Caso de éxito: Sustitución del R-134a por SolsticeN71

La empresa instaladora FCT Rhône -Alpes, encargada de remodelar un céntrico supermercado 'express' de la cadena U en Lyon, eligió el R-471A para el frío positivo tras un estudio de ecoeficiencia realizado con Honeywell y Climalife. Este nuevo refigerante exento de IGFEI se presentará en la Feria C&R 2023 en Madrid, entre otras novedades en soluciones para la industria R-HVAC, en el stand 7E03 de Ifema del 14 al 17 de noviembre de 2023.

El U Express del barrio de Bellecombe de Lyon es un céntrico supermercado con un concepto modernizado que ofrece una amplia gama de productos frescos y también artículos no alimentarios pero de primera necesidad. Esta franquicia es paradigmática en el entramado de tiendas de cercanía del grupo Système U.

"Para reducir su consumo energético y aumentar la satisfacción del cliente, su director, Rui Inacio, decidió instalar muebles frigoríficos cerrados tanto para frío positivo como para el negativo. El instalador FCT Rhône-Alpes, encargado de la remodelación de la tienda U, eligió el R-471A para sustituir al R-134a.

Era una oportunidad para reorganizar y hacer más cómodos los 975 m² de superficie de venta, ya que la temperatura ambiente podría elevarse entre 3 y 5 °C en el área de productos frescos y los clientes estarían más dispuestos a pararse más tiempo a elegir los productos.

Además, se quería remodelar el tejado para dotar a la tienda de más luz natural.

En enero de 2023 se puso en marcha el proyecto y Riu Inacio consultó a sus distintos proveedores con vistas a efectuar las obras de remodelación durante el periodo valle de verano.

La empresa FCT Rhône-Alpes analizó los equipos frigoríficos existentes para poder recomendar la solución más respetuosa medioambientalmente.

FCT (Froid Climatisation Techniques) estudió varias soluciones teniendo en cuenta unos criterios imprescindibles, entre ellos, el presupuesto, el precio de la energía, la arquitectura del edificio, la huella medioambiental, y la normativa F-Gas y su evolución futura.

Con estos puntos de partida, el nuevo refrigerante SolsticeN71 (R-471A), sustituto del R-134a para frío positivo, llegó en el momento justo. "Cuando Climalife me dijo que la solución Solstice N71 podía reemplazar al R-134a nos pareció una buena opción para este proyecto. Inicialmente pensábamos montar un sistema con CO₂ para cumplir el pliego de condiciones, pero hubiera sido muy complicado no salirse del presupuesto por las modificaciones estructurales que hubiéramos tenido que realizar en el edificio", explica Philippe Gipe, director de la delegación de FCT Rhône-Alpes.

La sala de máquinas con la central frigorífica está instalada en un espacio muy reducido del sótano, y condensador y depósito de líquido se encuentran en la primera planta cerca de las oficinas.

Para validar su elección tecnológica, los equipos técnicos de Honeywell y Climalife estudiaron detenidamente la configuración del supermercado, compararon diferentes arquitecturas y ofrecieron la mejor solución posible en términos de ecoeficiencia para el U Express de Bellecombe.

Se analizaron tres posibles configuraciones:

• Una nueva instalación booster de CO₂,
• Una combinación Solstice N71/CO₂ en cascada,
• Conversión de la central positiva de R-134a a Solstice N71 e instalar equipos compactos de R-290 para el frío negativo.

Solstice N71/ CO₂ en cascada ofrecía importantes ventajas económicas frente a un booster mejorado de CO₂ (compresión paralela y eyectores múltiples) con una reducción de 139.000 € anuales en la factura eléctrica en 10 años y 128 t eq. CO₂ menos en emisiones según el modelo de ecoeficiencia validado por el Instituto Cemafroid.

Sin embargo, exigía obras adicionales de albañilería en la estructura del edificio y otros costes importantes. Por eso decidieron convertir la central positiva de R-134a en una para R-471A. Colocando muebles refrigerados con puertas compensaban la diferencia del 36% de capacidad frigorífica de los dos gases y reducían las necesidades frigoríficas.

El resultado final es una central sobredimensionada, lo que confirma la idoneidad de la solución, mantiene la instalación a buen rendimiento y reduce los costes de inversión (ver el diagrama del estudio de ecoeficiencia más abajo).

Solstice N71 cumple todos los requisitos, tiene un PCA de 148, alta eficiencia energética y muy reducido impacto medioambiental.

Primero se recuperó el R-134a para su tratamiento; después se eliminó la mayor cantidad posible del lubricante original y se cambió a uno de mayor viscosidad que garantizara la correcta lubricación de los compresores con R-471A.

A continuación se vació el circuito y se cargó con 360 kg del nuevo gas R-471A, suministrado por Honeywell en colaboración con Climalife.

Y por último, el técnico frigorista ajustó los dispositivos de regulación y seguridad (APBP), para lo cual las nuevas unidades EPTA de R-134a se equiparon con válvulas de expansión electrónica Danfoss AKV. El controlador AKCC de Danfoss se configuró acorde a los coeficientes de la ecuación de Antoine para R-471A.

En cuanto a los evaporadores, dado que las vitrinas utilizaban R-134a y que el R-471A tiene una potencia frigorífica volumétrica inferior, la cuestión se planteaba en referencia a los caudales más importantes.

El estudio teórico preliminar demostró que la potencia frigorífica disponible en la instalación sería suficiente.

Es reseñable que tras un mes de funcionamiento los armarios mantuvieran perfectamente la temperatura deseada incluso durante un periodo excepcionalmente caluroso en la región de Lyon.

Se colocó un evaporador de doble flujo conectado a la central R-471A encima de estos nuevos muebles expositores refrigerados para mantener las verduras frescas y al mismo tiempo atemperar el pasillo adecuádolo a la comodidad de los usuarios.

El detector de fugas Murco original se sustituyó por dos controladores fijos Samon Glacïar Midi, distribuidos por Climalife, uno para la sala de máquinas del sótano y otro junto al condensador y el depósito de líquido.

Este fabricante sueco de detectores fijos está homologando el R-471A para toda su gama, por lo que esta instalación francesa supone una gran oportunidad de probar el nuevo modelo de detector.

El U Express reabrió sus puertas el 16 de agosto con plena satisfacción de los implicados. Nada más arrancar, los frigoristas notaron que el nuevo R-471A generaba presiones más bajas, un factor clave para reducir las fugas y el consumo energético.

"Al principio tuvimos algunas dudas porque notamos diferencias de presión comparando con el R-134a. Pero el servicio técnico nos tranquilizó y rápidamente ajustamos los equipos y encontramos el equilibrio adecuado. Todas las unidades y cámaras bajaron correctamente a la temperatura deseada", explica Mohamed Chebel.

Este refrigerante A1 mantiene las características físicas tradicionales (media presión, no inflamable), lo que permite que cualquier técnico frigorista con una formación estándar disponga de los conocimientos necesarios para operar y mantener la instalación.

Solstice N71 es una solución con visión de futuro para refrigeración positiva, perfectamente adaptada a las futuras necesidades de frío comercial. "Durante la ola de calor de este verano en Lyon, Mohamed y yo llegamos a la conclusión de que sería perfecto que todas las tiendas funcionaran como esta", concluye Philippe Gipe.

Antigua configuración de la tienda u Express

• Central positiva de R-134a con 5 compresores Bitzer 6H25 2Y (110,5 m³ /h) para armarios frigoríficos abiertos y 2 cámaras de almacenamiento.
• Temperatura de funcionamiento de -10 °C/+40°C con potencia frigorífica de 83,4 kW. Producción máxima por compresor de 846 kg/h.
• Unidad de refrigeración R-404A para las cámaras de frío negativo y la de congelación.

Nueva configuración de la tienda con muebles con puertas

• Instalación de nuevas unidades EPTA de R-134a equipadas con válvulas de expansión electrónica Danfoss AKV.
• Reducción de la potencia frigorífica necesaria a 47 kW gracias a los nuevos armarios con puertas.
• Modernización de la central positiva de R-134a al nuevo refrigerante Solstice N71 (R-471A) para abastecer de frío a los productos frescos y a las dos cámaras positivas. Carga de R-471A: 360 kg.
• Para temperaturas -7 °C/+40 °C los compresores suministran 25 kW cada uno sólo 3 unidades se cubren las frigorías necesarias con R-471A. El caudal de cada compresor es de 695 kg/h.
• Sustitución de lubricante BSE 32 por BSE 55 más viscosidad amortigua la solubilidad del R-471A, mayor que la del R-134a.
• Montaje de dos nuevos detectores de fugas fijos Samon Glacïar Midi. Empleo de dos equipos compactos con R-290 para frío negativo.

Con la premisa de las necesidades de frío del punto de venta para trabajo positivo comparamos dos configuraciones:

1. Expansión directa en positivo con R-744.
2. Expansión directa en positivo con R-471A.

El gráfico 1 muestra los resultados en emisiones totales de CO₂ (incluidos tanto los efectos directos por fugas como los indirectos por consumo energético) y en TCO (coste total de propiedad, coste durante toda la vida útil de la instalación).

Se constata que el R-471A ofrece el mejor compromiso económico y una reducción significativa de las emisiones de CO₂.

Gráfico 1. Resultados en emisiones totales de CO₂.

Participantes en el proyecto

FCT (Froid Climatisation Techniques): refrigeración comercial e industrial, aire acondicionado y aplicaciones termodinámicas.

• Ubicación: Sucursal de Rhône-Alpes en Villars les Dombes, Francia
• Fundación: 2003
• Facturación: 6 M€ en 2022
• 14 empleados
• Web: froid-climatisation-techniques.com

U Express Bellecombe: tienda local en franquicia del grupo Sustème U.

• Ubicación: Lyon, Francia
• Fundación: 2011
• Facturación: 10 M€ en 2022
• 10 empleados