Tecnología de refrigeración de próxima generación reduce los costos de refrigeración

A medida que las temperaturas estivales se disparan, muchos consumidores y empresas se enfrentan a facturas de electricidad asombrosas por los sistemas de refrigeración convencionales. Si bien las tecnologías de refrigeración tradicionales parecen asequibles a primera vista, ocultan importantes costos operativos a largo plazo que exigen un examen más detenido.

Los sistemas de refrigeración por compresión de vapor mecánica dominan el mercado actual, y constan de cuatro componentes principales: compresor, evaporador, condensador y válvula de expansión. Después de décadas de desarrollo, estos componentes han logrado una eficiencia notable en la producción en masa y la reducción de costos. Los sistemas de refrigeración generalmente se dividen en dos categorías según su capacidad: acondicionadores de aire a pequeña escala y enfriadores a gran escala.

Los acondicionadores de aire, que sirven principalmente a espacios residenciales y comerciales pequeños, generalmente manejan cargas de refrigeración por debajo de 5 toneladas de refrigeración (60.000 BTU). Estos sistemas incluyen aire acondicionado central, unidades de ventana, sistemas divididos y enfriadores evaporativos. Debido a su menor escala y a la necesidad de ventiladores de manejo de aire, sus costos de refrigeración por unidad generalmente superan a los de los enfriadores industriales.

Un acondicionador de aire de 1 tonelada (12.000 BTU) se vende al por menor por aproximadamente $1.000, mientras que una unidad de 5 toneladas (60.000 BTU) cuesta alrededor de $3.200, lo que reduce el precio por tonelada a aproximadamente $640. A pesar de los costos iniciales relativamente bajos, estos sistemas consumen una energía sustancial, lo que hace que sus gastos operativos a largo plazo sean significativos.

Los enfriadores se dividen en variedades enfriadas por aire y por agua según el tipo de condensador. Para aplicaciones industriales, los enfriadores enfriados por agua suelen ofrecer una eficiencia superior, aunque requieren componentes adicionales como bombas y torres de enfriamiento que aumentan la inversión inicial.

Los precios de los enfriadores enfriados por aire promedian:

• Menos de 50 toneladas: ~$1.500/tonelada
• 50-150 toneladas: ~$700/tonelada
• Más de 150 toneladas: ~$450/tonelada

Los sistemas refrigerados por agua resultan más económicos:

• Menos de 400 toneladas: ~$400/tonelada
• Más de 400 toneladas: ~$300/tonelada

Sin embargo, una planta de fabricación que utilice enfriadores podría gastar hasta $700 anuales por tonelada en operaciones de refrigeración, superando con creces los costos de los equipos, debido al consumo masivo de electricidad. A medida que los precios de la energía suben, estos gastos operativos disuaden cada vez más a los compradores potenciales de los sistemas convencionales.

Las tecnologías emergentes como los sistemas de refrigeración por adsorción y absorción presentan soluciones convincentes. Estos sistemas impulsados por calor eliminan los compresores, requiriendo solo 1/20 de la electricidad de los sistemas convencionales, al tiempo que reducen los costos operativos en más del 50%.

Los sistemas tradicionales comprimen los refrigerantes para aumentar la temperatura y la presión, luego logran la refrigeración mediante la condensación y la expansión. Los nuevos sistemas aprovechan las propiedades de adsorción o absorción de los materiales, utilizando calor en lugar de compresión mecánica para impulsar el ciclo de refrigeración.

Estos sistemas contienen adsorbentes sólidos como gel de sílice o zeolita en sus absorbedores. El proceso de cinco etapas implica:

1. Adsorción: El vapor de refrigerante de baja presión se une al adsorbente, liberando calor
2. Calentamiento: El absorbedor se calienta para liberar vapor de refrigerante de alta presión
3. Condensación: El vapor se licua en el condensador, liberando calor
4. Evaporación: El refrigerante líquido se expande en el evaporador, absorbiendo calor
5. Recuperación: El vapor regresa al absorbedor para repetir el ciclo

Estos sistemas utilizan absorbentes líquidos como bromuro de litio o soluciones de amoníaco. Su proceso similar de cinco etapas difiere principalmente en el uso de materiales líquidos en lugar de sólidos para la absorción y liberación de refrigerante.

En comparación con la refrigeración convencional, estos sistemas ofrecen:

• Ahorro de energía: El uso mínimo de electricidad reduce drásticamente los costos operativos
• Beneficios ambientales: Puede utilizar calor residual o energía renovable, reduciendo las emisiones de carbono
• Beneficios económicos: Los costos iniciales más altos se compensan con ahorros a largo plazo y un retorno de la inversión sólido
• Fiabilidad: Menos piezas móviles disminuyen las necesidades de mantenimiento y prolongan la vida útil

Estas tecnologías ya sirven a múltiples sectores:

• Industrial: Plantas de procesamiento químico, farmacéutico y de alimentos que utilizan calor residual
• Refrigeración urbana: Sirviendo a grandes complejos comerciales, aeropuertos y hospitales
• Edificios comerciales: Oficinas que utilizan energía solar o gas natural para la refrigeración
• Transporte: Vehículos que utilizan el calor residual del motor

Con el aumento de los costos de la energía y las preocupaciones ambientales, las tecnologías de adsorción y absorción prometen un crecimiento sustancial. Al reducir tanto el consumo de energía como las emisiones de carbono, al tiempo que ofrecen beneficios económicos, estas innovaciones pueden eventualmente suplantar a los sistemas convencionales, dando paso a una nueva era de refrigeración sostenible.