Refrigeración con CO2 transcrítico

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Las instalaciones de refrigeración con CO2 transcrítico, son aquellas que utilizan el CO2 como único refrigerante y operan en régimen transcrítico, es decir, por encima de las condiciones críticas del gas. Estamos hablando de un ciclo y de un refrigerante conocidos desde los inicios del siglo XX.

TENDENCIA

Factores medioambientales y económicos provocan que los propietarios de instalaciones se planteen cada vez más el uso de refrigerantes más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

La producción de frío tiene un impacto negativo sobre el medio ambiente de manera directa, por las emisiones de HFC y HCFC, e indirectamente por el elevado consumo eléctrico de las instalaciones frigoríficas. En este sentido, las exigencias normativas en materia medioambiental son cada vez más estrictas y repercuten directamente sobre los gases refrigerantes, gravándolos incluso con tasas impositivas .

A estos problemas medioambientales, se suma la tendencia al alza de las tarifas energéticas, que disparan el gasto energético.

En este contexto, el C02, el llamado “nuevo/viejo gas”, se presenta como uno de los refrigerantes más potentes y adecuados por ser un gas natural de bajo impacto medioambiental y teniendo en cuenta las consideraciones legales, parece ser una solución “definitiva”. En lo que respecta a las instalaciones, pueden operar tanto en régimen transcrítico como subcrítico. En las instalaciones subcríticas el CO2 se utiliza en temperaturas negativas y en la condensación de la central negativa, contando las instalaciones con otro gas refrigerante, generalmente un gas fluorado como el R134A, para temperaturas positivas. Ambos tipos de instalación se perfilan como las opciones más apropiadas, por utilizar el CO2 como gas refrigerante y prescindir de los tradicionales refrigerantes fluorados con Potenciales de Calentamiento Atmosférico (PCA) mucho más elevados (1 kg de uno de los gases refrigerantes fluorados más utilizados, el R404A, tiene un PCA 3784 veces superior al del C02, el gas que se toma como referencia para el cálculo del PCA).

BENEFICIOS
Las instalaciones transcríticas que, como hemos mencionado anteriormente, utilizan únicamente el C02 como gas refrigerante, tanto en temperaturas positivas como negativas, consiguen un importante ahorro energético y una reducción de los costes ambientales, ya que se trata de un gas con un PCA prácticamente nulo y exento de tasas y también porque este tipo de instalaciones necesitan de una menor carga de refrigerante y este gas tiene un coste menor.

El ahorro energético conseguido en relación con instalaciones frigoríficas tradicionales que usan gases tipo HCFs, puede suponer en torno al 10 – 15% en superficies comerciales entre 7.000 y 10.000m2, en función de la temperatura exterior, gracias fundamentalmente a su alto rendimiento y la posibilidad de recuperar calor para otros usos como ACS o calefacción.

Además de esto, operar con CO2, nos asegura que los futuros cambios en las normativas medioambientales, que van a restringir pudiendo incluso llegar a prohibir ciertos gases fluorados, nos afecten. Así, a corto plazo, evitaríamos por ejemplo la tasa que a partir de 2014 se aplicará en España sobre los gases fluorados o el tener que hacer reformas en las instalaciones para operar con gases sustitutivos ante una posible prohibición de algún gas fluorado, tenemos el ejemplo reciente de lo ocurrido con el R-22.

PREJUICIOS
Ésta es una tecnología muy arraigada en los países nórdicos y también en otros como Alemania, Suiza y el Reino Unido, donde apuestan desde hace años por el CO2 como gas refrigerante. En España, no hay tanta tradición de CO2 y aunque desde hace algunos años se ha extendido su uso, se utiliza fundamentalmente en instalaciones subcríticas. Las instalaciones transcríticas son hasta el momento anecdóticas en nuestro país, debido fundamentalmente a los prejuicios existentes relacionados con aspectos como su seguridad o su rendimiento, que generan desconfianza. Como veremos a continuación, estos inconvenientes son totalmente solventables y la realidad es que estamos hablando de una instalación frigorífica tan fiable como aquellas que utilizan R404A o similares.

Comenzamos por la climatología. Siempre se ha dicho que las instalaciones con CO2 transcrítico obtienen su mejor rendimiento en climas moderados a fríos, lo que ha generado dudas sobre el uso de este tipo de instalaciones en países como el nuestro. Es verdad que cuanto más baja es la temperatura,  mejor rendimiento va a tener la instalación, pero el clima no es en sí un factor tan decisivo y no supone un inconveniente si se tiene en cuenta desde la fase de diseño de la instalación para su adecuación a las condiciones en las que vaya a trabajar, con la incorporación por ejemplo de sistemas de enfriamiento. El ahorro energético, aunque un poco menor al que se pudiera obtener en climas nórdicos, sigue siendo considerable, pudiendo alcanzar niveles entre el 10-15% con respecto a instalaciones que operan con gases fluorados tipo R404A.

Continuamos con la seguridad. Como sabemos, el aumento de temperatura produce un aumento de presión, pero con la utilización de los sistemas de seguridad existentes para este tipo de instalaciones, los riesgos se reducen al mínimo:

Debido a que el CO2 es un gas inoloro y pesa más que el aire, por lo que tiende a descender, es importante utilizar detectores de CO2 y ubicarlos en lugares estratégicos. Así, estos detectores se colocan en puntos inferiores de salas de máquinas y cámaras, próximos al suelo. Los valores recogidos por estos detectores se registran y se muestran en un panel de control en la entrada de las salas y también generan alarmas en caso de que se produzcan valores anormales. De esta manera la seguridad de sus usuarios es total. Además, se utilizan válvulas de seguridad en cámaras y sub-coolers, para aliviar la presión en caso de que llegase a ser necesario.

Otra medida para garantizar la seguridad de usuarios en este tipo de instalaciones es el diseño de un sistema de ventilación adecuado para todos aquellos recintos en los que puede existir algún riesgo.

También hay que pensar en los posibles fallos del suministro eléctrico. Para evitar que el CO2 alcance la temperatura ambiente y por tanto suba su presión, se colocan grupos electrógenos de arranque automático de apoyo a los grupos de frío, para que éstos nunca dejen de funcionar y se añaden elementos de seguridad de presión.

Además, las conducciones por las que circula el CO2, se realizan en materiales como el acero inoxidable, que soportan perfectamente las altas presiones, por lo que el riesgo de fugas está minimizado.

Se pueden utilizar también sistemas de telegestión para supervisar las instalaciones a distancia y en todo momento (24 horas / 365 días), recibiendo alarmas ante posibles fallos del sistema, pudiendo así actuar de manera inmediata.

Teniendo en cuenta todos estos aspectos desde la fase de diseño de la instalación, su fiabilidad y seguridad están totalmente garantizadas.

EXPERIENCIA Y CAPACIDAD TÉCNICA
A la hora de plantearse un proyecto transcrítico, es importante contar con expertos que dominen esta tecnología, tanto en la fase de diseño de la instalación y de su sistema de seguridad, como durante la propia instalación y las operaciones de mantenimiento posteriores. Los técnicos de instalación y mantenimiento deben de tener experiencia y formación en los procedimientos a aplicar en CO2 transcrítico, como puede ser el caso por ejemplo de las soldaduras en alta presión.

En Cofrico trabajamos con CO2 desde hace años, ocupándonos del diseño, la ejecución y puesta en marcha de la instalación y su posterior mantenimiento. En estos momentos estamos ejecutando un proyecto con CO2 trasncrítico en la segunda instalación que utiliza esta tecnología en España.

Si está interesado, contacte con nosotros. Podemos asesorarle en la búsqueda de la mejor solución para su instalación.

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