La voluntad de proteger el medio ambiente nos incita en nuestros d铆as a usar fluidos naturales, pues estos fluidos, que siempre han existido en la naturaleza, no tienen ning煤n impacto ambiental. La tendencia es pues al uso del amoniaco (NH3) y del di贸xido de carbono (CO2)
Recordemos que el NH3 es t贸xico ( catalogado B2 por la norma EN 378) y que su uso es objeto de una reglamentaci贸n espec铆fica.
Clasificaci贸n de los refrigerantes, seg煤n la norma EN 378
Grupo de seguridad
El CO2 no es t贸xico ( clasificado A 1) pero, a partir de una cierta concentraci贸n en el aire (superior al 3% ), este gas es peligroso a causa del riesgo de asfixia por privaci贸n de ox铆geno. Valor l铆mite de exposici贸n: TLV = 5000 ppm.
...Para el frigorista, lo primero que salta a la vista cuando descubrimos este fluido es sin duda su fuerte presi贸n de saturaci贸n a temperaturas habituales: 22 bares a -15 oC, 34 bares a O oC, 72 bares a 30 oC. Con una progresi贸n media de 1 bar/oC, en el mismo caso el R410A progresa 0,312 bares/oC y el Rl 34a s贸lo progresa O, 135 bares/oC.
Otra particularidad del CO2 es la de solidificarse si su presi贸n llega a ser inferior a 4,18 bares (-56,6 oC), lo que puede producirse f谩cilmente en caso de fuga, pero tambi茅n durante la carga inicial de la instalaci贸n.
Todo ello nos invita a admitir que no podemos improvisamos t茅cnico frigorista en las instalaciones con R744 (CO2). Hay que poseer una formaci贸n espec铆fica, te贸rica y pr谩ctica, ii1 sobre los procedimientos de intervenci贸n. Lo mismo para las instalaciones con amoniaco:el t茅cnico no puede cometer torpezas con este fluido t贸xico.
Observemos la instalaci贸n en cascada representada en la anterior image. Vemos un circuito primario (-30 oC, + 1 oC) con CO2 y un circuito secundario (-4 oC +40 oC) con NH3.
El circuito C02 es del tipo "expansi贸n directa" y enfr铆a una c谩mara de almacenamiento a -25 oC. La presi贸n de evaporaci贸n es de 14 bares (-30 oC) y la presi贸n de condensaci贸n es de 35 bares (+1 oC). La condensaci贸n del CO2 se lleva a cabo en el intercambiador intermedio que es igualmente el evaporador del amoniaco.
El compresor de pistones semi herm茅tico, de fabricaci贸n especial para el CO2 en ciclo subcr铆tico, es capaz de funcionar con una presi贸n m谩xima admisible de 42 bares en la descarga y de 27 bares en la aspiraci贸n. Dispone de una resistencia de c谩rter y utiliza un aceite de tipo POE miscible con este fluido. Este compresor est谩 equipado de un variador de velocidad y s贸lo arranca si el circuito NH3 est谩 operativo.
El evaporador compatible CO2 (PS de 30 bares) dispone de resistencias de desescarche y es alimentado con una v谩lvula de expansi贸n electr贸nica, ya que no existe una v谩lvula de expansi贸n termost谩tica para este fluido. Esta v谩lvula de expansi贸n est谩 dotada de funciones particulares para el CO2, un punto MOP a -20 oC y un cierre r谩pido en caso de bajo sobrecalentamiento para prevenir el riesgo de golpe de l铆quido.
Un intercambiador de calor de placas cumple las funciones:
- De subenfr铆amiento con el fin de garantizar la alimentaci贸n en l铆quido de la v谩lvula de expansi贸n, pues el CO2 l铆quido que sale del intercambiador intermedio se sit煤a alrededor de -2 oC y el riesgo de evaporaci贸n en las tuber铆as de l铆quido es evidente.
- De sobrecalentador del vapor aspirado con el fin de obtener una temperatura de aspiraci贸n cercana a los -10 oC y as铆 aumentar la temperatura de descarga para mantener la temperatura del aceite correcta para la lubricaci贸n del compresor.
Como en los circuitos con HFC, el secador es tambien indispensable con el R744 (CO2).
Observamos v谩lvulas de seguridad y un grupo de mantenimiento de presi贸n.
El grupo de mantenimiento de presi贸n es una seguridad para impedir la subida de presi贸n del CO2 en caso de aver铆a del circuito NH3. Si ello ocurre, la presi贸n del CO2 puede subir y sobrepasar los 70 bares, lo que desencadenar铆a la apertura de las v谩lvulas de seguridad.
Buena parte de la carga se perder铆a y provocar铆a la aver铆a del circuito CO2.
Si el compresor NH3 y el compresor CO2 est谩n parados y la presi贸n en el circuito CO2 se aproxima a la presi贸n de calibraci贸n de las v谩lvulas BP (27 b), el presostato A pone en marcha el grupo de mantenimiento de presi贸n, que va a enfriar el CO2. Evidentemente, el circuito CO2 est谩 aislado t茅rmicamente.
Este grupo funciona con un HFC (R404A) y est谩 compuesto con materiales est谩ndar, a excepci贸n del intercambiador de placas que tiene que soportar la presi贸n del CO2. Est谩 situado por encima de un recipiente para que funcione como un termosif贸n.
En caso de que el grupo no funcione o no baste, las v谩lvulas reaccionan y evacuan la presi贸n hacia el exterior. La tuber铆a debe desembocar en el tejado del edificio a la altura suficiente para no molestar a las personas.
Anotemos aqu铆 que, para evitar el riesgo de encontrarse con v谩lvulas con fugas, ya que no son herm茅ticas tras el funcionamiento, algunos frigoristas instalan una electro-v谩lvula pilotada por un presostato ajustado por debajo de la presi贸n de apertura de las v谩lvulas y evacuan la sobrepresi贸n por golpes, lo que puede evitar su inicio.
El temor de los operadores de instalaciones importantes es el de perder buena parte de la carga de C02 tras una aver铆a el茅ctrica. Es la raz贸n por la cual la tendencia es a alimentar el grupo de mantenimiento de presi贸n a partir de una fuente de corriente aut贸noma; esto puede hacerse con un generador.
Este intercambiador es en realidad un evaporador inundado. Este tipo de evaporador da muy buen rendimiento pues, en esta configuraci贸n, el coeficiente de intercambio t茅rmico es m谩ximo.
Adem谩s, el sobrecalentamiento del vapor aspirado es despreciable, lo que limita la temperatura de impulsi贸n y procura un caudal m谩sico m谩ximo, optimizando as铆 el coeficiente de eficiencia.
Sin embargo, la construcci贸n de este intercambiador exige una mayor calidad para evitar las micro fugas entre los dos fluidos. La mezcla CO2-NH3 puede conllevar la formaci贸n de carbonato de amonio y provocar un bloqueo de las v谩lvulas de seguridad. La prueba bajo presi贸n del lado NH3 debe ser igual a la aplicada en el lado CO2.
La v谩lvula de expansi贸n de flotador HP permite inyectar el l铆quido en cuanto sale condensado, permitiendo as铆 liberar un m谩ximo la superficie de intercambio en el condensador.
El condensador de aire es menos adaptado que el condensador evaporativo para el funcionamiento en verano. Pero como 茅ste 煤ltimo requiere m谩s mantenimiento para prevenir los riesgos de legionella, a veces se prefiere un condensador de aire bien dimensionado.
El compresor NH3 est谩 dotado de un sistema de regulaci贸n de potencia de manera a mantener la temperatura de evaporaci贸n a -4 oC, incluso si hay poca carga t茅rmica.
El desescarche el茅ctrico del evaporador CO2 se realiza tras el drenaje por bombeo y parada del compresor. El presostato debe cortar por encima de 4,2 bares para evitar la solidificaci贸n del CO2.
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