Hace algunos números de Mab Hostelero tratábamos las instalaciones frigoríficas de baja potencia con refrigerantes sin halógenos de la mano de Rivacold -BC Systems. Hoy volvemos sobre ello con la segunda parte de ese reportaje ahondando en instalaciones de potencia media y alta.
Los sistemas frigoríficos de R290 con evaporación indirecta, con un circuito secundario, ofrecen un enfoque de solución interesante para aplicaciones con condiciones de instalación críticas y/o potencias frigoríficas mayores. Los refrigeradores de líquido modernos, como la serie CHAMP, que está equipada con componentes altamente eficientes, un diseño óptimo y regulación digital, además de la opción de acceso remoto integrada, permiten unos costes de funcionamiento e instalación, en las aplicaciones prácticas, que pueden competir fácilmente con todos los demás sistemas; esto en el rango de potencia más baja para los refrigeradores de líquido típicos.
El control y la regulación integrados permiten un funcionamiento paralelo con la función maestro/esclavo de hasta cuatro equipos. De este modo puede obtenerse una potencia frigorífica total del sistema de unos 76kW. Además, existen módulos hidráulicos adaptados en consecuencia, adicionales, para todas las etapas de potencia y el control de la regulación correspondiente.
Unidades de condensación de R744 de baja potencia
Todos los equipos de las series MHX y MH2X están equipados con un regulador integrado que regula el (los) compresor(es), la válvula de regulación de alta presión y la válvula de derivación. En combinación con la regulación de las revoluciones del ventilador del condensador/gas cooler, la regulación de las revoluciones del compresor, el uso de componentes de alta calidad y energéticamente eficientes, así como el diseño del sistema con cabezal de presión media, expansión en dos etapas e IWT (líquido/gas de aspiración), se logra un funcionamiento eficiente y seguro de la instalación.
La serie MH2X dispone de una función de recuperación de calor como un kit de accesorios que mejora la eficiencia. Con un sistema de preenfriamiento adiabático del aire del gas cooler diseñado individualmente, el factor de rendimiento anual (JAZ, SCOP, SEPR, etc.) puede mejorarse aún más, de forma significativa. El regulador utilizado puede realizar esta función por defecto. Sin embargo, actualmente Rivacold no dispone de esterillas de humidificación como accesorios. Sin embargo, la situación es diferente en el caso de las grandes instalaciones compuestas de compresores.
Instalaciones compactas de potencia media
Las instalaciones de refuerzo de R744 compactas para refrigeración y congelación pueden servir sólo para la refrigeración, sólo para congelación o para ambos, «en paralelo», según sea necesario. En el funcionamiento combinado, la etapa de refrigeración debe disipar la carga térmica de la etapa de congelación, de modo que los consumidores de refrigeración sólo dispongan de una potencia de refrigeración reducida, lo que es habitual en los sistemas de refuerzo. Opcionalmente, están disponibles los siguientes acaba[1]dos: carcasa de chapa (resistente a la intemperie), aislamiento acústico adicional, refrigeradores de gas apropiados de la serie RRCX con motores de ventilador CE.
Instalaciones compuestas de compresores de alta potencia
La serie TX permite una transición perfecta de una potencia de sistema pequeña a una grande, para la refrigeración normal con R744. La expansión de dos etapas con colector de media presión y la válvula de derivación de gas desprendido son estándar. Hay disponibles varios accesorios y opciones de diseño, por ejemplo, carcasa de protección contra la intemperie, aislamiento acústico adicional, recuperación de calor, gas cooler independiente, refrigeración de parada y «paquetes de seguridad». Pueden realizarse adaptaciones específicas para el proyecto y el cliente, de muchas formas.
La serie TB es la de mayor potencia de las unidades compuestas estándar para R744. Además de las opciones y accesorios ya descritos, hay opciones de acabado complementarias como el preenfriamiento adiabático (para el aire de refrigeración del gas cooler), la compresión paralela y el funcionamiento del eyector. En el rango de potencia por encima de las instalaciones compuestas enumeradas, solo se ofrecen soluciones personalizadas. Prácticamente, no existen límites de potencia. Para el funcionamiento del convertidor de frecuencia, se ha asumido como norma general un rango de revoluciones de 30 a 60 Hz. Según la aplicación, el sistema, el tipo de compresor y la marca, los límites de revoluciones pueden restringirse o ampliarse.
Criterios para la selección de equipos
Los criterios fundamentales para la selección de sistemas y equipos se derivan del lugar de instalación y el espacio necesario, los aspectos de seguridad, la eficiencia energética, la relevancia medioambiental y la rentabilidad. Si en los sistemas de evaporación directa no debe o puede utilizarse ningún refrigerante del grupo de seguridad A3 (por ejemplo, R290), un sistema indirecto puede ser una buena solución. Para las potencias más bajas, el uso de equipos R290 compactos es la mejor opción desde el punto de vista de la relevancia medioambiental y la economía. En cambio, para requisitos de seguridad difíciles, una instalación pequeña de R744 puede ser la solución con refrigerantes sin halógenos. Cuanto mayor sea la potencia requerida, más interesante resulta el R744.
Esperiencias prácticas hasta ahora
Los equipos de R744 y las instalaciones de baja potencia son más costosos en términos de planificación, mantenimiento y asistencia técnica en comparación con las aplicaciones con refrigerantes convencionales. Esto puede mejorar en los próximos años con la creciente difusión, el aumento de los conocimientos técnicos y una mayor experiencia con el R744.
Sin embargo, está surgiendo una fuerte competencia con los equipos de R290, que suelen tener un diseño más sencillo y son más fáciles de poner en marcha. Las normas y los reglamentos avanzan hacia mayores volúmenes de carga de refrigerante y, por tanto, potencias mayores, lo que favorece esta evolución. En resumen, los equipos pequeños compactos de R290 son muy rentables y los sistemas indirectos de R290 son buenas soluciones, tanto técnica como económicamente.
La sustitución de los HFC por soluciones de R290 y/o R744 ya es técnicamente posible en casi todas partes, pero puede ser comparativamente compleja y costosa en función de los requisitos específicos del proyecto. Especialmente en el caso de las instalaciones de R744 de baja potencia, suele apreciarse, en un primer momento, una relación coste/beneficio muy desfavorable. Sin embargo, las instalaciones de R744 tienen el potencial “natural” de seguir funcionando, incluso en condiciones climáticas extremas de verano, es decir, con temperaturas exteriores muy altas.
Sin embargo, esta posibilidad debe aprovecharse normalmente, mediante una parametrización adecuada del regulador. He aquí un ejemplo: El condensador refrigerado por aire de una instalación frigorífica está diseñado para una diferencia de temperatura específica. En los sistemas con HFC o también con R290, la alta presión aumentará durante el funcionamiento a medida que aumente la temperatura de entrada del aire. En algún momento, la instalación y/o el compresor alcanzan sus límites de funcionamiento y la instalación se desconecta por medio de la cadena de seguridad. Una contramedida es la «supervisión activa de los límites de funcionamiento del compresor», que debe provocar el desprendimiento de la carga (=> funcionamiento a carga parcial del compresor) antes de la desconexión por medio de la cadena de seguridad. En este caso, la instalación sigue funcionando con una potencia reducida (aunque la demanda sea mayor), ya que la diferencia de temperatura desciende debido a la menor carga del condensador y, por lo tanto, es posible disponer de cierto grado de «margen de maniobra hacia arriba». Sin embargo, esto no es posible para los equipos pequeños con un compresor no regulado.
Particularidades de las instalaciones pequeñas de R744
En las instalaciones R744 la situación es diferente. Incluso las instalaciones pequeñas de R744 están equipadas con un compresor de potencia con regulación de capacidad. Además, están en funcionamiento transcrítico en verano y ya no dependen de la curva de presión del vapor. El regulador de la instalación o los equipos controla la válvula de regulación de alta presión según un algoritmo que ajusta la alta presión óptima en cada caso en función de la temperatura de entrada del aire o de la temperatura de salida del gas cooler.
Sin embargo, esto puede llevar a que se alcancen aquí también las presiones de diseño ajustadas y/o los ajustes de la cadena de seguridad y se produzca una desconexión de seguridad por alta presión. Aquí es exactamente dónde puede intervenir una estrategia de regulación modificada. Por encima de un valor de alta presión que se puede ajustar, la función «alta presión óptima» se puede desactivar y seguirse una limitación de presión. En muchos casos, esto puede lograrse ajustando los parámetros del regulador en consecuencia, pero en algunos casos deben modificarse otros ajustes (p. ej., la cadena de seguridad, el número de revoluciones máx. del compresor).
En la práctica, de vez en cuando hay un malentendido respecto a los límites de temperatura establecidos: Por regla general, las instalaciones frigoríficas se diseñan para una temperatura ambiente máxima específica y se documentan en consecuencia. Para las instalaciones refrigeradas por aire, esto equivale a la temperatura de entrada del aire en el condensador/ enfriador de gas.
Sin embargo, si un equipo se coloca bajo la luz solar directa, se produce un calentamiento adicional y los valores límite para un funcionamiento sin problemas se superan inevitablemente antes. Debido al aumento de los fenómenos meteorológicos extremos provocados por el cambio climático, esto también puede provocar problemas en zonas de clima moderado como Alemania, que antes sólo se conocían en el sur de Europa y otras zonas de clima cálido. En este caso, se puede aprender de la experiencia adquirida en las zonas de clima cálido y planificar los equipos/ las instalaciones de manera que, p. ej. se instalen a la sombra de los edificios o, si es necesario, se sombreen con medidas estructurales adicionales.
Perspectiva
En la planificación, construcción, puesta en marcha y el posterior servicio, los requisitos de cualificación de los especialistas están aumentando debido al mayor uso de refrigerantes naturales. También mediante el aumento de la digitalización, que puede ser al mismo tiempo parte de la solución. Por lo tanto, hay que seguir optimizando y ampliando los desarrollos de equipos y cualificaciones para el R290 y el R744. Debido a las importantes restricciones en la disponibilidad y las prohibiciones en el uso de refrigerantes sintéticos, el cambio ya está en marcha desde hace varios años y continuará, incluso sin un mayor endurecimiento de la normativa legal.
Imágenes cedidas: BC Systems- Rivacold, BC Systems -Rivacold
