CO2 como sistema de refrigeración

¿Conoces el uso del CO2 como refrigerante ? Uno de los usos menos conocidos del dióxido de carbono es como gas de refrigeración. El CO2 se utiliza cada vez más en nuestro sector como una alternativa no dañina para el medio ambiente .

Para proteger la capa de ozono, el Protocolo de Montreal . Entre las sustancias que se acordó eliminar están los HFC (hidrofluorocarbonos), que forman parte de los refrigerantes tradicionales. Por ello, era necesario buscar una alternativa, entre las que se encuentra el CO2 o dióxido de carbono.

Cada vez más, el CO2 está ganando importancia como refrigerante natural a nivel internacional. Se origina por la combustión de carbón, hidrocarburos o combustibles fósiles, la fermentación de líquidos y la respiración tanto de personas como de animales. Es un gas que se encuentra libre en la atmósfera y que permite modificar su estado variando su presión y/o temperatura. A diferencia de los refrigerantes HFC, el CO2 no daña la capa de ozono (ODP = 0) y su impacto en el calentamiento global es mínimo (GWP = 1).

Usos del CO2 como refrigerante

El uso del CO2 como refrigerante tiene diversas aplicaciones , entre las que se encuentran:

• Industria : A menudo se utiliza como fluido refrigerante para aplicaciones de baja temperatura y como fluido refrigerante secundario para aplicaciones de temperatura media.
• Bombas de calor : se utilizan en aplicaciones en las que se necesita calefacción y refrigeración.
• Transporte : Su uso en este sector está orientado a la reducción de la huella de carbono.
• Distribución de alimentos : CO2 cumple con las medidas ambientales impuestas a este sector.

Ventajas del CO2 como refrigerante

• Comportamiento ambiental

Como se acaba de mencionar, los indicadores ambientales del CO2 son mucho más favorables que los de los HFC. Al usar dióxido de carbono como refrigerante, lo que estás haciendo es reciclar uno de los gases de efecto invernadero . Para ello lo que se hace es purificarlo, haciendo que alcance niveles de pureza de hasta el 99,99%.

• Gas inactivo

El CO2 es un gas químicamente inactivo . Esto significa que no es inflamable ni tóxico. También es inodoro, por lo que si se produjera una fuga, no pasaría nada. Además, el CO2 tiene una buena tasa de intercambio de calor de temperatura en evaporadores, condensadores y enfriadores de gas.

• Low cost

Es un gas de menor costo que la mayoría de los refrigerantes ya que es económico de producir. Esto, sumado a sus propiedades termodinámicas, es una de las razones por las que su uso va en aumento.

• Eficiencia energética

Los sistemas de CO2 en cascada alcanzan altos niveles de eficiencia y rendimiento en sistemas de baja temperatura. Además, al tener una alta capacidad frigorífica volumétrica , permite el uso de tuberías, componentes y compresores de menor tamaño. Esto, junto con la alta eficiencia de transferencia de calor, se traduce en un menor consumo de energía. En otras palabras, se consigue un mayor ahorro energético que con otros refrigerantes.

Sistemas de refrigeración

Los sistemas de refrigeración con CO2 van a depender de varios factores como la zona climática o la cantidad de elementos que hay que refrigerar. Estos sistemas incluyen:

• Refrigeración con co2 transcrítico de una etapa

Es un proceso de refrigeración transcrítica de una sola etapa . Esta aplicación tiene varios usos como, además de refrigeración, sistemas de calefacción, temperaturas de evaporación medias-altas, bombas de calor o sistemas de recuperación de calor.

Como ya se mencionó, el CO2 utilizado transcríticamente no funciona igual que otros gases ya que no se condensa. Se necesitan controles especiales de regulación de la presión cuando se producen altas presiones de descarga. En estos sistemas, la temperatura del CO2 a la salida del gas cooler es de 31°C y la temperatura de evaporación es inferior.

• Sistemas booster con dos etapas de compresión

Es un sistema con dos etapas de compresión donde se combinan ciclos subcríticos y transcríticos . En estos sistemas se utilizan dos enfriadores.

En la primera etapa de baja temperatura se utilizan uno o más compresores de CO2 subcrítico y en la segunda etapa de media temperatura se utilizan uno o más compresores de CO2 transcrítico.

El refrigerante líquido utilizado se extrae de un receptor intermedio. El refrigerante es bombeado a los equipos de media temperatura de evaporación y posteriormente a las aplicaciones de baja temperatura de evaporación, después de haber pasado por una segunda expansión.

• Sistemas de refrigeración con co2 en cascada

En los sistemas en cascada, el gas refrigerante se utiliza en dos circuitos de refrigeración separados a alta y baja temperatura de evaporación . En los circuitos de baja temperatura se utiliza CO2 en estado subcrítico, que luego se combina con un segundo circuito de alta temperatura. En los circuitos de alta temperatura, el calor de condensación se recoge a través de un intercambiador intermedio y se utiliza posteriormente en aplicaciones de media temperatura.

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