Artículos Destacados

Reemplazo del r22 en un sistema de refrigeración industrial

Domingo, 26 Marzo 2017 23:13
Publicado en General
Valora este artículo
(0 votos)

Comparación entre un sistema de doble etapa amoniaco o sistema en cascada CO2 amoniaco

En EE.UU, las primeras instalaciones estadounidenses de sistemas de refrigeración en cascada de Amoníaco-CO2, han permitido a dos supermercados ganar el US EPA “Best of the Best” premios GreenChill.

Estas empresas están en un conjunto de sólo 13 empresas de la industria de los supermercados de Estados Unidos para ser reconocidos por la Agencia de Protección del Medio Ambiente por sus logros la reducción de las emisiones de refrigerantes ambientalmente nocivas, están cumpliendo con el desafío de reducir las emisiones de estos gases de efecto invernadero, los ganadores de los premios de este año están haciendo una elección inteligente para actuar sobre el clima por el cambio a refrigerantes ecológicos y tecnologías innovadoras.

En esta misma dirección, una planta procesadora avícola, en busca de soluciones para el remplazo del refrigerante R22, presente en sus instalaciones por décadas, ha estudiado las siguientes alternativas:

  • Sistema de Doble Etapa con Refrigerante Amoniaco
  • Sistema en Cascada con CO2 y Amoniaco.

La primera de las opciones es un clásico de la industria de la refrigeración, bien conocida, y optimizada continuamente.

Las limitaciones más importantes del sistema en doble etapa, derivan del hecho de trabajar en presiones de vació para -40ºC.

Por otra parte, la eficiencia de un sistema de CO2 a -45ºC, es similar a la del sistema de amoniaco a -40ºC, un importante punto adicional en cuanto al sistema con CO2, es que los coeficientes de transferencia de calor son superiores al del amoniaco en esta condición.

La capacidad de transferir calor del CO2, es comprobadamente superior al del amoniaco, lo cual redunda en tiempos de congelación un 20% menores.

Las capacidades de los sistemas a comparar son las siguientes:

  • Sistema de Baja Temperatura -40ªC; 322 kW-hora
  • Sistema de Media Temperatura -10ºC; 790 kW-Hora, al cual hay que adicionar la carga derivada del sistema de baja temperatura en ambos casos.
  • La temperatura de condensación, de acuerdo al clima de la región, será de +30ºC, se emplearán condensadores evaporativos.
  • En el sistema de doble etapa se emplean compresores de tornillo y reciprocantes de última generación y elevada eficiencia, tanto en baja como en el sistema de media temperatura para adecuarse a las cargas máximas y mínimas del sistema.

En el sistema de cascada, se emplean compresores de tornillo en la etapa de media temperatura y compresores reciprocantes para baja temperatura.

El consumo de energía en ambos sistemas es el siguiente:

consumo energia sistemas

Las emisiones indirectas del sistema son las siguientes:

emisiones indirectas sistema

La carga de refrigerante para ambos sistemas, es la siguiente:

  • Doble Etapa; 2.500 Kilogramos de Amoniaco, se emplean intercambiadores de calor de placas, para enfriar agua para los evaporadores de salas de proceso.
  • Cascada; 1.750 Kilogramos de Amoniaco; 400 Kilogramos de CO2

El costo de ambas soluciones es el siguiente:

costos carga refrigerante

Sistema de Doble Etapa: Sistema en Cascada:

sistema doble etapa sistema en cascada

analisis financieroLas siguientes condiciones se aplican para el análisis financiero:

  • Operación; 10 años
  • Interese 5% Interanual
  • Inflación 3%
  • Costo de Operación Anual, sobre la base de 7200 horas de operación anual
  • Costo Energía 0,16 U$ per kW-H

Resumen

sistema refrigeracion industrialAmbas soluciones reducen el consumo de energía con la relación al sistema actualmente en operación en un 18%, y la huella de carbono en un 40%.

Los sistemas en cascada con CO2 y Amoniaco, serán cada vez más comunes debido a sus características operacionales y son muy próximos a las eficiencias que se obtienen en sistemas equivalentes de doble etapa con amoniaco, superándolo en cuanto a la transferencia de calor.

Los componentes para los sistemas de CO2, son una de las tareas pendientes de la industria, la aplicación de eyectores por ejemplo permite ampliar su uso en climas sub-tropicales con mayor eficiencia.

En general los sistemas de NH3-CO2 en cascada se han convertido en una solución estándar para los centros de distribución. El principal problema técnico que necesita ser atendido es el riesgo de fuga de CO2 en el sistema de NH3, especialmente en el caso de sistemas más pequeños.

Sin embargo, la investigación presentada en la conferencia Gustav Lorentzen sobre refrigerantes naturales sugiere que tales temores pronto serán consignados a la historia. En el Reino Unido se presentaron investigaciones sobre nuevas medidas de control para mitigar la contaminación cruzada entre los sistemas de refrigeración en cascada de CO2-NH3. Aun cuando no existe el riesgo cero. Sólo podemos mejorar el manejo de las consecuencias.

La tecnología de pulverización-enfriador integrado en la cascada de NH3-CO2: la hace más rentable y protegida contra las fugas, el CO2 se condensa en el interior de los tubos, y una menor carga de NH3 es utilizada en comparación con otras soluciones.

Por: Rafael Rau V - Refrigeration and Consulting Engineers, S.A.

Visto 480 veces