CO como refrigerante: Propiedades y Uso ÍNDICE 1 2 3 4 5
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CO2 como refrigerante: Propiedades y Uso Aplicación de Refrigerantes Naturales Ramón Cabello López Enrique Torrella Alcaraz Rodrigo Llopis Doménech Daniel Sánchez García-Vacas ÍNDICE 1 CO2 como refrigerante 2 El ciclo Supercrítico 3 Configuraciones Adicionales 4 Otros Componentes 5 Instalaciones reales Ventajas uso CO2 como refrigerante • Sustancia natural compatible medioambientalmente. • Nulo efecto sobre el ozono estratosférico (PAO = 1) (Potencial de Agotamiento del Ozono) Cumple con lo establecido en el Protocolo de Montreal (1987) relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono, así como lo indicado en el Reglamento 1005/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo • Bajo efecto invernadero (PCA = 1/0) (Potencial de Calentamiento Atmosférico) A pesar de ser uno de los gases incluidos en el Protocolo de Kyoto (1997), tiene un potencial de efecto invernadero muy bajo, siendo incluso nulo, si se recupera del ambiente para poder ser empleado en una instalación. Hidrocarburos R290 R600 R600a (Propano) (Butano) (Isobutano) Inorgánicos R717 R718 R729 R744 R764 (Amoniaco) (Agua) (Aire) (CO2) (SO2) Refrigerantes Naturales 1 CO2 como refrigerante Desde el punto de vista Medioambiental Ventajas uso CO2 como refrigerante Desde el punto de vista Medioambiental Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) (Reglamento UE Nº 517/2014) 4000 3500 PCA (kg. CO2 equivalentes) CO2 como refrigerante 4500 3985 R404A R507A 3143 3000 2346 2500 2000 2088 2138 R410A R427A 1774 Grupo A3 1500 Grupo A2 1000 1430 675 500 0 1 3922 1 3 3 4 R744 R290 R600a R1234yf 124 R152a R32 R134a R407C R417A R422D PCA (GWP) - Poder de Calentamiento Atmosférico, es el potencial de calentamiento de 1 kg de gas de efecto invernadero con respecto 1 kg de CO2 en un margen de 100 años Ventajas uso CO2 como refrigerante CO2 como refrigerante Desde el punto de vista Medioambiental Reglamento UE Nº 517/2014 (F-Gas) Según Reglamento UE nº 517/2014 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre gases fluorados de efecto invernadero (16/04/2014), que deroga al Reglamento 842/2006, se establecen una serie de restricciones de comercialización en equipos frigoríficos equipados con gases fluorados (Art. 11, Anexo III): 10. Frigoríficos y congeladores domésticos que contienen HFC con un PCA ≥ 150 (1/01/2015) 11a. Frigoríficos y congeladores para uso comercial (aparatos sellados herméticamente) que contienen HFC con PCA ≥ 2500 (1/01/2020) 11b. Frigoríficos y congeladores para uso comercial (aparatos sellados herméticamente) que contienen HFC con PCA > 150 (1/01/2022) 12. Aparatos fijos de refrigeración que contengan HFC, o cuyo funcionamiento dependa de ellos, con un PCA ≥ 2500, excepto los aparatos diseñados para aplicaciones destinadas a refrigerar productos a temperaturas < – 50 °C (1/01/2020) 13. Centrales frigoríficas multicompresor compactas, para uso comercial, con una capacidad valorada ≥ 40 kW, que contengan gases fluorados de efecto invernadero, o cuyo funcionamiento dependa de ellos, con un PCA ≥ 150, excepto en los circuitos refrigerantes primarios de los sistemas en cascada, en que pueden emplearse gases fluorados de efecto invernadero con un PCA < 1500 (1/01/2022) 1 14. Aparatos portátiles de aire acondicionado para espacios cerrados (aparatos sellados herméticamente que el usuario final puede cambiar de una habitación a otra) que contienen HFC con un PCA ≥ 150 (1/01/2020) 15. Sistemas partidos simples de aire acondicionado que contengan < 3 kg de gases fluorados de efecto invernadero o cuyo funcionamiento dependa de ellos, con un PCA ≥ 750 (1/01/2025) Ventajas uso CO2 como refrigerante 1 CO2 como refrigerante Desde el punto de vista Medioambiental Reglamento UE Nº 517/2014 (F-Gas) Según Reglamento UE nº 517/2014 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre gases fluorados de efecto invernadero (16/04/2014), que deroga al Reglamento 842/2006, se establecen una serie de restricciones en el mantenimiento de los equipos ya existentes (Art. 13) 3. Quedará prohibido a partir del 1 de enero de 2020 el uso de gases fluorados de efecto invernadero con un PCA ≥ 2500, para revisar o efectuar el mantenimiento de aparatos de refrigeración con un tamaño de carga de 40 toneladas equivalentes de CO2 o más. El presente apartado no se aplicará a equipos militares ni a aparatos destinados a enfriar productos a temperaturas por debajo de – 50 °C. Refrigerante GWP100 Masa (kg) = a 40 Tn de CO2 eq. R422D R422A R404A R507A 3143,05 2729,05 3921,60 3985,00 12,73 14,66 10,20 10,04 Ventajas uso CO2 como refrigerante 1 CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Seguridad • Según RD 138/2011 Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas e Instrucciones Técnicas Complementarias, los refrigerantes naturales pueden clasificarse en diferentes grupos atendiendo a su toxicidad (grupos A y B) e inflamabilidad (grupos 1, 2 y 3) • El CO2 pertenece al Grupo A1, es decir ALTA SEGURIDAD: A “Refrigerante no tóxico para concentraciones ≥ 400 ml/m3 (400 ppm) jornada de 8 h” 1 “Refrigerante no inflamable en estado de vapor a cualquier concentración del aire” Refrigerantes Naturales R717 R718 R729 R744 R764 B2 A1 A1 A1 B1 R290 R600 R600a Refrigerantes Artificiales A3 A3 A3 R134a R407C R410A R427A R417A A1 A1 A1 A1 A1 R422D R404A R507A R152a R1234yf A1 A1 A1 A2 A2 Ventajas uso CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Aplicación CO2 como refrigerante • Peso molecular 44 gr/mol, superior al del aire (28.8 gr/mol) • Punto crítico: 73,77 bar y 30,98 ºC El punto crítico hace referencia a la cúspide de la campana de saturación. Para cualquier refrigerante interesa que este punto este alejado de las condiciones de condensación. • La baja temperatura crítica (30.98 ºC) hace que el CO2 pueda trabajar según dos ciclos completamente diferentes: • Ciclo Subcrítico cuando se trabaja por debajo del punto crítico • Ciclo Supercrítico / Transcrítico cuando se trabaja por encima del punto crítico • En ambos ciclos, las presiones de trabajo son más elevadas que cualquier otro refrigerante. 1 • Punto triple: -56,56 ºC con presión de 5,18 bar > 1 bar • Amplio rango de utilización desde climatización hasta congelación • Se puede emplear como fluido secundario Ventajas uso CO2 como refrigerante 1 • Ciclo subcrítico Similar al ciclo convencional existe condensación • Ciclo supercrítico no existe condensación • La condensación cambia por el enfriamiento de un fluido supercrítico, por lo que el condensador se denomina ahora gas-cooler CONDENSADOR GAS‐COOLER P (bar) CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Aplicación Subcrítico vs Transcrítico ¿? EVAPORADOR h (kJ/kg) Ventajas uso CO2 como refrigerante 1 CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Aplicación Subcrítico vs Transcrítico • En ciclo subcrítico el rango de utilización es muy extenso, desde climatización hasta congelación, aunque su uso se centra más en el campo de refrigeración a media/baja temperatura: sistemas en cascada. • En ciclo supercrítico el rango de utilización se centra sobretodo en alta/media temperatura de evaporación mediante sistema de compresión directa o múltiple (doble etapa). Usos comunes son aire acondicionado en vehículos y bomba de calor. Ventajas uso CO2 como refrigerante CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Aplicación Otros usos • El CO2 también se emplea como fluido secundario para distribuir frío a media o baja temperatura, gracias a sus excelentes coeficiente de transferencia de calor y propiedades de transporte, así como su bajo punto triple -56.56ºC con presiones superiores a 1 bar (5.2 bar). 1 • En alguna mezcla zeotrópicas (Serie R-4XX), el CO2 se usa como componente en pequeñas proporciones: R445A R744 (6%) + R134a (9%) + R1234ze(E) (85%) A2L ‐29.42ºC @ 1 bar Ventajas uso CO2 como refrigerante Desde el punto de vista de Aplicación Temperaturas de saturación para P = 1 bar absoluto R290 R134a R407C R410A R1234yf R404A R507A R600a -12.08 ‐20 -26.36 ‐30 ‐40 -33.59 -29.78 -36.90 -42.41 -45.74 ‐50 -47.01 -51.62 ‐60 ‐70 ‐80 ‐90 1 R744 ‐10 Temperatura evaporación (ºC) CO2 como refrigerante R717 0 -78.62 Una expansión brusca de CO2 desde condiciones de líquido hasta presión atmosférica, supone una expansión por debajo del punto triple, obteniéndose como resultado hielo seco ¡¡ Importante en válvulas de seguridad !! Se debe de evitar que circule líquido a través de ella Ventajas uso CO2 como refrigerante Desde el punto de vista Económico (solo refrigerante) (tarifa Pecomark 01/2015) (PVP) 1 Coste Refrigerante (€/kg) Coste Refrigerante (€/kg) CO2 como refrigerante 200 Tasa (€/kg. equiv. CO2) 160 120 CO2 uso industrial (99,5%): 2.5 €/kg CO2 de alta pureza (99,9%): 9.5 €/kg 178.0 80 39.7 16.1 16.1 78.4 79.7 R404A R507A 48.2 47.8 40 0 15.1 2.5 R744 R1234yf 16.1 26.0 16.1 19.9 42.1 46.9 R407A R417A 28.6 35.5 36.1 36.5 41.8 R134a R407C R437A R407F R410A 62.9 R422D Ley 16/2013 Artículo 5: Impuesto sobre los Gases Fluorados de Efecto Invernadero (BOE 30/10/2013) - Se aplica una tasa de 0,02 €/kg. equiv. CO2 para gases de efecto invernadero con PCA > 150. - Máximo valor Tasa: 100 € - Periodo transitorio años 2014 y 2015. Solo se pagará el 33 y el 66% de la tasa. 1 CO2 como refrigerante ¿CO2 como sustituto directo? • En CO2 no es un sustituto directo de otro refrigerante, es decir, no se puede realizar un cambio directo de refrigerante artificial (o natural) a CO2 (proceso denominado drop-in). • Tampoco permite una reconversión de la instalación (cambio de aceite, filtros.. etc), ya que prácticamente todos los componentes cambian (proceso denominado retrofit). • ¿Por qué el CO2 precisa una nueva tecnología? • En sistemas de ciclo simple, la baja temperatura crítica (30,98 ºC) obliga a trabajar en ciclo supercrítico en países de clima cálido. • Las presiones de trabajo son muy superiores a las de cualquier instalación. • Existe incompatibilidad de materiales, especialmente con los elastómeros. • El aceite lubricante empleado es POE / PAG con alta viscosidad. • Aunque es un refrigerante de alta seguridad, sus presiones requieren una manipulación del equipo más prudente y rigurosa. Propiedades Termofísicas Temperatura y Presión Crítica • Deseable: Presión Crítica 125 Presión (bar) / Temperatura (ºC) CO2 como refrigerante 140 Temperatura Crítica Tcond / Tcrítica 110 Pcond / Pcrítica 95 80 65 50 35 1 20 R717 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf R404A Climatización / Enfriadoras de agua Propiedades Termofísicas 1 CO2 como refrigerante Diagrama Ph R507A Refrigeración R600a Propiedades Termofísicas Presiones de Trabajo Tcondensación: 30.9ºC Tevaporación: -20ºC 1 Pcondensación (bar) 80 Presión crítica: 73,77 bar 73.64 60 40 20 14.61 14.94 19.34 13.91 11.51 13.16 7.90 7.08 11.99 4.15 11.03 8.03 R404A R507A R410A R407C R417A R422D R134a R152a R717 R744 R600a R290 R1234yf R22 2.45 2.45 24 19.70 20 16 12 8 4 3.07 3.15 4.01 2.80 2.28 2.70 1.33 1.21 1.90 0.72 1.51 0 Propiedades Termofísicas CO2 como refrigerante Presiones de Trabajo 1 12.20 0 Pevaporación (bar) CO2 como refrigerante 100 • Las altas presiones de trabajo obligan a disponer de elementos más robustos. • Las altas presiones permiten caídas de presión en línea mayores Espesor de pared: 8 mm acero Propiedades Termofísicas Calor Latente de Evaporación (kJ/kg) Refrigeración (-20 ºC) 300 1262,24 kJ/kg 350 Calor Latente Evaporación (kJ/kg) CO2 como refrigerante Climatización / Enfriadoras de agua (0 ºC) 400 250 200 150 100 50 0 R744 R290 1 R717 R134a R407C R410A R1234yf R404A R507A R600a R744 Deseable: mayor calor latente posible Propiedades Termofísicas Producción frigorífica volumétrica (kJ/m3) Producción Frigorífica Volumétrica (kJ/m3) CO2 como refrigerante Climatización / Enfriadoras de agua (0 ºC) 24500 21500 21500 18500 18500 15500 15500 12500 12500 9500 9500 6500 6500 3500 3500 500 500 R717 1 Refrigeración (-20 ºC) 24500 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf R404A R507A R600a Deseable: alta producción frigorífica específica se reduce el tamaño del compresor R744 Comportamiento Energético 1 • Potencia frigorífica: • Temperatura condensación: • Temperatura evaporación: • Recalentamiento útil: • Grado de subenfriamiento: • Compresor Abierto • Rendimiento mecánico: 1.25 5 kW 45 ºC -25 ºC 5 ºC 5 ºC ȠV ~ 1 - 0.02·t 0,9 1.20 1.15 COP CO2 como refrigerante Comparación a media/baja temperatura 1.10 1.05 1.00 0.95 85 90 95 100 105 110 115 120 Nivel Seguridad PCA PAO P.cond (bar) P.eva (bar) Q.calor (kW) W.elec (kW) T.dis (ºC) Vg (m3/h) Vg/VgCO2 COP R22 (HCFC) R134a (HFC) R404A (HFC) R507A (HFC) R422A (HFC) R427A (HFC) R600a (HC) R717 R744 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A3 B2 A1 1700 1430 3922 3985 2729 2138 3 0 1 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0 17,29 11,60 20,59 21,04 20,92 18,92 6,04 17,83 105,00 2,01 1,06 2,48 2,60 2,37 1,70 0,58 1,51 16,83 7,02 7,09 7,03 6,99 7,15 7,44 6,98 7,33 8,25 2,57 2,78 3,01 3,00 3,27 3,20 2,68 2,73 4,17 99,90 73,32 65,42 64,05 61,45 87,96 58,08 >169 131,42 16,73 32,66 17,92 17,31 20,12 23,13 59,03 17,68 3,58 4,67 9,12 5,01 4,84 5,62 6,46 16,49 4,94 1,00 1,95 1,80 1,66 1,67 1,53 1,56 1,87 1,83 1,20 • Velocidad de giro: • Número pistones: • Carrera: 1450 rpm 4 45 mm Refrigerante Vg (m3/h) Vg/VgCO2 (mm) R22 (HCFC) R134a (HFC) R404A (HFC) R507A (HFC) R422A (HFC) R427A (HFC) R600a (HC) R717 R744 16,73 32,66 17,92 17,31 20,12 23,13 59,03 17,68 3,58 4,67 9,12 5,01 4,84 5,62 6,46 16,49 4,94 1,00 36,88 51,53 38,17 37,52 40,45 43,37 69,28 37,91 17,06 El volumen geométrico del compresor de CO2 es unas 5 veces menor que el del resto de refrigerantes comerciales Vg / Vg CO2 Comparación a media/baja temperatura CO2 como refrigerante 130 Refrigerante Cilindrada Compresor 1 125 Presión (bar) 19 17 15 13 11 9 7 5 3 1 R22 R507A R717 R404A R422A R600a R134a R404A R744 R427A R134a R600a Cilindrada Compresor 1 CO2 como refrigerante Ejemplo en compresor hermético SANDEM Espesor de pared: 8 mm acero • Compresor Hermético • Desplazamiento: 0,7 cm3/rev (equivalente en R134a: 3,54 cm3) • Potencia frigorífica: 200 W • Potencia consumida: 150 W CO2 como refrigerante Ventajas / Inconvenientes • Fluido refrigerante de alta seguridad: Grupo A1 • Sustancia Natural compatible medioambientalmente con bajo PCA (0 / 1) y PAO nulo • Coste por kg. reducido (en comparación con refrigerantes de tipo HFC) • Elevada producción frigorífica volumétrica menor cilindrada de compresor • Muy buenos coeficientes de transferencia de calor • Gas inerte excelente compatibilidad con todos los metales: cobre, acero, acero inox…. 1 • Permite pérdidas de presión elevadas • Presiones de trabajo superiores a la atmosférica a bajas temperaturas CO2 como refrigerante Ventajas / Inconvenientes • COP menores que los refrigerantes HFC’s • Presiones de trabajo elevadas elementos constructivos más robustos • Baja temperatura crítica que obliga a trabajar en sistemas supercríticos al disipar con temperatura ambiente (en la mayoría de los casos) • Tecnología en desarrollo elementos con costes elevados y dificultad de adquisición • Incompatibilidad con materiales elastómeros descompresión explosiva 1 • La presencia de agua en el circuito combinada con CO2 puede suponer la aparición de ácido carbónico que ataca al acero • No es miscible con aceites de tipo mineral ÍNDICE 1 CO2 como refrigerante 2 El ciclo Supercrítico 3 Configuraciones Adicionales 4 Otros Componentes 5 Instalaciones reales Concepto ciclo supercrítico • Trabajando como refrigerante o fluido secundario, el CO2 presenta dos modos de funcionamiento: régimen subcrítico y régimen supercrítico. • Ciclo Subcrítico es aquel que trabaja por debajo del punto crítico • Ciclo Supercrítico / Transcrítico es aquel que trabaja por encima del punto crítico Punto Crítico CONDENSADOR GAS‐COOLER ¿? 2 El ciclo Supercrítico Definición EVAPORADOR Región Supercrítica 2 El ciclo Supercrítico Desacoplamiento Presión - Temperatura • En condiciones supercríticas no existe condensación, por lo que el intercambiador encargado de disipar el calor se denomina gas-cooler (por el enfriamiento de un gas supercrítico) en vez de condensador. • Al no existir condensación, la presión y la temperatura son dos variables que se encuentran desacopladas (independientes). T2 T1 T3 P1 P2 Pcrit: 73.77 bar La temperatura de salida de gas-cooler viene marcada por la temperatura del fluido secundario, así como de la eficiencia del intercambiador empleado como gas-cooler. La posibilidad de elegir la presión de trabajo en la zona de alta presión, da como resultado la existencia de una presión que permite maximizar el COP denominada “óptima” (Popt) Región Supercrítica El enfriamiento del fluido supercrítico lleva consigo un cambio brusco de las propiedades termofísicas en las proximidades de la temperatura pseudocrítica. Este cambio en las propiedades afecta directamente a los coeficientes de transferencia de calor (coeficiente de convección), los cuales cambian bruscamente. 0.14 15 115 bar 95 bar 11 85 bar 0.1 75 bar 0.08 0.06 9 7 5 0.04 3 0.02 2 115 bar 105 bar 95 bar 85 bar 75 bar 13 105 bar 0.12 Cp (kJ/Kg∙K) Conductividad Térmica (W/m∙K) El ciclo Supercrítico Enfriamiento del fluido supercrítico 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Temperatura (ºC) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Temperatura (ºC) 90 100 110 120 Región Supercrítica 2 El ciclo Supercrítico Enfriamiento del fluido supercrítico • Los altos valores de coeficiente de convección mejoran notablemente la transferencia de calor en el gas-cooler, consiguiendo altos niveles de eficiencia térmica (90 ÷ 95%). • Como consecuencia directa: - Superficies de intercambio se reducen intercambiadores más compactos - Temperatura salida refrigerante ~ temperatura entrada fluido secundario (Approach) Approach aire ~ 5 K - Approach agua ~ 2 K Concepto presión óptima El ciclo Supercrítico Definición • Se denomina Presión óptima a aquella presión de la zona de disipación de calor, que permite alcanzar el máximo COP o CEE en la instalación. • La Popt depende fundamentalmente: - Temperatura del fluido secundario empleado para disipar calor Nivel de evaporación Instalación eficiencia intercambiadores, sistema de expansión, masa de refrigerante… • Del mismo modo existe otra presión “óptima” que permite maximizar la potencia frigorífica de la instalación, cuyo valor es diferente al caso anterior. 2 • Lo ideal es trabajar entre ambas presiones óptimas: óptima de COP y óptima de potencia. • Aunque existen expresiones generales para determinar dicha presión, el valor exacto de Popt depende de la instalación en particular. Concepto presión óptima 2 El ciclo Supercrítico Definición gráfica COP Δw 2 ΔqO 2 ΔqO 1 Δw 1 O qO Q PC wC COP1 COP2 Concepto presión óptima 2 El ciclo Supercrítico Evolución de Potencias (Teva: -0,1 ºC) Concepto presión óptima 2 El ciclo Supercrítico Evolución del COP (Teva: -0,1 ºC) ¿Cómo determinar la Popt? ¿Es necesario controlar la presión de alta? Concepto presión óptima Expresiones para determinar la Popt El ciclo Supercrítico POPT K K 8.7946 0.02605 TO 105 .48 C T C GCo K K 1 0.0538 TO 0 .1606 1 0.05163 TO 0 .2212 C C 2.7572 0.1304 TO 3 .072 P η ISO C K GC PO Liao [3] El rango de ajuste de las expresiones anteriores es de -10 a 20 ºC para la temperatura de evaporación (TO) y de 30 a 60 ºC para la TGCo POPT 4.9 2.256 TGCo 0.17 TO 0.002 TGCo 2 El rango de validez de la misma comprende una temperatura de evaporación de -10 a 10 ºC, con temperaturas de salida de gas-cooler entre 30 y 50 ºC. POPT 2.6 TGCo 7.54 Sarkar et al. [4] Kauf F. [5] El rango de validez de esta expresión comprende una temperatura de salida de gas-cooler desde 35 hasta 50 ºC. POPT 0.2304 TAmb 1.929 2 TGCo TAmb -0.0015269 TAmb - 0.028866 TAmb 7.7126 2 El rango de validez de la expresión (IV.32) comprende una temperatura ambiente de 30 a 50 ºC, para una temperatura de evaporación constante de 5.3 ºC Chen Y. et al. [6] Concepto presión óptima Expresiones para determinar la Popt 2 El ciclo Supercrítico • El valor de la Popt depende particularmente de la instalación frigorífica. 2 Popt a 0 a1 Tev a 2 Tev a 3 TGC,o a 4 TGC,o Tev a0 1,798552389 a3 2,414219523 a1 0,075697819 a4 ‐0,005743619 a2 ‐0,000302402 TO (ºC) TGC,o (ºC) POPT (bar) Rango de Validez Min Max ‐18.0 2.0 31.0 45.0 75.6 114.1 Error Máximo Desv. Estándar 0,48 bar 0,246 Parámetro Concepto presión óptima El ciclo Supercrítico Control de la presión óptima Regulación de masa con depósito a la salida del evaporador (baja presión) Regulación de masa con doble etapa de expansión (media presión) Regulación de masa con depósito de acumulación Solo permite control de PGC o control recalentamiento (depende válvula) Permite control de PGC y Evaporador Permite solo control de PGC 2 • En circuitos de pequeña potencia uso de una sola expansión con capilar. El control de las presiones se realiza a través de la masa de refrigerante y el capilar ¿longitud de capilar? • En circuitos de mayor potencia uso de sistema de expansión escalonado (control total) o de un sistema de expansión presostático + depósito antilíquido control presión alta 2 No hay diferencia significativa entre los evaporadores empleados con refrigerantes convencionales y los ciclos supercríticos. Dado que la densidad del vapor de CO2 es superior al resto de refrigerantes, el volumen del evaporador debe de ser reducido para poder albergar menos cantidad de masa en los procesos de enfriamiento / calentamiento. Este hecho tiene especial importancia en los muebles frigoríficos con ciclos de arranque / parada, donde el consumo energético es primordial 100 R600a R134a R404A R290 R744 R507A 90 80 70 Densidad (kg/m3) El ciclo Supercrítico Evaporación 60 50 40 30 20 10 0 ‐40 ‐30 ‐20 ‐10 Temperatura Evaporación (ºC) 0 • A la hora de diseñar el evaporador hay que tener en cuenta que las presiones de trabajo van a ser elevadas, sobretodo en las paradas donde la presión mínima fácilmente supera los 50 bar. Enfriador de botellas de 466 l. R134a / R404A CO2 2 El ciclo Supercrítico Evaporación Disipación de Calor 2 El ciclo Supercrítico • La disipación de calor está ligada al ciclo de trabajo: ciclo subcrítico o ciclo supercrítico • Ciclo subcrítico: existe condensación. El proceso es similar a los ciclos convencionales. • Ciclo supercrítico: no existe condensación. Se produce el enfriamiento de un fluido supercrítico sin cambio de estado. El intercambiador se denomina gas-cooler. Disipación de Calor 2 El ciclo Supercrítico Criterio de diseño • A la hora de diseñar el gas-cooler / condensador hay que considerar que se desea tener la máxima eficiencia de intercambio de calor, ya que la salida del intercambiador afecta directamente la entrada del evaporador. • En ciclos subcríticos conseguir reducir el approach puede suponer superficies de intercambio elevadas. • En ciclos transcríticos las elevadas propiedades de intercambio permiten conseguir altas eficiencias con superficies de intercambio reducidas. • Si una instalación se diseña para trabajar en ciclo supercrítico, debe contemplarse la posibilidad de que pueda trabajar en condiciones subcríticas ¡¡IMPORTANTE!! Disipación de Calor 2 El ciclo Supercrítico Paso de supercrítico a subcrítico • Cuando las condiciones lo permiten (Temperatura), es posible trabajar en régimen subcrítico (T < Tcrit). Si el intercambiador (gas-cooler) está dimensionado para poder trabajar correctamente como condensador (dispone de mayor superficie de intercambio), se puede conseguir un aumento de COP trabajando en régimen subcrítico. La gráfica muestra variaciones porcentuales de Potencia frigorífica y COP, con respecto a valores en régimen subcrítico. Disipación de Calor • Si el intercambiador no está diseñado para poder trabajar en subcrítico, es decir, no tiene suficiente superficie de intercambio para poder condensar el fluido, dependerá de las condiciones de diseño de la instalación la posibilidad de trabajar en unas condiciones u otras, ya que la diferencia entre ambos ciclos puede ser elevada. 2 El ciclo Supercrítico Paso de supercrítico a subcrítico Valores experimentales para una instalación diseñada para trabajar en régimen supercrítico. Disipación de Calor 2 El ciclo Supercrítico Ejemplos intercambiadores de disipación 2 El ciclo Supercrítico Sistemas de expansión • En ciclos subcríticos la etapa de expansión alimenta al evaporador con el caudal de refrigerante necesario para que en éste exista un equilibrio entre la potencia térmica demandada por el fluido secundario y la absorbida por el refrigerante. • En ciclos transcríticos aparte de la función anterior, el sistema de expansión controla la presión en el gas-cooler, ya que la presión en esta región depende fundamentalmente de la cantidad de masa acumulada. • Tipos de sistemas de expansión: Válvula presostática (back-pressure) permite controlar la presión agua arriba de la válvula. Ideal para controlar la presión óptima. Válvula termostática permite controlar diferencias de temperatura e indirectamente presión. Se emplea en el control de alimentación del evaporador. Capilares no permiten regulación adaptativa de presión y/o temperatura Válvula calibrada idem anterior Sistemas de expansión 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Presostática (Back-Pressure) • La función de la back-pressure es controlar la presión antes de la válvula, es decir, su funcionamiento no depende de la necesidad que tenga el evaporador. Por tanto no permite controlar el recalentamiento útil en éste. Para evitar presencia de líquido en el compresor se coloca en el circuito un depósito antilíquido. • Pueden ser de regulación manual o automática. Permite controlar la Popt. Sistemas de expansión • La expansión de tipo presostática está más orientada a ciclos de CO2 en régimen supercrítico y está ligada a la masa de refrigerante que hay en la instalación. Válvula de regulación manual Válvula de regulación electrónica 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Presostática (Back-Pressure) Sistemas de expansión Expansión única: Termostática 2 El ciclo Supercrítico • La expansión termostática se puede emplear en ambos ciclos: subcrítico y transcrítico • Su misión es compensar la carga térmica que recibe el evaporador con un cierto margen de error (recalentamiento útil) dejando entrar más o menos masa en el evaporador. • No permite controlar la presión de gas-cooler, y su correcto funcionamiento está ligado a las condiciones de entrada depósito de acumulación en ciclos subcríticos. Sistemas de expansión • En ciclos supercrítico el depósito carece de sentido, ya que no asegura que la entrada de la válvula de expansión se de en condiciones de líquido saturado, puesto que se trabaja con un fluido supercrítico. • En ciclos subcríticos el funcionamiento es como una válvula de expansión convencional. Válvula termostática de accionamiento mecánico Válvula termostática electrónica 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Termostática Sistemas de expansión 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Capilar • La expansión por capilar se emplea en aplicaciones de baja potencia por su simplicidad, fiabilidad y bajo coste. Además permite equilibrar presiones en las paradas, lo que reduce el par de arranque de los compresores. • En ciclos subcríticos, el fluido que circula por el capilar atraviesa hasta dos regiones (líquida y bifásica). En fluidos supercríticos el número de regiones de paso es mayor (supercrítica, líquida y bifásica). Sistemas de expansión 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Capilar • Para el caso concreto del CO2, los diámetros de capilar suelen ser reducidos (0,6 – 0,4 mm), lo que significa que aumenta el riesgo de obturación del capilar por suciedad, virutas o carbonilla generada durante la soldadura asegurar la máxima limpieza del circuito o colocación de un filtro deshidratador para retener suciedad. • Durante las paradas, el refrigerante en estado líquido migra hacia el evaporador, por lo que puede producirse el golpe de líquido en el compresor cuando éste arranca. Por ello la carga de refrigerante cuando se habla de capilares es crítica. • El tupo capilar no es capaz por si mismo de regular el caudal de refrigerante que lo atraviesa, es decir, no es capaz de responder a las variaciones en las condiciones de operación de la instalación. Por ello, es la propia instalación la que se autorregula variando las presiones de trabajo. • En supercrítico, solo se puede alcanzar la presión óptima en las condiciones de diseño. Sistemas de expansión 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Capilar • El caudal másico que puede circular por el tubo capilar adiabático está en función de los siguientes parámetros: longitud, diámetro, presiones de entrada y salida, y temperatura del refrigerante a la entrada del tubo capilar. • La correlación planteada por Diogo L. da Silva et al. basada en 66 medidas empíricas para un tubo capilar adiabático, permite calcular la longitud en base a las condiciones de trabajo con un error inferior al ±10% Pe = presión de entrada al capilar (MPa) Ps presión de salida del capilar (MPa) Te = temperatura de entrada (ºC) L = longitud del capilar (m) D = diámetro (mm) (entre 4,5 y 24) (entre 8 y 11,5) (entre 1,31 y 3,35) (entre 28,1 y 45,6) (entre 2 y 4) (entre 0,55 y 0,83) Sistemas de expansión Ciclo frigorífico con agua como fluido secundario Ciclo frigorífico de pequeña potencia (aire) 2 El ciclo Supercrítico Expansión única: Capilar Sistemas de expansión El ciclo Supercrítico Expansión múltiple: válvula presostática + válvula termostática • Los sistema de expansión múltiple permiten beneficiarse de las ventajas de cada sistema por separado. Se emplean sobretodo en ciclos supercríticos. 2 • Primera etapa: presostática controla la presión de gas-cooler. • Segunda etapa: termostática controla el funcionamiento en el evaporador. • Para asegurar el correcto funcionamiento de ambos sistemas, es necesario un depósito de acumulación intermedio. Compresión 2 El ciclo Supercrítico Características generales • Los compresores de CO2 se caracterizan por ser más robustos que los compresores de refrigerantes convencionales, ya que en condiciones de parada tienen que aguantar presiones superiores a 50 bar. • Tal y como se ha comentado antes, los compresores de CO2 tienen una cilindrada reducida debido a la elevada producción frigorífica volumétrica. • Potencia frigorífica: • Temperatura condensación: • Temperatura evaporación: • Recalentamiento útil: • Grado de subenfriamiento: • Velocidad Giro: • Número de pistones: • Carrera: 5 kW 45 ºC -25 ºC 5 ºC 5 ºC 1450 rpm 4 45 mm R600a R134a R404A R744 Compresión 2 El ciclo Supercrítico Compresor herméticos (simple etapa) Espesor de pared: 8 mm acero • Compresor Hermético • Desplazamiento: 0,7 cm3/rev (equivalente en R134a: 3,54 cm3) • Potencia frigorífica: 200 W • Potencia consumida: 150 W Compresión 2 El ciclo Supercrítico Compresor semihermético (simple etapa) • Compresor Semihermético • Desplazamiento: 6,4 cm3/rev (por pistón) • Potencia frigorífica: 2500 W • Potencia consumida: 1500 W Compresión 2 El ciclo Supercrítico Compresor semihermético (doble etapa) • Compresor Semihermético • Desplazamiento: 34 cm3/rev (baja) / 14,5 cm3/rev (baja) • Potencia frigorífica: 11 kW (-30ºC) • Potencia consumida: 15 kW Compresión El ciclo Supercrítico Tipos de Compresores Ciclos Transcríticos CO2 Compresores Abiertos 2 Herméticos Semiherméticos Compresión 2 El ciclo Supercrítico Ejemplos de compresores comerciales Resistentes Materiales compatibles Sin fugas Eficientes (ηV, ηI) Automoción Residencial, Doméstico Industrial Compresión • Todos los compresores herméticos / semiherméticos introducen un recalentamiento adicional en el refrigerante antes de ser comprimido. Este recalentamiento extra no es despreciable y es la consecuencia de refrigerar el devanado del motor eléctrico. 2 El ciclo Supercrítico Recalentamiento en el devanado eléctrico Compresión El ciclo Supercrítico Recalentamiento en el devanado eléctrico • Si se compara el CO2 con el resto de refrigerantes, se observa que en térmicos de trabajo específico de compresión, el CO2 es muy sensible a los recalentamientos. PC m ws ηISO ηMec ηElec 2 ws ηV V G PC v η η η ISO Mec Elec Asp Compresión Recalentamiento en el devanado eléctrico 2 El ciclo Supercrítico • Efecto sobre el COP y la potencia frigorífica (mismo efecto sobre el caudal másico). La gráfica muestra variaciones porcentuales con respecto a condiciones de recalentamiento nulo. Compresión 2 El ciclo Supercrítico Recalentamiento en el devanado eléctrico • Cabe destacar, que todo aumento de temperatura en aspiración, implica necesariamente un aumento de temperatura de descarga. ÍNDICE 1 CO2 como refrigerante 2 El ciclo Supercrítico 3 Configuraciones Adicionales 4 Otros Componentes 5 Instalaciones reales 3 Configuraciones Adicionales Objetivo • En términos de COP las instalaciones de CO2 en régimen supercrítico tienen un valor inferior a las instalaciones que usan refrigerantes convencionales. • Para incrementar este valor se utilizan configuraciones especiales en las que se busca aumentar el salto entálpico en el evaporador y/o reducir el trabajo específico de compresión. • Adicionalmente, las configuraciones especiales mejoran las condiciones de operación de la instalación, facilitando la regulación, reduciendo la presión en los componentes… etc. • Algunas configuraciones especiales: - Uso del Intercambiador Interno (IHX) Extracción de vapor Mechanical Subcooling Uso de eyectores Intercambiador Interno (IHX) • La finalidad del IHX en las instalaciones de CO2 en régimen supercrítico, es mejorar fundamentalmente el COP de éstas, actuando a su vez, como elemento de seguridad. • A priori es difícil predecir si existirá o no mejora en el COP o en la potencia frigorífica. • Por lo general el IHX siempre se coloca a la salida de gas-cooler y salida del evaporador. 3 Configuraciones Adicionales Configuración y uso Intercambiador Interno (IHX) 3 Configuraciones Adicionales Otras configuraciones • También se puede plantear la colocación a la salida del depósito de acumulación si se usa un sistema de expansión múltiple escalonado, aunque su efecto sobre COP y Potencia frigorífica, es menor. Otra opción es la colocación de dos intercambiadores internos, uno a la salida de gas-cooler y otro a la salida del depósito de acumulación. Intercambiador Interno (IHX) 3 • El impacto del IHX depende la configuración del ciclo, las condiciones de funcionamiento y la longitud/diseño de éste. • Para una configuración de IHX a la salida e gas-cooler se tiene: TGC,o = 31.0 ºC TGC,o = 31.0 ºC 16 16 TO = ‐5.0 ºC TO = ‐10.0 ºC TO = ‐15.0 ºC 4 ‐4 ‐8 ‐12 ‐16 P(TPS: 31 ºC) = 73.8 bar 0 76 80 84 88 92 96 100 104 8 4 0 ‐4 ‐8 ‐12 ‐16 P(TPS: 31 ºC) = 73.8 bar 8 TO = ‐5.0 ºC TO = ‐10.0 ºC TO = ‐15.0 ºC 12 ΔCOP (%) 12 . ΔQO (%) Configuraciones Adicionales Efectos sobre la potencia frigorífica y COP 76 80 84 PGC,o (bar) 88 92 96 100 104 PGC,o (bar) La gráfica muestra variaciones porcentuales con respecto a condiciones sin IHX. Intercambiador Interno (IHX) 3 Configuraciones Adicionales Efectos sobre la temperatura de descarga • En régimen supercrítico, los cambios bruscos de propiedades termofísicas en las proximidades de la región crítica (zona transcrítica), hacen que el intercambiador interno introduzca un recalentamiento elevado Intercambiador Interno (IHX) • La temperatura de descarga en los ciclos de CO2 es de por sí elevada. El uso del IHX puede aumentar la temperatura de descarga hasta 20ºC 3 Configuraciones Adicionales Efectos sobre la temperatura de descarga Extracción de Vapor 3 Configuraciones Adicionales Configuración y uso • La extracción de vapor solo se emplea cuando se dispone de una configuración con un sistema de expansión múltiple escalonado con depósito de acumulación intermedio. Extracción de Vapor • La extracción de vapor saturado del depósito permite: Reducir la presión de trabajo del depósito y componentes asociados reduce costes Aumentar el salto entálpico en evaporador La inyección posterior, permite “enfriar” otros puntos del circuito compresor, aspiración, inyección - • Por el contrario, la extracción y posterior inyección de vapor: Reduce el caudal de refrigerante que circula por el evaporador puede reducir la potencia frigorífica. Hace más compleja la instalación se introduce una válvula de expansión adicional que tiene que ser controlada. - 3 Configuraciones Adicionales Ventajas / Inconvenientes Mechanical Subcooling • La configuración de Mechanical subcooling consiste en enfriar el refrigerante después de salir del intercambiador de enfriamiento, mediante otro ciclo frigorífico. • Se trata de una idea heredada de los ciclos de compresión de vapor convencionales empleados en refrigeración comercial que permite mejorar sustancialmente el COP del ciclo. b u s m Configuraciones Adicionales Configuración y uso 10 9 11 8 4 Subcooler 3 2 5 1 8 f e r 7 m 3 6 Mechanical Subcooling Configuraciones Adicionales Configuración y uso • El uso de un ciclo de compresión de vapor adicional, precisa analizar qué refrigerante es más adecuado para mejorar la eficiencia del conjunto y evitar restricciones legales. 20 18 16 R290 R1270 R1234yf R161 R152a R134a To = -5 ºC Single stage ΔCOP (%) 14 12 10 8 6 4 2 0 3 20 25 30 35 40 Environment temperature (ºC) ÍNDICE 1 CO2 como refrigerante 2 El ciclo Supercrítico 3 Configuraciones Adicionales 4 Otros Componentes 5 Instalaciones reales Compatibilidad con materiales • La compatibilidad con elastómeros es más restringida (Air Liquide, Encyclopaedia 2011) 4 Otros Componentes • El CO2 es un gas inerte y es compatible con todos los metales: cobre, acero, acero inox…. Tuberías Materiales 4 Otros Componentes • Resistentes a presiones elevadas (> 100 bar) y temperaturas > 140 ºC • RD 138/2011 (ITC4): “Debido a los problemas de corrosiones y considerando que las tuberías necesarias en las instalaciones de CO2 son relativamente de pequeño diámetro será preferible el uso de tuberías de cobre o acero inoxidable, salvo que se adopten medidas que eviten dichas corrosiones […] El espesor mínimo en el caso del cobre será de 0.7 mm” • Dependiendo el diámetro o el nivel de seguridad es posible emplear: - Cobre frigorista Acero inoxidable Acero forjado estirado (sin soldadura interior) Tuberías Tubería de cobre 4 Otros Componentes • Por tradición y facilidad, son las más empleadas • Según norma UNE EN 12735-1: 2001 (Parte 1: Tubos para canalizaciones) - Cobre desoxidado con bajo contenido en fósforo (P) (0.015% < P < 0.04%) Cu + Ag tiene que tener una pureza mínima del 99,9 % Suministro en barras (rígido) o rollos (recocido) • La norma define dos tipos de tuberías: - Tuberías para canalizaciones: Tuberías para equipos: UNE EN 12735-1: 2001 UNE EN 12735-2: 2001 • En ambos casos los diámetros comerciales diponibles son: - Sistema imperial (inch): 1/8, 3/16, ¼, 5/16, 3/8, ½, 5/8, ¾, 7/8, 1, 1 1/8, 1 3/8, 1 5/8… Sistema métrico (mm): 6, 8, 10, 12, 15, 18, 22, 28, 35, 42… Espesores: 0,8 – 1,5 mm en canalizaciones; 0,28 – 1,5 mm en componentes Tuberías Tubería de cobre: Valores máximos de presión (Norma ASME B31.5-2001) Otros Componentes • Tomando una tubería de cobre para “uso general” ASTM B88 4 • La norma ASME no aplica coeficiente de seguridad. Las presiones mostradas tienen un coeficiente de seguridad de aproximadamente 2,5 • La presión máxima mostrada asegura que el tubo no se deforme. Tuberías Tubería de 5/8’’ sometida a una presión de 150 bar 4 Otros Componentes Tubería de cobre: Ejemplos Tuberías Tubería de acero forjado estirado sin soldadura 4 Otros Componentes • Cold Finished Seamless Steel (CFS) • Pueden llevar o no galvanizado para proteger de la corrosión • Soportan presiones mucho mayores que en el caso del cobre Tuberías Tubería de acero inoxidable • Los más comunes AISI 304 / 316 (ASTM A269/A213) • Soportan presiones mucho mayores que en el caso del cobre • Factores de corrección para diferentes temperaturas (260ºC x 0.85 (316)) 4 Otros Componentes • Aceros con elevada dureza. Contienen Cr y Ni Tuberías 4 Otros Componentes Velocidades y caídas de presión • La pérdida de carga máxima en evaporación, no debe de introducir una variación máxima de 1 ºC con respecto la temperatura de saturación. • [-10 ÷ -5] ºC pérdida de carga máxima entre 0.75 y 0.83 bar • Para líneas de alta presión, se recomienda 1 bar. • La velocidad del refrigerante debe asegurar el retorno del aceite a través de la instalación. - Líneas de alta presión: 5 ÷ 6 m/s - Líneas de baja presión: 5 ÷ 8 m/s • EJEMPLO: mref = 0.08 kg/s Tevap = 0ºC Pgas-cooler = 75 bar: • Uniones soldadas con soldadura fuerte oxciacetilénica (Tfusión > 450ºC) • Recomendaciones: - Cu – Cu varilla con Ag 18% Autodecapada Cu – Latón varilla con Ag 22% + decapante Acero – Acero con/sin aporte de varilla de acero Acero – Cu varilla con Ag 22% + decapante / varilla de Latón + decapante • Uniones roscadas mediante abocardado o roscas BSPT / BSPP / NPT + teflón / junta PTFE • Uniones mediante latiguillos o flexibles (similares a los sistemas olehidráulicos) 4 Otros Componentes Uniones Aceites lubricantes 4 Otros Componentes Aceites compatibles • El CO2 presenta una gran miscibilidad con los lubricantes de tipo POE frente a los HCF’s. Por ello las viscosidades de los aceites POE deben de ser mayores: ISO 85, 100, 120 • La miscibilidad con PAG es menor, y muy parecida a la miscibilidad de los HFC’s. Aceites lubricantes POE y PAG - POE: Bock, Bitzer… PAG: Dorin, Frascold… 4 Otros Componentes • El POE y el PAG son los más empleados por los fabricantes: Aceites lubricantes 4 Otros Componentes CO2 vs HFC’s • Con aceites de tipo POE, el CO2 presenta una miscibilidad importante frente a los HFC’s • Por ello las viscosidades del POE en CO2 son tan elevadas: 55, 85, 130, 170 cSt • En el caso de los PAG la miscibilidad es menor; hay autores que afirman que el PAG de los HFC’s es válido para el CO2. Aceites lubricantes • Debido a la baja temperatura crítica, el CO2 presenta un importante cambio de densidades en condiciones de saturación al variar la presión. • Este fenómeno puede dar pie a fenómenos de “inversión de fase” aceite puede ser más o menos denso que el CO2 según qué regiones. 4 Otros Componentes Inversión de fase Aceites lubricantes 4 Otros Componentes Problemas en el uso (POE) • La alta miscibilidad del POE en CO2 es un problema en los arranques. • Necesario arranques progresivos o uso de resistencias de cárter para evitar espumadas. • En configuraciones donde la masa es crítica, la presencia de aceite modifica considerablemente esta cantidad de masa. • Deben de tener un PN elevado para garantizar la estanqueidad. • Materiales compatibles para las juntas de estanqueidad evitar elastómeros. • Los modelos de válvula convencional válidos para R410A, se pueden emplear en la zona de baja presión (hasta 60 bar). 4 Otros Componentes Válvulas de seccionamiento Depósitos de acumulación Configuraciones posibles 4 Otros Componentes • La presión de diseño y su uso depende de la configuración adoptada. - Depósito intermedio como regulador de la masa de refrigerante. Alta presión - Depósito antilíquido como elemento protector. Baja presión Depósitos de acumulación Otros Componentes Dimensionado - Volumen conocido instalación - Volumen depósito cualquiera - Condiciones de funcionamiento 4 - Densidad en cada punto - Masa en cada elemento - Masa total Depósitos de acumulación 4 Otros Componentes Dimensionado • Si toda la masa de la instalación se almacena en el depósito con un volumen de diseño constante, la densidad del conjunto será constante línea de volumen específico constante • Ante una variación de temperatura, se puede determinar cuanto vale la variación de presión en el depósito comprobar que no se excede del máximo tarado. Filtros Otros Componentes • El husillo debe de ser capaz de soportar condiciones de presión y temperatura elevados • Separadores de aceite núcleo de fibra coalescente / separación por cambio de dirección 4 • Deshidratadores núcleo de silica-gel ÍNDICE 1 CO2 como refrigerante 2 El ciclo Supercrítico 3 Configuraciones Adicionales 4 Otros Componentes 5 Instalaciones reales Instalaciones Reales Vaciado y Carga • Al ser muy miscible con el aceite lubricante, el vaciado de la instalación se debe de procurar hacer desde baja presión para poder extraer la mayor cantidad de CO2 posible. • RD 138/2011 (ITC4): “Antes de cargar el CO2 en las instalaciones se hará un vacío hasta una presión de 675 Pa o inferior y se mantendrá al menos durante 6 horas sin que se aprecie aumentos de presión por entrada de aire o evaporación de residuos de agua. El objetivo será conseguir que los circuitos sean estancos y estén secos antes de cargar el CO2.” • Vaciado con bomba durante al menos 45 minutos. • Recuperación en botellas capaces de soportar altas presiones 60 – 70 bar. • Dependiendo la cantidad de la carga, puede no ser necesaria la recuperación. 5 • Existen botellas de carga con sifón para carga desde líquido. 5 Instalaciones Reales Puesta en marcha • Dada la elevada miscibilidad del CO2 con el POE, los arranques hay que procurar hacerlos a bajas revoluciones para evitar que se produzca una gran espumada en el arranque. • Una posible solución es colocar resistencia en el cárter para evitar estos problemas. • Algunos compresores disponen de conexiones para poder colocar un sistema de enfriamiento extra para el aceite. Parado • Si existe la posibilidad, recogida del refrigerante en el depósito intermedio. • Evitar la exposición de la instalación o depósitos a zonas de alta radiación/temperatura. 5 Instalaciones Reales • Si es posible, parada progresiva + reducción de presión en la instalación. Ciclo supercrítico 5 Instalaciones Reales Primer prototipo de instalación en ciclo supercrítico Ciclo supercrítico Compresor semihermético 4 kW Cilindrada: 40 cm3 Caudal trasegado: 3.5 m3/h Ciclo supercrítico Intercambiadores Concétricos Gas-Cooler: 25 kW Evaporador: 15 kW Ciclo supercrítico Ciclo supercrítico Ciclo supercrítico Ciclo supercrítico Instalaciones Reales Bancada para ensayo de compresores de baja potencia • Permite ensayar compresores de pequeña potencia con diferentes configuraciones. 5 • Permite disipar potencias de hasta 10 kW y aporte de calor hasta 5 kW • Totalmente monitorizada Ciclo supercrítico 5 Instalaciones Reales Prototipos de botelleros comerciales Ciclo supercrítico Instalaciones Reales Prototipo para recuperación de calor 5 • Equipada con compresor semihermético de simple y doble etapa • Permite conseguir temperaturas por debajo de -30ºC con potencias de hasta 9 kW o potencias de hasta 20 kW con temperaturas de evaporación de 0ºC Ciclo subcrítico Instalaciones Reales Prototipo en cascada R134a / CO2 • Permite alcanzar temperaturas de hasta -45ºC 5 • Potencias de hasta 5 kW CO2 como refrigerante: Propiedades y Uso GRACIAS POR SU ATENCIÓN
