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Artículo Técnico

La transición tecnológica hacia las Instalaciones Frigoríficas 4.0

El equipo técnico de Aefyt ha elaborado este artículo en el que analiza algunas de las herramientas que están llevando al sector del frío hacia la transición tecnológica. La Asociación de Empresas del Frío y sus Tecnología participa activamente con la promoción de programas de ordenador capaces de generar la mejora técnica de este mercado.

El desarrollo de componentes electrónicos con sondas de presión, temperatura, nivel, humedad entre otras y la incorporación de controladores, PLC, autómatas, así como la posibilidad de medida instantánea y acumulada de los consumos de energía en las instalaciones frigoríficas, abre caminos nuevos en el análisis energético de las plantas frigoríficas con grandes posibilidades de ahorro energético

Los automatismos electrónicos, con la inteligencia incluida en ellos (lazos PID, sistemas adaptativos, sistemas expertos, lógica difusa, etc.) son capaces de gestionar múltiples aspectos de la instalación frigorífica. De este modo, es posible controlar la inyección en los evaporadores y las temperaturas en cámaras y servicios sin importar el nivel requerido; realizar los desescarches cuando sea más conveniente (programas horarios, gestión inteligente bajo demanda, tiempo de inyección acumulado); y acoplar los compresores y condensadores para mantener en cada instante las presiones de aspiración y de descarga requeridas en cada momento (presiones flotantes) dentro de la flexibilidad que requieren las centrales de compresores.

Conseguir ahorros energéticos y económicos relevantes

Todo esto debe realizarse de forma instantánea y mantenida a lo largo del tiempo, ya que cada segundo puede ser diferente del anterior y del siguiente. Además, se puede complementar con sistemas de monitorización y de almacenamiento de información, es decir, con datos. Analizando estos datos, se pueden combinar con otras referencias económicas (como precios de tarifas energéticas, entre otros), atmosféricas, de procesos industriales o de transporte y comercio, etc. de forma que desde el sistema de datos se incluyan las prioridades de los sistemas frigoríficos.

El objetivo es conseguir ahorros energéticos y/o económicos relevantes. La mayor potencialidad en este sentido se alcanza con la acumulación térmica a temperatura de consumo sin penalización energética gracias al acopio de calor a temperaturas iguales a la deseada con materiales de cambio de fase (PCM) específicos para cada aplicación.

El uso de programas de simulación de consumo anual

Estas consideraciones han de ser tenidas en cuenta desde el principio del diseño de la instalación. Para ello es conveniente el uso de programas de simulación de consumo anual; los cuales permiten estimar todos los parámetros importantes de la instalación introduciendo los datos relativos a las características básicas de una instalación determinada en una población concreta u otra con perfil térmico similar. Es más, los análisis que permiten estos programas llegarán a realizarse instantáneamente en cada instalación incorporándolos en su sistema inteligente de control, donde el Big Data y la Inteligencia Artificial (IA) jugarán un papel cada día más importante.

El desarrollo de 'Pack Calculation Pro'

El programa de simulación 'Pack Calculation Pro' desarrollado en la Universidad danesa IPU y del cual Aefyt es el distribuidor exclusivo para la Península Ibérica permite la comparación de múltiples configuraciones frigoríficas en un mismo lugar. De esta forma, posibilita análisis preliminares que ayudan en la toma de decisiones sobre qué sistema implementar en cada instalación y con qué refrigerante resulta más interesante desde un punto de vista del ciclo de vida del producto. Así mismo, dada una instalación frigorífica determinada, permite estudiar cómo podríamos mejorarla, así como aportar ideas de cara al control de las centrales de compresores, como puede ser el orden de arranque y paro en función de la capacidad demandada en un instante dado y la prevista durante las próximas horas.

Las siguientes imágenes muestran figuras del programa 'Pack Calculation Pro' donde se ven varias tipologías de circuitos de refrigeración para comparar una instalación de un supermercado en Madrid con dos circuitos de R744, uno de R404A y otro con R290 y un gráfico con sus consumos anuales.

Figura 1

Figura 1: Sistema de doble etapa transcrítica con CO2

 

Figura 2

 

Figura 2: Sistema de doble etapa transcrítica con CO2, compresor paralelo

 

figura 3

Figura 3: Sistema de baja y media temperatura usados tanto con R404A como con R290


El gráfico de consumo energético muestra los consumos mensuales según el sistema elegido, donde se ven las diferencias entre ellos.

 

figura 4

Figura 4: Consumos energéticos mensuales

Cada barra equivale a la suma del consumo energético del compresor y el consumo energético del equipamiento adicional (ventiladores y bombas del condensador y del evaporador). La clara estacionalidad asociada al periodo estival muestra una concentración de consumo en este periodo. Es un indicador de las posibilidades de la acumulación térmica para reducir la factura eléctrica.

La refrigeración en la Industria 4.0

Este uso de los programas de simulación podría considerarse como parte de la realidad aumentada aplicada en el sector de la producción frigorífica. Su incorporación a los sistemas frigoríficos junto con con la inteligencia artificial, que combinaría cuestiones económicas tales como los precios energéticos variables con la discriminación de orígenes renovables, incluirán al sector de refrigeración en la denominada Industria 4.0.

Realmente no sabemos los niveles de ahorros energéticos y económicos a los que nos llevará la inclusión de todos los elementos indicados anteriormente en la gestión de los sistemas de refrigeración. Pero lo que es claro es que, al menos todos los ahorros postulados a nivel teórico como consecuencia de conceptos como la flotabilidad de las presiones de aspiración y descarga, la adaptación a la demanda con escalonamientos reducidos y con variación de velocidad, la acumulación de frío y las esperas de producción estratégicas, se podrán conseguir en un elevado porcentaje.

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