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CO2 refrigerante de antaño traído al futuro

El bióxido de carbono o conocido como CO2 en su fórmula química, y  como R-744 en los sistemas de enfriamiento, es en la actualidad una nueva opción de refrigeración, aunque este gas viene siendo usado desde mediados de 1800, mejorado en los años 1890 y perfeccionado en los años 20 y 30 con fines de aplicación de enfriamiento en barcos para transporte de alimentos, ahora, es una forma de refrigerante económica, segura y amigable con la capa de ozono.

Como el metano, el agua, el amoniaco y el propano, el CO2 es parte de los refrigerantes naturales, pero cabe destacar que cada uno de ellos tiene un tipo de restricción o desventaja para su uso, lo que hace destacar al bióxido de carbono sobre ellos puesto que en comparación:

• el amoniaco es un elemento de alta toxicidad,
• el metano al igual que el propano por ser hidrocarburos son flamables
• y el agua tiene aplicaciones limitadas por temperatura y presión.

El CO2 por el contrario cuenta con las siguientes ventajas:

• Baja toxicidad
• Posee cero inflamabilidad
• Bajo contenido de humedad lo que le hace poco corrosivo en los sistemas refrigerantes aumentando su eficiencia
• Su transferencia de calor es alta en su coeficiente
• Perdida de presión baja
• Es posible trabajar con él a temperaturas en el exterior de hasta -20°C
• Es natural y de fácil disponibilidad lo que le hace ser de bajo costo
• Es compatible con casi todos los metales y no tiene reacción critica con polímeros aunque puede ser compleja su compatibilidad
• Es un material inerte, inocuo y muy estable que no causa daño a la capa de ozono
• Aunque no es una ventaja, puede generar modificaciones de ambiente al ser un gas invernadero.

Además de eso, en sus características termodinámicas el bióxido de carbono se parece mucho a otros refrigerantes dándole un rango de competencia considerable e incluso por encima incluso del amoniaco puesto que en el caso de su punto triple, el del CO2 es mucho más alto siendo de 5.18 bar a comparación de 0.06 bar del amoniaco (NH3).

Pero también tiene ciertas desventajas que se deben conocer puesto que el bióxido de carbono tiene puntos débiles que pueden ser no eficientes en casos específicos como:

• Una gran cantidad del gas puede, en los polímeros, generar disolución de los mismos
• En materia de implementación requiere sistemas especiales, y personal especializado, así como mayores medidas de seguridad por su presión elevando costos
• En caso de fuga el CO2 desplaza al aire y al ser inodoro e incoloro puede dificultar su detección y resultar peligroso en espacios pequeños

En cuanto a aplicaciones dentro de la refrigeración el CO2 tiene 3 formas de utilización, dentro de las cuales destaca su forma más común, un formato hibrido con el amoniaco, el cual por sus precipitaciones y temperaturas lo hace ideal para funcionamiento en medios y grandes espacios, esto en un sistema de cascada.

Sistema Hibrido en cascada de CO2 y NH3 típico/ Imagen vía: Emerson Climate Technologies

Adicionalmente se pueden encontrar sistemas de circulación de bomba, donde el CO2 líquido se evapora y condensa en una comunión con el NH3 para intercambiar temperatura, y otro de des escarche de CO2 con temperatura baja en un sistema de salmuera con NH3 en el lado de alta presión, se aclara que el amoniaco en estos sistemas es mínimo pero aun así es hibrido.

El bióxido de carbono por sus puntos de presión es considerado estable pero es recomendado para sistemas de refrigeración pequeños, esto debido a que en sistemas supercríticos, los que sobrepasan sus límites de enfriamiento o calor, exigen demasiado en seguridad para optimizar temperatura y presión.

En este sentido el uso en casos de aires acondicionados o neveras son eficaces y efectivos como ya tienen utilidad en Dinamarca, Japón, España y Argentina, donde la industria automotriz, grandes superficies y de electrodomésticos ya emplean dicho sistema para no tener que utilizar freón ni amoniaco, pero el futuro de este sistema está sin duda alguna en la implementación a gran escala en refrigeración industrial, calentamiento de agua, refrigeración ambiental, máquinas expendedoras, y sistemas compactos.

Imagen destacada vía: Shutterstock

Redactado para Refrigeración Correa y Cárdenas Ltda., por Tatiana Lezama