Refrigeration for developing countries/es

La refrigeración desempeña un papel importante en los países en desarrollo, principalmente para la conservación de alimentos, medicamentos y el aire acondicionado. Ejemplos de estas aplicaciones son:

• En agricultura y lechería: eliminación del calor del campo inmediatamente después de la cosecha de cultivos, almacenamiento de frutas, flores, verduras, leche, carne y refrigeración durante el transporte.
• En el comercio al por menor: venta de alimentos frescos, pescado y bebidas frías.
• Edificios, instalaciones informáticas: climatización y regulación de temperatura.
• Doméstico: almacenamiento de alimentos y bebidas.
• Centros de salud: almacenamiento de sangre, vacunas y medicamentos.

Elección de tecnología

La refrigeración puede proporcionarse de diferentes maneras. El método adoptado en los países industrializados depende en gran medida de la red eléctrica, que se suministra de forma continua y fiable a todo el país. En cambio, la refrigeración es necesaria en los países en desarrollo para impulsar la agricultura y el comercio, en extensas zonas sin suministro eléctrico fiable. Por lo tanto, se requieren métodos alternativos. Se pueden considerar diversos enfoques. En la Figura 1ac se comparan tres tipos de tecnología de refrigeración:

• Pasivo (Figura 1a)
• Impulsado por calor de sorción (Figura 1b)
• Compresión mecánica (Figura 1c)
• Refrigeración magnética
• Refrigeración termoeléctrica
• Otros (es decir, refrigeración Malone, refrigeración por tubo de pulso,...) ^{[ 1 ]}

El tercer método, la compresión mecánica, suele depender de un suministro fiable y continuo de electricidad generada por la red o diésel. Por lo tanto, los otros dos métodos son más adecuados en zonas no industrializadas. Requieren mayor desarrollo en función de la demanda de los usuarios en zonas rurales. Se pueden considerar varios enfoques:

• Producción de hielo mediante electricidad en centros regionales; transporte de este hielo a zonas agrícolas; envasado de productos para su refrigeración con hielo en contenedores isotérmicos. La electricidad se genera mediante la red eléctrica o diésel. Los refrigeradores, accionados eléctricamente, utilizan tecnología de compresión mecánica.
• En algunos casos los refrigeradores pueden accionarse directamente mediante la potencia del eje mecánico, por ejemplo cuando se pueden instalar fácilmente turbinas de agua.
• Producción de hielo mediante enfriadores térmicos (HDC) a nivel local en centros de producción agrícola. Envasado de productos con hielo para su transporte. Las fuentes de calor para los HDC son diversas: madera, carbón vegetal o residuos agrícolas quemados en estufas abiertas, combustibles fósiles en quemadores convencionales o colectores solares térmicos. Los HDC utilizan tecnología de sorción.
• Suministro de cámaras frigoríficas mediante tecnología pasiva, de sorción o de compresión mecánica. Si se utiliza refrigeración pasiva, rara vez se pueden alcanzar temperaturas inferiores a 10 °C.
• Suministro de almacenamiento frigorífico en el punto de consumo mediante enfriadores de compresión mecánica que extraen electricidad de células fotovoltaicas. Esto se conoce como tecnología de refrigeración fotovoltaica.

El método de refrigeración más adecuado dependerá de diversos factores: la aplicación, el grado de fiabilidad requerido, el suministro eléctrico, el nivel de cualificación necesario para la operación y el mantenimiento, las instalaciones de formación y la financiación disponible. Las diferentes tecnologías deben considerarse teniendo en cuenta estos factores. Como con cualquier tecnología, una formación adecuada es especialmente importante; debe planificarse como parte integral de un programa de implementación y ser una preocupación constante durante los años posteriores a la instalación. Esto aumentará la fiabilidad del sistema y reducirá drásticamente los costes del ciclo de vida.

Temperaturas y ventilación

Las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos de control de temperatura y ventilación. La Figura 2 muestra las temperaturas necesarias para el almacenamiento de mantequilla, carne, pescado fresco y leche. El almacenamiento de verduras suele complicarse por la necesidad de una ventilación cuidadosa para eliminar gases no deseados y evitar condiciones de humedad que podrían deteriorar el producto. Los requisitos de humedad relativa varían según el contenido de humedad del producto. Un método sencillo para aumentar la humedad es rociar agua en el suelo. En el almacenamiento de vacunas y sangre, se requiere un control de temperatura muy cuidadoso.

Pasivo

En aplicaciones donde se requieren temperaturas de entre 10 y 25 °C, se pueden emplear métodos pasivos. Estos incluyen métodos tradicionales como el uso de recipientes porosos o sacos húmedos, donde el calor evaporativo del líquido, generalmente agua, se absorbe a la atmósfera. Este método es eficaz en atmósferas naturalmente secas. Se han diseñado dispositivos domésticos de almacenamiento siguiendo este modelo, en particular con lechos de carbón vegetal alimentados con agua por goteo.

La refrigeración nocturna en zonas donde los cielos despejados son habituales puede ser eficaz. En aplicaciones de aire acondicionado, el uso de la sombra se ha desarrollado eficazmente en la arquitectura tradicional, junto con la refrigeración por evaporación mediante fuentes y estanques en los tejados.

Siempre que sea posible, se deben utilizar métodos pasivos, tanto en agricultura como en arquitectura, ya que son sostenibles localmente y económicos. Solo cuando se necesita refrigeración por debajo de 10 °C se justifica considerar la tecnología de refrigeración activa, que requiere maquinaria compleja y programas de mantenimiento técnico.

Enfriadores de calor por sorción (HDC)

El principio detrás de los enfriadores de sorción accionados por calor ^{[ 2 ]} es la refrigeración por sorción. El funcionamiento de la refrigeración por sorción se muestra en la Figura 3, que ilustra el tipo más simple de enfriador de sorción y que tiene un ciclo intermitente que consta de dos fases. También son posibles los ciclos continuos; el Electrolux utiliza un ciclo continuo. El término general sorción cubre tanto las variantes de absorción de líquidos como de adsorción de sólidos de esta tecnología. Las unidades de sorción tienen algunas ventajas muy importantes. Pueden diseñarse para que no contengan piezas móviles, por lo que es menos probable que se necesite personal de mantenimiento calificado y reemplazos de componentes. En segundo lugar, son fáciles de fabricar; la fabricación local aumenta el conocimiento local de la tecnología, lo que mejora la operación, el mantenimiento y la detección de fallas. En tercer lugar, son fácilmente adaptables a los combustibles disponibles localmente, incluyendo biomasa y energía solar. Finalmente, el circuito de refrigeración no utiliza CFC, que dañan el medio ambiente. Las unidades de sorción se conocen como HDC (enfriadores accionados por calor).

Figura 3: Enfriador de sorción
	Fase de refrigeración. Debido a la baja temperatura y la baja presión en el lecho, el refrigerante se evapora en la caja fría, absorbiendo calor, congelando el agua y enfriando el espacio de almacenamiento. El vapor del refrigerante libera calor al recombinarse con el sorbente, que puede ser sólido (p. ej., carbón vegetal o cloruro de calcio) o líquido (p. ej., agua).
	Fase de calentamiento. A alta temperatura del lecho y presión del sistema, el refrigerante se expulsa del sorbente y se acumula en la caja fría en forma líquida.

Unidades de sorción convencionales impulsadas por gas y queroseno

La fuente de calor en los refrigeradores de sorción convencionales suele ser una llama de gas o queroseno. Las unidades alimentadas por bombonas de gas se utilizan en caravanas o embarcaciones. Una unidad doméstica, a menudo utilizada en zonas remotas de países en desarrollo, es el Electrolux de queroseno. Se ha calculado que el coste de adquisición y funcionamiento de una de estas unidades ronda las 1000 libras esterlinas para 10 años de uso. Los circuitos de refrigeración de estos dispositivos funcionan de forma fiable durante muchos años. Es necesario el mantenimiento del conjunto del quemador y es esencial un suministro constante de mechas, quemadores y cristales de lámpara. Por último, el depósito de combustible debe rellenarse con queroseno de la calidad adecuada. Estas unidades utilizan hidrógeno como fluido de trabajo y no pueden diseñarse como máquinas de hielo eficientes, aunque sí tienen cierta capacidad para ello.

Nuevas unidades de sorción

Actualmente se están desarrollando nuevas unidades de sorción para una mayor eficiencia en la fabricación de hielo y el almacenamiento en frío. Estas no utilizan hidrógeno como fluido de trabajo. Se está haciendo especial hincapié en el diseño para un funcionamiento fiable en entornos remotos donde no se dispone de servicios de mantenimiento técnico. En algunos casos, también se prioriza el diseño para la fabricación local.

Las cifras de costos y rendimiento no son fáciles de obtener, ya que muchas unidades aún se encuentran en fase de prueba. El precio de venta al público proyectado para unidades impulsadas por biomasa ronda las 2000 libras esterlinas para una máquina de hielo de 100 kg al día. Considerando los costos de combustible y operación, así como la amortización del capital, esto representa un costo de producción de hielo de aproximadamente 0,02 libras esterlinas por kg.

Unidades de sorción alimentadas por energía solar

La fuente de calor para las unidades de sorción como la que se muestra en la Figura 3 puede ser el sol. En una versión sencilla, la fase de calentamiento finaliza al atardecer y la fase de refrigeración tiene lugar durante la noche. Si no hay sol durante algunos días, el hielo producido en días anteriores actúa como cámara frigorífica, manteniendo la cámara a baja temperatura mientras se derrite gradualmente. Se estima que una unidad que produzca 100 kg de hielo al día puede fabricarse por 4.000 libras esterlinas (incluido el coste de los paneles solares térmicos de alta eficiencia), lo que resulta en un coste de hielo de 0,03 libras esterlinas por kg.

Compresión mecánica

Electricidad de red

Donde existe un suministro eléctrico fiable, la opción más económica es instalar una unidad estándar accionada por compresor. Los refrigeradores convencionales de este tipo se venden en el mercado. Por ejemplo, una unidad que produzca unos 100 kg de hielo en escamas para uso pesquero al día en condiciones tropicales costará 7000 libras esterlinas, sin incluir el coste de los contenedores para el hielo ni el envío. El consumo de energía sería del orden de 4 kW de forma continua. Habrá costes adicionales en concepto de piezas de repuesto, mantenimiento y equipos auxiliares.

Enfriadores accionados por turbinas de agua

Los costos se pueden reducir si se utiliza la potencia del eje directamente para accionar el compresor, por ejemplo, desde una turbina hidráulica. Una fuente de alimentación eléctrica auxiliar es útil para funciones de control y protección, y, por ejemplo, para accionar ventiladores. No obstante, es factible diseñar sistemas de almacenamiento frigorífico y fabricación de hielo totalmente mecánicos.

Grupos electrógenos diésel

El costo de operar un generador en zonas rurales depende de las condiciones locales y debe evaluarse según la experiencia local. Con frecuencia, el costo puede ser mucho mayor de lo esperado debido a la necesidad de personal de mantenimiento y a las dificultades para obtener combustible y repuestos. Si la electricidad generada no está disponible de forma continua, el refrigerador debe diseñarse como una máquina de hielo, que permite almacenar frío en forma de hielo. La experiencia ha demostrado que los sistemas que almacenan electricidad en baterías tienen costos muy elevados y son poco fiables.

Sistemas solares fotovoltaicos

La energía solar es una fuente de energía intermitente, generalmente disponible durante 12 horas al día. La intensidad de la insolación es muy variable. Puede ser convertida en electricidad mediante células fotovoltaicas, que posteriormente se almacena en baterías, proporcionando así un suministro eléctrico continuo y uniforme para alimentar un refrigerador de compresión mecánica.

La ventaja de usar energía solar es que es una fuente confiable, que no falla por más de unos pocos días. Esta confiabilidad es fundamental en algunos casos, como el almacenamiento de vacunas, donde la pérdida de control de temperatura puede dañarlas por completo. La batería está diseñada para continuar suministrando electricidad durante la noche y los días sin sol. En esta aplicación, el alto costo de las células fotovoltaicas, las baterías y los equipos de control está justificado. El tamaño del sistema fotovoltaico y la capacidad de la batería deben calcularse cuidadosamente para lograr un sistema económico.

Unidades de refrigeración solar de este tipo, especialmente diseñadas para la conservación de vacunas, se encuentran disponibles comercialmente. Un sistema que proporciona 60-80 vatios de refrigeración suele tener un precio de entre 3000 y 5500 libras esterlinas. Las piezas de repuesto suelen costar entre 500 y 1000 libras esterlinas durante cuatro años de funcionamiento. La mayor parte de este coste corresponde al reemplazo de baterías, diseñadas para una vida útil de cuatro años, pero que pueden fallar en un período más corto si no se mantienen adecuadamente. Los costos de reemplazo se reducen considerablemente si se dispone de personal de mantenimiento técnico cualificado.

Sistema combinado de calefacción, secado y refrigeración

Dado que un refrigerador libera calor, puede utilizarse para elevar la temperatura en procesos agrícolas como el secado de cultivos o especias. El efecto de enfriamiento puede aprovecharse para deshumidificar el aire que pasa sobre el cultivo y el efecto de calentamiento para calentarlo. De esta manera, se pueden lograr eficiencias muy altas (por ejemplo, hasta 7 veces más energía útil producida que la necesaria para accionar el dispositivo). Estas eficiencias se alcanzan comúnmente en plantas de secado de madera que utilizan estos principios. Practical Action está desarrollando métodos económicos para aprovechar este efecto, con respecto a los accionamientos de pequeñas turbinas hidroeléctricas o de motores de vapor o diésel.

Un segundo ejemplo es el uso del calor de un refrigerador (también conocido como bomba de calor, exactamente la misma máquina) para ayudar a esterilizar la leche, mientras que el mismo refrigerador enfría la leche para conservarla.

Otros

También se están empezando a utilizar refrigeradores y aires acondicionados que funcionan con el calor residual del escape de un motor diésel, el conducto de un calefactor o un colector solar. Estos utilizan los mismos principios que un refrigerador de gas. Normalmente, el calor de un conducto de humos alimenta un enfriador de absorción. El agua fría o salmuera del enfriador se utiliza para enfriar el aire o un espacio refrigerado.

La cogeneración es popular en los nuevos edificios comerciales. En los sistemas de cogeneración actuales, pequeñas turbinas de gas o motores Stirling alimentados con gas natural producen electricidad y sus gases de escape impulsan un enfriador de absorción.

NRG Solutions, Inc. realizó una demostración de un refrigerador de remolque de camión que funciona con el calor residual del escape diésel de un tractor. NRG desarrolló un intercambiador de calor y un vaporizador de gas amoníaco hidrónico, los dos nuevos componentes esenciales, no disponibles comercialmente, de un refrigerador impulsado por calor residual.

Los ventiladores pueden ser útiles para enfriar una habitación.

Un sistema similar (enfriamiento multifásico) puede implementarse mediante un enfriador evaporativo multietapa. El aire se pulveriza con una solución salina para deshumidificarlo, luego con una solución de agua para enfriarlo y, finalmente, con otra solución salina para deshumidificarlo nuevamente. La salmuera debe regenerarse, lo cual puede hacerse de forma económica con un destilador solar de baja temperatura. Los enfriadores evaporativos multifásicos pueden reducir la temperatura del aire en 10 °C y, al mismo tiempo, controlar la humedad. Si el regenerador de salmuera utiliza calor elevado, también esteriliza parcialmente el aire.

Elección del sistema

Para decidir qué sistema de refrigeración adoptar para un propósito específico, es necesario considerar los insumos que requiere cada sistema. La Tabla 1 enumera los diversos sistemas y los insumos necesarios para cada uno. La elección del sistema se basa en la certeza de que todos los insumos necesarios seguirán estando disponibles en la ubicación del refrigerador. A menudo se comete el error de instalar una unidad con un costo de adquisición relativamente bajo que posteriormente deja de funcionar por falta de los insumos necesarios.

Más información

Puede encontrar más información sobre refrigeración en los países en desarrollo en:

Literatura

Manuales de ASHRAE:

• 1997 - Fundamentos
• 1998 - Refrigeración
• 1999 - Aplicaciones de HVAC
• 2000 - Sistemas y equipos HVAC

Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE)
1791 Tullie Circle
North East Atlanta
GA 30329, EE. UU.
Tel.: +1 (404) 636-8400
Fax: +1 (404) 321-5478
Sitio web: www.ashrae.org

PD Dunn: Energía para los países en desarrollo.

RJ Dossat: Principios de refrigeración. Prentice Hall, 1997, 4.ª ed.

RayTomkins: Perspectivas para la refrigeración solar, 1985
Ray Tomkins Management School
Imperial College, 53 Princes Gate
Exhibition Road, Londres, SW7 2PG, Reino Unido
Tel.: +44 (0)20 7594 9137
Fax: +44 (0)20 7823 7685
Sitio web: www.ms.ic.ac.uk

B. McNelis, A. Derrick y M. Starr: Electricidad solar: Un estudio sobre la energía fotovoltaica en países en desarrollo. ITDG Publishing, 1988.

Actas de la conferencia ISES sobre energía solar para el desarrollo en el Reino Unido, 1988

Organizaciones

Instituto de Investigación Alimentaria,
Norwich Research Park, Colney,
Norwich NR4 7UA, Reino Unido
Tel.: +44 (0)1603 255 000
Fax: +44 (0)1603 507 723
Rebecca Sweet, Gerente de Servicios de Información y Bibliotecaria Jefe -rebecca.sweet@bbsrc.ac.uk
Diana Green, Asistente de Biblioteca -diana.green@bbsrc.ac.uk
General/Préstamo Interbibliotecario - ifr.library@bbsrc.ac.uk
Sitio web: www.ifrn.bbsrc.ac.uk

PAI (Programa Ampliado de Inmunización),
Organización Mundial de la Salud
, Attn Director EPI,
Avenue Appia 20, 1211 Ginebra 27,
Suiza.
Tel: +41 (0)22 791 4517
Fax: +41 (0)22 791 4193
Direcciones del sitio web de la OMS:
Página principal :www.who.int

Energía solar y atención sanitaria rural: Hoja informativa N132 :
www.who.int/inf-fs/en/fact132.html

Aplicaciones de la energía solar (con enlaces a la hoja de información del producto):
http://www.who.int/vaccines-access/Vaccines/Vaccine Cold Chain/solarenergy.htm

Health Link Worldwide,
Cityside House, 40 Adler Street,
Londres E1 1EE, Reino Unido
Tel.: +44 (0)20 7539 1570
Fax: +44 (0)20 7539 1580
Sitio web: www.healthlink.org.uk

Instituto Internacional de Refrigeración,
177 Boulevard Malesherbes,
75017 París, Francia.
Tel.: +33 (0)1 4227 3235,
Fax: +33 (0)1 4763 1798,
Sitio web: www.iifiir.org

Instituto de Refrigeración,
Kelvin House, 76 Mill Lane,
Carshalton, Surrey, SM5 2JR, Reino Unido,
Tel.: +44 (0)20 8647 7033,
Fax: +44 (0)20 8773 0165,
Sitio web: www.ior.org.uk

NR International
Park House
Bradbourne Lane
Aylesford, Kent, ME20 6SN
Tel.: +44 (0)1732 878 686/7
Fax: +44 (0)1732 220 498
Correo electrónico: info@nrint.co.uk
Sitio web: www.nrinternational.co.uk

Fabricantes

Nota: Esta es una lista selectiva de proveedores y no implica el respaldo de Practical Action.

Máquinas para hacer hielo

Total Refrigeration Ltd.,
Dunkirk Lane, Hyde,
Cheshire SK14 4PW, Reino Unido
Tel.:+44 (0)161 366 2535
Fax:+44 (0)161 366 0342
Correo electrónico: total@totalrefrigeration.co.uk,
Sitio web: www.totalrefrigeration.co.uk,
Máquinas de hielo, armarios, enfriadores y congeladores, cámaras frigoríficas.

Ziegra Ice Machines (UK) Ltd.,
Unidad 14, Enterprise Centre 2,
Chestergate, Stockport, Cheshire, SK3 0BR, Reino Unido
Tel.:+44 (0)161 429 0525
Fax:+44 (0)161 480 7927
Sitio web: www.ziegra.co.uk
Especialistas en máquinas de hielo y sistemas de almacenamiento de hielo.

Trembath Refrigeration and Air Conditioning Ltd.,
Felstead Road, Longmead Industrial Estate,
Epsom, Surrey, KT19 9XS, Reino Unido
Tel:+44 (0)1372 215010
Fax:+44 (0)1372 215011
Máquinas de hielo, refrigeración, aire acondicionado,
deshumidificadores, bombas de calor, diseño,
fabricación, instalación y mantenimiento.

Máquinas de sorción

Electrolux Leisure Appliances AB
SE-105 45 Estocolmo
Suecia
Tel.: +46 (8) 738 64 26
Fax: +46 (8) 738 75 38
Sitio web: www.electrolux.com/worldfridge

Sibir International AB
S-105 45 Estocolmo
Tel.: +46 (8) 738 61 18
Fax: +46 (8) 738 75 38
Sitio web: www.sibir.com

Véase también

• Categoría:Refrigeración
• Sistema de bomba de calor : también puede enfriar cuando funciona en sentido inverso

Enlaces externos

• Otros diseños útiles: refrigeradores Peltier, refrigeradores de olla dentro de olla
• Diseño de una cámara frigorífica

Referencias

Datos de la página

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)
Autores	Klaus Leiss , KVDP
Licencia	CC-BY-SA-3.0
Portado desde	https://practicalaction.org/ ( original )
Idioma	Inglés (en)
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Redirecciones	Refrigeración de alimentos , Ventilador , Ventiladores
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Creado	19 de septiembre de 2007 por Klaus Leiss
Última edición	4 de abril de 2025 por el bot StandardWikitext
Citar como	Klaus Leiss , KVDP (2007–2025). «Refrigeración para países en desarrollo» . Appropedia . Consultado el 22 de julio de 2025 .
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