El refrigerante CO2 como alternativa en la actualidad

En este artículo vamos a hablar de la irrupción, de nuevo, en el mercado, del refrigerante CO2, como alternativa, que se vuelve a poner de moda en las aplicaciones de refrigeración industrial y comercial que permite ser utilizado en todas las aplicaciones de refrigeración.

 Equipo frigorifico con refrigerante CO2

El refrigerante CO2 conocido en el mercado con la denominación técnica de gas R744, es un fluido en estado gaseoso a la propia presión atmosférica y en la temperatura ambiente y que permite la modificación de su estado (pasar a líquido o sólido) si se modificaran sus factores de presión y temperatura.

El Dióxido de Carbono en la refrigeración industrial

Se trata de un producto natural, no inflamable ni tampoco tóxico, y se encuentra en la propia naturaleza en un porcentaje cercano al 0,04% en volumen, siendo medioambientalmente hablando, un producto muy adecuado

Si este gas reemplazara al aire natural provocaría una ausencia de oxigeno, que como consecuencia, implicaría daños en nuestra gestión respiratoria, llegando a notar en nuestro cuerpo, problemas de tipo narcótico, irritaciones en vías respiratorias y en ojos. Si las concentraciones llegasen a elevarse en porcentajes que alcanzaran ya el 18-20%, se pasaría a detectar mareos, vértigos, incremento de la tensión sanguínea, excitación y nauseas, hasta llegar a situaciones extremas de ataques epilépticos, pérdida de consciencia y por último un shock. La facilidad de recuperación es reconfortante tras una situación así, ya que la recuperación se realiza, sencillamente, a base de aire fresco.

El refrigerante CO2 como gas, se empieza a utilizar en el mundo, a partir de 1850 tras la implantación de una patente inglesa desarrollada por Alexander Twining. Posteriormente, C. Lowe hizo experimentos con el refrigerante CO2 utilizándolo en globos aerostáticos con uso militar, y posteriormente llegó a diseñar un artilugio de fabricación de hielo usando el propio refrigerante CO2 como gas ya en el año 1867.

Su uso, hasta aproximadamente 1920, se fue incrementando, dado sus bajos costes de obtención y a partir de 1940 empieza a decaer llegando hasta su casi completa desaparición del mercado hacia 1960

Como consecuencia de la aparición ya cierta, del agujero de la capa de ozono, la comunidad internacional replantea su utilización, se hacen pruebas en laboratorios y plantas industriales con resultados muy positivos retornando con plena seguridad a su utilización en plantas de refrigeración.

Las propiedades de este refrigerante son muy atractivas para ser utilizadas en este campo ya que sus presiones y temperaturas en régimen óptimo de trabajo son de muy económica obtención.

El refrigerante CO2 puede trabajar con presiones de gas muy altas (hasta 73,6 bares) y con temperaturas superiores a los 31º C no llega a un punto de condensación ya que no existiría un cambio de fase.

Diagrama de fases del refrigerante co2

Comparativamente a otros refrigerantes muy utilizados como son el R314a el R404A y el R707 se puede comprobar que el punto triple tiene una superior presión que está en los 5,18 bares, , permitiéndose producir solidificaciones en caso defugas ocasionales de líquidos en tuberías y que además su punto crítico tiene una temperatura más baja (a 31º C) no permitiendo su paso a estado líquido, a temperaturas más elevadas, permitiéndole, por tanto, trabajar en condiciones más críticas, en algunas aplicaciones industriales.

En definitiva, es un gas plenamente válido, para obtener temperaturas de congelación y trabajar con maquinaria que necesita actuar como túneles de congelación o en las propias cámaras de congelación.

Las tuberías utilizadas en la conducción del refrigerante CO2 de retorno de líquido del evaporador al separador es muy inferior con el propio refrigerante CO2 que con el amoniaco (NH3) sin embargo la de líquido es superior; los diámetros de tubería de retorno de líquido y la de líquido tienen diámetro similares lo que permite utilizar los mismo conductos con la consecuente ventaja de logística e instalación; la tubería que aspira el vapor con refrigerante CO2 también es más pequeña frente, por ejemplo, a la que se utiliza con el amoniaco (casi un 50% inferior)

Otros datos importantes son por ejemplo, que en el tema de pérdidas de carga medidas a 1º C es muy inferior frente al amoniaco, el desplazamiento volumétrico en similares capacidades frigoríficas es 8 veces inferior frente a otros gases, permitiendo mayor sensibilidad en los compresores a las variaciones de carga por que el volumen del vapor que se crea es muy inferior. Aun siendo la densidad del refrigerante CO2 en estado líquido, mayor frente al amoniaco, solamente se necesitan columnas de líquido superiores en la sección de bombeo para que no se produzca el efecto de cavitación.

soluciones con refrigerante co2 subcriticas-instalacion-cascada

Aplicaciones del refrigerante CO2

En la actualidad el refrigerante CO2 se viene utilizando indistintamente en pequeñas instalaciones de congelación que utilizan compresores herméticos y en grandes instalaciones frigoríficas y pasando por instalaciones de carácter mediano, como pueden ser grandes supermercados.

El principal beneficio del uso del refrigerante CO2 de futuro, pasa por ser un medio refrigerante que no daña la capa de ozono, es por tanto, más respetuosos con el medio ambiente, reduce el posible impacto climático, y este dato es muy importante ya que por ejemplo en una tienda, la refrigeración puede suponer más de la mitad del consumo energético

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