El 22 de marzo se celebra el Día Mundial del Agua, que tiene como objetivo concienciar sobre su importancia para el mantenimiento de los ecosistemas. Además de fomentar su preservación, y como parte de este compromiso, las industrias se han ido adaptando cada vez más a esta necesidad en sus actividades.
Dentro de estas industrias, un proceso ampliamente utilizado es el enfriamiento por agua, donde el calor generado en los medios de producción se disipa a través de la transferencia térmica. El enfriamiento es esencial para evitar que los equipos se sobrecalienten, mantener la eficiencia operativa y garantizar la seguridad de las operaciones.
Existen varios métodos utilizados para este propósito y cada uno tiene ventajas y aplicabilidades específicas. Sin embargo, lo que todos estos métodos tienen en común es la eficiencia energética, la reutilización/circulación del agua y el control térmico.
- Las torres de enfriamiento destacan por su eficiencia energética y su amplio uso en las industrias química y energética;
- Los enfriadores utilizan ciclos de compresión o absorción de vapor para enfriar el agua. Son ideales para procesos farmacéuticos y electrónicos;
- Los intercambiadores de calor demuestran ser muy eficientes en procesos que requieren separación de fluidos, como en la industria alimentaria.
Como descripción general de estos sistemas, los procesos, en su mayor parte, ocurren de la siguiente manera:
- Aporte de agua: el agua se capta de una fuente externa (ríos, lagos o pozos) o puede ser reutilizada a partir de procesos industriales;
- Circulación: el agua se bombea a los sistemas de refrigeración, como torres de refrigeración o intercambiadores de calor;
- Transferencia de calor: el calor de los equipos o procesos industriales se transfiere al agua, enfriando los componentes o fluidos involucrados;
- Evaporación o condensación: en las torres de refrigeración, parte del agua se evapora, eliminando el calor. En sistemas cerrados, el calor se disipa sin pérdidas significativas de agua;
- Tratamiento: el agua se trata para evitar la corrosión, el ensuciamiento y el crecimiento microbiológico, lo que garantiza la eficiencia y la longevidad del sistema;
- Recirculación o eliminación: El agua enfriada se recircula en el sistema o se elimina de manera controlada.
Sostenibilidad en proyectos de frío industrial
Además de los posibles procesos ya mencionados, existen estudios que sugieren mejoras e innovaciones en este ámbito. Un estudio de 2015 de la Universidad de São Paulo (USP) evaluó la factibilidad de utilizar el tratamiento electromagnético para el agua de enfriamiento en las industrias químicas. Esta técnica puede complementar o sustituir a los tratamientos químicos convencionales, reduciendo costes e impactos ambientales.
Además, la automatización de estos sistemas también puede ser una realidad dentro de las industrias. Así lo sugiere el artículo presentado al ConBRepro (Congreso Brasileño de Ingeniería de Producción) en 2021. Los investigadores de la UTFPR presentaron la discusión sobre la aplicabilidad del software para optimizar los sistemas de refrigeración industrial. La automatización mejora la eficiencia y la seguridad de los trabajadores, además de reducir los fallos operativos.
Otra contribución a las industrias es el proyecto ETA Móvil, titulado: «216m³/h en 18,5m²: la revolución del agua en 30 días«, realizado por el Tecnólogo en Gestión Ambiental, Paulo Alcino. Su implementación permite el rápido restablecimiento de la producción de agua tratada, asegurando el suministro y minimizando los daños.
“(…) Es la solución ideal para emergencias, ampliaciones urbanas y apoyo temporal a EDAR convencionales. Su despliegue un 93% más rápido, su funcionamiento simplificado, su monitorización precisa, su movilidad y sus costes reducidos en un 70%, además de la sostenibilidad medioambiental, lo convierten en un hito de la innovación».
Sistemas de refrigeración en diferentes sectores industriales
En el documental «El código Bill Gates«, producido en 2019 y disponible en la plataforma Netflix, Bill Gates destaca en varias ocasiones la importancia de las soluciones sostenibles. Un ejemplo llamativo es cuando menciona la crisis del saneamiento básico y la necesidad de innovación para resolver problemas globales, lo que refleja su compromiso con el uso de la tecnología y sus recursos para crear un impacto positivo en el planeta.
En este sentido, dentro de las industrias, es necesario partir del mismo principio, sobre todo en procesos que impliquen altas temperaturas o que requieran un estricto control térmico, pudiendo utilizar el agua de forma consciente y sostenible para los procesos de refrigeración. Algunos ejemplos prácticos son:
- Procesos químicos: en la producción de plásticos, pegamentos o productos farmacéuticos, el enfriamiento es necesario para mantener la temperatura ideal y evitar reacciones no deseadas;
- Producción de alimentos: el enfriamiento se utiliza para controlar la temperatura en procesos como la pasteurización, la fermentación y el almacenamiento;
- Generación de energía: las centrales térmicas y nucleares utilizan sistemas de refrigeración por agua para condensar el vapor y mejorar la eficiencia energética;
- Metalurgia: en la fabricación de metales, el enfriamiento se utiliza para solidificar materiales fundidos y controlar la temperatura en hornos y trenes de laminación;
- Tratamiento de residuos: Los sistemas de refrigeración ayudan a controlar la temperatura de los gases y líquidos generados en los procesos de tratamiento de residuos industriales.
Adoptar prácticas como la reutilización del agua en torres de refrigeración o el uso de fuentes renovables, como el agua de pozos, no solo reduce los costes, sino que también demuestra un compromiso con los objetivos medioambientales, pero también con el cumplimiento de los criterios ESG (Environmental, Social and Governance).
Aplicación de procesos de enfriamiento por agua
Según datos del Fondo de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), la actividad industrial representa aproximadamente el 20% del uso mundial de agua. En Brasil, según la Agencia Nacional de Agua y Saneamiento Básico (ANA), se estima que el consumo del sector alcanzará más de 215 m³/s en 2030, lo que subraya la importancia de la preservación del agua para garantizar la sostenibilidad en el futuro.
En este contexto, la eficiencia en el uso del agua también incluye la continuidad en el tratamiento de los efluentes para su reutilización. Esto permite que los residuos tratados se destinen tanto a usos no potables, como el riego, como a usos más exigentes, como en torres de refrigeración y procesos industriales. Este enfoque reduce la demanda de agua potable y garantiza que los efluentes descargados en los cuerpos de agua cumplan con los estándares de calidad establecidos.
Además, se tomaron más iniciativas orientadas a promover la sostenibilidad ambiental en sus procesos productivos. Según una encuesta de la Confederación Nacional de Industrias (CNI), en noviembre de 2023, el 89% de las empresas industriales ya han tomado medidas para minimizar la generación de residuos sólidos. Además, el 86% ha desarrollado acciones para hacer más eficiente el consumo de energía y el 83% ha implementado estrategias para mejorar la gestión y el uso del agua.
En los Estados Unidos, muchas industrias están adoptando prácticas de reutilización de agua y fuentes renovables para los procesos de enfriamiento. Por ejemplo, el sector eléctrico utiliza alrededor del 40% del agua extraída en el país para los sistemas de refrigeración de las centrales térmicas. Además, la reutilización del agua tratada se está convirtiendo en una práctica común en industrias como la manufacturera y la producción de energía.
En México, el proyecto Pacífico Mexinol utiliza tecnologías avanzadas para reutilizar las aguas residuales municipales en un sistema de circuito cerrado. Este enfoque evita el uso de fuentes de agua dulce, preservando los recursos naturales y reduciendo el impacto ambiental. De esta forma, se considera una de las mayores aplicaciones de reutilización de agua industrial del mundo, evitando el uso de más de 8,5 millones de m³ de agua dulce anualmente.
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