Sistema conectado de detección prematura de fugas de gas refrigerante

La actual situación del mercado de gases refrigerantes HFC supone uno de los mayores retos que los usuarios y mantenedores de la refrigeración comercial, industrial y sistemas HVAC han tenido que afrontar en los últimos años a causa del marco regulatorio, la gran inflación y la muy baja disponibilidad de gas refrigerante HFC a partir de 2018. Las fugas de gas refrigerante son la raíz de esta gran problemática y su reducción debe formar parte de su solución. Con el objetivo de minimizar las fugas en sistemas frigoríficos, se presenta un sistema de detección prematura de gas refrigerante basado en transmisores de gas de alta sensibilidad, precisión y selectividad.

 

Los transmisores están permanentemente conectados y permiten informar en tiempo real sobre la localización e impacto de las fugas de gas refrigerante, gracias a su prematura detección (del orden de gramos de refrigerante a la hora) y su respectiva categorización. Una correcta utilización del sistema permite mantener los gases refrigerantes dentro de la instalación con pocas y selectivas intervenciones sobre el sistema frigorífico, manteniendo un registro y control de las fugas de gas refrigerante, minimizando los costes económicos y operativos asociados actualmente a las fugas y asegurando la disponibilidad del frío.

Situación Actual. F-Gas y Escasez de refrigerante

Si bien el primer reglamento de F-Gas (842/2006) supuso un ligero cambio en las prácticas de detección de gas refrigerante en las instalaciones frigoríficas y en los costes de mantenimiento de las mismas (especialmente en España a causa de la tasas a los refrigerantes HFC, agravadas a partir del 1 de Enero de 2017 al finalizar los períodos de gracia sobre las mismas), la aplicación de la enmienda del reglamento F-Gas (517/2014), y el HFC Phase-down que este reglamento impulsa, ha generado un muy sensible impacto desde Enero de 2018, con unos incrementos de costes del gas refrigerante que oscilan entre el 100% y el 500% durante solamente los últimos meses.

Actuales tentativas de solución

El sector de la refrigeración en general y el de los usuarios de los sistemas de refrigeración, en particular, se están enfrentando a dichas contracciones del mercado de refrigerantes sin alternativas claras, lo que significa un reto sin precedentes. En concreto, las propiedades de miles de instalaciones orientadas a la refrigeración comercial e industrial, con tasas de fugas altas o muy altas (entre el 15% y el 35% anual) requieren de grandes cantidades de refrigerante para mantener las instalaciones, y con ellas, sus modelos de negocio operativos. Esto es especialmente preocupante cuando dichas instalaciones fueron diseñadas e implantadas durante los últimos diez años, no están todavía amortizadas y son plenamente operativas y eficientes, a pesar de su gran dependencia de refrigerante nuevo para compensar las altas tasas de fugas anuales. El problema hoy se está enfocando tímidamente de dos modos: Por un lado se intenta disminuir los costes mediante la sustitución del refrigerante en las instalaciones por gases menos contaminantes, y por tanto, menos tasados. Por otro lado, se están empezando a implantar sistemas basados en otros refrigerantes, especialmente el CO2 y gases ligeramente inflamables A2L; y/o diseños basados en sistemas centralizados de CO2 transcrítico, en sistemas centralizados indirectos y en sistemas independientes.

Desafortunadamente, ambas aproximaciones al problema no son soluciones totalmente definitivas, eficientes o generalizables por el momento:

En primer lugar, los “retrofits” conllevan múltiples y sensibles costes. Un ejemplo típico es la sustitución del gas R404A (uno de los más contaminantes) por R448A o R449A. Para que el “retrofit” funcione correctamente, además de reemplazar todo el gas de la instalación, con su coste asociado, es necesario también limpiar por completo la instalación, cambiar filtros de refrigerantes, cambiar los lubricantes y sus filtros, cambiar los válvulas de seguridad y, si se desea conservar la eficiencia del sistema, cambiar todos los sistemas de expansión para ajustarse a las especificidades de los nuevos gases, con deslizamientos muy importantes, de hasta 6 ºC. Sin embargo, incluso con todas estas inversiones, los “retrofits” no permiten alcanzar los niveles de capacidad de los diseños originales y las instalaciones pueden llegar a perder algunos puntos de eficiencia. Más preocupantemente, gases como el R448A y R449A son mezclas que tienen una composición entorno al 75% de HFC y, por consiguiente, están igualmente sujetos a los cambios impuestos por el HFC Phase-Down. Ello explica que, por ejemplo, el R448A haya sufrido una inflación del 70% en los últimos meses y todo hace pensar que este tipo de gases (mezclas HFC y HFO) alcanzarán los precios del R404A o incluso superiores hacia 2021, cuando un nuevo recorte del HFC Phase-Down entrará en vigor. Desde este punto de vista, pues, parece que los “retrofits” pueden tener un recorrido muy corto, a pesar de suponer una inversión notable.


Por otro lado, la implantación de sistemas alternativos no basados en HFC supone, de entrada, un reto tecnológico. Por ejemplo: el CO2 transcrítico empieza a producir sus primeras versiones con cierto nivel de viabilidad y eficiencia en el sur de Europa, utilizando sistemas de eyectores, compresión paralela y aspectos tecnológicos que, en ningún caso, son todavía habituales en el parque de instaladores e ingenierías del sector. Obviamente, y más allá de la capacidad de adaptación tecnológica del sector hacia estos nuevos sistemas, la implantación de sistemas libres de HFC implican el desmantelamiento de los sistemas actuales (estén amortizados o no) y la instalación de sistemas de refrigeración claramente más caros y complejos que los existentes, basados en refrigerantes HFC. Dichas inversiones, como es lógico, son de difícil ejecución en un tiempo tan corto, especialmente para grandes usuarios de la refrigeración, como por ejemplo cadenas de supermercados e hipermercados, propietarios de miles de instalaciones. Es pues necesario destacar que son necesarios dos aspectos para que dicha aproximación al problema sea viable: a) que exista una tecnología no basada en HFC de fácil acceso dentro del sector profesional, viable, competitiva y eficiente y b) que exista un período para que los usuarios puedan planificar sus inversiones en el cambio tecnológico sin suponer ajustes financieros críticos. A 2018 se puede afirmar que no se dan ninguna de las dos condiciones en Europa, máxime cuando a partir de 2020 no se permitirá (reglamentariamente) mantener instalaciones con, por ejemplo, R404A y R507 mediante refrigerante nuevo (virgen).

Un sistema para mantener instalaciones con bajas tasas de fugas

Ante este poco alentador escenario, la toma de decisiones es obviamente difícil. El objetivo de este artículo es, precisamente, presentar un sistema de detección con un objetivo que revoluciona el tratamiento, mantenimiento y cuidado de las instalaciones frigoríficas para minimizar e incluso erradicar las fugas de gas refrigerante, que son la parte central del actual problema.

En efecto, los usuarios de la refrigeración son, a día de hoy, propietarios de toneladas de gases refrigerantes perfectamente válidos y operativos (como el R404A, R507, R134A, etc.) para instalaciones que son también operativas y eficientes. Dichos gases refrigerantes son hoy muy valiosos a causa de las durísimas contracciones del mercado y, por tanto, pueden y deben pasar por ser la solución y no el problema.

Las fugas de gas refrigerante obedecen a múltiples causas y se han aceptado históricamente como un mal endémico en instalaciones de refrigeración, especialmente -aunque no solamente- en aquellas relacionadas con expansión directa, ya sean sistemas individuales o centralizados. Sin embargo, experiencias en otros sectores, como el de gases inflamables o explosivos, demuestran que buenas prácticas de detección y mantenimiento son capaces de mantener los gases dentro de las instalaciones en altísimas tasas. Para ello es necesario contar, por un lado, con un sistema de detección y gestión de las fugas que sea preciso, robusto y fiable y, por otro, con un seguimiento del propio sistema de detección que permita localizar y reparar fugas mínimas (de hasta gramos por hora) en períodos de horas o días, dependiendo de su gravedad.

Para ello, la tecnología de detección (con sus atributos intrínsecos) y el registro y comunicación de indicadores es fundamental, como se describe en las siguientes secciones.

Si bien el sistema de monitorización, gestión y detección prematura de fugas no impedirá que éstas se produzcan, sí permitirá una rápida actuación para su resolución mediante la activación de protocolos de localización y reparación.
Esta aproximación al problema ofrece muchas ventajas respecto a las alternativas existentes en la actualidad. Por un lado, resultan en una inversión del orden de un “retrofit” y varios órdenes de magnitud inferiores al cambio completo de la instalación de refrigeración. Por otro lado, el sistema de monitorización, gestión y detección es un sistema no invasivo, de mantenimiento casi nulo y, en pleno rendimiento, cuando bien diseñado y siempre en conjunto con los protocolos de actuación sobre la fuga, puede reducir las fugas por debajo incluso del 5% anual en cualquier instalación frigorífica.

Ante el reto actual, con escasez de los refrigerantes HFC, los grandes usuarios de refrigeración pueden reciclar parte de su extenso parque de refrigerante (extraído y reciclado de los sistemas más problemáticos o ineficientes, donde se podrían implantar nuevas alternativas no basadas en HFC a modo de evaluación) para mantener con dicho gas reciclado el resto de instalaciones con fugas inferiores a 5%. Esta aproximación (uso de gases reciclados), que se repite en varios estudios del sector, como por ejemplo en [1]), está contemplada y permitida por parte de la F-Gas (517/2014 Artículo 13, Control de uso) hasta el 2030 como mínimo, lo que ofrece una ventaja adicional de esta aproximación al problema: proporciona un marco
temporal a los usuarios de la refrigeración para planificar y amortizar todas sus instalaciones mientras las tecnologías alternativas (no basadas en HFC) y su implantación en el sector maduran, lo que ofrece una solución inmediata y que cumple con criterios técnicos, operativos, económicos , medioambientales y normativos.

Referencias:

[1] Putting into Use Replacement Refrigerants (PURR). Report of British Refrigeration Association Action Group. 2nd Edition-January 2018

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Más información:

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Modificado por última vez enLunes, 09 Julio 2018 13:09
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