Instalacion CO2 BOOSTER Transcritico

Las instalaciones en cascada, aunque interesantes desde el punto de vista energético y del medio ambiente, son complejas y costosas como inversión inicial.

Esto ha orientado la investigación hacia el diseño de materiales compatibles con las altas presiones y proponer circuitos simples que utilicen un solo fluido, el CO2.

El nivel alta presión utiliza pues el CO2 y el intercambiador intermedio ya no es necesario. Pero esto implica una presión de descarga por encima del punto crítico ya que, recordémoslo, : el CO2 no puede ser condensado por encima de 30 oC.

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En invierno, con un condensador de aire, es posible condensar por debajo de los 30 oC siempre que la temperatura del aire es inferior a 20 oC. Pero en Europa, no siempre es así desde abril a octubre. Durante este período el condensador recibirá gases a una presión superior a la presión crítica; funcionará entonces en régimen transcrítico.

Este ciclo ha suscitado la atención de muchos frigoristas quienes siempre han velado en trabajar por debajo del punto crítico con los fluidos tradicionales, con el fin de no poner en peligro la instalación en caso de descomposición del fluido a temperaturas excesivas.

El CO2 no tiene problemas de estabilidad cuando es comprimido por encima de su punto crítico, sobre todo con el uso de los nuevos aceites tipo POE.

Las instalaciones con CO2 transcrítico se realizan actualmente en los países del norte de Europa, por cuestiones de rentabilidad. En las zonas más cálidas, no hay ganancia de energía con respecto al uso de los HFC

Estas instalaciones utilizan:

• Compresores especiales para la aplicación transcrítica, capaces de funcionar con presiones de descarga de 130 bares y más.
• Evaporadores que resistan a presiones de 75 bares,
• Válvulas de expansión electrónicas, válvulas de regulación y otros componentes que soporten presiones cercanas a los 140 bares.
• Tubos en acero inoxidable o en cobre especial CO2 (aleación K65), para presiones de servicio de 120 bares.

La image anterior pone en evidencia un ejemplo de esquema frigorífico de una instalación booster transcrítica. Nada de especial, es un circuito parecido a los utilizados con los HFC.

Simplemente observamos el uso de válvulas y válvulas de expansión con mando electrónico, lo cual es lógico pues no hay otra posibilidad para el C02.

Esta instalación se parece a los circuitos booster utilizados en los grandes comercios donde se aplica la baja temperatura para los productos congelados y la temperatura media en refrigeración.

Funcionamiento

• El compresor AP, de velocidad variable, es controlado en función de la presión de aspiración (Pi) a través un regulador electrónico.
• El compresor AP sólo funciona si el compresor AP está en funcionamiento.
• La ventilación del condensador funciona en caudal mínimo por debajo de 45 bares (10 oC) y en caudal máximo por encima de 55 bares (18 oC), al mismo tiempo que se garantiza un subenfriamiento de 3 a 5 oC.
• La válvula 1 estrangula el caudal del fluido a la salida del condensador para evitar : la condensación por debajo de 42 bares ( +8 oC). El objetivo es obtener una tasa de compresión suficiente para impedir el funcionamiento en ciclos cortos del compresor AP (el ajuste de 42 bares se da como indicativo). Cuando la temperatura del aire de enfriamiento sobrepasa los 25 oC la presión llega a ser superior al punto crítico (no hay más relación presión / temperatura), la válvula ajusta entonces la presión, en función de la temperatura medida, para obtener el mejor rendimiento posible.
• La válvula de expansión electrónica 2 se encarga de inyectar un bajo caudal de líquido en la presión intermedia para limitar la temperatura de descarga del compresor AP.
• La válvula de regulación 3 purga el gas del recipiente hacia la Pi para garantizar una presión de 33 bares (-2 oC). Si no el calentamiento por el aire ambiente haría subir la temperatura del líquido y disminuiría la producción frigorífica específica en los evaporadores.
• La presión del recipiente debe ser de 6 a 7 bares superior a la presión de evaporación intermedia para garantizar la alimentación del evaporador de la cámara positiva.
• Las válvulas de expansión electrónicas 4 son especiales para el C02. Deben garantizar un sobrecalentamiento constante en sus respectivos evaporadores.
• El intercambiador de calor 5 permite subenfriar el líquido antes de las válvulas de expansión y de sobrecalentar el vapor aspirado por el compresor para obtener una buena temperatura del aceite.

Las instalaciones booster transcríticas son aún muy recientes pero todo indica que van a expandirse; observemos:

• 1. El coeficiente frigorífico es superior o igual a las instalaciones similares que funcionan con HFC,
• 2. La tecnología "booster" es conocida por los frigoristas,
• 3. El coste de inversión va a disminuir necesariamente con su expansión,
• 4. El C02 no está sometido a la reglamentación sobre los fluidos refrigerantes, por lo tanto a ninguna obligación de recuperación,
• 5. El coste de un kg de C02 es muy inferior al de un HFC,
• 6. El impacto del C02 en el medio ambiente es casi nulo y no es ni inflamante ni tóxico

Una pega sin embargo: el peligro que tiene por las fuertes presiones exige una sólida formación de los técnicos.