Es posible que un sistema de refrigeración de una fábrica de cerveza siga funcionando con normalidad, aunque consuma mucha más electricidad de la necesaria. Las razones no siempre son evidentes. Un funcionamiento ineficiente del compresor, un control deficiente de los ventiladores y combinaciones inadecuadas de equipos pueden aumentar los costes energéticos sin que ello suponga un problema inmediato para la producción.
Para las fábricas de cerveza que operan a gran escala instalaciones de refrigeración, mejorar la eficiencia suele requerir algo más que un mantenimiento rutinario. Supervisar el rendimiento de los equipos y ajustar la forma en que los distintos componentes interactúan entre sí puede marcar una diferencia significativa.
Los siguientes ejemplos ilustran varias mejoras prácticas que las fábricas de cerveza han puesto en marcha para reducir el consumo energético de los sistemas de refrigeración.
Utilización de la monitorización de los sistemas de refrigeración para detectar problemas ocultos
Una gran fábrica de cerveza, con una producción anual de aproximadamente un millón de hectolitros de cerveza, ha desarrollado un sistema de diagnóstico de averías en los sistemas de refrigeración con la ayuda de especialistas en ingeniería.
El sistema supervisaba los datos operativos clave, calculaba indicadores de rendimiento de la refrigeración, como el COP, y analizaba el estado de los equipos. Además, ayudaba a los operadores a seleccionar las combinaciones adecuadas de compresores y equipos de refrigeración en función de la demanda de refrigeración del momento y de la temperatura ambiente.
En lugar de utilizar la misma combinación de equipos de forma continua, los operadores podrían tomar decisiones basadas en las condiciones reales del sistema.
Los resultados obtenidos fueron significativos: el consumo de electricidad se redujo en un 29,5 % y la fábrica de cerveza recuperó su inversión en ocho meses.
Este caso pone de manifiesto la importancia de utilizar los datos operativos para detectar ineficiencias. La supervisión de la presión, la temperatura, el consumo eléctrico y la carga de los equipos puede ayudar a los operadores a detectar problemas que resultan difíciles de identificar únicamente mediante inspecciones rutinarias.
Comprueba si el compresor se adapta a las condiciones reales de funcionamiento
Los compresores se encuentran entre los mayores consumidores de electricidad de una planta de refrigeración industrial. Sin embargo, su eficiencia no solo depende de la potencia nominal, sino también de hasta qué punto su diseño se adapta a las condiciones reales de funcionamiento.
En una fábrica de cerveza, una evaluación de los compresores de amoníaco existentes puso de manifiesto varias ineficiencias:
- Proporción de volumen interno (Vi) incorrecta: La relación de compresión integrada en el compresor no se ajustaba a las condiciones de funcionamiento habituales de la planta, lo que provocaba un esfuerzo de compresión innecesario.
- Rendimiento deficiente a carga parcial: El sistema convencional de control mediante válvula de corredera reducía la capacidad del compresor, pero seguía requiriendo un consumo energético considerable.
- Límites de presión de descarga: Las restricciones de presión de funcionamiento relacionadas con la lubricación y la separación del aceite afectaron a la capacidad del sistema para funcionar de manera eficiente.
- Rendimiento del motor: Los motores de compresor más antiguos ofrecían una eficiencia menor que las alternativas más recientes de alta eficiencia.
La mejora propuesta consistía en instalar un grupo compresor primario más adecuado, con una relación de volumen interno adecuada, un control de capacidad mejorado y un motor de mayor eficiencia.
También se consideró el uso de un variador de frecuencia (VFD) para mejorar el funcionamiento a carga parcial.
La lección importante es que la elección del compresor debe reflejar la demanda real de refrigeración y la presión de funcionamiento, en lugar de basarse únicamente en la potencia en caballos o en la capacidad de refrigeración nominal. Cualquier cambio en la velocidad del compresor o en la presión de descarga debe mantenerse, además, dentro de los límites de funcionamiento establecidos por el fabricante.
Reducir el funcionamiento innecesario del ventilador del evaporador
Los ventiladores del evaporador hacen circular el aire a través de los serpentines de refrigeración para mantener la temperatura en las zonas refrigeradas. Sin embargo, no siempre es necesario que funcionen a alta velocidad de forma continua.
En otra fábrica de cerveza, muchos ventiladores de los evaporadores funcionaban a plena velocidad, salvo durante los ciclos de descongelación. Aunque algunas unidades contaban con motores de dos velocidades, la mayoría no estaban configuradas para el ajuste automático de la velocidad.
La solución propuesta consistía en conectar los serpentines del evaporador restantes al sistema PLC de la planta e introducir un ciclo automático de los ventiladores o un control de dos velocidades.
La incorporación de sensores de temperatura adicionales podría ayudar al sistema de control a determinar cuándo era necesario un caudal de aire máximo y cuándo bastaba con reducir la potencia del ventilador.
Este enfoque permite reducir el consumo eléctrico de los ventiladores y, al mismo tiempo, limitar el calor generado por los motores de los ventiladores en el interior de los espacios refrigerados.
El control del ventilador debe garantizar una circulación de aire adecuada y una temperatura uniforme. Por lo tanto, la estrategia de funcionamiento debe adaptarse al diseño del evaporador y a los requisitos de almacenamiento.
Mejorar la coordinación entre el ventilador del condensador y la bomba
Los condensadores evaporativos eliminan el calor del sistema de refrigeración mediante la circulación de agua y el flujo de aire. Su rendimiento depende de la eficacia con la que funcionen conjuntamente los ventiladores y las bombas.
Una fábrica de cerveza contaba con cuatro condensadores evaporativos, pero solo uno de ellos utilizaba un control de ventilador de velocidad variable. La combinación del funcionamiento cíclico del ventilador a velocidad fija y el funcionamiento con variador de frecuencia dificultaba la coordinación de la estrategia de control global.
La secuencia actual también ponía en marcha los ventiladores antes que las bombas de agua, lo que provocaba períodos de funcionamiento en seco del condensador y una disipación ineficaz del calor.
Las mejoras propuestas incluían:
- Instalación de variadores de frecuencia en los ventiladores restantes del condensador.
- Coordinar las velocidades de los ventiladores con el funcionamiento de la bomba de agua.
- Mejorar la secuencia de arranque y parada para garantizar un funcionamiento adecuado en condiciones de humedad.
- Ajustar la capacidad del condensador en función de la demanda real de disipación de calor.
- Utilización de la temperatura del bulbo húmedo ambiente como referencia para el control del condensador.
Una estrategia coordinada permite que los ventiladores y las bombas del condensador respondan de forma más adecuada a las condiciones de funcionamiento cambiantes.
También es importante encontrar un equilibrio entre el consumo eléctrico del condensador y la potencia del compresor. Aumentar la velocidad de los ventiladores puede reducir la presión de condensación, pero un funcionamiento excesivo de los mismos puede contrarrestar parte del ahorro energético resultante en el compresor.
El objetivo es reducir el consumo total de energía del instalación de refrigeración, y no solo para ejecutar componentes individuales con los ajustes más bajos o más altos.
Un enfoque mejorado para el diseño de sistemas de refrigeración en cervecerías
Estos ejemplos muestran que la eficiencia de la refrigeración depende de la interacción entre los compresores, los evaporadores, los condensadores, las bombas, los ventiladores y los sistemas de control.
En el caso de las fábricas de cerveza ya existentes, revisar los datos operativos e identificar combinaciones de equipos ineficientes puede ayudar a establecer prioridades a la hora de introducir mejoras. Dependiendo del estado de la planta, los ajustes en el control de los compresores, el funcionamiento de los ventiladores o la secuencia de funcionamiento de los condensadores pueden aportar beneficios sin necesidad de sustituir todo el sistema de refrigeración.
En el caso de los nuevos proyectos de cervecerías, estos requisitos deben tenerse en cuenta durante la fase inicial de planificación del equipamiento.
Tiantai se dedica a la fabricación de equipos para fábricas de cerveza y a la ejecución de proyectos de fábricas de cerveza «llave en mano». A la hora de planificar una fábrica de cerveza, es necesario coordinar los requisitos de refrigeración con la sala de cocción, los tanques de fermentación, el suministro de agua fría y otros servicios auxiliares.
Tener en cuenta desde el principio la compatibilidad de los equipos, las necesidades de refrigeración y los sistemas de control ayuda a diseñar un sistema de refrigeración que garantice una producción estable y unos costes de funcionamiento razonables.
