Cómo reformar un supermercado existente - Informe 4
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Cómo reformar un supermercado existente Informe 4
Informe público para el proyecto: SuperSmart - Expertise hub for a market uptake of energy-efficient supermarkets by awareness raising, knowledge transfer and pre-preparation of an EU Ecolabel Autores principales: Dolores Mainar Toledo, CIRCE Manuel García Peraire, CIRCE Publicidad y Comunicación: Nina Masson, shecco Más información: www.supersmart-supermarket.org info@supersmart-supermarket.org Octubre 2016 SuperSmart is funded by the European Union, under the Horizon 2020 Innovation Framework Programme, project number 696076.
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Índice
Página
RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................................................................................ 6
1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 7
1.1 Introducción a cómo reformar un supermercado existente ....................................................... 7
2 MEDIDAS TECNOLÓGICAS........................................................................................................................ 9
2.1 Eficiencia energética de los sistemas de refrigeración ................................................................ 9
2.1.1 Sustitución o instalación de equipos del sistema de refrigeración .............................. 9
2.1.2 Cambios de refrigerante por refrigerantes con un PCG inferior ..................................13
2.1.3 Medidas de eficiencia para vitrinas ................................................................................... 15
2.1.4 Explotación y mantenimiento ........................................................................................... 18
2.2 Reforma del exterior de los edificios ............................................................................................ 20
2.2.1 Reforma de las fachadas y medianeras .......................................................................... 20
2.2.2 Reforma del techo ...............................................................................................................21
2.2.3 Reforma de puertas y ventanas ........................................................................................ 22
2.2.4 Instalación de elementos de protección solar ............................................................... 23
2.3 Eficiencia energética de los sistemas de HVAC ........................................................................... 24
2.3.1 Explotación y mantenimiento ........................................................................................... 24
2.3.2 Integración de los sistemas de refrigeración y de HVAC ............................................. 25
2.3.3 Sustitución o adición de equipos de las bombas de calor y sistemas de aire
acondicionado ..................................................................................................................... 25
2.3.4 Sustitución de equipos de las calderas ........................................................................... 26
2.4 Eficiencia energética de los sistemas de iluminación................................................................. 27
2.4.1 Sustitución de los dispositivos de iluminación actuales por tubos
fluorescentes de alta eficiencia ........................................................................................ 28
2.4.2 Sustitución de los dispositivos de iluminación actuales por lámparas LED ............. 28
2.4.3 Detectores de presencia .................................................................................................... 29
2.4.4 Uso de iluminación natural ................................................................................................ 29
2.5 Sistemas de energía renovable ....................................................................................................... 29
2.5.1 Sistemas fotovoltaicos ....................................................................................................... 29
2.5.2 Sistemas de microturbinas eólicas................................................................................... 29
2.5.3 Sistemas de cogeneración y trigeneración ....................................................................30
2.5.4 Sistemas geotérmicos ........................................................................................................30
2.5.5 Biomasa.................................................................................................................................30
2.6 Gestión y certificados energéticos .................................................................................................30
3 BARRERAS NO TÉCNICAS ...................................................................................................................... 32
4 MEJORES PRÁCTICAS Y EJEMPLOS DE CASOS ................................................................................... 35
4.1 Turquía ................................................................................................................................................ 35
4.2 Noruega .............................................................................................................................................. 38
4.3 España ................................................................................................................................................. 39
4.4 Suiza.....................................................................................................................................................40
4.5 Reino Unido ......................................................................................................................................... 41
5 REGLAS DE ORO Y LISTA DE VERIFICACIÓN ........................................................................................ 42
6 CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 43
7 REFERENCIAS .......................................................................................................................................... 44
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.
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Índice de imágenes
Página
Imagen 1 Efecto de la presión del cabezal flotante en el consumo energético del compresor (Asensio,
2015) .................................................................................................................................................. 10
Imagen 2 Sistema de amplificación de la presión del líquido flotante (Hy-save technologies, 2015) ....... 11
Imagen 3 Diagrama Log (p)-h para un sistema de amplificación de la presión del líquido flotante
(Vakiloroaya, Samali, & Pishghadam, January 2014) .................................................................. 11
Imagen 4 (a) Cortinas de bandas verticales (TMI International LLC, 2000) y (b) Cortinas de noche para
vitrinas abiertas (Commercial Blinds UK Limited) .................................................................... 17
Imagen 5 Lámpara fluorescente T5 frente a T8 (EMOPA, S.L.) ......................................................................... 18
Imagen 6 Techo verde en un supermercado de la zona residencial de Linz (Austria) (Built to Bloom, 2015)
........................................................................................................................................................... 21
Imagen 7 Entrada tipo vestíbulo con dos pares de puertas y cortina de aire (BERNER International Corp.,
2014) ................................................................................................................................................. 23
Imagen 8 Enfriamiento evaporativo indirecto (California Público Utilities Commission, 2014) ................ 26
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RESUMEN EJECUTIVO
Este informe sirve como material de punto de partida para la formación de las partes involucradas de
los supermercados en lo que a las reformas de supermercados respecta. La mayor parte del informe se
centra en los aspectos tecnológicos de los mismos, que abarcan los sistemas de refrigeración, el
exterior de los edificios, los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), así como
de iluminación. Se proponen diferentes soluciones para adaptar y reacondicionar los supermercados a
efectos de mejorar su rendimiento energético, acompañadas de ejemplos de casos de diferentes partes
de Europa.
En lo que respecta al sistema de refrigeración, este documento focaliza su atención en diferentes
opciones para mejorar los equipos existentes, teniendo en cuenta las restricciones físicas y legislativas,
con el fin de analizar si se han de adoptar medidas de mayor o menor alcance. Por consiguiente, se
tiene en cuenta la opción de sustituir o instalar diferentes equipos, así como de reemplazar los
refrigerantes, pero también la sustitución completa del equipo principal.
El presente informe analiza todos los sistemas que consumen energía en los supermercados, entre los
que se incluyen el sistema de refrigeración, de HVAC y de iluminación, como los principales
responsables del consumo energético de las tiendas, pero también el exterior de los edificios. También
se discuten los criterios de explotación y mantenimiento.
Además de los aspectos técnicos, el informe analiza las barreras no técnicas para la reforma de los
supermercados existentes, así como las posibles soluciones para superar estas barreras. El aumento de
los costes de inversión y la falta de técnicos cualificados se consideran, a menudo, las mayores barreras
no técnicas y, en consecuencia, se incluyen opciones de financiación para superar esta barrera en los
diferentes países europeos.
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.
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1 INTRODUCCIÓN
Actualmente están disponibles en el mercado europeo soluciones eficientes para la calefacción,
climatización y refrigeración de los supermercados, como los sistemas integrados o la utilización de
equipos basados en refrigerantes naturales. Sin embargo, su uso todavía no está generalizado debido a
las barreras no tecnológicas que aún existen, que incluyen la falta de conocimientos y concienciación,
así como las barreras sociales, organizacionales y políticas.
El proyecto europeo SuperSmart tiene como objetivo eliminar estas barreras y, además, apoyar la
introducción de la Etiqueta Ecológica Europea en las tiendas minoristas de alimentación. La Etiqueta
Ecológica Europea puede alentar a los responsables de los supermercados a implementar tecnologías
respetuosas con el medioambiente y energéticamente eficientes para, de este modo, reducir el
impacto ambiental de las tiendas minoristas de alimentación.
Dentro del proyecto, se llevan a cabo varias actividades para eliminar las barreras: campañas de
concienciación general, difusión de información y actividades de formación relacionadas con los
supermercados energéticamente eficientes y respetuosos con el medioambiente, específicamente en
los siguientes aspectos:
1. Supermercados ecológicos: descripción general
2. Cómo construir un nuevo supermercado ecológico
3. Cómo reformar un supermercado existente
4. Herramientas informáticas para la planificación de supermercados
5. Explotación y mantenimiento ecológico de los supermercados
6. Etiqueta Ecológica Europea para tiendas minoristas de alimentación
Para cada uno de los temas se desarrolla un conjunto de materiales de capacitación, que se utilizará en
las actividades de capacitación.
Los diferentes tipos de actividades de formación son:
1. Actividades relacionadas con conferencias
2. Sesiones de formación especializadas
3. Actividades de autoaprendizaje en línea
Las sesiones de formación especializadas son gratuitas para las diferentes partes interesadas del sector
de los supermercados. Esto significa que expertos muy calificados del consorcio del proyecto llevarán a
cabo una sesión de formación sobre un tema específico en las instalaciones del interesado. Si está
interesado en recibir formación sobre cualquiera de los temas mencionados con anterioridad, póngase
en contacto con el socio del proyecto a través del sitio web de SuperSmart: www.supersmart-
supermarket.info.
EL presente informe forma parte del tema «Cómo reformar un supermercado existente». Se puede usar
para el autoaprendizaje y está disponible gratuitamente. Habrá conferencias en las que este tema se
incluirá como una actividad de formación. En el sitio web del proyecto se puede consultar la
información sobre las conferencias en las que estará presente el equipo de SuperSmart, así como sobre
las actividades de formación planificadas.
1.1 Introducción a cómo reformar un supermercado
existente
Los objetivos principales de los propietarios de supermercados a la hora de enfrentarse a la reforma de
sus instalaciones suelen ser reducir los costes energéticos y resultar más atractivos para los nuevos
clientes existentes y potenciales.
Al realizar un análisis de los presupuestos anuales de los supermercados se observa que los costes
energéticos son uno de los más altos, después de los costes de personal, de acuerdo con Energy Star
(EE. UU.) (Energy Star, 2008). Por esta y otras razones, como los objetivos establecidos en la Directiva
sobre eficiencia energética de la UE (Directiva 2012/27/EU), o los intereses de los clientes, el ahorro
energético y la reducción de las emisiones de CO2 se están convirtiendo en los objetivos estratégicos
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.
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más importantes de las tiendas de alimentación. Con el fin de reducir el consumo energético en el
sector de las tiendas de alimentación, es importante hacer hincapié en los procesos que presentan
consumos energéticos más intensivos, que son, de acuerdo con diversas fuentes (Energy Star, 2008)
(Evans, Maidment, y Foster, 2011) (Mukhopadhyay, 2013) (Fedrizzi y Rogers, 2002):
• Consumo de electricidad: sistemas de refrigeración, seguidos de los de iluminación y de HVAC.
• Consumo de gas: principalmente, los sistemas de calefacción de espacios, seguidos de los de
calentamiento de agua y, en algunos casos, la cocina.
Cuando los propietarios o gerentes de los supermercados se plantean la posibilidad de mejorar del
rendimiento energético de los mismos, es conveniente tener en cuenta una serie de criterios de
decisión que les ayudarán en el proceso, en base a los criterios de decisión establecidos por el servicio
de asistencia relativo a gases fluorados, F-gas Support (F-gas support, 2009):
1. Antigüedad. En caso de que los sistemas de refrigeración, HVAC e iluminación tengan más
de 20 años, se ha de considerar la opción de su sustitución. Por su parte, cuando los sistemas
tengan más de 10 años, se pensará en realizar procesos de ajuste o reacondicionamiento.
2. Condición. Si los sistemas se mantienen en buenas condiciones, resultará más adecuado
someterlos a un reacondicionamiento que optar por una reforma/sustitución. Es importante
tener en cuenta los ajustes o reacondicionamientos previos. En ocasiones, podría resultar
más conveniente reemplazar los sistemas para cumplir con la demanda y la legislación
vigentes.
3. La legislación cambia constantemente. Al pensar en la reforma de los supermercados, se ha
de tener en cuenta el cumplimiento de la legislación vigente.
Los objetivos de este informe son:
Presentar y explicar las soluciones de eficiencia energética en sistemas de refrigeración, HVAC y
de iluminación, así como las destinadas a la reforma del exterior de los edificios de los
supermercados (Capítulo 2)
Proponer la introducción de sistemas de energía renovable para supermercados (Capítulo 2)
Presentar la gestión y certificaciones energéticas como herramientas que crean valor añadido y
mejoran la eficiencia energética de los supermercados (Capítulo 2)
Analizar la existencia de barreras no tecnológicas y sus posibles soluciones a la hora de reformar
supermercados existentes (Capítulo 3)
Presentar ejemplos de casos de supermercados que disponen de excelentes soluciones
energéticas en diferentes partes de Europa (Capítulo 5)
Además, en el apéndice A se presentan las opciones de financiación para reformar supermercados
existentes de diferentes países europeos, entre los que se incluyen los Estados miembro de la UE y sus
socios, y más concretamente, Alemania, Noruega, España y Macedonia.
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
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2 MEDIDAS TECNOLÓGICAS
Se pueden obtener ahorros energéticos considerables a través de medidas técnicas y no técnicas.
Incluso teniendo en cuenta que la explotación de un supermercado depende de varios factores como el
tamaño, las necesidades de refrigeración, las tecnologías aplicadas, el número de trabajadores, etc., así
como la ubicación, las siguientes secciones analizan las medidas técnicas más adecuadas:
Eficiencia energética de los sistemas de refrigeración
Mejora del exterior de los edificios
Optimización del sistemas de HVAC
Iluminación energéticamente eficiente
Sistemas de energía renovable
Gestión y certificados energéticos
2.1 Eficiencia energética de los sistemas de refrigeración
Las principales medidas de eficiencia energética para lograr un supermercado más ecológico, haciendo
uso de los sistemas de refrigeración existentes, se incluyen en las siguientes acciones, que se explican
más adelante, en las siguientes secciones:
Sustitución o instalación de equipos del sistema de refrigeración
Cambios de refrigerante por refrigerantes con un PCG inferior
Medidas de eficiencia energética en vitrinas
Procesos de explotación y mantenimiento
2.1.1 Sustitución o instalación de equipos del sistema de refrigeración
Este capítulo se centra en las medidas necesarias a efectos de mejorar el sistema de refrigeración que
implican la sustitución de algunos equipos por modelos más eficientes, así como la incorporación de
nuevos equipos al sistema existente para mejorar su eficiencia.
2.1.1.1 Equipos para obtener presión de cabezal flotante
Esta medida consiste en reducir la presión del cabezal y permitir que fluctúe con las condiciones
ambientales. Así pues, como consecuencia de la reducción de la presión, también se reducen el
consumo energético y las fugas de refrigerante.
Los controladores de los sistemas convencionales encienden y apagan los ventiladores y compresores
con el propósito de ajustar la capacidad de refrigeración al nivel de carga de refrigeración del sistema
actual. Dado que el nivel de control es tan reducido, resulta difícil ajustar la capacidad del sistema
necesaria para un nivel de carga particular. Además, el sistema generalmente se ajusta a las
temperaturas de evaporación y condensación necesarias en las peores condiciones de trabajo, lo que
resulta en un sistema muy ineficiente en condiciones de carga parcial.
La variación de la presión del cabezal permite que el compresor funcione a la presión mínima necesaria
en todas las condiciones ambientales, reduciendo el consumo energético de los compresores, así como
su desgaste progresivo y necesidades de mantenimiento. Por ejemplo, reducir la presión del cabezal de
15 a 12 bar puede resultar en un ahorro energético de, aproximadamente, el 22 % (Carbon Trust, 2012).
La imagen 1 muestra el efecto de la presión del cabezal flotante en el consumo energético (del
compresor).
Con este fin, el sistema de control más eficiente es el uso de un variador de frecuencia (VFD, por sus
siglas en inglés), a efectos de modular los ventiladores y compresores del condensador, logrando un
funcionamiento más seguro y un ahorro energético total del 15-30 % en comparación con los sistemas
de refrigeración que utilizan dispositivos de control de refrigeración y controladores convencionales
(Singh, n.d.).
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
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Energía eléctrica antes
Energía eléctrica optimizada
Temperatura exterior
Imagen 1 Efecto de la presión del cabezal flotante en el consumo energético del compresor (Asensio,
2015)
Además, en algunos casos podría ser necesario sustituir las válvulas de expansión de las vitrinas por
válvulas de expansión electrónicas en lugar de válvulas de expansión termostáticas, ya que estas
últimas no funcionan bien con bajas diferencias de presión.
Alternativamente, podría contemplarse la amplificación de la presión del líquido para elevar las
presiones de la línea de líquido con una bomba, a efectos de lograr la presión del cabezal flotante, pero
manteniendo el nivel de presión de la válvula de expansión. La imagen 2 muestra el principio de este
sistema. El ciclo convencional y el ciclo con sistema de amplificación de la presión del líquido flotante
se muestran en un diagrama Log(p)-h en la imagen 3, donde el sistema convencional funciona entre 1-2-
3-4-1 y el sistema de amplificación de la presión del líquido flotante entre a-2-b-c-a (Al-Rabghi &
Akyurt, July 2004).
Sin embargo, esta medida todavía no se implementa tan ampliamente en los supermercados como en
otras aplicaciones de la cadena de frío de los alimentos.
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
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Imagen 2 Sistema de amplificación de la presión del líquido flotante (Hy-save technologies, 2015)
Imagen 3 Diagrama Log (p)-h para un sistema de amplificación de la presión del líquido flotante
(Vakiloroaya, Samali, & Pishghadam, January 2014)
2.1.1.2 Equipos para lograr el control de presión de succión flotante
En los sistemas convencionales, la presión de succión se establece para las condiciones de carga
máxima, lo que puede producir temperaturas de evaporador inferiores a las necesarias durante
períodos de tiempo considerables. Además, la presión total se determina en base a la vitrina conectada
a un paquete de refrigeración con peor rendimiento térmico.
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El control de la presión de succión flotante consiste en ajustar la presión de succión al máximo posible
capaz de mantener las vitrinas a la temperatura adecuada, por medio de un regulador de presión
electrónico.
Este sistema controla el funcionamiento de los compresores en función de la presión que necesitan las
vitrinas, y puede generar un ahorro energético de, aproximadamente, el 6 % (Carbon Trust, 2012),
Sin embargo, esta medida no se suele implementar en los supermercados, a pesar de que resulta
relativamente fácil de aplicar y de que, por lo general, cuenta con plazos de amortización reducidos.
2.1.1.3 Motores de ventilador de corriente continua en evaporadores y condensadores
Las recientes mejoras tecnológicas en el ámbito de los motores de ventiladores han conducido al uso
de ventiladores de corriente continua, con eficiencias de entre el 70 % y el 75 % (Carbon Trust, 2012).
Esto implica una reducción en el consumo eléctrico de los motores de los ventiladores de los
evaporadores de las vitrinas, así como una disminución en la carga de calor que ha de eliminar el
sistema de refrigeración.
La implementación de tecnologías como los motores de conmutación electrónica o los condensadores
de división permanente puede generar ahorros de, aproximadamente, el 6 % para las vitrinas, en
comparación con los ventiladores de evaporadores con motores de polos sombreados, con eficiencias
de entre el 17 y el 30 % (Carbon Trust, 2012)
Estas mejoras son aplicables también a los ventiladores de condensadores. Además, este equipo puede
funcionar a diferentes velocidades con el fin de aumentar el coeficiente de rendimiento del enfriador en
ciertas condiciones operativas, lo que permite generar ahorros de hasta el 5 % (Singh, n.d.) (Carbon
Trust, 2012).
2.1.1.4 Condensadores evaporativos
Los condensadores evaporativos permiten ahorrar energía al proporcionar temperaturas de
condensación del sistema más bajas que los condensadores convencionales refrigerados por aire. Estos
sistemas rocían agua sobre la bobina de condensación, de modo que el calor también se expulsa con el
fin de evaporar el agua. Esto puede suponer ahorros de hasta el 5 % en el consumo energético (Carbon
Trust, 2012) y aumentar al máximo la vida útil de la unidad de refrigeración.
Por otro lado, los condensadores evaporativos tienen mayores costes de mantenimiento que los
condensadores convencionales, y precisan de ciertos procedimientos e inspecciones, establecidos por
las regulaciones nacionales, a efectos de prevenir la contaminación por Legionella, ya que se trata de un
problema común que necesita de procedimientos de mantenimiento y supervisión específicos.
2.1.1.5 Evaporadores y condensadores de alta eficiencia
A la hora de utilizar CO2 (R744) como fluido de trabajo, se pueden usar evaporadores inundados en lugar
de evaporadores convencionales de expansión directa. En los evaporadores inundados, es posible que
el refrigerante salga con algo de líquido, lo que resulta en una mayor tasa de transferencia de calor
durante la evaporación y permite una temperatura de evaporación varios grados más alta Usando
evaporadores totalmente inundados que funcionan con R744, se puede lograr un ahorro energético del
10 %, en comparación con los evaporadores de CO2 convencionales (Evans & Foster, 2015). El uso de
evaporadores inundados se estudia más detalladamente en el informe SuperSmart D2.3 (Kauko,
Kvalsvik, & Hafner, 2016).
Además, se podrían usar nuevos intercambiadores de calor de alta eficiencia para evaporadores y,
especialmente, para condensadores/enfriadores de gas basados en tecnología de microcanales. El uso
de intercambiadores de calor de microcanales permite disminuir la carga de refrigerante necesaria,
debido a la mejora de la transferencia de calor del lado del aire. Esto conduce a una reducción de la
demanda eléctrica del compresor de alrededor del 3-4 % (Carbon Trust, 2012). Esta nueva tecnología es
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relativamente costosa, sin embargo, todavía se encuentra en fase de desarrollo y, por lo tanto, los
costes pueden disminuir durante los próximos años, a medida que aumente la demanda.
2.1.1.6 Evaporadores con protección antihielo
El tratamiento hidrofóbico de la superficie de los evaporadores es una posible medida para reducir la
congelación en los evaporadores, ya que reduce la cantidad de agua residual de la superficie del
intercambiador de calor. Así pues, se puede observar una reducción de la energía necesaria para su
descongelación, así como de la carga de calor necesaria, como consecuencia del agua helada, para el
sistema de refrigeración. Esta medida podría generar ahorros energéticos de alrededor del 2 % (Carbon
Trust, 2012).
Este tipo de tecnología es nueva todavía y, por lo tanto, resulta costosa y está en proceso de desarrollo.
Por lo tanto, se considera adecuada para vitrinas nuevas, en lugar de para actualizar vitrinas existentes.
2.1.1.7 Sistemas de recuperación del calor
Los sistemas de refrigeración generan cantidades considerables de calor, que generalmente se
expulsan al exterior. La utilización del calor residual de los condensadores puede resultar interesante
cuando se precisa la utilización de sistemas de refrigeración y calefacción al mismo tiempo. Este es el
caso de los supermercados con demanda de agua caliente y/o calefacción, o cuando dichos
supermercados forman parte de un complejo de edificios más grande.
Sin embargo, se han de tener en cuenta algunas consideraciones: la temperatura del calor residual debe
ser lo suficientemente alta para su aplicación en los sistemas de calefacción, y el tiempo de
funcionamiento de la máquina de refrigeración debe ser similar al período de funcionamiento del
sistema consumidor del calor. Así pues, los sistemas de almacenamiento térmico son una opción
interesante a efectos de hacer coincidir esos marcos de tiempo, tanto en lo que al día y la noche se
refiere (por ejemplo, tanques de agua, MCF), como en lo que respecta a las diferentes estaciones (por
ejemplo, almacenamiento geotérmico/pozos de energía). El uso de sistemas de almacenamiento
térmico en supermercados se estudia más detalladamente en el informe SuperSmart D2.3 (Kauko,
Kvalsvik, & Hafner, 2016).
Esta medida puede implementarse incluyendo un condensador auxiliar (o refrigerador de gas en el caso
de sistemas de R744) en paralelo o en serie, junto con el condensador ya existente en el sistema de
calefacción, así como un sistema de control adecuado que incluya válvulas específicas, dependiendo de
la aplicación. Sus aplicaciones principales son: precalentamiento de agua caliente, precalentamiento del
aire de ventilación y el recalentamiento del aire deshumidificado. La calefacción por suelo radiante es
una buena manera de utilizar el calor residual a baja temperatura; este sistema reduce la demanda de
calefacción por ventilación y, por lo tanto, el consumo total de energía (Kroppanmarka, 2014). El uso de
sistemas de recuperación del calor se estudia más detalladamente en el informe SuperSmart D2.3
(Kauko, Kvalsvik, & Hafner, 2016).
2.1.1.8 Aislamiento de tuberías y reducción de las caídas de presión
Los sistemas de refrigeración de los supermercados pueden llegar a tener metros y metros de tuberías.
La mejora del aislamiento y la reducción de las caídas de presión de las mismas pueden tener un
impacto muy positivo sobre la eficiencia energética, especialmente en la línea de succión del
compresor. El aislamiento adecuado de las tuberías puede reducir las cargas de calor en la planta de
refrigeración en, aproximadamente, un 5 %, mientras que la reducción de la caída de presión de las
tuberías de refrigeración puede mejorar el coeficiente de rendimiento del enfriador en,
aproximadamente, un 4-7 % (Carbon Trust, 2012).
2.1.2 Cambios de refrigerante por refrigerantes con un PCG inferior
Desde la prohibición de los CFC (como, por ejemplo, R12, R502) y HCFC (como, por ejemplo, R22, R401A)
como consecuencia de su alto potencial de agotamiento del ozono, se desarrollaron otro tipo se
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refrigerantes que no agotan la capa de ozono, principalmente hidrofluorocarbonos (HFC), que, por
norma general, tienen un bajo nivel de toxicidad y no son inflamables (por ejemplo, R-134a, R-404a, R-
410a, R407a). Sin embargo, estas sustancias tienen un alto potencial de calentamiento global (PCG), por
lo que deberían sustituirse por otros refrigerantes, especialmente por refrigerantes naturales, en
función de las de las condiciones operativas y de otras restricciones técnicas. Además de los bajos
valores de PCG y del impacto medioambiental documentado y predecible de los refrigerantes
naturales, los sistemas de CO2 bien concebidos en concreto, también garantizan una reducción
significativa del uso energético, en comparación con las unidades de HFC de última generación.
La sustitución de los refrigerantes tiene un considerable efecto en el impacto medioambiental de los
supermercados, no solo debido a la reducción del consumo energético, sino principalmente por el
menor potencial de calentamiento global de los refrigerantes y la reducción de las emisiones como
consecuencia de fugas de refrigerante. Sin embargo, es necesario analizar las condiciones climáticas y
los puntos de ajuste de temperatura del diseño para asegurarse de que el cambio de refrigerantes por
opciones naturales genere dichos beneficios.
La Unión Europea ha publicado recientemente un reglamento actualizado (Reglamento (UE) No
517/2014), que entró en vigor el 1 de enero de 2015, y por el que se deroga la versión anterior (842/2006).
Este reglamento establece ciertas restricciones en relación a los productos y equipos de refrigeración
que se introducirán en el mercado, límites sobre el uso de gases de alto PCG en los equipos de
refrigeración existentes y cambios adicionales que incluyen requisitos de control de fugas, sistemas de
revisión y detección, contención al final de la vida útil, programas de formación y certificación, etc.
Por otra parte, se ha de tener en cuenta que la legislación relacionada con los refrigerantes evoluciona
constantemente y, por lo tanto, se ha de analizar el uso de diferentes refrigerantes periódicamente; sin
embargo, sí se puede evitar el cambio continuo de las soluciones sintéticas ofrecidas por empresas
químicas al utilizar fluidos de trabajo naturales.
2.1.2.1 Mejora de los equipos existentes con HFC de menor PCG
Como ya se ha mencionado, la nueva legislación europea ha establecido límites en el uso de gases de
alto PCG (PCG = 2500 kg CO2 eq./kg o superior) en los equipos de refrigeración existentes a partir de
2020. Este es el caso de las instalaciones más comunes, que utilizan R404A y R507. A la hora de evaluar
las opciones de sustitución, si se ha presupuestado la inversión necesaria a efectos de realizar el cambio
completo del sistema de refrigeración diseñado para un refrigerante natural con el fin de llevarse a cabo
en unos años, como solución inmediata, se recomienda adaptar el equipo existente y utilizar otro gas
disponible en el mercado.
A continuación, se presentan las principales medidas que se pueden adoptar para cumplir con la
mencionada legislación. Sin embargo, estas opciones no se pueden tener en cuenta para
supermercados ecológicos, ya que su PCG es extremadamente alto, en comparación con el de los
refrigerantes naturales:
Sustitución del R404A por R407A, reduciendo el PCG de 3922 a 2100. Ambos refrigerantes
tienen propiedades termodinámicas similares, comparten muchos de los mismos
componentes de HFC y están diseñados para usar los mismos lubricantes. Por lo tanto,
generalmente se trata de una sustitución sencilla. Una ventaja adicional es que el R407A
funciona a una presión más baja que el R404A, lo que significa que sus pérdidas serían un
poco menores.
Sustitución del R507A por R407C, reduciendo el PCG de 3985 a 1774. Algunos sistemas de
R507 pueden usar gases de retroadaptación similares a los del R404A y permitir la
sustitución directa. Sin embargo, otras alternativas no son tan sencillas de modificar, por lo
que puede ser necesaria la realización de cambios en el diseño del equipo o de los procesos.
Por lo tanto, se recomienda llevar a cabo un análisis más detallado, caso por caso.
2.1.2.2 Cambios de los gases que pueden implicar la sustitución de los equipos existentes
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.Página 15 de 62
Es muy probable que, a largo plazo, los HFC con un PCG menor a 2500 tengan que adaptarse con el fin
de utilizar gases con PCG más bajos, siempre que sea posible. Existe una amplia gama de gases
refrigerantes disponibles con un PCG más bajo; estos incluyen algunos HFC y una amplia gama de
refrigerantes naturales, que incluyen amoníaco (NH3, R717), dióxido de carbono (CO2, R744) y
refrigerantes de hidrocarburos.
Los refrigerantes HFC no saturados (también llamados HFO) son la cuarta generación de
gases basados en flúor que, en comparación con los refrigerantes HFC antiguos, contienen
al menos un doble enlace entre los átomos de carbono, reduciendo extremadamente su
PCG. En la actualidad se están desarrollando numerosas mezclas de HFC no saturados. Su
principal aplicación es la sustitución de los refrigerantes de la serie R407 por R1234yf, que
reduce el PCG de 1774 a 4. El refrigerante R1234yf también se puede utilizar como sustituto
directo del R-134a, pero su uso solo se considera adecuado para sistemas de temperatura
media y no resulta óptimo para sistemas centralizados.
Sin embargo, muchas de estas alternativas no son tan sencillas de modificar, por lo que
puede ser necesaria la realización de cambios en el diseño del equipo o de los procesos. Por
ejemplo, en Dinamarca, las salas de máquinas donde se colocan los bastidores de los
compresores deben estar equipadas con sistemas de seguridad y ventilación adicionales, al
igual que en el caso de que se usen refrigerantes de hidrocarburos inflamables. Además, los
refrigerantes HFC no saturados son otro tipo de refrigerante sintético, cuyo impacto
medioambiental total no se conoce por completo. Por lo tanto, el cambio a favor de los
refrigerantes naturales es la mejor forma, y la más segura, de proceder, lo que conlleva un
menor coste de propiedad.
Los refrigerantes como el amoníaco (NH3, R717), el dióxido de carbono (CO2, R744) y los
hidrocarburos no halogenados (propano, isobuteno) tienen un PCG bajo o nulo (como es el
caso del amoníaco). Sin embargo, estos fluidos de trabajo, especialmente el CO 2 y el
amoniaco, tienen propiedades muy diferentes en comparación con los HFC. Por lo tanto, no
es posible realizar una sustitución directa, sino que, para cambiar a este tipo de
refrigerantes, es necesario cambiar todo el sistema de refrigeración. Este problema se trata
en detalle en el informe D2.3. Cómo construir un nuevo supermercado ecológico (Kauko,
Kvalsvik, & Hafner, 2016).
2.1.3 Medidas de eficiencia para vitrinas
Este capítulo se centra en las medidas destinadas especialmente a las vitrinas refrigeradas. La mayoría
de estas medidas son relativamente baratas y fáciles de adoptar, y son adecuadas para la mejora de las
vitrinas existentes, aunque las recomendaciones también se pueden aplicar a la elección de nuevos
equipos.
2.1.3.1 Ubicación de las vitrinas
Colocar las vitrinas en zonas que no son las adecuadas puede suponer significativos aumentos en el
consumo energético. Las vitrinas se han de colocar en zonas frescas del supermercado, protegidas de la
exposición a la luz solar y lejos del exterior, a efectos de que no se vean afectadas por las altas
temperaturas, la humedad y el viento, así como lejos de las entradas de aire acondicionado. Estos
aspectos son particularmente importantes para las vitrinas abiertas.
2.1.3.2 Controles para calentadores anticondensantes
Los calentadores anticondensantes se suelen utilizar en vitrinas refrigeradas de baja temperatura
(alrededor de -18 ° C) para evitar la formación de condensación en las puertas de vidrio y otras
superficies frías. Normalmente, los calentadores anticondensantes permanecen encendidos, a toda
potencia, de forma continua, lo que supone una importante carga de calor del sistema de refrigeración.
Los controles para calentadores anticondensantes ajustan el tiempo de funcionamiento de los
calefactores en función de la cantidad de condensación formada en la puerta de vidrio de las vitrinas,
como consecuencia de la temperatura de enfriamiento y el nivel de humedad del supermercado. Esta
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.Página 16 de 62
medida podría generar ahorros en el consumo total de energía de las vitrinas de alrededor del 7 %
(Carbon Trust, 2012).
Es por esto que se ha convertido en una medida bastante común entre los supermercados. Además, las
puertas de vidrio estándar de las vitrinas se pueden reemplazar por puertas de vidrio especiales, que
precisen de un menor uso de los controladores anticondensantes.
2.1.3.3 Instalación de puertas en vitrinas abiertas
La mayoría de los supermercados cuentan con las vitrinas abiertas como principal sistema de
exposición de productos por motivos comerciales. Sin embargo, desde el punto de vista energético,
este tipo de vitrinas se encuentran entre los equipos más ineficientes de los supermercados, ya que las
cargas de infiltración se corresponden con su mayor carga térmica (véase el informe SuperSmart D2.3
(Kauko, Kvalsvik, & Hafner, 2016). En lo que respecta a las vitrinas existentes, la instalación de puertas
puede ser una opción simple a efectos de reducir la infiltración de aire y, por lo tanto, reducir el
consumo de energía. Esta medida podría generar ahorros energéticos de entre un 12 y un 30 % en
comparación con las vitrinas abiertas, dependiendo del tipo de vitrina y de su nivel de uso (Carbon
Trust, 2012).
Además, según las observaciones de los minoristas, no se han registrado pérdidas en las ventas
después de la implantación de esta mejora en supermercados concretos (Kauffeld M., 2015). Por otra
parte, con las puertas de vidrio, la temperatura del aire en los pasillos situados frente a las vitrinas es
más elevada. Por lo tanto, los clientes tienden a pasar más tiempo delante de las vitrinas, lo cual
aumenta las ventas.
A la hora de instalar puertas en las vitrinas, es posible que se haya de reiniciar el sistema, con el fin de
ajustar los parámetros de funcionamiento de acuerdo con la nueva carga de refrigeración.
2.1.3.4 Cristal antivaho
Los recubrimientos para superficies se han convertido en una solución muy apropiada para evitar la
condensación en las puertas de vidrio de las vitrinas. Los nuevos recubrimientos pueden reducir, o
incluso eliminar, la necesidad de utilizar calentadores anticondensantes en las superficies de cristal,
generando ahorros energéticos de alrededor del 5 % (Carbon Trust, 2012). Estos recubrimientos constan
de diferentes capas, que incluyen cadenas de polímeros, nanopartículas de vidrio y burbujas de aire,
que evitan la formación de condensación o vaho en la superficie de las puerta de vidrio.
2.1.3.5 Instalación de cortinas de aire en las vitrinas abiertas
Otra medida destinada a reducir las cargas de infiltración en las vitrinas abiertas es la instalación de
cortinas de aire. Se trata de dispositivos que crean una corriente de aire controlada a lo largo de la zona
expuesta de las vitrinas con el fin de reducir el movimiento de aire desde el interior hacia fuera y desde
fuera hacia dentro, lo que resulta en un ahorro energético de alrededor del 5 % (Carbon Trust, 2012).
Se pueden usar cortinas de aire dobles y triples para reducir aún más la infiltración de aire y, por lo
tanto, el consumo energético de las vitrinas abiertas. Este tipo de soluciones cuentan con dos o tres
capas de aire a diferentes temperaturas, siendo la más interna la más fría. Sin embargo, hoy en día no
son mucho más eficientes que las vitrinas que cuentan con una única cortina de aire (Carbon Trust,
2012).
2.1.3.6 Otros equipos destinados a reducir la infiltración de aire en vitrinas abiertas
Cortinas de bandas verticales: son cortinas formadas por bandas transparentes y flexibles
que cubren la parte delantera de las vitrinas abiertas (véase la Imagen 4 (a)). Al igual que las
puertas, también reducen la infiltración de aire del exterior, pero tienden a reducir
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ligeramente la visibilidad de los alimentos y precisan de la implementación de
procedimientos de mantenimiento para mantenerlas limpias.
Cortinas de noche: Esta solución puede reducir la infiltración de aire en tiendas que
permanecen cerradas durante una parte del día. Es esencial que las persianas se ajusten
perfectamente a las vitrinas. En algunos casos, pueden dificultar el proceso de reposición
de alimentos en las vitrinas durante la noche, lo que se puede resolver instalando modelos
automáticos. Las cortinas de noche pueden reducir el consumo energético de las vitrinas
alrededor de un 25 - 40 % (Axell & Fahlén, Evaluation of commercial refrigerated cabinets -
Experience from laboratory tests according to prEN 441., 1995) (Axell, Boraas, & Fahlen,
1998).
(a) (b)
Imagen 4 (a) Cortinas de bandas verticales (TMI International LLC, 2000) y (b) Cortinas de noche para
vitrinas abiertas (Commercial Blinds UK Limited)
2.1.3.7 Iluminación de las vitrinas con tecnología LED y fluorescente de alta eficiencia
La iluminación estándar de las vitrinas supone un alto consumo eléctrico y, además, una carga de calor
considerable que se ha de compensar mediante el sistema de refrigeración. Existen varias opciones
para sustituir las lámparas existentes de las vitrinas por modelos más eficientes.
Las luces LED consumen aproximadamente la mitad de la energía que los tubos fluorescentes, a la vez
que mantienen una iluminación adecuada de los productos. Además, la tecnología LED ofrece el
beneficio adicional de una disminución en la carga de calor de la vitrina y, por lo tanto, del consumo
energético vinculado a su refrigeración. El uso de luces LED puede reducir el consumo de energía hasta
un 60-70 % en comparación con el uso de lámparas fluorescentes (Raghavan and Narendran 2002).
Además, los LED tienen una vida útil más larga, lo que reduce la cantidad de sustituciones necesarias a
largo plazo. A diferencia de los tubos fluorescentes, este tipo de luces también funcionan de manera
más eficiente a temperaturas más bajas, lo que las hace muy apropiadas para la iluminación de las
vitrinas. Por otra parte, pueden encenderse o atenuarse instantáneamente, lo que las convierte en una
solución excelente para instalarse junto con controles de detección de presencia. Sin embargo, a la hora
de sustituir los sistemas de iluminación convencionales por luces LED, se han de analizar los niveles de
iluminación, ya que, en algunos casos, el nivel de luz se ha visto reducido tras la instalación de este tipo
de luces. La iluminación LED se analiza con más detalle en la sección específica relativa a la eficiencia
energética de los sistemas de iluminación.
Las luces fluorescentes de alta eficiencia también son una buena opción a la hora de reducir el consumo
energético de las vitrinas, ya que son menos costosas que los LED y una opción interesante a corto
plazo. Esta tecnología podría reducir el uso de energía hasta en un 35 % en comparación con las
lámparas fluorescentes estándar. Las cargas internas también se pueden reducir mediante el uso de
tubos fluorescentes de iluminación más eficientes, como los T5, en lugar de los modelos T8
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tradicionales (consulte la Imagen 5) y mediante la instalación de balastos electrónicos. El uso de luces
fluorescentes de alta eficiencia puede suponer ahorros de alrededor del 4-5 % del consumo energético
de las vitrinas.
Además de utilizar luces energéticamente eficientes, también es posible colocar la iluminación fuera de
la zona/vitrina refrigerada, o instalar reflectores o conductores de luz (Kauffeld M., 2015). Se pueden
encontrar más detalles acerca de las diferentes tecnologías de iluminación en la sección 2.4 Eficiencia
energética de los sistemas de iluminación.
Imagen 5 Lámpara fluorescente T5 frente a T8 (EMOPA, S.L.)
2.1.3.8 Instalación de dispositivos de detección de presencia en las vitrinas
Se pueden instalar sistemas de detección de presencia para detectar el movimiento de los clientes y
encender o apagar la iluminación de las vitrinas en consecuencia. Dependiendo del nivel de uso de las
diferentes vitrinas, esta medida puede resultar en un ahorro de alrededor del 40 % del consumo
energético de las vitrinas en concepto de iluminación (Carbon Trust, 2012).
Esta medida todavía se usa poco en las vitrinas, pero está fácilmente disponible y se suele usar en otras
zonas de los supermercados, como los sistemas de almacenamiento en frío. Los controles de
iluminación son especialmente adecuados para su aplicación junto con tecnología LED, ya que estas
lámparas se pueden encender y apagar rápidamente.
2.1.4 Explotación y mantenimiento
El mantenimiento es muy importante a efectos de identificar fugas y repararlas durante los cambios de
refrigerante y el funcionamiento en sí, pero también para mantener las vitrinas y la planta de
refrigeración en las condiciones adecuadas con el fin de evitar el aumento del uso de energía. Esta
sección aborda el tema de los procedimientos más importantes de explotación y mantenimiento.
2.1.4.1 Limpieza de condensadores y evaporadores
La presencia de suciedad en las superficies externas del intercambiador de calor puede tener un
impacto muy negativo en la transferencia de calor si no se elimina periódicamente. A medida que la
transferencia de calor se vuelve más deficiente, la temperatura de condensación aumenta y la
temperatura de evaporación se reduce en varios grados. En consecuencia, el uso energético puede
aumentar entre un 2 y un 10 % (Carbon Trust, 2012).
2.1.4.2 Minimización de las fugas de refrigerante
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La pérdida de refrigerante es una de las principales causas de las posibles emisiones directas e
ineficiencias del sistema. La reducción de la cantidad de refrigerante implica la expulsión de menos
calor, que debe compensarse con un mayor tiempo de funcionamiento o temperaturas de evaporación
más bajas. Cuando el sistema no cuenta con la carga suficiente, su uso energético puede aumentar
entre un 11 y un 15 % (Carbon Trust, 2012). Además, esto puede provocar problemas de degradación y
sobrecalentamiento del aceite, que generan la formación de ácido en el compresor. Por lo tanto, resulta
de vital importancia realizar procedimientos de mantenimiento para identificar y reparar fugas, con el
fin de garantizar la eficiencia energética y la seguridad del sistema.
2.1.4.3 Contaminación del sistema de refrigeración
Los sistemas de refrigeración pueden contaminarse durante su uso, principalmente dentro de los
componentes y las tuberías. Los principales contaminantes de estos sistemas son el agua, gases no
condensables y aceite, y su presencia suele ser consecuencia de una instalación o mantenimiento
deficientes. La contaminación interna del sistema, debido a ambientes y materiales industriales sucios y
agresivos, puede tener un impacto muy negativo en la eficiencia del sistema y, en última instancia,
puede producir fallos del compresor, bloquear filtros y pasos de flujo de aceite y bloquear el flujo de
refrigerante.
2.1.4.4 Nueva puesta en servicio de los equipos de refrigeración
Las configuraciones del sistema de refrigeración y de las vitrinas se ajustan frecuentemente en
posiciones distintas a las de sus valores originales. Realizar un reajuste periódico de los ajustes es una
medida de bajo coste que se puede implementar de manera rápida y sencilla, y puede resultar en
ahorros energéticos del 15 % (Carbon Trust, 2012).
2.1.4.5 Optimización de la gestión de las vitrinas
También se pueden lograr ahorros energéticos desarrollando un sistema de gestión adecuado para las
vitrinas, que incluye procedimientos de control de temperatura, carga adecuada y descongelación
periódica.
Punto de ajuste de la temperatura de las vitrinas. Las temperaturas de las vitrinas vienen
establecidas por las normas de seguridad alimentaria, pero también por las propias
especificaciones de los supermercados. Sin embargo, a veces se pueden observar
diferencias entre la temperatura recomendada y las temperaturas reales de funcionamiento
de las mismas. Aumentar la temperatura del punto de ajuste de una vitrina en 1 °C, resultará
en un ahorro energético de entre el 3 % y el 5 % (Carbon Trust, 2012).
Volumen de carga de las vitrinas adecuado. La sobrecarga de las vitrinas disminuye la
calidad del producto y aumenta el uso de energía en un 10 % - 20 %. Por otro lado, lo normal
es que, al llenar por completo los estantes de las vitrinas de pie, la eficiencia de las mismas
mejore, ya que se infiltra menos aire. Garantizando la carga adecuada de las vitrinas, se
podría lograr un ahorro energético de, aproximadamente, un 1 % (Carbon Trust, 2012).
Reducción de los tiempos de carga. El tiempo que se tarda en reponer los alimentos en las
vitrinas con puertas afecta a la cantidad de aire infiltrado en la vitrina, así como a la
ganancia térmica de los alimentos. La apertura de puertas durante periodos prolongados de
tiempo también puede aumentar el número de descongelaciones, así como el uso de
calentadores para vitrinas para evitar la acumulación de condensación en las puertas.
Control de descongelación Los controles de descongelación minimizan el número de
descongelaciones necesarias de las vitrinas, reduciendo así directamente el consumo
energético. Esta medida se puede implementar en las vitrinas de alimentos congelados en
las que es preciso llevar a cabo descongelaciones eléctricas con el fin de derretir el hielo
acumulado en el evaporador; sin embargo, esta tecnología no es apropiada para
La investigación que permitió obtener estos resultados recibió financiación del
Programa H2020 de la Unión Europea/EASME en virtud del acuerdo de subvención n.° 696076.También puede leer
