En Tefrile somos una de las primeras marcas del mercado en diseñar y construir instalaciones de refrigeración CO2 en cascada, ofreciendo una dilatada experiencia en el uso del CO2 como refrigerante en cualquiera de sus formas, ya sea en sistema subcrítico, transcrítico o como salmuera.
Debido a la elevada presión política y fiscal sobre los refrigerantes fluorados de efecto invernadero y el phase down de los mismos que se han previsto por parte de la UE para los próximos años, urge la necesidad de la estandarización y proliferación de soluciones con refrigerantes naturales mucho más respetuosas como el amoniaco (R- 717 – NH3) y el dióxido de carbono (R-744 – CO2).
Una excelente alternativa a pesar de ser uno de los primeros refrigerantes utilizados históricamente, junto al amoniaco, es la refrigeración con CO2. Sea en sistema subcrítico como en sistema transcrítico; especialmente en aplicaciones de baja temperatura como conservación de congelados y ultracongelados, procesos de congelación, procesos de enfriamiento, etc.
El CO2 es un refrigerante con Potencial de Agotamiento de Ozono (PAO) igual a 0 y es la referencia para el resto de sustancias para la medición del Potencial de Calentamiento Atmosférico, PCA=1.
Además, es un fluido de baja toxicidad y no inflamable, lo que lo convierte en un refrigerante de clasificación A1. Alta seguridad, económico y con un potencial de transmisión térmica y calor específico de evaporación muy elevado. Todos estos aspectos lo convierten en un refrigerante ideal, si no fuera por su bajo punto crítico (30,9ºC) y sus elevadas presiones de trabajo, que requieren de sistemas algo más complejos, robustos y seguros.
¿Cómo funciona un sistema de refrigeración CO2?
Un sistema de refrigeración con CO2 utiliza los mismos principios y se compone de los mismos elementos que un sistema de refrigeración convencional. Sea de expansión seca o inundado y bombeado, cambiando las presiones de trabajo; excepto en el caso del ciclo transcrítico, en el cual nos ayudamos de sistemas auxiliares (compresores en paralelo, eyectores, válvulas de regulación de la presión intermedia, etc.) para aumentar la eficiencia y poder controlar debidamente el ciclo.
- SISTEMA SUBCRÍTICO. Se trata de un sistema tradicional de refrigeración, bien sea por expansión seca o inundado/bombeado, está formado por un compresor, un recipiente de líquido, líneas de líquido y aspiración y válvulas de expansión y evaporadores. Todo ello adaptado a las presiones más elevadas de trabajo del CO2. En cambio, para poder mantener la condensación por debajo del punto crítico (subcrítico 30,9ºC), se suele utilizar otro sistema de refrigeración en cascada (enfriadoras u otros sistemas de refrigeración con refrigerantes HFC, HFO, Amoniaco, Propano, etc.) para poder realizar la condensación del CO2 en su etapa de alta.
- SISTEMA TRANSCRÍTICO. A nivel conceptual, no se distingue mucho del anterior o de un sistema tradicional. Está formado por compresores, recipientes de refrigerante, líneas de líquido y aspiración, evaporadores y válvulas de expansión pero, en este caso, la condensación no se hace a través de ningún otro sistema sino que se utiliza directamente el ambiente exterior, como en cualquier otro sistema. La principal diferencia es que, mientras la temperatura ambiente nos obligue a condensar por encima de los 30,9ºC, estaremos en un régimen transcrítico, en el que no podemos “condensar” el refrigerante como habitualmente. En este caso, se utiliza un GAS-COOLER para refrigerar la mezcla transcrítica de refrigerante en estado líquido-gaseoso y se separa posteriormente en el recipiente. Como en este recipiente seguiremos teniendo parte de fase gas que no es aprovechable con el sistema tradicional, se utilizan otros sistemas para aprovechar este refrigerante (compresor paralelo, eyectores, etc.)
¿Por qué apostar por la refrigeración CO2?
Además de por los beneficios medioambientales, fiscales y físico-energéticos comentados, hacer uso de la refrigeración CO2 como refrigerante, en solitario o combinado con otros sistemas, nos ofrece un mayor rango de soluciones, sobre todo a baja y muy baja temperatura (hasta -50ºC).
Es por ello, que la aplicación de la refrigeración CO2 está indicada, sobre todo, para aplicaciones de baja temperatura como túneles de congelación y ultracongelación o cámaras de conservación de congelados, en las que esta solución nos da unas muy buenas prestaciones y mayor eficiencia.
Además, se puede utilizar también como fluido caloportador siendo un refrigerante de alta seguridad, lo que permite su integración en cualquier sistema, ubicación y aplicación.
Todo lo expuesto hace que apostar por la instalación con refrigeración CO2 u otros refrigerantes naturales como el Amoniaco o el CO2, o su combinación entre ellos u otros sistemas (R-290, propano), sea la solución más inteligente y rentable en todos los sentidos. Además de aportarnos una gran seguridad por ser una solución de refrigeración de alta seguridad, fiable, natural y definitiva (no regulada por F-Gas y que no afecta a la capa de ozono o al calentamiento global).
Aplicaciones de refrigeración con CO2 transcrítico
Mención aparte merecen las aplicaciones con CO2 transcrítico, pues se prescinde de cualquier otro sistema para poder condensar el CO2, simplificando el funcionamiento de dicha instalación.
Por otro lado, el uso del refrigerante en estado transcrítico representa una serie de ventajas e inconvenientes, así como, también requiere de una serie de equipos o elementos auxiliares adicionales para el correcto funcionamiento y la mejora de rendimiento del ciclo.
La principal ventaja de la refrigeración CO2 transcrítico y el uso de este tipo de sistemas en el sector industrial es que durante el periodo frío del año estamos trabajando en régimen subcrítico. Lo que no difiere mucho, salvo en las presiones de trabajo, de un sistema mucho más convencional. Además de ello, con este proceso se simplifica mucho más el sistema mismo al tener una sola instalación en lugar de dos (cascada para condensar el CO2 en estado subcrítico).
A su vez, este refrigerante también nos permite recuperar gran cantidad de calor, al trabajar en unas temperaturas y presiones de descarga mucho más elevadas, pudiendo diseñar y ofrecer una bomba de calor para agua hasta de +90ºC aprovechando esta característica del CO2.
Por otro lado, para aumentar la eficiencia de la refrigeración C02 y de su ciclo, necesitaremos utilizar compresores paralelos, eyectores u otro tipo de sistemas para recuperar el gas que no se licúe en el proceso de enfriamiento, el GAS-COOLER, lo que complica a nivel técnico este sistema.
