26 junio 2022
Eficiencia en instalaciones frigoríficas: Monitorización y conectividad
1. La eficiencia de las instalaciones frigoríficas
La eficiencia en instalaciones frigoríficas emana de distintos puntos y tecnologías. Desde mejores diseños termodinámicos y/o refrigerantes más eficientes hasta compresores de mayor eficiencia, pasando por mejores aislamientos térmicos de espacios y técnicas de control y monitorización, entre otros.
AKO, grupo experto en soluciones de control, monitorización y conectividad para la cadena del frío, ha desarrollado múltiples soluciones utilizando técnicas de control y monitorización; técnicas que han estado históricamente infravaloradas respecto su potencial de ahorro y que, como veremos más adelante, ofrece grandes posibilidades para el aumento de la eficiencia en las instalaciones de refrigeración.
En concreto, este artículo aborda el aumento de eficiencia que se obtiene mediante técnicas de monitorización y conectividad respecto, por un lado, fugas de gas refrigerante y, por el otro, monitorización de la instalación: temperaturas, parametrización y estado de los activos de refrigeración.
Estas líneas, que se complementan entre ellas y que, a su vez, son complementarias con otras mejoras (como el control de temperatura y expansión de alta eficiencia) permiten alcanzar grandes reducciones de fugas de gas refrigerante, así como también minimizar el desperdicio de productos refrigerados por mala conservación, aumentando la eficiencia energética y general de la instalación, respectivamente. La eficiencia relacionada con estas técnicas radica en:
- Mantener las fugas de gas refrigerante en mínimos;
- Monitorizar, telegestionar y optimizar los servicios refrigerados y su control para obtener un máximo rendimiento de las instalaciones.
Estas líneas se construyen sobre un vector común: usabilidad y facilidad con ajustes intuitivos. En efecto, nuestra experiencia nos muestra que la usabilidad y facilidad de instalación y configuración son factores claves para conseguir que las mejoras de los sistemas se acaben aplicando EFECTIVAMENTE en la instalación.
Desgranamos ambas estrategias de alta eficiencia en las siguientes secciones:
2. Minimizar fugas de refrigerante
Sobre eficiencia en refrigeración, un segundo aspecto -históricamente omitido- es la relación entre las fugas de gas refrigerante y el consumo energético de las instalaciones.
La aparición de la F-Gas, hace ya más de 10 años, con su HFC phase-down, y la inflación ligada a los refrigerantes HFC ha motivado una creciente atención a las fugas de gas refrigerante en las instalaciones, especialmente en España debido a las tasas adicionales. Sin embargo, la eficiencia energética ha sido y es un problema ligado a las instalaciones que sufren fugas y es también por ello que debe ser tenido en cuenta. Varios estudios, entre ellos [1] muestran como sistemas con fugas acumuladas de un 20% de la carga nominal pueden tener sobrecostes energéticos del 15%.
Si el déficit de refrigerante es mayor, dichas ineficiencias energéticas dejan de ser lineales y podrían llegar hasta el 45% cuando el sistema funciona al 60% de la carga nominal. Ver Figura 1.
Figura 1: Relación entre carga de refrigerante de la instalación y pérdida de eficiencia del sistema de refrigeración.
Para minimizar las fugas de gas refrigerante de las instalaciones frigoríficas, AKO ha desarrollado un sistema de detección, monitorización y cuantificación de fugas mediante tres elementos fundamentales, tal y como se explica en [1]:
- La detección prematura, a muy pocas ppm (partículas por millón), mediante la precisa y selectiva tecnología de medición NDIR (Non Dispersive Infra Red) que es capaz de detectar microfugas de hasta 1 gramo a la hora (1 g/h) a menos de 10 ppm de concentración en el ambiente. Dichas microfugas (difíciles de detectar) representan generalmente la gran mayoría del refrigerante fugado anualmente (puesto que son muy frecuentes) y además pasan desapercibidas por los sistemas de detección convencionales. Ver Figura 2a.
- La conectividad, ya sea
- A través de buses de comunicación y pasarelas a la nube en internet (Figura 2b) o, alternativamente,
- A través de módems celulares NB IoT en los propios detectores, facilitando la instalación del sistema y acelerando su implantación hasta 3 veces.
- La nube: que realiza los cálculos necesarios para notificar al instante cuándo, dónde y con qué gravedad las fugas ocurren en la instalación. (Ver Figura 3).
Figura 2: (a) Detector/transmisor HFC AKO-575400 con tecnología de detección NDIR.
Figura 2: (b) Gateway para envío de las lecturas de concentración del sistema de detección a la nube akonet.cloud.
Esta información tan precisa sobre las fugas (en qué zona, cuándo, y cuán grave) permite al instalador, a su vez, localizar y reparar la fuga en tiempos muy cortos, minimizando sus desplazamientos (gracias a la ausencia de falsas alarmas) y maximizando la eficiencia de su tiempo en la instalación.
El uso del sistema AKOGAS por parte del mantenedor, puede conseguir reducir hasta en un 90% las fugas de las instalaciones (reducir hasta en un 90% la cantidad de gas fugado anualmente) y, consecuentemente, permite evitar la aparición de ineficiencias en la instalación.
Figura 3: Sistema de detección de refrigerante R-448A en la nube akonet.cloud. Los equipos en este sistema están conectados mediante Gateway EDGE (ver Figura 2b).
3. Monitorización, telegestión y optimización
En la apuesta por la eficiencia de AKO, la monitorización, telegestión y optimización de los activos de refrigeraciones una parte fundamental.
Para ello, AKO ha desarrollado hasta dos vías alternativas de monitorización, telegestión y optimización: 1) sensores de temperatura y humedad relativa IoT sin hilos (ver Figura 4a, que permiten digitalizar activos de refrigeración con costes y tiempos de instalación muy reducidos) y 2) controladores de cámaras frigoríficas y/o muebles refrigerados que, a través de gateways o pasarelas de comunicación (como el que se muestra en la Figura 2b) permiten controlar el activo refrigerado desde la plataforma en la nube. Los describimos brevemente en las siguientes secciones.
En efecto, cuando una instalación de cualquier tipo es monitorizada, su comportamiento puede ser analizado: se detectan posibles incidencias o malfuncionamientos antes y se pueden ajustar varios parámetros de su uso u operación, haciendo que su eficiencia aumente. Este es el caso de las instalaciones de refrigeración, que pueden mejorar típicamente hasta un 5% cuando son monitorizadas, reduciendo además mermas y posibles pérdidas de producto refrigerado en caso de averías o incidencias.
3.1. Monitorización de temperatura y humedad relativa NB IoT
Una vía muy sencilla, rápida y efectiva para monitorizar una instalación frigorífica es utilizar sensores de temperatura y humedad relativa conectados mediante la tecnología NB IoT de AKO (Ver Figura 4a). Dichos sensores, que cuentan con su propio módem de comunicaciones con tecnología Narrow Band IoT y batería de hasta 4 años de autonomía (dependiendo de número de transmisiones y temperatura de trabajo del equipo) permiten digitalizar un activo de refrigeración (cámara frigorífica, mueble refrigerado, etc.) con una instalación extremadamente sencilla y rápida.
Esta tecnología, en sus distintos modelos y que permiten monitorizar rangos de temperatura desde -200°C hasta +100°C, ofrece una gran cantidad de información en la nube: registro, análisis de datos mediante múltiples técnicas gráficas y agrupación, históricos, alarmas inmediatas y correspondientes notificaciones para la gestión de las incidencias.
La combinación de sus capacidades de información en la nube juntamente con su flexibilidad y facilidad de puesta en marcha e instalación (sin hilos) está impulsando el despliegue de estos dispositivos tanto en cadenas de supermercados como entre distintos actores del sector del transporte refrigerado que, mediante esta técnica, están progresivamente mejorando la eficiencia de sus instalaciones y de su cadena del frío.
3.2. Control conectado IoT
Una segunda vía de monitorización y optimización para mejorar la eficiencia energética de las instalaciones de refrigeración es la del control conectado. Esta segunda vía, además de proporcionar similares prestaciones que los sistemas sin hilos en lo que respecta a la monitorización y su correspondiente análisis de datos en la nube, permiten además dar un paso adicional en la telegestión. En efecto, todas las maniobras necesarias son controlables en tiempo real des de la nube, así como todos los parámetros que regulan el control del activo de refrigeración: temperaturas de consigna, desescarches, parámetros de finalización y activación, etc. Las posibilidades del control conectado, además de permitir optimizar la instalación y aumentar su eficiencia, son una herramienta enormemente potente para el instalador, contratista y mantenedor. En efecto, la conectividad en la nube (con muy alta ciberseguridad y con acceso desde cualquier punto y dispositivo, sin necesidad de utilizar la red informática de la propiedad) permite la resolución a distancia de un gran número de problemas, evitando desplazamientos innecesarios.
La Figura 4b muestra el detalle de un controlador AKOCORE ADVANCE en formato LIVE, mostrándose los valores de entrada para todas las sondas, el estado de los relés en tiempo real además de toda la información de eventos, auditoría e históricos y registros propios de la monitorización.
Figura 4: (a) Sensor de temperatura y humedad relativa NB IoT AKODATA AKO-59811
Figura 4: (b) AKOCORE ADVANCE conectado en modo en DIRECTO (LIVE). A la izquierda de la pantalla se observa el estado del display, sondas de temperatura y relés del controlador en tiempo real. A la derecha de la imagen podemos ver el registro de temperatura, eventos y análisis de temperatura, entre otras funcionalidades.
4. Conclusiones
AKO ha presentado en este artículo dos soluciones que permiten aumentar la eficiencia de las instalaciones frigoríficas. Las soluciones se complementan entre ellas, generando mejoras aditivas que incrementan el rendimiento de las instalaciones, permitiendo:
- Reducir la cantidad de gas refrigerante fugado, evitando así que la instalación incurra en ineficiencias debidas a un incorrecto nivel de refrigerante. Este sistema evita ineficiencias de hasta el 45%.
- Monitorizando, telegestionando y optimizando las instalaciones de refrigeración: ya sea mediante sensores sin hilos (NB IoT) o mediante la conectividad de controladores, que permiten la optimización remota de los espacios refrigerados. Las mejoras en eficiencia en este bloque se cifran típicamente entorno al 5%.
5. Referencias
[1] AKOGAS: Una herramienta para sobrevivir a la F-GAS sin morir en el intento. Artículo técnico de AKO. https://www.ako.com/es/articulo-tecnico-akogas/
[2] Refrigerant Loss, System Efficiency and Reliability – A Global Perspective. David Bostock, GEA Refrigeration UK Ltd. IOR Institute of Refrigeration’s 2013 Annual Conference.
Autor: Xavier Albets-Chico, Technical Director
Habla con nuestro experto: xalbets@ako.com