar pasivo. La idea básica del diseño solar pasivo es permitir la entrada de la luz, el calor y el aire exterior en los edificios únicamente cuando ello sea deseable. 26 • Respecto de la contención del refrigerante deben dirigirse los esfuerzos hacia el aire acondicionado del automóvil y a la refrigeración comercial, cada uno de los cuales representa aproximadamente 1/3 del total equivalente a CO2 de las emisiones directas del sector de la refrigeración15. Se tendrán que intensificar los trabajos en el sector de la refrigeración comercial con la finalidad de reducir el índice de fugas, especialmente a través de la optimización de los sistemas indirectos de refrigeración y promover el desarrollo de PCM (Phase Change Marerial) tales como el hielo líquido y el CO2 como fluidos secundarios. Con relación al aire acondicionado de automóviles (MAC), el alto volumen de emisiones resulta de la creciente proporción de nuevos vehículos equipados con aire acondicionado, que, según estimaciones, ha crecido en Europa, por ejemplo desde el 10% en 1985 al 85% en 200516. Se calcula que cerca del 20% de la carga de refrigerante en los sistemas MAC se escapa anualmente a la atmósfera. ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 12:38 Página 27 Deben intensificarse también los estudios para mejorar la hermeticidad y reducir las cargas de refrigerante en los equipos de aire acondicionado. En términos de emisiones de gases de efecto invernadero, los sistemas recientes de aire acondicionado tienen un impacto muy inferior al de equipos anteriores a 1995, debido a la sustitución en muchos países del CFC-12 por el HFC-134a el cual tiene un GWP que es solo una sexta parte del correspondiente al R-12. La investigación y desarrollo está dirigiéndose al diseño de sistemas de aire acondicionado con CO2, puesto que este fluido tiene un GWP despreciable- Restringe la manipulación de los fluidos y equipos a operadores certificados, los cuales son responsables de la adecuada recuperación de los gases fluorados. También refuerza la frecuencia de controles de fugas (4 por año para plantas conteniendo más de 300 kg de refrigerante). mente bajo. Otras opciones consideradas incluyen HFC152a (GWP = 120) y R-290, un hidrocarburo con un bajo GWP (20) aunque con elevada inflamabilidad. • Una acción vital en este tema es hacer asequible a todos los agentes de la refrigeración, en un extenso entrenamiento, particularmente en países en desarrollo con necesidades que crecerán en los próximos años (véase sección 3.5). Este entrenamiento deberá extenderse a todos los niveles del personal (personal de mantenimiento y reparación, ingenieros y personas que toman las principales decisiones). Las compañías químicas siguen trabajando en el desarrollo de nuevos refrigerantes con GWP ultra bajos, actualmente en período de pruebas. De acuerdo con estas compañías se espera que estos refrigerantes ofrezcan eficiencias comparables a las del HFC-134a. Estos desarrollos están fomentados por la adopción de la nueva Directiva Europea de “F-gas” 2006/40 sobre emisiones de los sistemas de aire acondicionado de vehículos la cual prohíbe el uso de Fgases con un GWP mayor de 150 (tal como el HFC-134a) en coches nuevos a partir del 2011. • La reducción de la carga de refrigerante parece una prometedora forma tanto para disminuir las emisiones de refrigerante como para mejorar la eficiencia energética de los sistemas. Como ejemplo, el uso de intercambiadores de calor del tipo microcanales, facilita el descenso de la carga de un sistema convencional desde aproximadamente 200gr. de refrigerante R-290 (hidrocarburo) a menos de 130 gr. El análisis y construcción de nuevos prototipos indica que en el próximo paso podría conseguirse trabajar por debajo de 50gr./kW para un kW, puesto que la capacidad de diseñar intercambiadores de calor con muy baja carga así como la utilización de compresores con menos aceite y fracciones de paso mayores, hace viable el pasar de una línea de carga básica experimental de 130gr. a menos de 60gr. sin necesidad de drásticos rediseños en ningún componente del sistema17. En este caso, reducir la carga también contribuye al aumento de la seguridad. Una prioridad máxima es también la recuperación, el reciclado, la regeneración o la destrucción de los refrigerantes utilizados en plantas de enfriamiento siguiendo procedimientos normalizados. 3.2. Reducción del consumo de energía El IIF considera que el objetivo en este ámbito es la reducción del consumo de energía aproximadamente en un 20% antes del 2020. Las realizaciones dirigidas al descenso del consumo de energía de los sistemas de refrigeración descritos en la sección 2.2. son un hito, sin embargo queda mucho por hacer en este sentido. El mencionado objetivo de mejorar la eficiencia energética depende de reforzar la I + D en los siguientes sectores: mejorar la eficiencia energética de los sistemas frigoríficos de compresión de vapor, con prioridad para aquellos que utilizan CFC, HCFC y HFC; desarrollar alternativas eficientes a la tecnología de refrigeración por compresión de vapor (véase sección 3.4.). En lo referente al punto primero, se mencionan seguidamente algunos objetivos que deben conseguirse: El IIF ha decidido lanzar una reunión de trabajo para tratar sobre la reducción de la carga del refrigerante, convencido de los indudables beneficios que aporta esta tecnología. • El mantenimiento adecuado y esmerado de las plantas frigoríficas - junto con un diseño optimizado - es naturalmente una prioridad, ya que contribuyen a la reducción de las emisiones de refrigerante. En este aspecto se deben hacer esfuerzos en términos de concienciación y formación de técnicos, en todo caso enfocados hacia la generalización de programas de certificación. En Europa, el nuevo Reglamento de Fgases sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero cuya entrada en vigor es en julio de 2007 contribuirá a este objetivo. Compresor centrífugo con cojinetes magnéticos. Turbocor • La mejora en la eficiencia energética de los sistemas de compresión de vapor, depende de las modificaciones en sus componentes. En este sentido, el desarrollo mas reciente de compresores sin lubricación ofrece importantes posibilidades; la eliminación del aceite tiene un importante potencial de mejora en la eficiencia de los intercambiadores de calor y permitirá a los ingenieros 27 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 28 diseñar una nueva generación de estos equipos, que va mas allá de la tecnología basada en el tubo oval, con canales de flujo mucho mas pequeños. Entre sus ventajas destacan la mayor fiabilidad, el diseño mas compacto y una mejor eficiencia18. • El incremento de las prestaciones de los materiales aislantes tiene también elevada prioridad. Como ejemplo, aproximadamente 2/3 de la energía consumida por un almacén frigorífico se producen por las pérdidas a través de sus cerramientos19, en este ámbito, la nanotecnología ofrece perspectivas prometedoras; la resistencia térmica de los materiales aislantes de poros abiertos aumenta al decrecer la dimensión efectiva del poro. Este conocido principio, concede la oportunidad a los materiales con nanoporos de ser empleados como material central para paneles aislantes al vacío de extremada efectividad. P.Stroppa/CEA. www.cite-sciences.fr Imagen obtenida con un microscopio de efecto túnel (IBM). www.cite-sciences.fr poseen un impacto medioambiental despreciable - será continuada activamente. Y debería ambicionarse la ampliación de su uso e incrementar su eficiencia energética. El amoníaco podría ganar terreno en aplicaciones de media capacidad; queda por ver si puede alcanzar cuotas significativas en el mercado del aire acondicionado. Con esta perspectiva deberán analizarse con detalle las cuestiones de seguridad. Las aplicaciones potenciales del CO2 son numerosas. Un importante obstáculo que habrá que vencer es el coste de la construcción del equipo de refrigeración apto para las altas presiones involucradas cuando se usa el CO2. El IIF organiza regularmente conferencias sobre refrigerantes naturales con objeto de mejorar las tecnologías y extender los usos. También difunde confirmación a través de ponencias de congresos, guías y otros diversos documentos. 3.4. Investigación y desarrollo de nuevas tecnologías frigoríficas Algunas prometedoras tecnologías frigoríficas que no se basan en la compresión de vapor, podrían jugar un papel indudablemente importante para asegurar el desarrollo sostenible. Los beneficios medioambientales de las estrategias implementadas deben ser evaluadas usando una medida objetiva de mérito ambiental. Las investigaciones principales se centran en: Esta medida considerará el impacto medioambiental global a través del ciclo de vida del sistema de refrigeración. Por lo tanto, en lo concerniente al efecto invernadero, deberían ser ampliamente aplicados los siguientes conceptos: El principio de la refrigeración magnética está basado en el efecto magneto-calorífico: materiales magnetocaloríficos se calientan cuando son posicionados en un campo magnético y se enfrían hasta una temperatura mas baja que su temperatura inicial cuando este campo desaparece. Durante muchos años, estos materiales operaban únicamente a temperaturas extremadamente bajas y en intensos campos magnéticos que solo podían generarse con imanes superconductores. Pero durante los últimos años han aparecido nuevos materiales conteniendo gadolinio y manganeso, capaces de funcionar a temperaturas ambiente con imanes permanentes mas potentes. El TEWI (Total Equivalent Warming Impact) tiene en cuenta no solo las emisiones directas de gases de efecto invernadero, sino también las indirectas - debido al consumo de energía atribuido a los sistemas de refrigeración. El LCCP (Life Cycle Clima Performance) (Eficiencia climática del ciclo de vida) permite una evaluación mas comprensiva puesto que cubre todas las emisiones a lo largo del ciclo de vida de la instalación (desde la “cuna hasta la sepultura”). 3.3.- Investigación y desarrollo de refrigerantes alternativos La investigación y desarrollo sobre los refrigerantes naturales (amoníaco, CO2, hidrocarburos) - los cuales 28 • La refrigeración magnética La refrigeración magnética tiene numerosas ventajas (coeficientes de prestaciones estimados entre el 612, libre de emisiones de gases de efecto invernadero, sin ruido, mantenimiento sencillo, utilizable potencialmente en un rango muy amplio de temperaturas desde -260ºC hasta +40ºC). Si bien ésta tecnología requiere nuevos desarrollos para elevar la capacidad por encima del límite normal próximo a los 15kW. ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 29 Algunos especialistas creen que los frigoríficos domésticos con refrigeración magnética podrán estar disponibles dentro de pocos años, aunque sus altos costes limitaran el desarrollo a un nicho del mercado, hasta que poco a poco consigan tener éxito en mercados más extensos El IIF es muy activo promoviendo esta muy prometedora tecnología gracias al grupo de trabajo sobre Refrigeración Magnética creado en 2004 (véase www.mcwp.ch). • Los sistemas de refrigeración por absorción y adsorción, frecuentemente accionados por gasóleo, son un medio práctico de proporcionar tanto frío industrial como comercial sin la necesidad de un mayor gasto en el desarrollo de infraestructuras eléctricas y por lo tanto sin erosionar el limitado capital disponible para estos fines en la mayoría de los países en vías de desarrollo. El aire acondicionado basado en absorción, en forma de grandes enfriadoras para importantes locales comerciales o aplicaciones industriales, es la aplicación más extendida de esta tecnología en la actualidad. Su principal inconveniente es su baja eficiencia energética. Son necesarios nuevos desarrollos y simplificaciones para conseguir que esta tecnología sea mas ampliamente aplicada. • La refrigeración solar es otra tecnología que debería tener prioridad cuando se eligen opciones de desarrollo sostenible por parte de los países en desarrollo. La mayor ventaja de este tipo de refrigeración es que puede ser diseñada para funcionar independientemente de un servicio de red. Existen tres soluciones que utilizan energía solar para proporcionar refrigeración por debajo de 0ºC: La energía fotovoltaica que convierte la radiación solar directamente en corriente eléctrica continua utilizando materiales semiconductores que puede ser utilizada para accionar un motor acoplado al compresor de un sistema de refrigeración por compresión de vapor. La refrigeración por absorción, que puede ser considerada como un sistema de accionamiento térmico requiere una mínima energía mecánica para el proceso de compresión. De estos tres conceptos de refrigeración solar, la fotovoltaica basada en la comprensión de vapor parece ser la tecnología mas viable, especialmente para sistemas portátiles de pequeña capacidad ubicados en áreas alejadas de las fuentes de energía convencionales (electricidad o gas). La refrigeración solar mecánica requeriría colectores solares con seguimiento de la radiación solar, para producir temperaturas elevadas en las que la eficiencia del ciclo de la máquina térmica llega a ser competitivo. Para cada uno de estos dos conceptos, queda mucho por hacer en términos de eficiencia de los paneles solares/colectores y del coste de los equipos20. • La tecnología del secado incluye un extenso espectro de sistemas suministradores de frío, deshumidificación y ventilación para controlar la calidad del ambiente interior en los sectores industrial y comercial. Sin embargo todavía deben superarse muchas cuestiones de producción y técnica. • Muchas otras tecnologías, que fomentarán el desarrollo sostenible, están siendo desarrolladas o son centro de proyectos de investigación, en particular: La refrigeración termoacústica. Una tecnología que utiliza ondas sonoras de elevada amplitud en un gas a presión, para llevar calor de un lugar a otro. La refrigeración termoeléctrica la cual utiliza el efecto Peltier para crear un flujo de calor en la unión entre dos tipos de materiales diferentes. La máquina frigorífica de ciclo de aire que utiliza uno de los ciclos mas simples aunque de relativamente baja eficiencia. La máquina frigorífica de Stirling puede producir alta eficiencia comparada con las maquinas de compresión de vapor, pero que es difícil de emplear en instalaciones de gran tamaño. • La criogenia es un ámbito que abarca toda la tecnología frigorífica utilizada para conseguir temperaturas por debajo de 120 K (-150ºC) hasta menos de 1 K, y ha preparado el camino a un inmenso rango de aplicaciones promotoras del desarrollo sostenible. Manteniendo paneles solares en Mali. www.un.org La refrigeración solar mecánica utiliza un sistema de compresión de vapor convencional movido mediante energía mecánica producida con un ciclo de accionamiento por energía térmica solar (normalmente el ciclo Rankine). La superconductividad es una de las más prometedoras tecnologías criogénicas. La mayor aplicación rutinaria de la superconductividad en la investigación médica es la tomografía por imagen por resonancia magnética (MRI), la cual ha renovado considerablemente la radiología médica en los últimos 15 años. Su aplicación a gran escala requiere imanes superconductores gigantes. El CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares) tiene actualmente en funcio29 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 30 namiento capacidades superconductoras para producir los elevadísimos campos eléctricos necesarios para aceleración de partículas. También en el CERN, el Gran Hadron Collider (LHC), que acaba de ser puesto en marcha, dará acceso a las altas energías necesarias para comprobar las teorías fundamentales relativas a las partículas. Para la fusión controlada, la cual podría proporcionar acceso a una fuente de energía esencialmente infinita, ha entrado en fase de diseño un nuevo tokamak, el ITER. Multitud de otras aplicaciones de la superconductividad se han desarrollado recientemente o están en fase de diseño. La mayoría de estos proyectos requieren equipos humanos internacionales para manejar los actuales desafíos al desarrollo de tan exclusiva investigación sobre las tecnologías de la superconductividad criogénica, la refrigeración y la instrumentación. LHC: Dipolos y líneas de suministro criogénico La criomedicina comprende dos dominios: la criobiología, en el que el crioenfriamiento es utilizado para la conservación, y la criocirugía, en el que el crioenfriamiento se utiliza con fines destructivos. Entre estos dos extremos, la crioterapia hace uso del frío como un tratamiento antiinflamatorio en el campo de la reumatología y reeducación funcional. La criomedicina y su componente de criocirugía están realizando, y lo continuaran haciendo, una valiosa contribución al desarrollo sostenible, no solo en el sector sanitario, sino también desde el punto de vista sociológico y económico; la eficacia de la criocirugía no es su única ventaja: es también fácil de utilizar, segura y no ocasiona complicaciones. Junto a estos beneficios, es importante considerar que el coste de inversión inicial del equipo crioquirúrgico y los costes de mantenimiento son relativamente bajos1. 3.5.- Países en vías de desarrollo El vacío existente entre países desarrollados y en vías de desarrollo se mantiene muy elevado. Un sorprendente ejemplo es el número de frigoríficos domésticos fabricados anualmente: solo aproximadamente 1/3 de estos aparatos fueron para mercados de países en vías de desarrollo, en donde vive el 80% de la población global. Las acciones prioritarias a introducir en los países en vía de desarrollo son1: MRI (Imagen por Resonancia Magnética) www.mritoday.net • Reducción de las pérdidas post recolección Los alimentos perecederos representan el 31% del volumen total de alimentos consumidos en los países en vías de desarrollo. En estos países, únicamente 1/5 de los alimentos perecederos se refrigeran, lo cual significa que se producen elevadas pérdidas después de la recolección, del sacrificio, de la pesca, del ordeño, durante el transporte y finalmente durante la venta1. La refrigeración es una de las herramientas mas efectivas para conseguir la reducción de todas estas pérdidas. Sin embargo tampoco deben olvidarse los aspectos económicos. • Desarrollo de la cadena del frío Garantizar la calidad y seguridad de los alimentos a más de 5 mil millones de habitantes de los países en vías de desarrollo gracias al establecimiento de una cadena del frío eficiente es el mayor desafío para el sector de la refrigeración. Proyecto ITER www.iter.org • Transferencia de tecnología Un camino para intensificar las iniciativas de los países en vías de desarrollo es compartiendo la tecnología, el conocimiento y la información de los países desarrollados, incluyendo programas de normalización y certificación. Un ejemplo de una necesidad en términos de transferencia de tecnología es la inmensa falta de plantas de destrucción y de regeneración de refrigerantes en los países en desarrollo. 30 ANEFRYC 57ultimo 14/11/08 09:01 Página 31 • Formación y entrenamiento profesional Actualmente no hay disponible suficiente formación básica para técnicos e instaladores frigoristas por lo que resulta un mantenimiento insuficiente, que causa elevadas fugas de refrigerante y otras anomalías en las plantas. La educación es la piedra angular del desarrollo en todos los aspectos de la refrigeración: diseño, instalación, puesta en servicio y mantenimiento de los equipos de frío. 5.- Velders G, Andersen S, Daniel J, Fahey D, McFarland M. The importance of the Montreal Protocol in protecting climate, 2007. • Consolidación de estructura Es importante definir un ministerio responsable de manejar la política de refrigeración a nivel nacional. Organizaciones comerciales y asociaciones juegan un papel indispensable en federar a los dirigentes con mas poder de decisión en el sector de la refrigeración. 8.- Bullard C. Transcritical CO2 Systems - Recent Progress and New Challenges, Bulletin of the IIF, 2004-5. También son necesarias asociaciones de refrigeración, oficialmente acreditadas, neutrales y con autorización. Una organización interministerial e interprofesional tal como un Consejo Nacional del Frío puede jugar un importante papel en definir planes de refrigeración que incluyan inventarios de equipos existentes y planes de desarrollo a largo plazo. 10.- Halozan H; Rieberer R. Energy-efficient heating and cooling systems for buildings, Bulletin of the IIF, 2004-6. www.iifiir.org/en/web-files.php?rub=3.2004. 4. Conclusión 12.- ACEEE (American Council for an Energy Efficient Economy), Consumer Guide to Home Energy Savings, 2005. El uso del frío continuará expandiéndose por todo el mundo, especialmente en países en desarrollo, puesto que es vital para la vida. Sin embargo, los impactos medioambientales, tanto la capa de ozono como el calentamiento atmosférico son impactantes. El sector de la refrigeración ha colaborado para mitigar el calentamiento atmosférico mediante la aplicación del Protocolo de Montreal, pero también con mejoras de las tecnologías y con una importante cooperación internacional. El sector deberá continuar los esfuerzos, mediante la cooperación internacional científica y tecnológica y la difusión de información. El Instituto Internacional del Frío, a través de sus comisiones de investigación, sus conferencias y sus publicaciones y el Programa Medioambiental de las Naciones Unidas, por medio de su responsabilidad en la instrumentación de Protocolos de Montreal y de Kioto, continuará trabajando para dirigir e impulsar el reto del desarrollo sostenible. REFERENCIAS 1.- IIF, Report on Refrigeration Sector Achievements and Challenges, 2002. 2.- UNEP, Report of the Refrigeration, Air Conditioning and Heat Pumps Technical Options Committee, 2006. 3.- IIF, Statement by the IIF, 11th Session of the Conference of the Parties to the United Framework Convention on Climate Change, Montreal, Canada, December 9, 2005. 4.- EPA, Achievements in Stratospheric Ozone Protection, www.epa.gov/ozone/2007stratozoneprogressreport.html 2007. 6.- IPCC/TEAP Special Report, Safeguarding the Ozone Layer and the Global Climate System: Issues related to Hydrofluorocarbons and Perfluorocarbons, 2005. 7.- AFEAS, production and Sales of Fluorocarbons, www.afeas.org/production_and_sales.html.2007. 9.- Lebot B. L’étiquetage énergétique est-il un bon moyen de diminuer les consummations d’énergie? AFF-AICVF, 1998. 11.- IIF, 18th Informatory Note on Refrigerating Technologies: Evaporative Cooling and Legionella, a Risk which can be Prevented by Using Good Practices, www.iifiir.org/en/notes.php?rub=1.2006. 13.- IIF, 3rd Informatory Note on Refrigeration and Food: Temperature Indicators and Time-Temperature Integrators, www.iifiir.org/en/notes.php?rub=1.2004. 14.- Public Technology Inc. US, Green Building Council: Sustainable Building Technical Manual: Green Building Design, Contruction and Operations. 15.- Palandre L, Zoughaib A, Clodic D, Kuijpers L. Estimation of the world-wide fleets of refrigerating and air-conditioning equipment in order to determine forecasts of refrigerant emissions, 2003. 16.- ADEME. Automobile Air-conditioning, Its Energy and Environmental Impact, 2003. 17.- Hoehne M, Hrnjak P.S. Charge minimization in hydrocarbon systems, Proceedings of the 6th IIF Gustav Lorentzen Conference, Glasgow, Scotland, 2004. 18.-Radermacher R. Researching Beyonds Refrigerants. www.appliancemagazine.com/print.php?article=1546&zo ne=1&first=1, 2006. 19.- Azzouz A, Gossé J., Duminil M. Experimental determination of cold loss caused by opening industrial coldroom doors, International Journal of Refrigeration, 16, No.1, 1993. 20.- Klein S. A., Reindl D. T. Solar Refrigeration, ASHRAE Jorunal, Vol.47, No.9. www.ashrae.org/content/ASHRAE/ASHRAE/PDF/20058 309533_886.pdf.2005. 21.- IIF, 2nd edition of Ammonia as a Refrigerant, 2007 (to be published) 31 ANEFRYC 57ultimo 17/11/08 08:50 Página 32 PRESENTACIÓN DEL IIF PRESENTACIÓN DE UNEP El Instituto Internacional del Frío es una organización intergubernamental científica y técnica que permite impulsar el conocimiento científico e industrial en todos los campos de la refrigeración a escala mundial. El UNEP, establecido en 1972, es la voz del medioambiente dentro del sistema de Naciones Unidas. El UNEP actúa como un catalizador, abogado, educador y suministrador, para promocionar el sabio uso y el desarrollo sostenible del medio ambiente global. La misión del IIF es promover los conocimientos de la tecnología de refrigeración y todas sus aplicaciones con el fin de conducir los grandes temas actuales, incluida la seguridad alimentaria y la protección del medio ambiente (reducción del calentamiento atmosférico, prevención del agotamiento de la capa de ozono) y el desarrollo de los países menos desarrollados (en temas de alimentación y sanidad). El IIF está comprometido a mejorar la calidad de vida y a intensificar el desarrollo sostenible. Entre los miembros del IIF están incluidos países en desarrollo e industrializados (hay en total 61). Los Países Miembro participan en las actividades del IIF vía las personas que designan para participar en las diversas comisiones. Además hay también otros miembros del IIF: colectivos o benefactores (compañías, laboratorios, universidades...) y privados (individuales). El IIF proporciona a sus miembros una gama de servicios específicos, que pueden satisfacer las necesidades de un amplio rango de grupos interesados como Países Miembros, Organizaciones Nacionales e Internacionales, personas influyentes, investigadores y técnicos de la refrigeración. Los servicios mas importantes son: • Red de especialistas y expertos de todo el mundo; • acceso a la web del IIF (www.iifiir.org) la cual ofrece un amplio rango de servicios e información; • base de datos Fridoc especializada en el espectro completo de los campos de la refrigeración (por encima de 80.000 consultas y en aumento); • conferencias y congresos; • comisiones de investigación y grupos de trabajo; • entrenamiento específico para satisfacer las necesidades concretas del usuario; • publicaciones: - El Boletín del IIF - El International Journal of Refrigeration; publicación dedicada a las nuevas tecnologías - El Newsletter del IIF - Libros técnicos y Manuales - Conferencias y Actos de Congresos - Notas informativas del IIF sobre temas de mayor actualidad relacionados con la refrigeración. 32 La División de Tecnología, Industria y Economía (DITE) del UNEP ayuda a los gobiernos, autoridades locales y personas influyentes en los negocios y en la industria para desarrollar e implantar políticas y prácticas dirigidas al desarrollo sostenible. Esta División trabaja para promocionar el consumo y la producción sostenibles, el eficiente uso de las energías renovables, la adecuada gestión de los productos químicos y la integración de los costes medioambientales en las políticas de desarrollo. Coordina las actividades a través de: • El Centro Internacional de Tecnología Medioambiental IETC (Osaka, Shiga), que implanta programas integrados de residuos, agua y gestión de catástrofes, con principal actividad en Asia. • Producción y Consumo (Paris), que promueve el consumo sostenible y modelos de producción, como una contribución al desarrollo humano a través de los mercados globales. • Química (Ginebra), cuya misión es la de catalizar acciones globales con la finalidad de extender por todo el mundo la buena práctica en la gestión de los productos químicos e incrementar la seguridad relacionada con estos artículos. • Energía (Paris), fomenta políticas energéticas y de transporte para el desarrollo sostenible y anima las inversiones en energías renovables y en eficiencia energética. • OzonAction (Paris) apoya en la eliminación de las sustancias que agotan la capa de ozono en países en desarrollo y en economías de transición para asegurar el seguimiento del Protocolo de Montreal. • Economía y comercio (Ginebra) ayuda a los países a integrar consideraciones medioambientales en sus políticas económicas y comerciales y colabora con el sector financiero para establecer políticas de desarrollo sostenible. Las actividades del UNEP y de la DTI están enfocadas en aumentar la concienciación, mejorar la transferencia de tecnología y de información, fomentar la cooperación tecnológica y las asociaciones y facilitar acuerdos internacionales. Para más información consultar la página www.unep.fr.
