Refrigeración sostenible en cocinas industriales y supermercados con R290

Si profundizamos en el sector de la refrigeración comercial en el rango de la potencia frigorífica, podemos ver que el propano (R290) se ha confirmado como el mejor refrigerante natural en pequeños equipos comerciales, como armarios refrigerados, vitrinas y unidades comerciales compactas para pequeñas cámaras frigoríficas en cocinas industriales y supermercados.

El R290 también se está utilizando con éxito en plantas enfriadoras de glicol de media y gran potencia, superponiéndose a otros refrigerantes naturales, donde estas soluciones han reemplazado y siguen reemplazando progresivamente a los HFC.

Sin embargo, existe un intervalo en el rango de potencia frigorífica donde el R290 u otros refrigerantes naturales no pueden reemplazar fácilmente a los HFC, es complicado para los refrigerantes naturales competir con ellos. Este intervalo está referido a pequeñas aplicaciones comerciales con equipos semicompactos en un rango de 2 a aproximadamente 8 o 10 kW.

Esta gama tiene una potencia demasiado pequeña para que el CO2 sea competitivo y demasiado grande para las unidades compactas con R290. Encontramos muchas aplicaciones dentro de este rango, como cámaras frigoríficas de un tamaño entre 10 a 50 m³, frecuentemente empleadas en refrigeración comercial en tiendas de alimentación, supermercados, restaurantes y pequeñas industrias.

Refrigeración sostenible en cocinas industriales y supermercados con R290

Para dar solución a esta necesidad, INTARCON ha desarrollado una nueva gama de equipos llamada Evaporadores Waterloop, que pueden reemplazar a la unidad condensadora tradicional vinculada a uno o dos evaporadores en expansión directa con HFC (R449A o R134a) empleando el R290 en el circuito de refrigeración, completándose así la gama de refrigeración comercial.

Propiedades del gas refrigerante propano, R290

El propano presenta un excelente rendimiento y propiedades térmicas:

• El R290 tiene un punto de ebullición adecuado, similar al del R404A.
• El rendimiento teórico en un ciclo de una sola etapa es bastante alto, corroborando así su eficiencia.
• Baja densidad de líquido y gran calor latente lo que supone una menor carga de refrigerante necesaria para obtener la misma potencia frigorífica.
• Masa molecular baja con coeficiente politrópico pequeño lo que conlleva una temperatura de descarga moderada, baja viscosidad y una menor caída de presión.

Sin embargo, el principal inconveniente del R290 es su inflamabilidad, (clase A3). Su límite práctico es muy reducido (8gr/m³ de volumen de cámara). Esto implica que la carga máxima permitida en un sistema es reducida, especialmente cuando el R290 se usa en interiores en locales de público acceso. Aquí estamos limitados a sistemas compactos y de pequeña potencia como la única solución aceptable.

Características técnicas

Las unidades evaporadoras waterloop con compresor incorporado. Es un sistema compacto herméticamente sellado para instalación en el interior de pequeñas cámaras frigoríficas. Están precargados con una reducida carga de refrigerante natural R290, inferior al límite práctico de volumen refrigerado e inferior a 500 g, por lo que están exentos de aplicación del Reglamento RSIF y EN 378.

Características:

• Alimentación 230 V-I-50 Hz o 400 V-III-50 Hz. Otras tensiones a consultar.
• Carga de refrigerante R290 inferior a 0,2 kg.
• Carrocería en chapa de aluminio y estructura de perfiles de acero galvanizado lacado en pintura poliéster.
• Compresor hermético integrado en compartimento aislado térmicamente, con resistencia de cárter.
• Circuito frigorífico en tubo de cobre recocido, con presostato de alta presión, filtro deshidratador y obús de carga.
• Batería evaporadora de tubos de cobre y aletas de aluminio, con expansión por válvula termostática y desescarche por inyección de gas caliente.
• Motoventiladores electrónicos EC.
• Condensador de placas soldadas.
• Conexiones hidráulicas roscadas.
• Cuadro eléctrico en armario de chapa lacada en blanco, con protección magnetotérmica y regulación electrónica multifunción.
• Cables de interconexión de 3 m.

En el siguiente detalle constructivo podemos observar todos los componentes anteriormente citados:

Ventajas y beneficios

Sistema Plug & Play:

• El propano es un refrigerante natural, a un bajo coste, sin efecto invernadero, y con una alta eficiencia energética. Además, el equipo sale precargado con R290, probado y ajustado en fábrica.
• Solo requiere de conexión al bucle de agua para condensación. En la mayoría de las instalaciones se puede utilizar agua como fluido secundario sin necesidad de glicolar y el circuito es normalmente desarrollado en tubería PVC o PPR sin necesidad de aislamiento permitiendo su fácil modificación y ampliación.

Desarrollo y seguridad:

• La descentralización de la producción frigorífica aporta una gran seguridad de funcionamiento de la instalación, garantizando una alta disponibilidad del sistema ante el fallo aislado de una unidad.
• Se incluye protección antihielo, que proteger al equipo ante baja temperatura ambiente.
• Sistema tropicalizado hasta 45ºC de temperatura ambiente, con temperaturas del agua de condensación de hasta
  55 ºC, y sin necesidad de incorporar equipos de enfriamiento adicionales.
• Carga reducida de R290 sin riesgos para la seguridad.

Además, presenta los siguientes beneficios frente a los tradicionales sistemas de expansión directa:

Reducción considerable del TEWI (Total Equivalent Warming Impact)

El sistema waterloop con R290 tiene un PCA considerablemente más bajo (PCA=3) en comparación a los HFC de modo que el TEWI directo pasa a ser prácticamente de un valor nulo. En cuanto al TEWI indirecto, el consumo del compresor se ve ligeramente favorecido gracias a la eficiencia del R290. Esto hace que sea una solución a largo plazo probablemente exenta de aplicación de la normativa F-Gas en el futuro.

Reducción del consumo anual de la instalación

Se espera que el consumo de energía sea menor que el de un sistema de expansión directa convencional. Incluso si el COP en los sistemas indirectos es normalmente más bajo que en los sistemas directos, esto se compensa parcialmente gracias al mayor rendimiento del R290. De todos modos, el COP nominal podría ser un poco más bajo en sistemas de circuito de agua por encima de los 32 °C de temperatura ambiente, aunque si consideramos la eficiencia estacional, en un sistema indirecto de circuito de agua de condensación el compresor condensaría más bajo ya que un sistema de expansión directa normalmente forzaría una presión de condensación más alta mediante la regulación de la velocidad de giro de los ventiladores del condensador.

En el gráfico de la parte inferior ilustramos una comparación entre un sistema semicompacto de expansión directa frente a un evaporador waterloop donde hemos considerado cada consumo de energía adicional (aeroenfriador y bomba de circulación). Aunque a priori un sistema de condensación indirecta sea en torno a un 25% más caro que una solución mediante un equipo semicompacto se muestra que podemos recuperar el sobrecoste inicial en un plazo moderado de retorno de inversión.

Gracias a estas ventajas y beneficios comentados se espera que los evaporadores waterloop sustituyan a las instalaciones tradicionales de refrigeración como solución definitiva, eficiente y segura.