CO2, la solución natural de refrigeración

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CO2, la solución natural de refrigeración

04 November 2010

Después de probar con otras sustancias y procesos refrigerantes, el CO2 regresa como tendencia mundial más conveniente en términos de costos, efectividad y cuidado del medio ambiente, escribe María Cecilia Hernández en el portal ACR Latinoamérica.

Los problemas de eficiencia y ambientales que ha causado y que sigue generando en la actualidad el uso de sustancias como el freón y las halogenadas para los procesos de refrigeración, han hecho tomar consciencia a los expertos y a los empresarios de la industria del frío, sobre la necesidad de regresar a la utilización de refrigerantes naturales como el amoniaco, los hidrocarburos y, en especial, el dióxido de carbono (CO2). Hoy puede decirse que esta propuesta se ha convertido en una tendencia global.

Sobre este tema el ingeniero Roberto Ricardo Aguiló, presidente de la Asociación Argentina del Frío y profesor de la Universidad Nacional de Luján, presentó su ponencia “Aplicaciones de CO2 como refrigerante”, en el pasado Refriaméricas 2010, que se llevó a cabo en la ciudad de Medellín, en Colombia.

Regresar a la mejor alternativa

La generación de procesos térmicos, de frío o calor, se ha convertido en una de las principales consumidoras de energía en el mundo entero, este hecho hace que el mercado de la refrigeración y la calefacción tengan un buen campo de investigación e innovación en la búsqueda de potencial ahorro para el consumo energético.

Según el experto, es posible que con diseños apropiados de uso y gracias a sus buenas condiciones de transporte en ciertas aplicaciones, el CO2 se convierta en una alternativa ventajosa.

“Hay que recordar que al final del siglo XIX y a comienzos del siglo XX, el dióxido de carbono era utilizado como el principal refrigerante y tenía una buena difusión, sobre todo en la industria naval. Fue en 1930 que comenzaron a aparecer las sustancias fluoradas, las cuales desplazaron el CO2”.

Aguiló aseguró que, pese a esto, en la década de 1980 se comprobó que el cloro, procedente de los refrigerantes halogenados, estaba destruyendo la capa de ozono, cuya función es proteger la tierra de los rayos ultravioleta perjudiciales para la especie humana. “De tal modo que con el objetivo de reducir la producción de este tipo de sustancias se firmó el Protocolo de Montreal”.

En un informe publicado por la Fundación para el Desarrollo Eléctrico en Argentina (Fundelec), La demanda eléctrica del Mercado Mayorista Eléctrico (MEM) tuvo un incremento del 11,4% durante el mes de agosto comparado con el mismo mes en el año anterior (2009). Ésta se convirtió en la cifra más alta de este año y según el documento, el 56,53% del consumo de energía consolidado, en lo que va corrido de2010, es de origen térmico. En Alemania, por ejemplo, el proceso de generación de frío, supone cerca del 14% del consumo nacional total de energía.

Ahorro de dinero y energía

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"La técnica del frío y los procesos de climatización deben ser tenidos en consideración con sumo cuidado, pues juegan un papel fundamental en el cuidado del medio ambiente"

Es así como la industria térmica se enfrenta a varios inconvenientes: ambientales y logísticos. En el primer caso con el gran consumo de energía que acarrean los procesos de refrigeración y con la generación de sustancias contaminantes y altamente nocivas tanto para el medio ambiente como para el uso humano. Y de logística, por la necesidad de tener un refrigerante que ofrezca efectividad, eficiencia y bajo costo económico a las empresas.

Por esta razón técnica del frío y los procesos de climatización deben ser tenidos en consideración con sumo cuidado, pues juegan un papel fundamental en el cuidado del medio ambiente, en problemáticas como el calentamiento global y la destrucción de ecosistemas. Son también de vital importancia en la dinámica económica de las industrias de refrigeración, de tal suerte que para elegir un refrigerante, deben ser analizadas una gran variedad de factores y variables.

Según lo afirmó recientemente el ingeniero chileno Néstor Kehsler en su artículo “CO2, el refrigerante ecológico y altamente eficiente que revolucionará la industria”, en la revista virtual Mundo Avícola y Pesquero, “hoy en día, con las nuevas tecnologías y las normas ambientales cada vez más exigentes, la utilización del CO2 como refrigerante en sistema 'Cascada' ha tomado mucha fuerza, sobre todo por sus propiedades naturales, las cuales lo hacen un refrigerante de fácil disponibilidad, económico y, al mismo, tiempo muy eficiente”.

Cuál es el sistema acertado

Teniendo en cuenta que el punto crítico representa la temperatura y la presión más elevadas a las que una sustancia puede existir como gas y como líquido en equilibrio (En el caso del CO2, su punto crítico es al alcanzar los 31ºC) esta sustancia tiene una variedad de sistemas de aplicación, de las cuales el más adecuado es, según Roberto Ricardo Aguiló, por cascada.

Este sistema consta de dos circuitos de refrigeración independientes, conectados únicamente por un intercambiador de calor en cascada intermedio.

Aguiló explicó que se trata de una compresión en dos etapas y “es una alternativa de equipamiento compleja, que a pesar de tener un mayor costo inicial ofrece una amplia eficiencia energética, lo cual es un ahorro en el tiempo. Este sistema evita presiones excesivas en determinadas circunstancias”.

Otras aplicaciones con dióxido de carbono, según lo dijo el experto durante su presentación, son:

Ciclo clásico o subcrítico, el cual se destina a la refrigeración a bajas temperaturas, entre -50ºC y 0ºC. Para poder trabajar en estas condiciones, prácticamente la única alternativa es hacerlo con sistemas de dos etapas en cascada.

Ciclo transcrítico, que se caracteriza porque no se da la condensación del liquido refrigerante en el equipo en el cual se cede calor al medio de enfriamiento. “Esto sucede porque el proceso de cesión de calor se da por encima del punto crítico, y en esta condición por más que se eleve la presión no se puede licuar el refrigerante”, aseguró Aguiló y agregó que si el medio de condensación tiene más de 20°C seguramente el ciclo va a ser transcrítico, pues el CO2 no se puede condensar por encima de los 31°C.

Ciclo doble etapa, que se divide en cascada y booster.

CO2 como refrigerante secundario, pues tiene la capacidad de ser un intercambiador térmico entre el refrigerante primario y el medio exterior.

Finalmente, el presidente de la Asociación Argentina del Frío concluyó haciendo un llamado para que la industria mundial de refrigeración tome consciencia del uso del dióxido de carbono como alternativa viable y positiva en sus procesos, “siempre y cuando se tenga presente las particularidades que tiene esta sustancia, tales como sus altas presiones de trabajo y su bajo punto crítico”.

Pros y contras

A través de múltiples estudios y gracias a la práctica que ya se tiene en trabajos de refrigeración con CO2, se ha podido determinar una serie de ventajas competitivas que traen consigo este tipo de procesos en contraste con otras sustancias.

Esta sustancia no es inflamable, ni tóxica, es inodora, inocua para el medio ambiente, no tiene efectos secundarios a largo plazo, tiene alta disponibilidad en el mercado y a bajo costo, es de alto rendimiento, ofrece bajo consumo de energía y posee alto coeficiente de transferencia de calor porque sus condensadores y sus evaporadores son más pequeños.

En cambio, algunos aspectos que no favorecen el trabajo con dióxido de carbono tienen que ver con las temperaturas y la presión sobre las cuales se debe operar. Los equipos necesitas ser diseñados de acuerdo a la máxima presión, la temperatura de evaporación mínima es de menos 56 grados centígrados; como el CO2 es más pesado que el aire, en caso de escape éste se irá a nivel del suelo y desplaza el aire y por ser inodoro no se advertirá su escape.

Noviembre 2010

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