Marcos Euzebio - Ing. Aplicación – BITZER Brasil Sistemas de Refrigeración con CO2 en Régimen Transcrítico: En búsqueda de la mejor eficiencia Marcos Euzebio - Ing. Aplicación – BITZER Brasil Santiago – Chile - 05.2019

Medio Ambiente - Desafíos y Soluciones Técnicas

Legislación Europea F-Gas 517/2014 2020 2022

Fase Sólida Diagrama pH del R744 - CO2 Punto Crítico Punto Triple (p = 5,2 bar, T = 56,6°C) Punto Congelamiento (@ 5,2 bar = -56,6°C) Punto Crítico (p = 73,6 bar, T = 31,1°C) Ref. Technical University of Denmark. Coolpack

Ciclo Subcrítico en cascada con CO2 CICLO AT Ciclo Subcrítico CICLO BT

Ciclo Transcrítico en booster com CO2 Enfriamiento del gas Control de Presión PUNTO CRÍTICO Ciclo Transcrítico MT LT

La presión óptima del régimen Transcrítico El desafío - variación del COP con la presión de descarga para diferentes temperaturas de salida del vapor en el "Gas Cooler" Presión óptima de descarga

La presión óptima del régimen Transcrítico Sistemas Transcriticos = No hay condensación – Extracción de calor sensible, „gascooling“ En búsqueda de la mejor eficiencia -> Óptima Presión Alta COP = 1,1 dH = 45 kJ/kg 40 dH = 40 kJ/kg

La presión óptima del régimen Transcrítico Sistemas Transcriticos = No hay condensación – Extracción de calor sensible, „gascooling“ En búsqueda de la mejor eficiencia -> Óptima Presión Alta COP = 1,1 COP = 2,5 dH = 150 kJ/kg dH = 60 kJ/kg 40

La presión óptima del régimen Transcrítico Sistemas Transcriticos = No hay condensación – Extracción de calor sensible, „gascooling“ En búsqueda de la mejor eficiencia -> Óptima Presión Alta COP = 1,1 COP = 2,5 COP = 2,9 dH = 125 kJ/kg dH = 43 kJ/kg

Sistemas Transcriticos – 1a. Generación Régimen MT Sistemas Simple Etapa Válvula Reguladora de Alta Presión (HPV) Flash Gas Bypass Valve (FGBP) Intercambiador de Calor Interno (HX) en la línea de retorno de la FGBV MT

Sistemas Transcriticos – 2a. Generación Lay-out Cascada 2a. Ger. : Sistema Cascada Intercambiador cascada HX Sin Conexión entre LT e MT MT LT

Sistemas Transcriticos - 3a. Generación Lay-out Booster 3a.Ger.: Sistema Booster Conexión LT y MT Gestión de aceite por MT Carga A/C

Sistemas Transcriticos - 4a. Generación Compresion Paralela 3a.Ger.: Sistema Booster + Compresión Paralela Compresión directa del Flash Gas Posibilidad de añadir cargas de Aire Acondicionado Carga A/C

Sistemas Transcriticos - 5a. Generación Compresion Paralela + Eyectores Unidades de Subenfriamiento Dispositivos de Expansión Ejectores CAREL

Sistemas Transcriticos - 5a Sistemas Transcriticos - 5a. Generación Compresión Paralela + Múltiples eyectores Mejoras en la eficiencia en hasta 15% Ejectores direccionan el flujo de líquido y gas separadamente para el recibidor de liquido Aumento en la eficiencia Aumento de la complexidad Referencia: Sintef / ENEX

Ciclo Transcritico con eyector Compresión Enfriamiento del gas / condensación Expansión politrópica Succión, mezcla y compresión del flujo del evaporador. Separación de fases Expansión y evaporación de la fase líquida. Gas cooler / condenser FGT pressure Evap. pressure Mixing pressure Compressor Evaporator

Sistemas con eyectores La operación con ejectores presenta: 10% menos de consumo total de energía, debido a: Mayor presión de succión en todos los compresores MT Bajo recalentamiento en todos los evaporadores MT Utilización completa del flujo de masa a alta presión (No se requiere bypass) Pero: Máxima eficiencia solo en el punto de máxima presión de proyecto El retorno de aceite es un desafío

Sistemas con eyectores Referencia: CAREL Referencia: DANFOSS Referencia: Transvac

Sistema TC CO2 FTE - @EPTA FTE Full Transcritical Efficiency

Gas cooler adiabático Ref. BALTIMORE AIRCOIL COMPANY

Resumen y conclusiones Los sistemas transcríticos de vanguardia ahora pueden ser operados de manera altamente eficiente incluso en climas subtropicales La tecnología de eyector se ve prometedora en aplicaciones de CO2 transcríticas para la refrigeración comercial Importante complejidad del sistema -> la capacitación técnica es clave para el suceso de las nuevas tecnologías También son posibles otros enfoques aún más eficientes (sistemas inundados, aumento de la temperatura de evaporación)

Resumen y conclusiones

EL CORAZÓN DEL FRÍO Muchas Gracias  Gracias 