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Durante los últimos años la industria de la refrigeración se está posicionando como uno de los actores más relevantes en el delicado equilibrio entre el desarrollo tecnológico y el respeto medioambiental. Los gases refrigerantes y su correcta aplicación son el foco de atención en un sector en el que la eficiencia energética y la rentabilidad de las instalaciones siempre ha resultado imprescindible.

Este escenario obliga a trabajar en profundidad con todos los factores que definen las centrales de refrigeración y climatización en busca de soluciones que definan sistemas innovadores y flexibles, capaces de abordar las necesidades del mercado de hoy sin pasar por alto la realidad de un futuro que avanza a pasos agigantados.

Desde Tewis hace años que investigan a nivel técnico y legislativo con el fin de asegurar que sus gamas de productos se sitúen a la vanguardia de su segmento. No obstante, durante los últimos meses han profundizado todavía más en esta investigación colaborando con la Universidad Jaume I y su Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Este acuerdo entre universidad y empresa ha dado como resultado un completo informe enfocado al estudio de las mejoras a aplicar en ciclos de compresión de doble etapa destinados a la refrigeración comercial en climas cálidos, como es el caso de España, Portugal y otros países del sur de Europa.

El estudio se centra en el análisis energético y de funcionamiento de diferentes ciclos frigoríficos compatibles con el Reglamento Europeo 517/2014, que permiten atender dos niveles de temperatura diferentes destinados a la conservación de frescos y utilizando el CO2 como fluido refrigerante capaz de cumplir las exigencias de la normativa F-Gas para la refrigeración comercial.

Los 6 modelos teórico-experimentales seleccionados para el estudio han sido seleccionados según referencias de eficiencia dentro del sector y son los que sigue:

  1. Ciclo en cascada con R513A en media temperatura y CO2 en baja.
  2. Ciclo booster empleando CO2 como fluido de trabajo (ciclo base).
  3. Ciclo base más un compresor adicional paralelo.
  4. Ciclo base más eyector y compresor adicional paralelo.
  5. Ciclo base con sistema de disipación basado en ciclo de compresión de vapor.
  6. Ciclo tipo C con sistema de disipación basado en ciclo de compresión de vapor.

La metodología del estudio se ha basado en los parámetros normalizados que se detallan:

  • Refrigerantes: Siempre se utilizará CO2 en baja temperatura mientras que en media variará desde el CO2 empleado en ciclos booster al R513A/R450A de los ciclos en cascada.
  • Temperatura: La disipación de calor se lleva a cabo empleando aire a temperatura ambiente para ajustarse a las condiciones habituales de este tipo de instalaciones. El rango de temperaturas contemplado oscila entre 5 y 40ºC. El salto de temperatura entre el refrigerante y el aire en los intercambiadores de disipación, será diferente en función de la región de trabajo en la que nos encontremos: subcrítica o transcrítica.
  • Presión: En ciclo subcrítico condensando, la presión mínima corresponde al nivel de condensación asociado, mientras que si la instalación funciona en transcrítico, la presión mínima es aquella para la cual la entalpía de entrada al sistema de expansión es igual a la entalpía crítica. La transición entre una región y otra de trabajo, dependerá de un algoritmo implementado en el sistema de regulación de la primera etapa de expansión.
  • Intercambiador interno: Todas las configuraciones incluyen un intercambiador interno de subenfriamiento/recalentamiento entre la línea de líquido y aspiración del servicio de baja temperatura.
  • Servicios de refrigeración. Los valores empleados para realizar el análisis, son los que se detallan a continuación:

SERVICIO DE MEDIA TEMPERATURA

  • Potencia frigorífica: 140 kW
  • Temperatura de evaporación (CO2): -6ºC
  • Temperatura de evaporación (HFC): -8ºC
  • Recalentamiento útil en evaporador: 5 K
  • Recalentamiento en línea de aspiración: 5 K

SERVICIO DE BAJA TEMPERATURA

  • Potencia frigorífica: 41 kW
  • Temperatura de evaporación (CO2): -32ºC
  • Recalentamiento útil en evaporador: 5 K
  • Recalentamiento en línea de aspiración: 5 K
  • Eyector bifásico según se detalla en el estudio.
  • Compresores: Del fabricante Bitzer (2016b) en sus versiones para CO2 subcrítico y transcrítico.
  • Sistemas de expansión: Todos los sistemas de expansión empleados a excepción del eyector, se consideran que tienen un comportamiento isentálpico con una diferencia mínima Dpexp: 3,5 bar entre la entrada y la salida. En el caso de alcanzarse este valor límite, en cualquiera de los sistemas de expansión, se optará por mantener la presión de entrada constante a través del sistema de regulación que posea la instalación. En estas condiciones el efecto del subenfriamiento no se tendrá en cuenta.