Refrigeración con CO2 transcritico

Las instalaciones de refrigeración con CO2 transcritico son aquellas que utilizan el CO2 como único refrigerante y pueden operar en régimen transcrítico (por encima de las condiciones críticas del gas) o en régimen subcrítico, como si de un refrigerante habitual se tratase. Estamos hablando de un ciclo y de un refrigerante conocidos desde los inicios del siglo XX.

Tendencia

Factores medioambientales, legislativos y económicos han provocado 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 con gases refrigerantes de efecto invernadero tiene un impacto negativo sobre el medio ambiente de manera directa (por las emisiones de HFC y HCFC) e indirecta (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 no naturales, gravándolos 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 con mayor futuro y adecuados. Se trata de un gas natural de nulo impacto medioambiental y las consideraciones legales respaldan su uso, por lo que es ya una solución definitiva para la refrigeración, tanto en alta como en baja temperatura. En lo que respecta a las instalaciones, pueden operar tanto en régimen transcrítico como subcrítico. El CO2 transcritico se utiliza como un refrigerante habitual en temperaturas negativas y, en la condensación de la central, se usará otro gas refrigerante como el amoníaco o como el R134A, es decir, que las instalaciones suelen contar con otro gas refrigerante para temperaturas positivas. Ambos tipos de instalación se perfilan como las opciones más apropiadas, ya que utilizan el CO2 como gas refrigerante y prescinden 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 antes de la entrada en vigor de las últimas normas europeas, el R404A, tiene un PCA 3784 veces superior al del C02, el gas que se toma como referencia para el cálculo del PCA).

No obstante, el desarrollo de los últimos años de instalaciones de CO2 transcritico, ha derivado en un descenso de las instalaciones subcríticas de pequeña y mediana potencia que usan un HFC como gas de alta en ventaja de las instalaciones transcríticas puras que, para estas potencias, han llegado a mejorar los estándares energéticos de las plantas tradicionales.

Beneficios de CO2 transcritico

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. Así mismo, este tipo de instalaciones necesita una menor carga de refrigerante y este gas tiene un coste menor. Además, los avances tecnológicos para las plantas transcríticas en climas cálidos ha hecho que esta solución tenga mejores rendimientos energéticos que las plantas tradicionales habituales con refrigerantes HFC.

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 de entre 7.000 y 10.000m2 (en función de la temperatura exterior) gracias, fundamentalmente, a su alto rendimiento, a las mejoras tecnológicas implantadas (como la evaporación flotante) y a la posibilidad de recuperar calor para otros usos como ACS o calefacción.

Además de esto, operar con CO2 transcritico nos asegura que los futuros cambios en las normativas medioambientales, que van a restringir (e, incluso, prohibir) ciertos gases fluorados, no nos afectarán. Así, a corto plazo, evitaríamos, por ejemplo, las tasas sobre los gases fluorados (que están en vigor desde el 2014 en España) o el tener que hacer reformas en las instalaciones para operar con gases sustitutivos ante una posible prohibición de algún gas fluorado (como ocurrió con el R-22).

Prejuicios del CO2 transcritico

Esta 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 transcritico como gas refrigerante. En España, no había tanta tradición de CO2, pero, así como se comenzó utilizando fundamentalmente en instalaciones subcríticas, en la actualidad (y desde hace más de diez años), las instalaciones transcríticas han pasado a ser las más instaladas. Las instalaciones transcríticas siguen siendo objeto de prejuicios 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 sumamente fiable.

Comenzamos por la climatología. Siempre se ha dicho que las instalaciones con CO2 transcritico obtienen su mejor rendimiento en climas moderados o 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 tampoco supone un inconveniente si se tiene en cuenta desde la fase de diseño de la instalación, lo que permitirá su adecuación a las condiciones en las que vaya a trabajar, por ejemplo, con la incorporación de sistemas de enfriamiento y el uso de compresores paralelos y de la evaporación flotante. 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 tradicionales.

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 inodoro y a que 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 sirven para generar 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 pequeños grupos de emergencia 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, esta ventilación es similar a la que existe para otros tipos de refrigerantes.

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 pueden colocar grupos electrógenos de arranque automático de apoyo a los grupos de frío, para que estos nunca dejen de funcionar, y se añaden elementos de seguridad de presión. Por otro lado, los pequeños grupos de emergencia hacen que, con una potencia eléctrica mínima, se mantenga la planta en condiciones de seguridad.

Además, las conducciones por las que circula el CO2, se realizan en materiales como el acero inoxidable o el cobre reforzado tipo K-65, 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 y 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 de CO2 transcritico, es importante contar con expertos con experiencia 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 transcritico, como puede ser el caso, por ejemplo, de las soldaduras en alta presión, la regulación de la planta y la electrónica que ello conlleva. En Cofrico trabajamos con CO2 desde hace más de diez años, ocupándonos del diseño, la ejecución y puesta en marcha de la instalación y su posterior mantenimiento.

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