Refrigerantes para el futuro
LOS REFRIGERANTES NATURALES SE AMPLÍAN A NUEVOS SECTORES AL AUMENTAR LOS INCENTIVOS AMBIENTALES
TRADUCCIÓN: JUAN C. RODRÍGUEZ (CLAUGER) / FELIX SANZ (AEFYT)
Con un panorama normativo cambiante, con restricciones en el uso de refrigerantes sintéticos de hidrofl uorocarbono creciendo de manera continua, el uso de refrigerantes naturales se está incrementando en una cantidad cada vez más grande de empresas que buscan garantizar que sus inversiones sean viables en el futuro.En industrias que van desde la biotecnología y los productos farmacéuticos hasta la alimentación minorista, centros de datos y edifi cios de ofi cinas, las empresas están adoptando soluciones con refrigerantes más sostenibles para alcanzar sus objetivos climáticos y de sostenibilidad y lograr el cumplimiento normativo.
“Eliminar los refrigerantes halogenados es una parte importante para nuestra estrategia de sostenibilidad y para reducir nuestro impacto sobre el medio ambiente. El programa nos ayuda a preparar nuestras operaciones para el futuro al adelantarnos a la legislación, reducir los riesgos para nuestro negocio y, en muchos casos, mejorar la efi ciencia energética,” dice Scott Hemphill, experto en sostenibilidad ambiental global en la División de Diagnóstico de The Roche Group.
Los refrigerantes halogenados son productos químicos derivados de hidrocarburos que contienen halógenos, como el cloro o el fl úor. Utilizados como refrigerantes sintéticos tipo HFC, la producción y el uso de estos refrigerantes químicos está siendo restringida por las autoridades ambientales debido a su estabilidad y persistencia en la naturaleza.
Además de una alternativa ecológica, el concepto de visión de futuro ha cobrado mayor importancia a medida que las empresas analizan las normativas locales y globales en los diferentes estados. Morgan Smith, gerente de programas y operaciones del Consejo de Refrigeración Sostenible de América del Norte, dijo que la industria se enfrenta actualmente a la incertidumbre con respecto a los requisitos regulatorios a nivel estatal, federal y mundial.
Mientras que las reglas 20 y 21 del Programa de Nuevas Alternativas de la Agencia de Protección Ambiental, que fueron emitidas bajo la administración de Obama, han sido anuladas por la administración de Trump, algunos estados han establecido sus propias normativas.
“Estas normativas de SNAP se consideraron inválidas y hemos empezado a ver que la Agencia de Protección Ambiental comienza a desmantelar otras políticas de HFC a raíz de esto,” dice Lowell Randel, director de relaciones gubernamentales de IIAR.
Algunos estados tienen sus propios planes para eliminar gradualmente los refrigerantes con alto potencial de calentamiento global. “En ausencia de normativas federales, varios estados han anunciado planes para promulgar sus propias regulaciones en el uso de HFC,” dice Smith.
California ha aprobado el California Cooling Act, que presentará normativas que restringen el uso de HFC y creará incentivos para empresas por pasar de refrigerantes con un alto potencial de calentamiento global (PCA) a refrigerantes de bajo PCA.
Aunque en la legislación de California estaba previsto incluir un programa de incentivos, este no se fi nanció en el presupuesto propuesto para 2019. “Fue decepcionante ver que el programa no tenía fondos, porque tenía el potencial no solo de ayudar a compensar el coste extra de las alternativas con bajo PCA, sino también el poder de estimular los volúmenes de adopción que impulsarían las economías de escala en todo el país.,” dijo Smith, y señaló que todavía existe una barrera en el coste de inversión signifi cativa.
El estado de Washington está considerando una legislación que restringiría los HFC y reduciría gradualmente su uso, dijo Randel. Smith agregó que las fechas de vigencia varían para diferentes aplicaciones de refrigerante. Los supermercados tendrían que comenzar a cumplir en 2020, mientras que el procesamiento de alimentos refrigerados y las instalaciones residenciales compactas tienen hasta 2021, 2022 para consumidores residenciales y 2023 para almacenes frigorífi cos.
Según Randel, algunas empresas podrían verse desafi adas a cumplir con esos plazos. “Algunas personas han expresado su preocupación de que puede que no haya sufi ciente tiempo para la transición marcada por la legislación, para dar tiempo sufi ciente para que la industria realice esas adaptaciones.”
En Connecticut, la legislatura aprobó un proyecto de ley sobre planifi cación y resilencia al cambio climático. “Su gobernador lo convirtió en ley y pidió al Departamento de Energía y Protección del Medio Ambiente de Connecticut que desarrolle regulaciones que eliminen los HFC.”
En Nueva York, el gobernador Andrew Cuomo encargó al Departamento de Conservación Ambiental que desarrolle un plan para abordar los HFC. Los refrigerantes comenzarán a eliminarse gradualmente en 2020, dijo Randel.
Además, “la legislatura de Nueva Jersey está analizando una legislación que aborde la eliminación gradual de los HFC, y Maryland ha aprobado una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y los HFC podrían ser parte de esa política a medida que avanza,” agregó Randel.
Sin embargo, a muchos les gustaría que el gobierno federal se hiciera cargo de los requisitos reglamentarios. “Sería un verdadero desafío administrar diferentes normativas sobre el uso de HFC en varios estados,” dijo Smith.
Incluso con la incertidumbre que rodea a los requisitos reglamentarios, varias empresas están avanzando con los refrigerantes naturales.
EL SECTOR FARMACÉUTICO
El Grupo Roche es una empresa líder en biotecnología y uno de los líderes en el uso de refrigerantes naturales en el espacio farmacéutico y biotecnológico. “Creemos fi rmemente que usar refrigerantes naturales es lo correcto y que, como gran empresa, no solo tenemos la responsabilidad de mejorar la vida de los pacientes, sino también de la sociedad en la que operamos,” dice Hemphill.
El compromiso del Grupo Roche de eliminar los refrigerantes halogenados se rige por la Directiva K6, una de las 24 directivas corporativas obligatorias que todas las partes del Grupo deben seguir. “El programa de eliminación de hidrocarburos halogenados se ha priorizado en toda Roche al incluirlo en una directiva de grupo obligatoria que cuenta con el respaldo de los altos directivos,” dijo Hemphill.
La Directiva K6 se introdujo por primera vez en 1994 para reducir y, en última instancia, eliminar las sustancias que agotan la capa de ozono en todas sus operaciones, lo que se logró de manera efectiva para el ámbito comercial en 2015. La directiva se ha actualizado y reforzado continuamente a lo largo de los años para incluir otros hidrocarburos halogenados que tienen un impacto negativo en el clima, como los HFC, estableciendo los correspondientes objetivos de reducción, explicó Hemphill.
“Entre 2002 y 2015, los inventarios de hidrocarburos halogenados se redujeron en casi un 90 por ciento. El objetivo actual de reducir los inventarios en un 20 por ciento adicional para 2020 ya se ha logrado. La directiva K6 tiene como objetivo eliminar los hidrocarburos halogenados en los equipos de todas nuestras instalaciones, incluidos los sistemas de aire acondicionado, cuartos fríos, unidades de refrigeración y congelación, sistemas de extinción de incendios, etc., y promueve solo reemplazos por naturales: amoníaco, dióxido de carbono, hidrocarburos no halogenados, agua y aire.”
Hemphill explicó que los equipos existentes que no cumplen las normas se reemplazan continuamente en todas las instalaciones de Roche. “En consecuencia, las nuevas adquisiciones han estado aplicando la directiva con los correspondientes plazos.”
Hemphill dijo que los objetivos de sostenibilidad ambiental son más fáciles de lograr con requisitos claros y obligatorios, un fuerte apoyo a la gestión y sólidos mecanismos de control. “El programa K6 es un excelente ejemplo de lo que se puede lograr con las condiciones iniciales adecuadas.”
Un desafío, dijo Hemphill, es que hay muchos tipos de equipos más pequeños, como cámaras ambientales, centrifugadoras, sistemas de aire acondicionado split y unidades de liofilización, que aún no están disponibles en el mercado con refrigerantes naturales. “Roche todavía tiene una cantidad significativa de este tipo de equipos en nuestros inventarios, y será difícil reemplazarlos. Serán necesarios mayores esfuerzos en nuestro programa para eliminar los inventarios de hidrocarburos halogenados en los pequeños equipos restantes.”
Para aquellos que buscan cambiar a refrigerantes naturales, Hemphill aconseja que obtengan el apoyo de la directiva, establezcan requisitos claros y obligatorios y controlen continuamente el cumplimiento dentro de su organización. “Esté preparado para invertir más tiempo en la búsqueda de equipos libres de hidrocarburos halogenados, esté dispuesto a trabajar con socios externos en soluciones que aún no estén disponibles en el mercado y esté preparado para posibles costes de equipo más altos ya que las soluciones con HFC son en muchos casos más baratas que las alternativas con naturales,” dijo.
EL SECTOR DE SUPERMERCADOS
Varias tiendas de alimentación están invirtiendo en refrigerantes naturales. Un análisis de la Agencia de Investigación Ambiental privada identificó a Aldi US como líder de esta industria, junto con Whole Foods, Target, Sprouts y Ahold Delhaize USA.
A principios de este año, la EIA dio a conocer una nueva iniciativa que identifica a los minoristas estadounidenses comprometidos con tomar medidas para reducir los HFC. Como parte de la iniciativa, Aldi US anunció su objetivo de incluir sistemas de refrigeración sin HFC a 100 tiendas más en 2019.
“Aldi está profundamente comprometida con la reducción de sus emisiones de refrigerantes y cree que los refrigerantes naturales son la mejor solución a largo plazo para el planeta,” dijo Aaron Sumida, vicepresidente en ALDI.
Aldi ha adoptado CO2 transcrítico en sistemas de refrigeración de muchas de sus tiendas nuevas y remodeladas. “Estamos entusiasmados con seguir impulsando el cambio con nuestro compromiso con la reducción de hidrofluorocarbonos y la adopción de sistemas de refrigeración natural.”
Según Randel, los sistemas con CO2 están ganando terreno en los supermercados. “Muchas de las instalaciones que están haciendo la transición a refrigerantes más amigables con el clima están utilizando el CO2 o un sistema en cascada ,” y agregó que un elevado porcentaje de centros de distribución prefieren un sistema con amoníaco, CO2 o un sistema en cascada. “Estamos viendo como los hidrocarburos se introducen en el mercado y se empiezan a utilizar en algunos de los equipos autónomos.”
Avipsa Mahapatra, líder de la campaña climática en EIA, dijo que las empresas inteligentes, como Aldi EEUU, están comprometidos con la rápida aplicación de las tecnologías libres de HFC energéticamente eficientes, demostrando que tiene sentido para las empresas y el clima liderar la adopción de sistemas de refrigeración de futuro que no dependan de potentes super-contaminantes.
“Estamos comprometido en limitar nuestra huella climática, incluyendo la adopción de medidas para reducir el uso de los HFC en la refrigeración ,” dijo Brittni Furrow, vicepresidenta de venta minorista sostenible de Ahold Delhaize USA. “Según refleja este compromiso, el objetivo global de nuestra empresa es reducir el PCA promedio de los refrigerantes en tiendas a 2230 para el año 2020.”
Según Furrow, Ahold continúa buscando oportunidades para utilizar tecnologías de enfriamiento amigables con el clima, como las que ya se emplean en una tienda Food Lion y tres Hannaford en los EEUU.
Frank Davis, director de instalaciones e ingeniería de Sprouts Farmers Market, dijo que Sprouts también se compromete a reducir las emisiones de HFC del enfriamiento mediante la reducción de fugas y la prueba de tecnologías de refrigeración sostenibles en las tiendas. “Seguimos cumpliendo con este compromiso a través de nuestra participación y certificación de tiendas con la Asociación GreenChill de la EPA.”
Christina Starr, analista de política climática de EIA, elogió a las empresas que están tomando medidas, pero dijo que el sector de supermercados de EEUU debería hacer mucho más. “Estas empresas líderes representan solo el 15 por ciento de los supermercados de EEUU, por lo que existe una gran oportunidad para más compromisos, como eliminar gradualmente los peores HFC como el R-404A, adoptar refrigerantes amigables con el clima en nuevos sistemas de refrigeración, o unirse a la Asociación GreenChill de la EPA y tomar medidas para limitar las fugas.”
Según la EIA, si todos los supermercados de EEUU se unieran a la Asociación GreenChill de la EPA y lograran tasas de fuga reducidas similares, conseguirían una reducción adicional de 15.5 millones de toneladas de CO2 anualmente.
La EIA ha creado un mapa de las ubicaciones de los supermercados en los EEUU, que utiliza sistemas de refrigeración respetuosa con el medioambiente. En la web www.climatefriendlysupermarkets.org, se destacan acciones específicas de las diferentes empresas en tres áreas clave: adopción de tecnologías, gestión de refrigerantes y participación en políticas y diálogo técnico.
“El hecho de que estos grandes minoristas estén alineándose -con el marketing de supermercado amigable con el clima es una señal de que muchas de estas empresas están pensando en su huella ambiental y reconocen que optar por refrigerantes naturales como el amoníaco o el CO2 es la elección correcta para ellos ,” dijo Randel.” Cuanto más se vean estas acciones, más impulso se generará para que otras empresas consideren que podemos hacerlo y hacerlo de manera eficiente.”
REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL
Los refrigerantes naturales siempre han sido la principal alternativa para la refrigeración industrial y Campbell Soup Co. lleva mucho tiempo comprometida con ellos. La mayoría de las aplicaciones de Campbell son de alta temperatura y reciben servicio desde un circuito de agua helada de 4°C o un circuito de glicol de -28°C, dijo Chuck Taylor, presidente de CRT Design Inc., contratista de ingeniería de Campbell. El uso de amoníaco para enfriar el agua y el glicol permite aprovechar los beneficios del amoníaco sin tener amoníaco en la planta.
Cada una de estas instalaciones tiene también una cámara de congelación muy pequeña. En las plantas de Campbell en Denver, Pensilvania y Lakeland, Florida, Campbell optó por una unidad condensadora con CO2 para dar servicio a esta cámara y disipar el calor de condensación en el circuito de glicol a -2°C. Esto permitió el uso de refrigerantes naturales sin tener amoníaco en la planta, dijo Taylor.
En otra aplicación, Campbell’s necesitaba instalar un túnel congelador en espiral en medio de sus instalaciones en Downingtown, Pensilvania. De nuevo, CampBell quería mantener el amoníaco en la sala de máquinas y usar refrigerantes naturales. Campbell instaló un circuito de CO2 para dar servicio a la espiral disipando también el calor de condensación en el circuito de glicol a -2°C. La espiral utilizó 6 evaporadores por expansión directa fabricados por Hill Phoenix.
Además, Campbell Soup Co. necesitaba agregar un congelador y una cámara de congelados de 2.300 m2 a su centro de investigación y desarrollo en la sede corporativa de la compañía en Camden, Nueva Jersey. De nuevo, la empresa quería utilizar refrigerantes naturales pero debido a las regulaciones de Nueva Jersey no quería utilizar amoníaco. Campbell instaló una unidad con CO2 transcrítico en la sala de máquinas y evaporadores de expansión directa en el túnel y la cámara.
En las tres aplicaciones CRT Design diseñó los sistemas. “El compromiso de Campbell con el medio ambiente y los refrigerantes naturales, conducen a soluciones innovadoras que utilizan CO2 como refrigerante,” dijo Taylor. “Campbell Soup Co está muy feliz con los resultados.”
SISTEMAS COMERCIALES DE CLIMATIZACIÓN
Star Refrigeration instaló 5 plantas enfriadoras compactas con amoníaco condensadas por aire para un centro de datos en Dinamarca en 2018-2019. “Se suministraron dos enfriadoras para la oficina de 190 kW, cada una a temperaturas de agua de 14/7ºC,” dijo Alan Walkinshaw, gerente de ventas de proyectos especiales de Star Refrigeration. “Se suministraron tres enfriadoras para la refrigeración de salas eléctricas de 175 kW cada una también a temperaturas de fluido de 14/ 7ºC.”
Walkinshaw indica, que el uso de refrigerantes naturales está ampliamente favorecido en Dinamarca, y el amoníaco ofreció una solución eficiente y de futuro para el proyecto.
Azane, Inc. instaló un Azanechiller (300 TR) en una instalación de Campbell’s Soup en Napoleon, Ohio. “Esto también proporcionaba agua fría para el aire acondicionado en la planta. ,” Dijo Caleb
Nelson, vicepresidente de desarrollo comercial de Azane Inc. Nelson explica como Azane construyó tres Azanechillers más (3.200 kW en total) para una aplicación similar para una gran panadería en Portland, Oregon. “Su aplicación fue principalmente climatización, y una pequeña parte de proceso.”
Como parte del proyecto Portland, un grupo de consultoría de ingeniería externo estudió los grupos Azanechiller condensados por aire y determinó que superaba los requisitos de eficiencia para equipos enfriados por agua del Código de Eficiencia Energética de Oregon. “El beneficio adicional de las enfriadoras condensadas por aire es que reducen significativamente los costos operativos totales porque eliminan el uso de agua y los costes de alcantarillado, de tratamiento químico del agua y mantenimiento de las torres de enfriamiento o condensadores evaporativos.”
Scantec Refrigeration Technologies realizó la primera instalación de aire acondicionado a base de amoníaco en un edificio de la administración pública en Queensland, Australia, hace unos ocho años. El sistema de aire acondicionado con amoníaco reemplazó dos sistemas de aire acondicionado basados en R22. Para este se utilizó el agua como fluido secundario.
Según Stefan Jensen, director gerente de Scantec, se esperaba que el sistema ahorrara 60.000 €/año debido al ahorro de energía, pero el período de recuperación fue de alrededor de seis años, inferior a la estimación inicial de 8,5 años.
El proyecto pudo demostrar que, a pesar de toda la negatividad de los defensores de los HFC dentro de la industria local de HVACR, el uso de amoníaco para la climatización de edificios equipados con un sistema de aire acondicionado basado en un anillo con agua fría como fluido secundario es muy viable y es una opción de futuro.
El mismo tipo de tecnología podría utilizarse en otras aplicaciones. “Hay poca, si es que hay alguna, diferencia técnica entre el sistema de agua fría de un hotel y el de un edificio administrativo de varios pisos,” dijo Jensen.
Sin embargo, a pesar de los beneficios de la refrigeración con amoníaco, Jensen dijo que el proyecto de Queensland no supuso el cambio de paradigma que esperaba ver. “Hay mucha inercia en la forma tradicional de hacer HVACR con refrigerantes HFC y cambiar eso es como cambiar la dirección del Titanic.”
