Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/454/13
México, D.F., 28 de diciembre de 2013

• El acoplamiento de sistemas de refrigeración solar a los tradicionales en las instalaciones de las empresas alimentarias del país, podría reducir tanto su consumo de electricidad, como la emisión de miles de toneladas de dióxido de carbono al año
• La medida además, podría resultar rentable debido a los incrementos del costo del gas y la electricidad, y a la reducción de precios de las nuevas tecnologías conforme su maduración

El doctor Roberto Best y Brown, investigador del Centro de Investigación en Energía de la UNAM y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.
Foto: Universidad Veracruzana.
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En Hermosillo, Sonora, pocos son los días en los que la temperatura ronda los cero grados Celsius. La mayor parte del año es calurosa, con un promedio de 30 grados o más, el ambiente semeja un verdadero horno. Bajo esas condiciones, cierta empresa de alimentos de la ciudad opera las 24 horas del día para procesar 660 mil cerdos cada año; su necesidad de enfriar y congelar la carne y sus derivados es elevada, y por lo tanto, también lo es su consumo de energía eléctrica.

Un estudio publicado este año en la revista Applied Thermal Engineering, en el que participaron científicos del Centro de Investigación en Energía (CIE) de la UNAM y del Politécnico de Milano, afirma que en dicha empresa el acoplamiento de un sistema de refrigeración solar térmico, que funcione con el que ya posee, de tipo tradicional, es viable y le ahorraría hasta un 19 por ciento del consumo de energía eléctrica.

El objetivo de los investigadores es reducir hasta un tercio el consumo total de energía eléctrica en las grandes edificaciones. De acuerdo con Roberto Best y Brown, coautor del estudio adscrito al CIE, esto es más fácil de lograr con empresas que sólo trabajaran durante el día, y no las veinticuatro horas, como ocurre con la procesadora de cerdos en Hermosillo. “Es relativamente poco lo que ahí podríamos sustituir; pero si se tiene una empresa que trabaja de ocho de la mañana a seis de la tarde, coincidiría la aportación de la energía solar con las horas que se requieren de enfriamiento”, agregó el investigador.

El estudio también menciona que del 10 por ciento de la energía eléctrica utilizada para refrigeración industrial en el país, con el uso de esta tecnología reduciría 95 giga watts hora (GWh) al año, el equivalente a 18.3 mil toneladas de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.

Best y Brown, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, explicó que se consideró sólo el 10 por ciento para obtener cifras realistas de ahorro, ya que “pueden existir muchas barreras no técnicas que impidan el uso de la tecnología solar, como sería el no contar con el área requerida para la instalación de los colectores solares”.

Echar mano de la energía solar

Un objeto está caliente cuando sus moléculas tienen mucha energía respecto a otras que le rodean, y se enfría cuando la energía que contienen sus moléculas pasa a otros objetos de su entorno. Ese es uno de los principios físicos que usan los refrigeradores para enfriar los alimentos: retira energía a las moléculas de éstos y la transfiere a otros objetos distintos.

Al hacerlo, los refrigeradores se valen de otro principio físico: las sustancias cambian su estado (sólido, líquido o gaseoso) dependiendo de la cantidad de energía que “ganen” o “cedan” del entorno. Por ejemplo, al calentarse con una flama, un líquido adquiere energía y su temperatura se eleva hasta el punto en que se convierte en vapor; un hielo en las manos se derrite por el calor que obtiene de la piel.

Dentro los refrigeradores, tanto eléctricos como solares térmicos, circulan sustancias especiales, llamadas refrigerantes, que al quitarle energía a los alimentos se transforman en vapor, y para convertir estos vapores de vuelta al estado líquido, los refrigeradores se valen de cambios de la temperatura y la presión de las sustancias refrigerantes.

Una diferencia central entre el refrigerador eléctrico y el solar térmico radica en cómo genera cada uno estos cambios, refirió el investigador.

Los refrigeradores tradicionales comprimen los vapores mecánicamente, la reducción del volumen del refrigerante hace más fácil el choque entre sus moléculas por lo que aumenta su presión. Los refrigeradores solares térmicos aumentan la presión de forma distinta, éstos transfirieren la energía concentrada en los colectores a las sustancias refrigerantes haciendo que sus moléculas se muevan más rápido y choquen entre sí. “La función del compresor nosotros la sustituimos por una parte térmica, usamos mucho menos electricidad y mucha energía térmica”, añadió Best y Brown.

A partir de este punto, ambos tipos de refrigeradores funcionan de manera parecida pues en ambos, el refrigerante en forma gaseosa se mueve a otro componente del aparato donde pasa su energía a otro medio, como el aire, calentándolo. La reducción de la energía del refrigerante, y por lo tanto de su temperatura, así como la elevada presión que mantiene muy juntas a sus moléculas hacen que los vapores se conviertan en líquido.

Una medida rentable

Según el estudio, bajo las actuales condiciones técnicas y económicas del país, el equipamiento de las empresas dedicadas al procesamiento de alimentos con los refrigeradores solares térmicos costaría poco más de mil millones de pesos. No obstante, se sugiere que la medida podría resultar rentable debido a los incrementos del costo del gas y la electricidad, y a la reducción de precios de las nuevas tecnologías conforme su maduración. Sobre este punto, Roberto Best y Brown propuso buscar apoyo económico en los programas de desarrollo limpio para pagar la diferencia del costo.

Por otro lado, abundó el especialista en termodinámica, habría beneficios económicos adicionales; por ejemplo, en la procesadora de puercos los colectores solares de la planta podrían generar agua caliente para usarse en la limpieza del rastro, o de las instalaciones en general.

Alejandra Monsiváis Molina