Evolución de los sistemas de control de las instalaciones de refrigeración comercial para la gestión del CO2 como refrigerante

Con el objetivo de mostrar cómo ha ido evolucionando la tecnología de control en función de las necesidades del mercado, la ponencia comenzó partiendo del escenario actual de los refrigerantes y de la evolución de los sistemas de control en las centrales de compresores. En este sentido, Andreina Figuera destacó el proceso de optimización de dichas instalaciones producido en los últimos años con el fin de aumentar la eficiencia energética en los climas cálidos.

Escenario de los refrigerantes

Con respecto a la situación actual de los refrigerantes, la representante de Carel inició su exposición recordando los condicionantes normativos actuales que obligan a utilizar refrigerantes con un límite de GWP en función del circuito y del año. Por ejemplo, en unidades Plug In (enchufables), con equipos sellados herméticamente podremos utilizar hasta el año 2022, refrigerantes con un límite hasta 150 GWP.

Para unidades condensadoras que normalmente se utilizan para dar frio a unos cuantos servicios, el límite sería 1.500 a partir del año 2020, y para los sistemas centralizados, en especial la refrigeración comercial con capacidades a partir de 40 Kw o más que esto ya te permite trabajar con centrales un poco más grandes, el límite es utilizar refrigerantes con hasta 150 GWP.

Toda esta eliminación gradual de refrigerantes que hasta ahora habían sido HFC’s ha impulsado el desarrollo de nueva tecnología y de nuevos recursos. Así, Andreina Figuera insistió en la labor de investigación y desarrollo de equipos realizada por Carel y que permitirá gestionar de forma eficiente estos sistemas que aunque más complejos, simplifican la información para que los usuarios finales, los instaladores y los fabricantes puedan tener acceso a dicha información y poder dar así el máximo nivel de servicio y de soporte.

Evolución tecnológica

La ponencia comenzó el repaso a la evolución tecnológica recordando cómo en el pasado las centrales de compresores utilizaban refrigerantes tradicionales, tenían una tecnología de control muy simple y para su puesta en marcha y mantenimiento se usaban herramientas y procedimientos sencillos; disponían de un respaldo de tipo electromecánico, la electrónica se utilizaba en muy pocos casos y se hacía una gestión manual en caso de problemas.

El objetivo era simplemente enfriar; conseguir ese punto de consigna de los servicios refrigerados y no se tenía demasiado en cuenta la eficiencia ya que el objetivo era simplemente conseguir una temperatura.

Actualmente, las necesidades son distintas, ahora mismo una central de compresores transcritica de tipo booster se caracteriza por tener una necesidad de tener información inmediata de los valores de funcionamiento de la central en todo momento. Así, Los controladores electrónicos pasan a ser los protagonistas en este tipo de instalaciones ya que son los que me dan la información relevante acerca de cómo está funcionando la central y son los que al final van a permitir saber dónde hay que actuar o cómo está funcionando el sistema en todo momento.

Las herramientas de servicio y mantenimiento necesitan tener la última tecnología disponible en el mercado para poder reaccionar de forma ágil y efectiva. Especialmente en el caso del CO2, cuya reacción es muy rápida y por tanto los sistemas necesitan una respuesta inmediata. Sistemas de control que, no solamente comunican a través de red sino que incluso tienen que comunicar con inmediatez datos entre ellos para poder reaccionar en segundos.

El objetivo principal es la regulación de la central de compresores en condiciones de seguridad y con la máxima eficiencia energética preservando la calidad del producto alimentario.

Centrales de compresión con CO2 subcrítico y transcrítico

Un sistema de control nos debería dar acceso fácil a toda la información relevante del sistema para poder tomar una decisión de qué acción se debe tomar hacer en caso de que esté ocurriendo algo anómalo; nos debería dar un fácil entendimiento de las condiciones de trabajo en las centrales de compresores.

Es necesario disponer de procedimientos de configuración fáciles, flexibles y guiados… y además, integrar la parte de seguridad, rutinas de funcionamiento o alarmas predictivas que ayuden a prevenir cualquier tipo de problema. Pero sobre todo, contar con sistemas integrados que permitan una interacción, una sincronización entre todos los componentes de una instalación.

En uno de sus ejemplos, Andreina Figuera expuso el caso de un sistema de control de una central de compresores con un sistema de CO2 subcrítico en cascada donde se incorpora una tarjeta electrónica que es capaz de controlar los compresores de la central de media, los compresores de la central de baja, y que integra también dentro de su electrónica el control para la válvula de expansión electrónica que en este caso es la que va a regular el intercambio de calor que hay entre el refrigerante del circuito primario y el refrigerante del circuito secundario que en este caso es el CO2.

También expuso una representación de una central con un sistema de CO2 subcrítico del tipo bombeado con tarjetas de control separadas como ejemplo de integración y como demostración de que independientemente de que cada una de las centrales de compresores tenga una tarjeta de control, ellas se comunican entre si para considerar el sistema como único.

La ponencia continuó con la explicación de la doble sincronización de sistema que tal y como explicó Andreina Figuera consiste en la comunicación continua entre la central de compresores de media temperatura con la de baja temperatura. Para la representante de Carel, con esta comunicación se logra fundamentalmente que el funcionamiento de la central de media esté siempre condicionado al funcionamiento de la central de baja, tanto en fase de arranque como durante el funcionamiento normal. Y así se podría forzar la parada de la central de baja temperatura en el caso que la central de media no fuera capaz de funcionar correctamente.

Otra de las funciones que está relacionada con este tipo de aplicaciones también expuesta durante la charla fue la llamada sincronización de compresores entre la central de compresores y la válvula de expansión electrónica del intercambiador. La sincronización de trabajo con la válvula de expansión electrónica y el trabajo de las centrales de compresores es fundamental entre otras cosas porque evita que la presión de condensación nunca suba por encima del límite fijado.

Eficiencia energética en climas cálidos con centrales de compresores Co2 transcrítico

En cuanto a lo que está disponible hoy en día para la regulación de centrales de compresores con CO2 transcrítico para los climas cálidos, Andreina Figuera habló sobre la refrigeración adiabática que fue lo primero que se comenzó a utilizar hace varios años y que consiste en un sistema de pulverización de agua que se coloca generalmente en el condensador y que pulveriza agua en gotas muy pequeñas para refrescar esa capa de aire antes de que tenga contacto con el condensador y evitar de esa forma que esté sometido a temperaturas demasiado elevadas.

A continuación, la ponencia abordó la compresión paralela mediante la cual es posible reducir el tiempo de trabajo de la válvula flash gas cuando las condiciones al aire libre están llegando a ser más calientes y, en último lugar, Andreina Figuera expuso las ventajas de la utilización de eyectores modulantes como alternativa o simultáneamente a la compresión paralela, por el aumento de la eficiencia energética que aportan a las centrales de CO2 transcritico.

El uso de los eyectores permite reducir la relación de compresión y el caudal elaborado por los compresores, garantizando un ahorro energético.

La ponencia de Andreina Figuera finalizó con la muestra de un breve análisis de prestaciones de los diferentes sistemas según perfil climático en varias ciudades europeas y concretamente, la representante de Carel mostró una comparativa realizada a partir de unos estudios realizados por Carel sobre consumos energéticos medios en Berlin, Roma y Atenas, teniendo en cuenta los perfiles climáticos de estas tres ciudades y las horas anuales en las que se supera cierta temperatura exterior.

El estudio hace referencia al consumo de una central de compresores y los valores de consumos energéticos estimados en cada caso (con condensación y evaporación flotante, sistema CO2 subcrítico, transcrítico tradicional, transcrítico con compresión paralela y con eyector…) y cuál sería el impacto que tendría en el ahorro cada uno de estos sistemas.

Puedes ver el siguiente vídeo sobre la ponencia realizada durante la Feria Climatización y Refrigeración:

Puedes descargarte la ponencia completa de Andreina Figuera de Carel a través de este enlace: