Sistemas de refrigeración y climatización con CO2

¿Sabías que el CO2 se puede usar como gas frigorífico? Sí, el CO2 es utilizado también como gas refrigerante. Y cada día está ganando más fuerza en el mercado de la refrigeración y climatización a nivel internacional.

Sistemas de refrigeración y climatización con CO2

A medida que se las normativas sobre gases de efecto invernadero y los que afectan la capa de Ozono se endurecen, la industria química y frigorífica buscan otros gases que cumplan con dicha legislación. Es este el motivo por el que está volviendo a captar la atención de muchos fabricantes de equipos frigoríficos y aires acondicionados. El CO2, también conocido en refrigeración como Gas R744, se utilizó pro primera vez en 1875. Pero cayó en desuso en los años 30 con la aparición de sustancias fluoradas. Ya que éstas trabajan a presiones mas reducidas que el CO2.

¿Cuál es el futuro del CO2 como refrigerante?

El uso de los gases ecológicos y en este caso el del CO2 en los equipos de refrigeración seguirá creciendo en los próximos años. Conforme la tecnología permita instalaciones domésticas que trabajen a presiones más altas. Dejando de ser exclusivo del sector industrial. Ya que se ha convertido en una solución real para reducir el impacto que tienen los sistemas de refrigeración en el calentamiento global. Además, actualmente, existen leyes y se están elaborando nuevas, que están ayudando a que el CO2 sea una alternativa cada vez más factible. De esta forma, en un futuro muy cercano la mayoría de los sistemas de refrigeración funcionen con CO2, ya que aparte del bajo impacto contaminante que presenta, los costes son mucho menores para los usuarios finales.

¿Pero qué es el CO2?

El dióxido de carbono (CO2), también conocido como R744, es un refrigerante natural que se origina por la combustión del carbón, combustibles fósiles o hidrocarburos, la fermentación de líquidos y la respiración de las personas y animales. Es un gas que se encuentra libre en la atmósfera y permite la modificación de su estado. Es decir pasar a líquido o sólido, si se varían su presión y/o temperatura. Se puede utilizar como refrigerante en instalaciones de frío comercial e industrial.

Se utiliza en los sistemas de climatización en sus fases conocidas como subcrítica y transcrítica. ¿Pero que significa esto?  

Fase subcrítica: se realiza en sistemas de refrigeración que trabajan por debajo de 31ºC y 73 bar de presión (como si estuviésemos en el mar a 744 metros de profundidad). En este caso el CO2 reacciona de forma similar a cualquier otro refrigerante, se evapora absorbiendo calor, se comprime como cualquier otro gas, y se condensa, es decir, pasa de un estado gaseoso a un estado líquido cuando pierde calor.

Fase transcrítica: se aplica por encima del punto crítico del refrigerante (31ºC y 73 bar de presión). En este caso el CO2 aporta una gran diferencia ya que no se condensa. El cambio de gas a líquido no sucede de la forma tradicional y por eso se producen presiones de descarga altas que requieren controles de regulación de presión especiales. Son necesarias tuberías con presiones de diseño de 120 bar (presiones existentes a más de 1.200 metros bajo la superficie del mar). El fluido que ha sido comprimido y refrigerado sufre una reducción en presión, y posteriormente es condensado en forma de liquido para poder alimentar el evaporador del equipo de climatización.

El necesitar trabajar a presiones tan altas, fue uno de los motivos que hizo que fuera rápidamente sustituido por los gases fluorados. Y es el motivo por el que aún no se ha implantado en la refrigeración doméstica. Pero esta técnica ha mejorado mucho y no es descartable que lo tengamos en nuestras viviendas en breve, como nuestro gas refrigerante.

Motivos para el uso del gas CO2 como refrigerante

  1. Gas inactivo químicamente. El CO2 es un gas que no es ni inflamable ni toxico, ya que se trata de una sustancia pura. A su vez presenta una tasa muy buena de intercambio térmico de temperatura en evaporadores, condensadores y enfriadores de gas.
  2. Coste. Se trata de uno de los gases más económicos del mercado en comparación con los demás gases refrigerantes. Al tener un menor coste y sumándole las grandes propiedades térmicas del mismo es un gas que se utiliza mucho industrialmente y que día a día está siendo mucho más implementando en los equipos de refrigeración.
  3. Eficiencia. Como ventaja, los compresores que utilizan CO2 alcanzan una mayor eficiencia y una transferencia de calor más óptima. Lo que compensa cuando se utiliza en sistemas de cascada de CO2-Amoniaco. En los se debe que usar un intercambiador de calor, con la consecuente pérdida de eficiencia a causa la necesidad de tener una diferencia de T entre fluidos.
  4. Funcionamiento. Los equipos de refrigeración que utilizan CO2 como gas refrigerante suelen funcionar de una forma más productiva ya que el gas sirve a la vez de aislante entre los componentes del equipo. Esto hace que los equipos suelan tener a la vez un ciclo de vida más largo que otros equipos de refrigeración que utilizan otros gases refrigerantes.
  5. Efectos secundarios. El CO2 no tiene ningún impacto ni deriva efectos secundarios a largo plazo por su baja toxicidad a diferencia de otros gases refrigerantes. El CO2 no presenta ningún riesgo ni para el medio ambiente ni para los usuarios de dichos equipos que funcionan con este gas y que tienen instalaciones en sus edificaciones.
  6. Reciclaje. El CO2 es uno de los principales causantes de impacto para el medio ambiente al tratarse de un gas de efecto invernadero. Al utilizarlo para los sistemas refrigerantes es sometido a procesos de purificación, que logran alcanzar una pureza de hasta un 99.99%. Esto deriva en un impacto nulo para el Ozono y su impacto sobre el efecto invernadero es el mínimo, ya que es usado como referente para la comparación del efecto invernadero.
  7. Prohibición de otros gases. A partir de 2022 la nueva normativa F-Gas de la Unión Europea también establecerá la prohibición de la práctica totalidad de los HFCs en equipos frigoríficos domésticos, comerciales y en instalaciones centralizadas de más de 40kW. Esto puede ser motivo para un gran uso del CO2, para grandes instalaciones.
  8. Inodoro e incoloro. Es un gas que no tiene ni olor ni color.

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