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Esta columna de «La opinión de los expertos» ha sido redactada por Ritesh Raj, ingeniero de crecimiento en Mindlabs Cloud, empresa que implementa sistemas de monitorización medioambiental basados en el IoT (Internet de las cosas) en cadenas de frío farmacéuticas, instalaciones de fabricación que cumplen con las buenas prácticas de fabricación (GMP) y operaciones de almacenamiento en frío reguladas en todo el mundo. En este artículo, Raj aborda la necesidad de que los operadores de almacenamiento en frío revisen la ubicación de sus sensores de monitorización de temperatura y sus supuestos de calibración tras la transición de los HFC a los refrigerantes naturales.
Ritesh Raj: Los operadores de almacenamiento en frío de los sectores alimentario y farmacéutico están realizando la transición a refrigerantes naturales a un ritmo acelerado. Los debates técnicos en torno a estas transiciones tienden a centrarse en el propio refrigerante: los perfiles de presión del sistema, la selección del compresor, las estrategias de descongelación y la reducción de la carga de amoníaco (R717), por ejemplo. Lo que recibe considerablemente menos atención es lo que ocurre con el sistema de control de temperatura en el interior de la cámara frigorífica. Este descuido tiene más importancia de lo que la mayoría de los operadores creen, y está quedando patente en los registros de cumplimiento normativo.
Por qué cambia el entorno térmico —y no solo el refrigerante—
Los sistemas de refrigeración de CO₂ transcrítico (R744) funcionan a presiones significativamente más altas que los sistemas de HFC a los que suelen sustituir, y realizan ciclos de descongelación más frecuentes e intensos. Mientras que un sistema de HFC puede descongelarse cada 12 a 24 horas, un sistema de refuerzo de CO₂ suele descongelarse cada cuatro a seis horas utilizando gas caliente. Cada proceso de descongelación introduce un pulso térmico controlado en el espacio frío. Dichos pulsos presentan un perfil temporal, una temperatura máxima y una curva de recuperación diferentes a los que producía el sistema anterior.
Esto es relevante para la monitorización de la temperatura, ya que los sensores y los umbrales de alerta de una cámara frigorífica se calibraron en función del comportamiento de los ciclos del sistema anterior. Un sensor de monitorización instalado para evitar que se activaran falsas alarmas provocadas por los pulsos de descongelación de los HFC —colocado y con los umbrales ajustados para ese tiempo de respuesta— puede encontrarse ahora en una relación totalmente errónea con respecto al patrón de descongelación de un sistema de CO₂. Podría estar captando más pulsos térmicos de los que estaba diseñado para detectar, o bien podría encontrarse en una ubicación en la que la nueva configuración del evaporador genere una zona muerta en el patrón de flujo de aire.
Los sistemas de amoníaco plantean una serie diferente de consideraciones en materia de monitorización. En las instalaciones que están pasando a diseños de amoníaco de baja carga, en los que se utilizan circuitos secundarios de CO₂ para reducir el inventario de amoníaco en el espacio frigorífico, la configuración del evaporador y la distribución del flujo de aire dentro de la zona de almacenamiento suelen cambiar sustancialmente con respecto a la disposición anterior del sistema de HFC. Los sensores de temperatura colocados para el flujo de aire del sistema anterior no quedan automáticamente bien situados para el nuevo.
La hipótesis de calibración que debe revisarse
La mayoría de los operadores de cámaras frigoríficas consideran la calibración de los sensores como una tarea propia de la fase de puesta en servicio. Se expide un certificado de calibración, se pone en servicio el sistema de monitorización y se da por sentado que la lectura es precisa, salvo que exista un problema visible. Esta suposición es poco fiable en cualquier sistema, ya que los sensores sufren desviaciones debido a los ciclos térmicos, la exposición a la humedad y las vibraciones, independientemente del refrigerante utilizado. Esto resulta especialmente problemático en el periodo inmediatamente posterior a una transición de refrigerante.
Los sistemas de refrigeración de CO₂ transcrítico funcionan a presiones de servicio más elevadas y producen patrones de vibración distintos a los de los equipos antiguos de HFC. La vibración mecánica acelera la deriva en los sensores capacitivos de humedad y temperatura. Si una instalación pone en servicio un sistema de CO₂ en enero y lleva a cabo su monitorización utilizando los valores de referencia de calibración de la era de los HFC hasta junio, el registro de cumplimiento para ese periodo refleja una suposición sobre la precisión de los sensores que nunca se verificó en relación con el perfil de funcionamiento del nuevo sistema.
Para los operadores de almacenes frigoríficos farmacéuticos, esto no es una preocupación abstracta en materia de cumplimiento normativo. Las directrices de las buenas prácticas de distribución (GDP) exigen pruebas documentadas y continuas de que se mantuvieron los rangos de temperatura durante todo el almacenamiento. Si un sensor que era preciso en un sistema de HFC ha sufrido una deriva en las condiciones de funcionamiento de un sistema de CO₂, el registro de cumplimiento no refleja dicha deriva. Refleja una lectura que parecía plausible, pero que ya no medía con precisión el entorno de almacenamiento. Para los productores de alimentos, se aplica el mismo principio en el marco del sistema HACCP (análisis de peligros y puntos críticos de control) y de los requisitos de trazabilidad de la Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria (FSMA) de la FDA de EE. UU.
«La infraestructura de monitorización que garantiza la calidad del producto y la integridad del cumplimiento normativo no se actualiza por sí sola cuando cambia el refrigerante».
Ritesh Raj,
ingeniero de crecimiento en Mindlabs Cloud
Lo que debe incluir un protocolo de verificación de la transición
La transición de refrigerante constituye un punto de activación natural para un reajuste de la monitorización ambiental que la mayoría de los operadores omiten actualmente. En primer lugar, vuelva a evaluar la ubicación de los sensores antes de dar por puesto en servicio el sistema. Trazar los nuevos patrones de flujo de aire derivados de la configuración del evaporador de refrigerante natural y confirmar que las posiciones actuales de los sensores permanecen en la zona de muestreo representativa: en la parte central de la estantería, alejadas de la batería del evaporador, de la proximidad de la puerta y de las vías de retorno del sistema de climatización.
En segundo lugar, establezca nuevas lecturas de referencia comparadas con un valor de referencia trazable según el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) inmediatamente después de la puesta en servicio y de nuevo a los 30 días de dicha puesta en servicio. La comprobación a los 30 días permite detectar a tiempo cualquier desviación introducida por el perfil de funcionamiento del nuevo sistema antes de que se agrave. Documente ambas lecturas indicando el modelo de la sonda de referencia, el número de certificado y la diferencia (delta).
En tercer lugar, revise los umbrales de alerta para tener en cuenta la duración del ciclo de descongelación del nuevo sistema. Si los eventos de descongelación con CO₂ se producen cada seis horas, los umbrales deben validarse en función de la curva de recuperación térmica real del nuevo sistema y no heredarse del perfil de descongelación más lento del sistema de HFC.
En cuarto lugar, en el caso de las instalaciones que estén pasando a sistemas de amoníaco, considere la monitorización del gas amoníaco como parte del ámbito de la monitorización medioambiental, y no solo como un requisito de cumplimiento de las normas de seguridad. Los sensores electroquímicos estándar de amoníaco presentan dificultades en entornos con temperaturas bajo cero debido a la congelación del electrolito, por lo que la selección de los sensores debe validarse en función del rango de temperatura real de la zona de almacenamiento.
El principio general
La transición a refrigerantes naturales constituye un paso significativo para los operadores de almacenes frigoríficos que gestionan su huella medioambiental y su cumplimiento normativo. Sin embargo, la infraestructura de monitorización que garantiza la calidad del producto y la integridad del cumplimiento normativo no se actualiza por sí sola cuando cambia el refrigerante. Un sistema de CO₂ o amoníaco instalado sobre una configuración de monitorización de la era de los HFC —los mismos sensores, las mismas ubicaciones y los mismos supuestos de calibración— crea una brecha entre el perfil medioambiental mejorado del refrigerante y la precisión del registro de cumplimiento que se pretende respaldar.
La transición de refrigerante es el momento idóneo para cerrar esa brecha, ya que el sistema ya se está rediseñando y la interrupción operativa está prevista en el plan del proyecto.
