Sinopsis

El dióxido de carbono fue uno de los primeros compuestos utilizados para conseguir el enfriamiento en un ciclo de compresión de vapor. Era barato, disponible y bien conocido. En los comienzos de la competición entre tecnologías de refrigeración (1870-1890), aparecía en segundo lugar detrás del amoniaco. Cuando por alguna razón no se podía utilizar el amoniaco, se recurría al CO2, a pesar de no ser tan eficiente ni tan fácil de usar como el amoniaco.

En estos tiempos, también existían otros fluidos en competencia, tales como el éter etílico, chemogen y dióxido de azufre, que no se han vuelto a utilizar. Pero muchas ramas de la industria frigorífica se han beneficiado con la vuelta al dióxido de carbono, que como ya hemos dicho, es barato, está fácilmente disponible y nos resulta familiar. El CO2 perdió terreno en los años 1930, cuando los sistemas a base de amoniaco se consideraban más seguros y confiables. Y por otra parte, debido a la aparición de los fluorocarbonos, que eran baratos, seguros y fiables en los sistemas de refrigeración caseros y comerciales.

Fueron necesarios unos 30 años para que los sistemas a base de CO2 desaparecieran de la escena, pero después de otros 30 años (en los año 1990), aún habían unos pocos especialistas en refrigeración que recordaban su uso y su potencial para preservar la capa de ozono, en comparación con otros fluidos refrigerantes que provocaban su destrucción. Por todo lo anterior, el CO2 volvió al campo de la refrigeración, primero en sistemas para supermercados, y después en sistemas industriales de congelación, aire acondicionado para automóviles, calentadores de agua y cámaras frigoríficas. Más recientemente se está utilizando en centros de datos, autobuses, aire acondicionado de viviendas y oficinas, etc. El CO2 tiene propiedades muy poco frecuentes, que le han abierto las puertas a nuevos campos de aplicación. Este libro, realizado y avalado por el INSTITUTO INTERNACIONAL DEL FRÍO, trata de estimular y facilita la aplicación del CO2 en diversas áreas. Los técnicos, profesionales e ingenieros que quieran utilizar el dióxido de carbono en sistemas de refrigeración, conocerlo más a fondo, saber utilizarlos con las precauciones a tener en cuenta, encontrarán útil, práctico y esencial este libro tan esperado en el sector del frío, refrigeración, aire acondicionado e instalaciones afines. Esta obra tiene un gran valor junto con “El amoniaco como refrigerante” traducido y editado en español también por AMV Ediciones. En este libro sobre el dióxido de carbono se siguen las líneas maestras establecidas por el libro dedicado al amoniaco, pero con las características propias del dióxido de carbono como refrigerante, además se ha adaptado al mercado de habla hispana, se han añadido anexos de interés y se ha actualizado y revisado algún contenido de la versión original. Ambos refrigerantes, amoniaco y dióxido de carbono, han sido los que han “barrido” a los CFC y HCFC.

Índice

Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. 1.1. Desarrollo histórico. 1.1.1. Los comienzos: CO2, NH3, SO2 e incremento del uso del amoniaco. 1.1.2. Los CFC, HCFC y el Protocolo de Montreal. 1.1.3. Los HFC y el Protocolo de Kyoto. 1.1.4. Refrigerantes naturales. 1.1.5. Otros refrigerantes. 1.2. Producción y usos del dióxido de carbono. 1.2.1. Propiedades. Producción industrial por combustión y fermentación. 1.2.2. Usos industriales del CO2 . 1.3. Impacto económico de la refrigeración. 1.3.1. Importancia económica. 1.3.2. El dióxido de carbono en los sistemas de refrigeración.

Capítulo 2. PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DEL CO2 . 2.1. Criterios para la selección de un refrigerante. 2.2. Principales propiedades. 2.2.1. Tablas mostrando las propiedades. 2.2.2. impacto en la instalación de la alta densidad del dióxido de carbono. 2.2.3. Temperatura y presión críticas. 2.2.4. Presión de saturación. 2.2.5. Transferencia de calor. 2.2.6. Límite de toxicidad. 2.3. Comportamiento en un ciclo de referencia. 2.3.1. Ciclos de referencia. 2.3.2. Presión de succión (también llamada presión de aspiración). 2.3.3. Temperatura de descarga. 2.3.4. Coeficiente de rendimiento de refrigeración. 2.3.5. Tamaño del compresor. 2.3.6. Dimensiones de las tuberías. 2.3.7. Relación de presión. 2.4. Otros aspectos prácticos. 2.4.1. Coste del refrigerante. 2.4.2. Detección de fugas. 2.4.3. Contaminación por agua. 2.4.4. Comportamiento de los lubricantes. 2.4.5. Incompatibilidad con ciertos materiales.

Capítulo 3. EXPOSICIÓN AL DIÓXIDO DE CARBONO Y LAS PRECAUCIONES A TOMAR. 3.1. Por qué se necesita tomar precauciones. 3.2. Las fugas y los riesgos que entrañan. 3.2.1. Importancia de familiarizarse con el dióxido de carbono. 3.2.2. Emisión por accidente hacia la atmósfera. Datos volumétricos. 3.3. Patología. 3.3.1. Efectos fisiológicos. 3.3.2. Efectos de concentraciones muy altas de CO2 . 3.3.3. Efectos posteriores de la exposición al CO2. 3.3.4. Tratamiento después de la exposición. 3.4. Medidas de seguridad.

Capítulo 4. DISEÑO DE INSTALACIONES CON DIÓXIDO DE CARBONO. 4.1. Disposición general. 4.2. Materiales y diseño. 4.2.1. Compatibilidad de materiales con el dióxido de carbono. 4.2.2. Rendimiento en la transferencia de calor. 4.2.3. Consideración especial para el rendimiento transcrítico. 4.3. Consideraciones adicionales. 4.3.1. Riesgo de choques hidráulicos 4.3.2. Los efectos de la contaminación por humedad. 4.3.3. Desescarche. 4.4. Lubricantes. 4.4.1. Lubricantes adecuados para plantas de dióxido de carbono. 4.4.2. Separación del lubricante y el dióxido de carbono. 4.4.3. Efecto positivo de una buena separación de lubricante. 4.5. Estructura de la planta y niveles de temperatura. 4.5.1. Rango de temperaturas enana planta a base de dióxido de carbono. 4.5.2. Límite superior de la temperatura de descarga. 4.5.3. Planta de compresión de dos etapas. 4.5.4. Sistemas de circulación forzada. 4.6. Sistemas de refrigeración indirectos.

Capítulo 5. LAS APLICACIONES DEL DIÓXIDO DE CARBONO. 5.1. Congeladores industriales. 5.2. Aplicaciones del CO2 en el almacenamiento frigorífico. 5.3. Pistas de hielo. 5.4. Aplicaciones del CO2 en los supermercados. 5.5. Transportes refrigerados. 5.6. Enfriadores. 5.7. Sistemas de acondicionamiento de aire. 5.7.1. Aire acondicionado. 5.7.2. Aplicaciones militares. 5.7.3. Aplicaciones IT de enfriamiento. 5.8. Bombas de calor. 5.8.1. Calentadores de agua. 5.8.2. Aplicaciones de las bombas de calor móviles. 5.9. Acondicionamiento de aire en vehículos.

Capítulo 6. PERSPECTIVAS FUTURAS. 6.1. Ventajas del dióxido de carbono. 6.2. Presión y temperatura crítica del CO2 . 6.3. Límites de empleo del CO2 . 6.4. Eficiencia de los sistemas de CO2 . 6.5. Beneficios energéticos del CO2 .

Capítulo 7. NORMAS Y REGLAMENTOS. 7.1. Visión de conjunto. 7.2. Entrenamiento del personal. 7.3. Estándares y regulaciones en Europa. 7.3.1. España. 7.3.2. Reino Unido. 7.3.3. Francia. 7.3.4. Alemania. 7.4. Estándares y regulaciones en el resto del mundo. 7.4.1. Estados Unidos (USA). 7.4.2. Australia y Nueva Zelanda. 7.4.3. Rusia. 7.4.4. Japón. 7.4.5. China.

Capítulo 8. PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DEL R744. 8.1. Advertencia. 8.2. Propósito. 8.3. Introducción. 8.4. Unidades y símbolos empleados. Propiedades de saturación del R744 en función de la temperatura. Propiedades de saturación del R744 en función de la presión. Propiedades del R744 al estado de vapor recalentado. Propiedades del R744 por encima del punto crítico. Referencias.

Anexo 1. INFORME DE LA COMISIÓN de 4.8.2017 de evaluación del requisito para 2022 de evitar los hidrofluorurocarburos con elevado potencial de calentamiento atmosférico en ciertos sistemas de refrigeración comercial. 1. Introducción. 2. Estado actual de la tecnología y disponibilidad de soluciones alternativas fiables y viables en la refrigeración comercial. 2.1. Sistemas centralizados que utilizan “CO2 transcrítico”. 2.2. Sistemas centralizados indirectos. 2.3. Sistemas independientes. 2.4. Otros sistemas. 3. Rentabilidad económica y eficiencia energética. 4. Conclusiones. Anexo I. Definiciones clave relacionadas con el requisito para 2022. Anexo II. Sistemas de refrigeración de supermercados permitidos después de 2022.

Anexo 2. EXTRACTO DEL REGLAMENTO DE SEGURIDAD PARA INSTALACIONES FRIGORÍFICAS. Disposiciones generales. Refrigerantes, fluidos secundarios, sistemas de refrigeración, locales de emplazamiento e instalaciones. Clasificación de los sistemas de refrigeración. Clasificación de los locales. Terminología y definiciones. Sistemas de refrigeración. Presiones. Componentes de los sistemas de refrigeración. Tuberías, uniones y accesorios. Accesorios de seguridad. Fluidos. Impacto total equivalente sobre el calentamiento atmosférico (TEWI Total Equivalent Warming Impact). Instalaciones que utilizan R-744 (CO2).