ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS EVAPORADORES Y BATERÍAS DE INTERCAMBIO DE CALOR PARA SU USO CON GAS REFRIGERANTE R744
El gas CO2 se considera un gas ecológico como refrigerante porque está presente en la atmósfera, es accesible, y el proceso de preparación como gas refrigerante no es contaminante y supone el reciclaje de uno de los gases con efecto invernadero más importante. Su impacto en la capa de ozono es nulo al ser usado como refrigerante y tiene un potencial de calentamiento (GWP) de valor 1. Además no es inflamable ni tóxico.
Sin embargo, su uso en sistemas de refrigeración implica ciertas adaptaciones a los equipos debido a que el CO2 trabaja a presiones mucho más altas que los refrigerantes HFC o HFO habituales. El CO2 como gas condensa a temperaturas bajas, como máximo a 30° porque su punto crítico se encuentra sobre los 31 ºC. Como las presiones de condensación son muy altas, hay que reforzar mecánicamente las paredes de las tuberías para evitar roturas por fatiga o desgaste. Lo mismo sucede en el evaporador, ya que las presiones de evaporación son también más elevadas y además hay que prever qué sucederá en caso de que paren máquinas y suba la temperatura (subirá también la presión).
Por tanto, para condensar el gas CO2 en un sistema de refrigeración que trabaje en zonas cálidas, es necesario instalar complementos como eyectores o configurar una refrigeración en cascada, en donde el evaporador realice la función de condensador.
El uso de un intercambiador de calor con gas CO2 como gas refrigerante queda regulado por la Directiva 2014/68/UE sobre Aparatos a Presión y el reglamento CE 1272/2008).
A partir de esta normativa que regula el diseño de una tubería que va a estar sometida a una presión, como es el caso de las tuberías de un evaporador, y de la fórmula de tensión de rotura, obtenemos una tabla de espesores que debe tener el tubo del evaporador para asegurar las siguientes presiones:
| Diámetro del tubo | Espesor del tubo | Presión máxima |
|---|---|---|
| 9,52 mm | 0,35 mm | 44 bar |
| 10 mm | 0,35 mm | 41 bar |
| 12 mm | 0,35 mm | 34 bar |
| 15,87 mm | 0,38 mm | 28 bar |
| 19 mm | 0,8 mm | 51 bar |
| 10 mm | 0,6 mm | 75 bar |
| 9,52 mm | 0,5 mm | 65 bar |
| 35 mm | 1 mm | 33 bar |
| 42 mm | 1 mm | 28 bar |
| 100 mm | 4 mm | 48 bar |
| 9,52 mm | 0,5 mm | 65 bar |
| 9,52 mm | 0,6 mm | 80 bar |
| 9,52 mm | 0,76 mm | 105 bar |
| 12 mm | 0,6 mm | 61 bar |
| 12 mm | 0,8 mm | 85 bar |
| 15,87 mm | 0,76 mm | 58 bar |
| 15,87 mm | 1 mm | 80 bar |
COEFICIENTE DE SEGURIDAD EN LA CERTIFICACIÓN PARA CO2
El coeficiente de seguridad es una relación entre la resistencia de un sistema y la carga o condición de diseño que se le aplica. Un coeficiente de seguridad mayor a 1 indica que el sistema es capaz de soportar la carga o condición de diseño sin problemas, mientras que un coeficiente de seguridad menor a 1 implica que el sistema no es lo suficientemente resistente y podría fallar.
En el caso de los evaporadores, en Sereva trabajamos con un coeficiente de seguridad del 4, lo que significa que la estructura es capaz de soportar una carga que es 4 veces mayor que la carga máxima esperada en condiciones normales.
CONCLUSIONES
A partir de un coeficiente de seguridad 4, utilizamos estos diámetros de tubo para aplicaciones de los evaporadores con gas refrigerante R744 – CO2 y certificamos las siguientes presiones:
Tubos de 3/8 (diámetro interior de 9,52 mm), con espesor 0,6 mm y certificación de hasta 80 bares.
Tubo de 1/2 (diámetro interior de 12 mm), con espesor de 0,8 mm y certificación de hasta 80 bares.
Tubo de 5/8 (diámetro interior de 15,87 mm), con espesor de 1 mm y certificación de hasta 80 bares.
