Refrigerantes naturales NH3/CO2 y ecológicos HFO en el sector alimentario

Sin lugar a dudas, las cámaras de conservación y de congelación en procesos de refrigeración de alimentos, son un punto clave y necesario para mantenerlos frescos e incrementar su vida comercial.

Aunque, debido a la gran preocupación que existe actualmente por el impacto medioambiental y la sostenibilidad, se está dando paso al renovado uso de los refrigerantes naturales como el amoníaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2), así como a gases ecológicos como el GAS-HFO 1234ze, ya que ofrecen soluciones excelentes para la industria y para el planeta, como comentaremos a lo largo de este post.

Refrigerantes naturales y ecológicos: tipos y características

Tanto por lo que establece la normativa europea de F-Gas 517/2014 que podemos encontrar en la página del BOE y que, entre otros puntos, declara que: “Estará prohibida la liberación intencional de gases fluorados de efecto invernadero a la atmósfera cuando no sea técnicamente necesaria para el uso previsto”, como por sus efectos favorables para con el entorno y el planeta, resurge con fuerza el uso de los refrigerantes naturales como el NH(amoníaco), el CO(dióxido de carbono) y los hidrocarburos (en especial el propano), cuyo uso ya data del siglo XIX. Por ese motivo, decimos que actualmente están experimentando un resurgir en aplicaciones como las cámaras de refrigeración, puesto que ya entonces se utilizaban con propósitos industriales y a bajas temperaturas, no es algo nuevo que se acabe de inventar ni de implementar, pero sí algo que se está volviendo a utilizar, dado su menor impacto con el medio ambiente.

Los refrigerantes naturales son productos químicos de alta eficiencia que se producen a través de procesos bioquímicos naturales, o sea, mediante sustancias que, de manera natural, están presentes en la biosfera. Por lo tanto, respecto al calentamiento atmosférico, tienen un valor de potencial bajo o nulo (Potencial de Calentamiento Atmosférico: PCA ≈ 0) y no perjudican la capa de ozono (Potencial de Agotamiento del Ozono: PAO = 0). Asimismo, el uso de refrigerantes ecológicos como el GAS-HFO 1234ze es una opción que garantiza el cumplimiento de la directiva europea: cero agotamiento de la capa de ozono y muy bajo potencial de calentamiento global.

Centro logístico con cámara de conservación (temperatura positiva)

Fue usado como refrigerante primitivo antes de que aparecieran los freones. En aplicaciones industriales de elevada potencia como pueden ser las cámaras de conservación y las cámaras de congelación, este gas muestra un buen nivel de eficiencia energética y bajo coste.

El campo de aplicación fundamental del amoníaco es la refrigeración industrial con compresores de tornillo, y puede utilizarse también como refrigerante junto con agua en instalaciones de absorción (NH3H2Opara cámaras frigoríficas, logrando menos consumo de energía que otros refrigerantes.

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Cámara de congelación de grandes dimensiones a -20ºC con NH3

Ventajas del Amoníaco

  • PAO = 0, PCA = 0
  • Excelentes resultados en cámaras de conservación (temperatura positiva) y de congelación (temperatura negativa)
  • Funciona tanto en instalaciones ya existentes como nuevas
  • Logra temperaturas de hasta -70°C (consiguiendo mayor capacidad de refrigeración que otros refrigerantes)
  • Es económico y no tiene riesgo de caer en desuso o de quedarse obsoleto
  • Buena transferencia de calor
  • Bajo punto de vaporización (-33°C)
  • Alto calor latente de vaporización (1371kJ/kg)
  • Fácilmente detectable en caso de que hubiera alguna fuga
  • Miscible en agua
  • Se puede mezclar con lubricantes minerales, poli-alpha-olefina o alquibenceno
  • Se mantiene en la atmósfera solo unos días, por tanto, es considerado un gas biodegradable

CO2: Dióxido de Carbono

El dióxido de carbono (también denominado R744), es un fluido incoloro, inodoro y más pesado que el aire, clasificado por la RSFI (Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas) como “Clase de Seguridad = A1”, lo que correspondería a: “no inflamable” y “baja toxicidad”. Aunque es producido mediante un proceso bioquímico de la naturaleza como hemos comentado anteriormente, y por tanto es necesario para el planeta, si su nivel de concentración en la atmósfera aumenta de forma considerable, puede convertirse en un Gas de Efecto Invernadero (GEI), modificando y perjudicando el medioambiente.

Antes de que aparecieran los freones, el CO fue utilizado como refrigerante primitivo, pero dejó de usarse porque su complejidad tecnológica era mayor. Sus propiedades por su bajo valor de temperatura crítica (30,978°C) y sus altas presiones. Asimismo, su capacidad volumétrica es muy superior respecto a la de los refrigerantes convencionales.

En lo que a refrigeración se refiere y llevado específicamente al área de las cámaras de conservación (temperatura positiva) y las de congelación (temperatura negativa), con temperaturas ambiente por debajo aproximadamente de los 25°C, trabaja en ciclo subcrítico, sin embargo, trabaja en ciclo transcrítico cuando se trata de temperaturas superiores. Por tanto, y como explicaremos a continuación, la principal diferencia entre un ciclo y otro es el proceso de condensación del CO2.

Cámara Frigorífica Industrial
Cámara de campo para enfriamiento de cítricos y fruta de hueso con evaporadores cúbicos

Ciclo Subcrítico

Para aplicaciones subcríticas, el dióxido de carbono reacciona como cualquier otro tipo de refrigerante, es decir: cuando absorbe el calor, se comprime y se condensa. Y, cuando pierde el calor, se transforma de estado gaseoso a líquido. Funciona por debajo de temperatura crítica. A una temperatura de 24ºC la presión es de 63 Bar absoluto.

Ciclo Transcrítico

En este tipo de aplicaciones, sin embargo, el CO2 reacciona de forma muy distinta al resto de gases refrigerantes, ya que no se condensa y, por tanto, nunca cambia su estado gaseoso. Funciona por encima del punto crítico, con presiones entorno a 140 Bar.  

Temperatura de Compresión

La temperatura crítica del CO2 es habitualmente de unos 31°C (74 Bar) aproximadamente. Cuando hablamos de ciclos transcríticos, el dióxido de carbono se enfría sin llegar a condensarse, manteniéndose por encima de la temperatura crítica. En aplicaciones de este tipo de ciclos, el CO2 podría llegar a unos 103 Bar.

Cámara Frigorífica Industrial
Cámara de conservación de congelados a -24ºC

Ventajas del Dióxido de Carbono

  • PAO = 0, PCA = 1
  • Excelentes resultados usado en cámaras frigoríficas
  • Tanto en aplicaciones subcríticas como transcríticas, puede ser hasta 8 veces más eficiente que otros gases refrigerantes
  • Mayor seguridad en las operaciones, porque no es inflamable y por su baja toxicidad (solo resulta peligroso en altas concentraciones)
  • Alto rendimiento y bajo consumo de energía
  • Alta disponibilidad puesto que se puede obtener fácilmente
  • Sin efectos secundarios a corto o a largo plazo
  • Elevado coeficiente de transferencia de calor (alta conductividad térmica y alta densidad en fase gaseosa)
  • Económico y sin riesgo de quedarse obsoleto
  • Baja caída de presión: permite disminuir el diámetro de las tuberías
  • Se puede mezclar con lubricantes POE, PGA y PVE

GAS-HFO 1234ze

Debido a sus propiedades, las sustancias de la familia HFO son una excelente alternativa para su uso en refrigeración de cámaras frigoríficas, así como para otro tipo de aplicaciones dentro del sector alimentario. Cumple totalmente con los requisitos ambientales y de seguridad necesarios y estipulados en la actualidad. Con cero agotamiento de la capa de ozono y muy bajo potencial de calentamiento global, el gas 1234ze ha sido desarrollado, precisamente, para la erradicación progresiva de los refrigerantes con un alto potencial de calentamiento atmosférico. Asimismo, resulta una opción energéticamente eficiente para una gran variedad de aplicaciones de media temperatura. Ý está clasificado por la RSFI como “Clase de Seguridad = A2 grupo L2”, lo que correspondería a: “baja toxicidad” y “ligeramente inflamable”.

Ventajas del gas HFO 1234ze

  • No daña la capa de ozono: PAO = 0
  • Gran estabilidad térmica y química
  • Baja toxicidad
  • Eficiencia energética
  • Excelente compatibilidad con la mayoría de los materiales
  • Ausencia de inflamabilidad al mezclarse con aire a menos de 30°C de temperatura ambiente (por eso se considera no inflamable para manipulación y almacenamiento, ver ficha en Gas Servei)
  •  Es miscible con los aceites sintéticos poliésteres (POE) y polialquilenglicoles (PAG)
  • Óptimos resultados en cámaras frigoríficas así como en muchos otros tipos de aplicaciones.
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Túnel de enfriamiento rápido para cítricos y fruta de hueso

La aplicación de este tipo de refrigerantes naturales tanto de amoníaco (NH3) como de dióxido de carbono (CO2), y ecológicos como el GAS-HFO 1234ze en las cámaras de conservación y de congelación, constituye un profundo avance en las instalaciones de nuestros clientes, ya que tienen mayor eficiencia y un menor consumo energético, proporcionan mayor seguridad, reducen la huella ecológica y nos permiten seguir nuestra filosofía sostenible en la ingeniería de refrigeración. Si tuvieras alguna consulta al respecto no dudes en contactarnos. Somos expertos en este sector y estamos a tu disposición.

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