El Correcto Consumo de Energía en Almacenes Frigoríficos

Por: Ing. Sofanor Alarcon

Introducción

Casi el 55% de los alimentos que hoy consumimos en Latino América y más del 90% de los que son consumidos en los países desarrollados, se encuentran refrigerados o han pasado por un proceso frigorífico para asegurar su calidad y la vida útil de los mismos. Estos procesos se realizan en frigoríficos que se encuentran operando con temperaturas que van desde los 5 °C hasta los -25°C, los cuales tienen la responsabilidad de almacenar y distribuir los alimentos para el correcto consumo de las personas en base a un tiempo de vida y caducidad de estos.

Más de un 98% de estas instalaciones utilizan la energía eléctrica como una fuente que asegure los procesos de enfriamiento y mantenimiento frigorífico, llevando a consumir más del 20% del total de la energía eléctrica utilizada para el sector alimentario. Afortunadamente, casi todos ellos saben que enfrían o que mantienen sus productos a las temperaturas deseadas por los diferentes procesos, pero lamentablemente no más de un 60% de ellos conocen el costo que tiene el enfriar sus productos, y tan solo un 10% del este último grupo, conoce si el consumo de energía que realiza es el adecuado para su instalación frigorífica.

Consumo de Energía

Los costos de la energía consumida por la operación de las instalaciones frigoríficas en Latino América, deja por lo general fuera de un mercado competitivo a la mayoría de los frigoríficos, incluyendo muchas veces en esta estadística a España a pesar de tener este país los estándares europeos de conservación de la energía. Por lo anterior es muy difícil para las empresas dedicadas a los procesos frigoríficos, almacenamiento y distribución de productos alimenticios, asegurar una correcta rentabilidad de sus negocios, generando sobre costos de alto impacto para esta industria.

El poder comparar los costos operaciones de las instalaciones frigoríficas es vital para el desarrollo de este mercado vertical, ya que es totalmente inadecuado operar financieramente negocios en donde las variables sean verdaderas incógnitas sin solución anticipada. Lo interesante de esto, es que es realmente posible conocer dicha información.

En 1997 el promedio del consumo energético en almacenes frigoríficos según lo reportado por la Asociación Internacional de Almacenes Refrigerados (IARW), era de 1.6 Kwh/pie3, con un promedio de $0.55 dólares por Kwh. Si llevamos que en la actualidad el costo integrado de la energía en media tensión, es de aproximadamente $0.12 dólares por Kilowatt, y que en los últimos años tan solo en México el valor de la energía se ha incrementados entre un 8% a un 18% anual, cuando la inflación oficial del país apenas alcanza entre un 3% a un 4% anual.

Debido a la información anterior, no es necesario ser grandes analistas financieros para determinar que un control de costos energéticos en las instalaciones frigoríficas es primordial para este mercado, más aun cuando la energía consumida por cada una de las instalaciones se puede revisar en la siguiente gráfica, en donde claramente el consumo por los sistemas frigoríficos consumen más de 75% del consumo total de cualquier almacén frigorífico.

Por lo consiguiente se pudo comprobar las enormes posibilidades y oportunidades de ahorro de energía que existen en el mercado vertical del almacenamiento frigorífico.

Estadística y Ecuación

Una encuesta realizada en múltiples almacenes frigoríficos en los Estados Unidos de América (USA), ha conducido a determinar la energía que consumen en promedio este tipo de instalaciones de mediano y gran tamaño, cuyos objetivos van desde almacenamiento de corto, medio y largo tiempo.

En la encuesta realizada a los distintos frigoríficos desde 20 mil hasta 500 mil metros cúbicos de volumen de almacenamiento, teniéndose un promedio de aproximadamente 200 mil metros cúbicos por instalación frigorífica. Dicha encuesta, realizada en más de 160 instalaciones, logró determinar la existencia de la siguiente fórmula en donde es posible encontrar el índice de Consumo Específico de Energía (SEC), el cual se define como los Kilowatts hora por año que son consumidos por cada metro cúbico del volumen (Kwh/año m3) de almacenaje de la instalación frigorífica.

Este índice SEC se determina a través de la siguiente fórmula,

Típicamente el índice SEC decrece al incrementar el volumen de las instalaciones frigoríficas de acuerdo a la lógica regresión de la ecuación mostrada.

Algo interesante a destacar de esta ecuación de cálculo, es la consistencia que tuvo con estudios ya realizados en países como Nueva Zelanda, El Reino Unido, Holanda y Estados Unidos.

Las Once Tecnologías

Para llegar a los resultados deseados se debe hablar de las once tecnologías que permiten la conservación, o la eliminación del desperdicio energético que se tiene hasta el momento en la mayoría de los almacenes frigoríficos existentes en Latino América.

  1. Paneles de Aislación con un mínimo “R” recomendado por ASHRAE
  2. Correcto Mantenimiento Preventivo y Operativo de las Instalaciones
  3. Tecnología de iluminación eficiente (T5 y LEds)
  4. Agresivos Condensadores Evaporativos
  5. Enfriamiento de Aceite por Termosifón
  6. Control en base a software y Correcta Parametrización de datos
  7. Compresores con Variadores de Velocidad (VFD)
  8. Control de la Presión de Condensación
  9. Presión de Evaporación Flotante
  10. Sensores controladores de Puertas
  11. Correcta Estiba de la Mercancía

Para muchos profesionales del área de la Refrigeración comercial e industrial, estos aspectos pueden ser términos muy conocidos, pero es casi seguro que para más de un 90% de los profesionales que trabajan en esta área, la correcta aplicación de estos 11 puntos siguen siendo temas que deben ser desarrollados a un nivel mas profesional.

Encontrando el valor promedio del SEC

El estudio indicado con anterioridad, también basó sus elementos de control en la capacidad frigorífica instalada, teniéndose capacidades que fueron desde los 300 a los 7 mil Hp instalados, y desde los 178 a las 4 mil 500 toneladas de refrigeración de capacidad térmica, a distintas temperaturas de evaporación. Además, se encontraron índices SEC que oscilaron desde los 0.41 Kw/pie3 hasta los 3.75 Kw/pie3, los cuales demuestran que existe un enorme rango de oportunidades, aún cuando se identificaron medidas que llevaron a plantear los primeros promedios de consumo entre 1 Kwh/pie3 a los 2 Kwh/pie3.

Como se puede observar, esta definición nos lleva a plantear que las oportunidades de eliminación del desperdicio energético en las instalaciones frigoríficas van desde un sobre consumo de 375% a un 188% de los valores promedio obtenidos en el estudio. Sin considerar que podrían llegar a obtenerse ahorros superiores al 50 por ciento de energía, si se ve con el mejor valor alcanzado por el índice SEC en la instalación denominada “A”.

Aplicando métodos estadísticos de dispersión de datos, se podrá observar en la siguiente grafica, la curva de los valores promedio de SEC, en conformidad al volumen de almacenamiento de las diferentes instalaciones frigoríficas encuestadas, así como la curva corregida a través de la fórmula del SEC Average Practice que fue mostrada inicialmente.

Basándose en los resultados encontrados en el estudio en cuestión y en estudios similares realizados en otros países, se pudo determinar que un valor SEC aceptable para el desarrollo y operación de instalaciones frigoríficas que sean sustentable y financieramente rentable, debiesen ser de 1 Kwh/pie3 o 35 kwh/m3. Estos valores no deben ser fruto de la casualidad ni del simple aprendizaje empírico, sino de ingenierías que nos lleven a trabajar cada una de las oportunidades para mejorar las actuales y futuras instalaciones frigoríficas.

Conclusiones

Porcentajes poco imaginables dicen que se tiene mucho por hacer en el planeta para llevar a las instalaciones frigoríficas de almacenamiento y distribución a valores razonables para su sostenibilidad y mejora financiera de las empresas dedicadas a este rubro.

Todo comienza desde una correcta ingeniería técnica y financiera para desarrollar instalaciones frigoríficas fiables y operacionalmente rentables, sin considerar en ello la magnitud del trabajo para llevar a las actuales operaciones a valores de mercado con un índice SEC de 1.4 kwh/pie3 hasta llegar al ideal, de 1 kwh/pie3.

Lo anterior no es imposible, ya que se cuenta con todas las tecnologías e información necesaria para ello, solo se debe tener cuidado en elegir a los asesores, ingenieros e instaladores; lo cual conlleva la enorme tarea de capacitar a los profesionales y a los desarrolladores para que puedan identificar y realizar las buenas prácticas para el diseño, instalación y operación de estos sistemas, y no caer en ese 90 % de profesionales que se encuentran en el área de la refrigeración y que no han tomado más de 24 horas de capacitación profesional y certificada.

Referencias:

  • ETSU, Energy Consumption Guide 37: Department of the Environment, United Kingdom
  • Bosma, Inventory study of the energy conservation potential in cold storage installation, Netherlands
  • Merts, Survey of energy use by the New Zealand Cold Storage, Massey University, New Zealand
  • Elleson, Benchmarking the energy performance of industrial refrigeration systems, University of Wisconsin, USA.

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