Eficiencia y sostenibilidad: Características e impacto de CO2 transcrítico y subcrítico

El CO2 es uno de los refrigerantes naturales más destacados en la actualidad, gracias al elevado grado de eficiencia energética que ofrece y a los beneficios que ofrece para el medioambiente. Conocer sus propiedades nos permite entender todas las ventajas de su uso.

Propiedades y usos del CO2 en sistemas de refrigeración

Una de las principales propiedades del CO2  como refrigerante es su alta capacidad volumétrica de enfriamiento, que permite conseguir la mayor eficacia con una pequeña cantidad de refrigerante. Por lo tanto, no necesita ni tuberías ni compresores de grandes tamaños para su adecuado funcionamiento.

Además, hay que tener en cuenta que este refrigerante causa un efecto de caída de presión en tuberías muy bajo y que se trata de un gas de alta densidad. Por lo tanto, los intercambiadores son muy eficientes.

Finalmente, es necesario destacar que las propiedades físico-químicas del CO2 son capaces de generar fenómenos como la permeabilidad y la generación de cavidades, debidos a su solubilidad y difusividad.

Usos del CO2 (Sistemas)El CO2 como refrigerante se usa en la refrigeración industrial, habitualmente en combinación con el amoniaco, tanto en sistemas de cascada como en salmuera volátil. También es habitual su aplicación, a nivel transcrítico y subcrítico , en la refrigeración para transporte y en los sectores de la alimentación y distribución

Presión en sistemas de CO2 transcríticos

En los sistemas de CO2 transcríticos la descarga de presión del compresor está por encima de  73 .7 Bar, lo que representa un nivel muy alto por encima del punto crítico. Esto hace que el gas se encuentre entre estado líquido y gaseoso, y que se convierta en una especie de vapor nebuloso más denso de lo habitual.

Como consecuencia de este proceso, en los circuitos transcríticos el fluido comprimido debe enfriarse de manera constante en un enfriador de gas. En este proceso, también experimenta una reducción en presión por debajo del punto crítico.

Fase subcrítica y transcríticaEl CO2 puede usarse como gas refrigerante en dos fases: subcrítica y transcrítica.En la fase subcrítica, muy parecida a la de otros gases refrigerantes, el gas se evapora y absorbe el calor, produciéndose un proceso de compresión y condensación. Al perder calor, se licua.

Una de las ventajas del CO2 subcrítico es que tiene relaciones de presión menores. Además, permite el uso de  una carga HFC reducida. De todos modos, también hay que tener en cuenta que su instalación requiere un diseño más complejo, que incluye incluso un intercambiador de calor.

Por otro lado, al analizar cómo funciona el CO2 transcrítico, aplicado sobre todo en la refrigeración industrial, es necesario destacar que el gas se somete a presiones altas y no cambia su estado gaseoso. Los principales aspectos positivos de un circuito frigorífico transcrítico son la simplicidad de los requisitos imprescindibles para su funcionamiento y su alto grado de confiabilidad.

Beneficios del CO2 como refrigeranteUno de los grandes beneficios del uso del CO2  como refrigerante es su bajo impacto ambiental, ya que permite reemplazar el uso de los HFC. Hay que tener en cuenta que este gas no afecta al  Potencial de Calentamiento Global y al Potencial de Agotamiento de Ozono como otros refrigerantes. Igualmente, tampoco es tóxico ni inflamable. Por lo tanto, reduce los riesgos para el medio ambiente.Asimismo, merece la pena destacar que algunos circuitos de refrigeración en cascada funcionan mejor si combinan el NH3 con CO2. Y, en todos los casos, los procesos de enfriamiento tienen una mayor eficiencia energética y rendimiento en sistemas de baja temperatura.

Finalmente, merece la pena destacar el bajo coste del CO2  como refrigerante, lo que permite optimizar el uso de estas instalaciones en las industrias con necesidad de refrigeración. Incluso con estos sistemas es posible el uso de un compresor más pequeño.

En definitiva, el uso de CO2  como refrigerante representa una mejora para el medio ambiente , una alta eficiencia del proceso de refrigeración, menor coste económico y, en muchos casos, la posibilidad de contar con instalaciones de diseño simple para el funcionamiento del sistema.