Optimizar el frío industrial: ¿cómo controlar este polo energívoro?

Agroalimentario, cosmético, farmacéutico… En varios sectores, el polo de frío industrial es tan crucial como costoso. Dametis ofrece soluciones para reducir la factura al mismo tiempo que aumenta el rendimiento del proceso industrial de producción.

Nuestros expertos, Sébastien Papouin, director técnico, y Yann Balem, jefe de proyecto, le hablan de este polo energívoro

¿Qué es el frío industrial?

Climatización, ultracongelación de productos, conservación a baja temperatura… El frío es un proceso industrial utilizado en todos los sectores.

«Enfriar un espacio cerrado consiste en retirar el calor para expulsarlo al exterior», resume Sébastien Papouin, director técnico de energía en Dametis, durante una formación técnica de la Dametis Academy. «Así se consigue una bajada de la temperatura». Para ello, se utiliza un sistema termodinámico compuesto por varios elementos: un compresor, una válvula de expansión, un condensador y un evaporador. Estos dos últimos son intercambiadores de calor. Se produce frío industrial cuando el evaporador enfría el edificio y bomba de calor de alta temperatura cuando el condensador calienta el edificio. Esta instalación puede presentarse en forma de monobloque situado en el exterior, o de sala de máquinas, en el interior. Este polo de frío industrial, tan común en la industria, es también uno de los más energívoros.

«La producción de frío puede representar para algunos sectores hasta el 60 % del consumo eléctrico de un sitio», recuerda la Agencia de Transición Ecológica (Ademe), en su guía El control de la energía en el frío industrial, publicada en 2017. El aumento de los precios de la energía, desde 2022, y el calentamiento global acentúan esta parte. Sin embargo, se pueden aportar soluciones concretas para aligerar la factura y ayudarle a optimizar el frío industrial.

Algunas reglas de uso para la gestión del frío industrial

Para reducir su consumo energético, es imperativo adoptar ciertas reglas de uso. Los componentes de una máquina frigorífica están calibrados para temperaturas y presiones precisas. El control de la instalación es, por tanto, un punto esencial. Si tomamos como ejemplo una central controlada por consignas fijas, es posible que esta consuma más de lo que debería, explica Yann Balem. El control de este tipo de instalación puede resultar complejo, ya que para optimizarla el operador deberá modificar la consigna regularmente. En la práctica, se pueden observar instalaciones que modifican su consigna cada 3 meses. Lo ideal sería tener un sistema de consigna dinámico que optimice automáticamente el consumo de la instalación.

Finalmente, para optimizar el frío industrial, se debe realizar un mantenimiento regularmente: limpiar los condensadores y verificar el aislamiento térmico, purgar los incondensables, etc.

Optimización e inversión

El ciclo frigorífico puede optimizarse. Para ello, deben observarse varios valores: los de baja y alta presión, así como las diferencias de temperatura en el condensador y el evaporador. «Cuanto más baja es la baja presión, más se consume», recuerda Sébastien Papouin. «Bien ajustada, se puede obtener una optimización del 2% en los compresores».

Además, para optimizar el frío industrial, Dametis recomienda utilizar válvulas de expansión electrónicas auto-adaptativas. Esta inversión permite ajustar el caudal de fluido refrigerante en el evaporador para adaptarse perfectamente a las necesidades frigoríficas. Del mismo modo, la implementación de variación de velocidad en los condensadores de aire permite tener una regulación de alta presión flotante y generar un ahorro de energía de hasta el 15%.

Otro reflejo a adoptar: la regulación de las bombas de distribución de fluidos refrigerantes. «Al controlar las bombas en función de las necesidades, se ahorra en promedio el 50% del consumo de las bombas», añade Sébastien Papouin.

¿Cómo y por qué recuperar el calor?

Hay tres formas principales de recuperar el calor rechazado por una instalación frigorífica:

• La primera es recuperar el calor de la desobrecalentamiento a la salida del compresor. Cuando el refrigerante es comprimido por el compresor, su temperatura aumenta considerablemente. La tecnología más utilizada es la implantación de un intercambiador Gas/Agua (llamado desobrecalentador) que permite calentar agua a alta temperatura (hasta 70°C). El desobrecalentador permite recuperar hasta el 10% de la energía total rechazada por la instalación de frío.

• La segunda es recuperar el calor de la condensación del fluido refrigerante. La forma más sencilla es instalar un intercambiador Gas/Agua que permite condensar el gas y calentar agua a temperatura media (de 30°C a 60°C según las características de la instalación de frío). La ventaja del condensador es que se puede recuperar hasta el 100% de la energía total rechazada por la instalación de frío.

• La última forma es recuperar el calor del aceite de los compresores. De hecho, el compresor de un sistema frigorífico genera calor debido a la fricción y al trabajo mecánico implicados en el proceso de compresión. Este calor se disipa generalmente a través del aceite del compresor. La recuperación del aceite del compresor permite calentar agua a alta temperatura (hasta 70°C). Esta tecnología es muy interesante en compresores de tornillo donde podemos recuperar hasta el 10% de la potencia total rechazada por la instalación de frío.

Esta recuperación de calor puede utilizarse en una multitud de necesidades y permitir reducir los consumos de gas o electricidad de la fábrica, «el calor se inyecta primero en las necesidades del proceso: producción de agua caliente sanitaria, calefacción de ciertos procesos, calefacción de los auxiliares de una sala de calderas…», enumera Sébastien. Después, se pueden calentar los locales y, si queda, utilizar el calor para procesos innovadores como la producción de frío o electricidad.

La recuperación de calor contribuye a mejorar la eficiencia energética global del sistema de refrigeración utilizando el calor que de otro modo se disiparía y, por lo tanto, no se valoraría.

Todos los procesos pueden reducir los costos de calefacción, mejorar el rendimiento de las instalaciones y contribuyen en gran medida a prácticas más sostenibles desde el punto de vista medioambiental.

Se puede recuperar hasta el 100% de la energía rechazada por la unidad de frío. La potencia rechazada es igual a la suma de la potencia de frío y la potencia eléctrica de los compresores.

Una oferta completa para instalaciones frigoríficas eficientes y de bajo impacto

Dametis realiza proyectos desde la concepción hasta la realización final. Sus expertos tienen la capacidad de dimensionar la instalación de frío según la necesidad exacta del proceso para optimizar su gestión del frío industrial. Así, Dametis, por ejemplo, acompañó a productores de alginatos instalando una nueva producción de frío donde el 100% del calor se valoriza en el proceso.

Luego, Dametis se encarga de la implementación de una regulación inteligente para obtener consignas de funcionamiento constantemente óptimas a nivel de baja presión, del funcionamiento de los ventiladores en el condensador y de las bombas de distribución.

Estas optimizaciones se pueden identificar en un abrir y cerrar de ojos utilizando el software EMS MyDametis. Además, el software detecta automáticamente las desviaciones para mantener el rendimiento a lo largo del tiempo.

Cada solución se adapta a los problemas particulares de los industriales, con una mejora continua del rendimiento y una reducción sistemática de los costos.