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Refrigeración que no daña el medio ambiente

El dióxido de carbono se ha estado estableciendo como un refrigerante ideal. Diversas investigaciones y desarrollos lo han posicionado como práctico para ser utilizado en diferentes aplicaciones, como refrigeración comercial y aire acondicionado.

por Eurammon


A primera vista, puede parecer extraño que el dióxido de carbono, comúnmente conocido como el principal gas de efecto invernadero, sea visto en la refrigeración como una alternativa especialmente amigable con el medio ambiente. Sin embargo, el dióxido de carbono utilizado para la refrigeración proviene de fuentes principalmente naturales ya existentes.  Por ejemplo, más del 90 por ciento se produce en los procesos de fermentación comúnmente utilizados en las cervecerías.  El resto se genera como un producto de desecho en la industria química; es decir, en la producción de carbonatos y durante la licuefacción del aire.  La cantidad de energía que se requiere para estos procesos y las cantidades producidas son tan pequeñas si lo comparamos con las emisiones totales de dióxido de carbono industrial en todo el mundo, que son literalmente insignificantes.

“El dióxido de carbono ha sido utilizado como un refrigerante desde el siglo XIX, y dejó de serlo temporalmente cuando se crearon los refrigerantes sintéticos en los años 50”, explica Franz Kaltenbrunner, miembro de la Junta Ejecutiva de eurammon, la iniciativa europea para Refrigerantes Naturales.

Y continua “sólo fue redescubierto a principios de los 90, cuando los investigadores y las personas que trabajaban en la industria de refrigeración se dieron cuenta que, dada la situación ambiental y energética actual, el dióxido de carbono es, de hecho, un refrigerante ideal”. El dióxido de carbono no contribuye a la destrucción de la capa de ozono y, con un valor de referencia de 1, posee un bajo potencial de calentamiento global directo.

 En comparación, los refrigerantes sintéticos pueden tener un efecto de calentamiento global de hasta 10.000 veces el del dióxido del carbón.  Este es un gas incoloro que puede ser sometido a licuefacción bajo presión y posee olor o sabor levemente ácido.  No es ni tóxico ni inflamable; es químicamente inerte y más pesado que el aire.

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Refrigeración de supermercados.  El método ambientalmente amigable

Desde que fue redescubierto, intensos desarrollos e investigaciones han conducido a que el dióxido de carbono actualmente sea práctico para ser utilizado en muchas aplicaciones diferentes.   Un campo promisorio de aplicación es la refrigeración de supermercados, en donde los HFCs todavía predominan.  Por ejemplo, la cadena danesa de supermercados Super Best, ha instalado un sistema de cascada con base en dióxido de carbono, en su sede de Copenhague.  

En Dinamarca, el uso de más de 10 kilogramos de gases fluorados (gases de flúor) en los sistemas recientemente instalados, ha sido prohibido por la ley desde el año 2007.  Por lo tanto, el especialista en refrigeración Knudsen Køling diseñó un sistema de refrigeración que utiliza dos circuitos de refrigeración unidos por un intercambiador de calor de placa.  Esto permite que se alcancen tres diferentes niveles de temperatura, dos de los cuales se utilizan para la refrigeración y el otro se utiliza para la disipación del calor.

El primer nivel de temperatura es necesario en cabinas de alimentos congelados y las cámaras de alto congelamiento en la bodega.  A una temperatura de evaporación de -28°C, el dióxido de carbono se utiliza para mantener una temperatura ambiente de -20°C. El segundo nivel de temperatura se usa para refrigeradores y las tiendas frías que requieren una temperatura de aire de unos cuantos grados por encima de 0°C. Esto se logra suministrando a los evaporadores dióxido de carbono a una temperatura de evaporación de -10°C. El tercer nivel (el más alto), asegura una disipación de calor confiable a través de la condensación o del enfriamiento del gas, dependiendo de la temperatura ambiente. Generalmente, el sistema de cascada posee una capacidad de refrigeración de 150 kilovatios. {mospagebreak}

Los componentes de Güntner, se utilizan para los diferentes niveles de temperatura generados por el sistema y las tiendas frías son ajustadas con los evaporadores.  La disipación del calor hace posible que un evaporador funcione como un enfriador de gas a temperaturas ambiente elevadas y procesamientos hipercríticos. Para garantizar la seguridad operacional del sistema, incluso a presiones de aproximadamente 120 bar, Güntner utilizó acero inoxidable de 0.7 mm de grueso para el enfriador de gas y toda la red de tubería.  Gracias a su diseño de bajo ruido, el enfriador de gas puede incluso ser utilizado en sitios con requerimientos muy altos de control de ruido, es decir, en áreas residenciales.

La inyección a los evaporadores y la unidad de enfriamiento son controladas por los componentes eléctricos de Danfoss.  Existen actualmente once de estos sistemas de refrigeración combinados entre normal y alto congelamiento instalados en toda Europa; igualmente, 100 sistemas de alto congelamiento se encuentran en uso en los supermercados.

Protección de los servidores contra el sobrecalentamiento


El dióxido de carbono también es utilizado en el acondicionamiento de aire.  El banco danés ABN Amro, por ejemplo, ha utilizado desde 2006 un sistema de acondicionamiento de aire con dióxido de carbono para evitar que los poderosos servidores de cuchilla se sobrecalienten en el centro de cómputo en sus oficinas de Londres. Fue planeado, implementado y puesto en funcionamiento por Trox AITCS con la cooperación de Star Refrigeration.

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El sistema está compuesto por dos unidades compactas de bombeo e intercambio térmico,  el intercambiador térmico utiliza agua fría para condensar el gas de dióxido de carbono que ha sido evaporado en un intercambiador térmico montado en la parte de atrás de las cabinas del servidor de cuchilla.  

Un sistema de tubería en acero inoxidable conecta el circuito de dióxido de carbono a 15 unidades de refrigeración. Estas unidades de refrigeración poseen cinco ventiladores de activación independiente, los cuales extraen el calor de las cabinas. El circuito de agua congelada, a 6º C, condensa el dióxido de carbono, el cual es bombeado fuera de las cabinas del servidor a través de bombas centrífugas, se evapora y es regresado al condensador para que comience el proceso nuevamente, todo a una temperatura saturada constante de 14º C.  El dióxido de carbono es ideal como refrigerante para esta aplicación, porque es un aislador eléctrico y, por lo tanto, es totalmente seguro y en comparación con un sistema de refrigeración de agua, el operador alcanza un ahorro de energía de aproximadamente 30%.

La concentración de dióxido de carbono en las cabinas y el cuarto del servidor se monitorean continuamente. Todo el sistema tiene una capacidad de refrigeración de 300 kilovatios (20 kilovatios por unidad de refrigeración).  Esta alta capacidad de refrigeración hace posible contar con más servidores de lo normal en cada cabina, reduciéndose así en más de la mitad el espacio requerido.

Trox AITCS y Star Refrigeration han instalado sistemas similares para JP Morgan, Barclays Bank, Norwich Union y en Imperial College London. El desarrollo más reciente en esta aplicación de dióxido de carbono, como un refrigerante secundario volátil, es para el control cercano de la refrigeración de las oficinas, en los pisos comerciales de los bancos de inversión. {mospagebreak}

Alternativas para las unidades de acondicionamiento de aire

“Gracias a sus excelentes calidades como refrigerante, el dióxido de carbono está siendo utilizado por más y más aplicaciones”, afirma Franz Kaltenbrunner de eurammon. “Se ha convertido en tema esencial en los laboratorios de investigación y su potencial para ser usado en producción, en sistemas de acondicionamiento de aire vehicular está bajo discusión, sólo por mencionar un ejemplo.  Esto se debe en parte a la nueva legislación europea que restringe cada vez más el uso de gases de flúor y obliga a los fabricantes a tomar las acciones correspondientes.

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A finales de julio, los fabricantes alemanes de carros, por ejemplo, acordaron detener el desarrollo de nuevos refrigerantes químicos, lo cual es un importante paso en la búsqueda de una tecnología de acondicionamiento de aire y refrigeración que sea más sostenible.


*Acerca de eurammon
eurammon es una iniciativa conjunta europea de compañías, instituciones y personas que promueven un mayor uso de los refrigerantes naturales.  Como una fuente de conocimiento para el uso de refrigerantes naturales en la ingeniería de la refrigeración, esta iniciativa considera como su obligación la creación de una plataforma para compartir información y para la promoción de conciencia pública y la aceptación de refrigerantes naturales.  El objetivo es promover el uso de refrigerantes naturales en búsqueda de un ambiente saludable y, por lo tanto, promover un método sostenible en la ingeniería de refrigeración. Para mayor información ingrese a: www.eurammon.com 

 

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