Com reduir el consum energètic d'una instal·lació frigorífica industrial

Reduir el consum d'una instal·lació frigorífica no consisteix a canviar compressors. Depèn del sistema complet: consignes, entrada de producte, portes, aïllament, evaporadors, condensadors, desglaçaments, regulació i manteniment.

Les primeres oportunitats solen ser barates: revisar consignes, netejar intercanviadors, reparar portes, ajustar desglaçaments i seqüenciar bé els compressors. El Carbon Trust estima que amb mesures de cost baix o nul es pot reduir fins a un 20 % el cost de refrigeració, encara que l'estalvi real depèn de cada instal·lació.

On consumeix energia una instal·lació frigorífica?

La major part se l'emporten els compressors, que eleven el refrigerant des de la pressió d'aspiració fins a la de descàrrega: com més gran és aquesta diferència, més treballen. Darrere hi ha els ventiladors d'evaporadors i condensadors, les bombes de glicol o aigua, les resistències de desglaçament i de portes, la il·luminació i la ventilació de la sala de màquines. Per això gairebé totes les mesures d'eficiència persegueixen el mateix: pujar la temperatura d'evaporació i abaixar la de condensació tant com permetin el procés i les condicions exteriors.

Mesurar abans d'actuar

Amb la factura elèctrica de tota la fàbrica no es pot millorar res amb fiabilitat. Cal separar el consum frigorífic i creuar-lo amb pressions d'evaporació i condensació, temperatures de cambra i de producte, hores de desglaçament, obertures de portes, hores de cada compressor, producció i temperatura exterior.

I cal relacionar-lo amb l'activitat, amb indicadors com els kWh per tona, per palet o per metre cúbic refrigerat, o el consum durant les hores sense producció. És l'única manera de distingir un augment de consum per més producció d'una pèrdua real de rendiment.

Es poden revisar les consignes de temperatura?

Una cambra més freda del necessari fa treballar més els compressors i augmenta el gel i els desglaçaments. Segons el Carbon Trust, pujar 1 °C una cambra, quan el producte ho permet, redueix el consum frigorífic entre un 2 % i un 4 %; en congelats, passar de −25 °C a −20 °C pot estalviar de l'ordre del 10 al 15 %. Abans cal comprovar la temperatura màxima del producte, la seguretat alimentària, el punt més desfavorable de la cambra, les variacions durant obertures i desglaçaments, la precisió de les sondes i el que demana el client.

Evaporació alta, condensació baixa

Evaporació. Com més baixa treballa respecte a la cambra, més consumeix el compressor. Un evaporador ampli, net, sense gel i amb bon cabal d'aire transfereix la mateixa potència evaporant més alt. Convé evitar el sobreescalfament innecessari i no bloquejar les entrades i sortides d'aire amb producte.

Condensació. El condensador evacua tota la calor de la instal·lació. Si està brut, amb aletes malmeses, ventiladors avariats, recirculació d'aire calent o gasos no condensables, puja la pressió de descàrrega i el consum. Moltes instal·lacions antigues mantenen a més la condensació fixa tot l'any, com si sempre fos estiu. La condensació flotant l'abaixa quan refresca, respectant l'alimentació de les vàlvules, el retorn d'oli i el desglaçament per gas calent. El Departament d'Energia dels EUA situa aquest estalvi entre el 5 % i el 12 % en determinades instal·lacions.

Portes, infiltracions i aïllament

Cada obertura fa entrar aire calent i humit que cal refredar i deshumidificar: més càrrega, gel als evaporadors, més desglaçaments, condensació i boira. En cambres amb molt trànsit, les infiltracions poden suposar fins al 30 % de la càrrega tèrmica. Portes ràpides amb tancament automàtic, alarmes per obertura prolongada, cortines de lamel·les, avantcambres, molls refrigerats, juntes en bon estat i recorreguts logístics ben pensats ho redueixen. Compte amb les cortines d'aire: mal dimensionades, augmenten les infiltracions.

En l'aïllament, els punts febles són panells malmesos, juntes obertes, ponts tèrmics, barrera de vapor discontínua, penetracions sense segellar i canonades d'aspiració mal aïllades. Gebre o condensació sobre l'aïllament és el senyal: reparar-lo abaixa la càrrega tèrmica i evita corrosió i deteriorament.

Desglaçament per demanda

Desglaçar poc deixa gel que escanya l'evaporador; desglaçar de més gasta energia i fica calor a la cambra. El que és eficient és començar quan es detecta pèrdua de rendiment (per diferència de pressió d'aire, temperatura de bateria, temps real de funcionament o sensors de gel) i acabar tan bon punt el gel ha desaparegut, en lloc de cicles fixos. Sovint n'hi ha prou d'optimitzar l'inici i el final del cicle, sense canviar el sistema:

Compressors a càrrega parcial i variadors

Una central passa la major part de l'any a càrrega parcial, i aquí es guanya o es perd molt. Diversos compressors de cargol descarregats alhora poden consumir més que un a prop de plena càrrega i un altre regulant. Una bona seqüenciació prioritza el compressor més eficient, evita arrencades i cicles curts i fa servir el que té variador per a l'ajust fi. L'EPA dels EUA la situa entre un 5 % i un 15 % d'estalvi anual en determinats sistemes.

Els variadors de freqüència estalvien quan la càrrega varia, però només integrats en l'estratègia de control: en cargols cal coordinar-los amb la corredissa de capacitat i revisar velocitat mínima, lubricació, retorn d'oli, ressonàncies i harmònics. En ventiladors, els motors EC, la reducció de velocitat i l'aturada durant les obertures redueixen consum i calor aportada, sempre comprovant que no apareixen zones calentes a la càrrega.

Bombes, il·luminació i resistències

En circuits de glicol o aigua, revisa el cabal real, els filtres, les vàlvules d'equilibrat i les bombes duplicades sense necessitat; una concentració de glicol excessiva augmenta la viscositat i el bombament. La il·luminació LED amb sensors de presència estalvia dues vegades, perquè també treu calor que s'ha de retirar. I les resistències de marcs, desguassos i terres solen estar connectades permanentment quan només calen en certes condicions: controlar-les per temperatura o humitat en redueix el consum sense provocar gel.

Prerefredament i recuperació de calor

Una cambra de conservació no està pensada per refredar producte calent: si en rep, la central treballa més hores i s'escalfa la resta de la càrrega. Separar el prerefredament (hidrocooling, túnel d'aire forçat, buit o intercanviador de plaques) de la conservació permet dissenyar cada procés per a la seva funció. I la calor que la instal·lació llença a l'exterior es pot recuperar per a aigua de neteja, aigua calenta o calefacció. Compte: no sempre abaixa el consum elèctric de la central; el seu benefici sol ser estalviar gas o una altra energia. En CO₂ transcrític té un interès especial (vegeu CO₂ subcrític o transcrític).

Manteniment, monitoratge i producció

Un equip pot continuar donant fred mentre perd eficiència durant mesos. Un manteniment preventiu que inclogui neteja d'intercanviadors, fuites, calibratge de sondes, portes, aïllament, desglaçaments i sobreescalfament evita aquest sobreconsum silenciós. El monitoratge ajuda si converteix dades en actuacions: alarmes per condensació que puja de mica en mica, compressors sense demanda, desglaçaments excessius, portes obertes o consum nocturn anormal. I l'organització també compta: cambres plenes en comptes de diverses a mitges, desglaçaments coordinats, pics escalonats i, si hi ha fotovoltaica, moure càrregues a les hores de sol sense treure mai el producte dels seus límits.

Per on començar?

Aquest ordre evita canviar equips abans de corregir problemes operatius: una central nova també consumirà de més si ha de compensar portes obertes, cambres sobrerefredades o condensadors bruts. Si el problema de fons és el refrigerant, ho expliquem a refrigerant natural o HFC.

Projectes d'eficiència d'Isofred

Més casos als nostres projectes.

Quins errors es repeteixen més?

• Canviar compressors sense mesurar el sistema.
• Abaixar la consigna «per seguretat» i mantenir la condensació fixa tot l'any.
• Instal·lar variadors sense ajustar l'estratègia de control.
• Programar massa desglaçaments o deixar resistències sempre connectades.
• No netejar condensadors ni calibrar sondes.
• Comparar el consum sense tenir en compte la producció.
• Sumar percentatges d'estalvi de diferents mesures com si fossin independents.

Preguntes freqüents

Quina mesura estalvia més? Depèn de la instal·lació: en unes el problema són les portes, en d'altres la condensació alta, les consignes massa baixes o la seqüenciació de compressors. Per això cal mesurar abans d'invertir.

Pujar 1 °C la temperatura redueix el consum? Generalment sí, entre un 2 % i un 4 % segons el Carbon Trust, però només si el producte i el procés ho permeten.

Un variador sempre estalvia? No. Estalvia quan la càrrega varia i s'integra bé amb el motor, l'equip i el seu sistema de control.

La recuperació de calor redueix el consum frigorífic? No necessàriament. El seu benefici principal és aprofitar una calor que es llençava i estalviar l'energia amb què es produïa aigua calenta o calefacció.

És millor substituir una central antiga? Només després de comparar-ne l'estat, el consum, el refrigerant i la vida restant amb el cost d'una de nova. Moltes milloren molt amb ajustos i reformes parcials.

Nota tècnica: els percentatges d'estalvi són referències de guies energètiques, no se sumen entre si ni estan garantits. El resultat es calcula amb mesures i dades reals de cada instal·lació.