Caso práctico: Rendimiento sobrestimado de los refrigeradores de gas de CO 2

Los refrigeradores de gas de CO₂ son cada vez más populares y por una buena razón. Con la eliminación progresiva de los refrigerantes HFC en el mercado de los intercambiadores de calor debido a su elevado potencial de calentamiento global (GWP), el refrigerante R-744 (CO₂ ) se está convirtiendo en una alternativa seria para eliminar el efecto invernadero causado por los carbonos halogenados de los refrigerantes HFC. Además, el R-744 es un refrigerante no tóxico, no inflamable y natural.

Sin embargo, en la carrera por adoptar la tecnología ecológica, debemos recordar lo importante que es que los especificadores y diseñadores de sistemas tengan acceso a datos fiables sobre las capacidades reales de los sistemas, para que éstos se diseñen e instalen con éxito y funcionen según lo especificado. De lo contrario, la reputación de la tecnología (y de quienes la especifican, diseñan e instalan) puede verse injustamente dañada, cuando sistemas supuestamente sostenibles no funcionan como se esperaba.

Las desviaciones entre el rendimiento pretendido y el real causan grandes problemas. Por ello, se investigó el impacto de una sobreestimación del rendimiento del refrigerador de gas de CO₂ en la eficiencia de la planta de refrigeración, concretamente en el consumo anual de energía del sistema y su coste asociado. Se realizaron simulaciones para estimar la eficiencia del ciclo termodinámico, acoplando algunas reglas teóricas y empíricas a la capacidad térmica nominal del refrigerador de gas CO₂ . La comparación se realizó entre un refrigerador de gas de CO₂ certificado (estudio de caso 1) y un refrigerador de gas de CO₂ no certificado (estudio de caso 2). Los principales supuestos para las simulaciones fueron:

• Dos niveles de temperatura:
  • Temperatura media (MT): Tevap, MT = -8 °C; Qevap, MT = 250 kW
  • Temperatura baja (LT): Tevap, LT = -30 °C; Qevap, LT = 100 kW
• Temperatura ambiente de diseño: 35°C
• Presión máxima de funcionamiento: 95 bar
• Capacidad del enfriador de gas de diseño (SC20) = 490 kW
• Coste específico de la electricidad: 0,25 euros/kWh.

Caso práctico 1: Refrigerador de gas certificado para CO ₂

La simulación se realizó en una unidad certificada con una capacidad de diseño acorde con el rendimiento real del refrigerador de gas de CO₂ . Se obtuvieron los siguientes resultados:

Caso práctico 2: Refrigerador de gas de CO₂ sin certificar

La segunda simulación corresponde a un refrigerador por gas CO₂ no certificado, con una capacidad de diseño superior a la real. En este caso, el fabricante no certificado aplicó un coeficiente de sobredimensionamiento del 25%, lo que dio lugar a una capacidad térmica real inferior a la declarada.

En este caso, el compresor tuvo que compensar la falta de capacidad del enfriador de gas, para mantener el efecto útil en los evaporadores según lo previsto. Además, la presión máxima alcanzada por el sistema en las condiciones de diseño es superior a 99 bar, más de 4 bar por encima de la presión máxima de diseño.

Aunque la diferencia entre las 2 simulaciones pueda parecer insignificante, el efecto sobre el consumo anual y, por tanto, sobre el coste, no es en absoluto despreciable:

El aumento anual de los costes de un enfriador de gas con una capacidad un 25% inferior a la prevista es, por tanto, de unos 15.600 euros, lo que se traduce en 156.000 euros a lo largo de una vida útil de 10 años. Cuanto mayor sea la diferencia entre la capacidad declarada y la real del enfriador de gas, mayor será el impacto en el consumo energético de la planta. Cuando se trata de costes y sostenibilidad a largo plazo, las ventajas de elegir productos con la certificación Eurovent son evidentes.

Para encontrar refrigeradores de gas certificados, visite www.eurovent-certification.com

Si desea más información sobre el programa ECP Heat Exchangers, póngase en contacto con Japhet HABIMANA en j.habimana@eurovent-certification.com.