Sistemas transcríticos de CO2 (R744): guía práctica de mantenimiento

Qué diferencia al CO2

El R744 se comporta de manera diferente a los HFC en ambos extremos de su rango. El punto crítico se sitúa a 31 °C y 73,8 bar. En los días cálidos, la cesión de calor en el enfriador de gas (gas cooler) tiene lugar por encima de dicha presión, por lo que el refrigerante no se condensa, sino que se enfría como un fluido supercrítico. Esto se denomina funcionamiento transcrítico ^[1]. El punto triple es de -56,6 °C y 5,2 bar (absolutos). Por debajo de dicha presión no existe líquido, únicamente sólido y gas, por lo que el CO2 que se expande o se libera en exceso se convierte en hielo seco a unos -78 °C ^[1][4].

Un sistema industrial o de supermercado típico tiene un gas cooler en el lado de alta presión, un receiver (tanque de flash) a presión intermedia, y compresores para baja y media temperatura. El gas flash formado en la expansión es gestionado por una válvula de bypass o por un compresor paralelo, que es más eficiente en climas cálidos ^[8]. Las calculadoras de cobre y acero para CO2 dimensionan la tubería para estas presiones.

Seguridad antes de empezar

• Asfixia. El CO2 es inodoro y más pesado que el aire, por lo que se acumula en las partes bajas de salas de máquinas, fosos y cámaras frigoríficas. El límite de exposición de 8 horas es de 5.000 ppm ^[2]. A aproximadamente un 10 % en el aire, una persona puede perder el conocimiento en menos de un minuto ^[4].
• Límite práctico. El CO2 es de clase A1 y el límite práctico de la EN 378 es 0.1 kg/m3 ^[4][7]. Cuando una fuga puede excederlo en un espacio ocupado, se requiere detección permanente con alarma ^[2]. Monte el detector en una posición baja, no a la altura de la respiración ^[3].
• Alivio de presión. Las válvulas de alivio en el receiver y otros recipientes pueden descargarse ante un fallo, por ejemplo tras un corte de energía. La salida debe ir al exterior, y allí puede formarse hielo seco ^[2]. Consulte el artículo sobre dispositivos de alivio EN 13136.
• Presión de reposo. Un sistema detenido se calienta y presuriza. En algunos sistemas, la presión de reposo está por encima de la presión de succión máxima nominal. La refrigeración auxiliar o una válvula de alivio la limitan entonces ^[2][3]. Lea la presión antes de abrir nada.
• EPI. Use guantes y gafas protectoras. El contacto con CO2 sólido o líquido provoca quemaduras por congelación ^[2][4]. Utilice un detector personal de CO2 al trabajar en espacios bajos ^[4].

Pasos de servicio

1. Evalúe la situación. Lea las presiones, compruebe que el detector funciona y que la sala está ventilada. Realice un análisis de riesgos del trabajo antes de empezar; es parte de lo que un técnico certificado debe ser capaz de hacer ^[6].
2. Utilice equipo clasificado. Las mangueras, manómetros, indicadores y equipos de recuperación deben estar clasificados para la presión de la parte a la que se conecta. Use mangueras de alta presión con un cable de seguridad anti-latigazo ^[2][4].
3. Aísle y recupere. Cierre la sección, con una vía de alivio para cualquier líquido que pueda quedar atrapado. Recupere el CO2 en un cilindro adecuado. Si no se puede evitar la ventilación, hágalo al aire libre, lejos de personas, y controle la presión. Copeland aconseja ventilar en forma líquida para evitar el hielo seco ^[2].
4. Prueba. Realice una prueba de presión con nitrógeno seco, primero de resistencia y luego de estanqueidad. La guía de Danfoss indica 1.43 × PS como presión de prueba ^[1]; los detalles están en la guía de pruebas de presión. Luego realice una comprobación de fugas con un detector de CO2, ya que el CO2 ya está en el aire ^[3]. Consulte la guía de detección de fugas.
5. Evacue. El CO2 tolera muy poca agua: unos 10 ppm es un máximo adecuado, y el agua libre genera cristales de hielo y ácidos. Evacue minuciosamente; un filtro deshidratador de tamiz molecular ayuda ^[1]. Consulte la guía de evacuación.
6. Rompa el vacío con vapor. Tras la evacuación, el sistema está por debajo del punto triple. Cargar líquido entonces genera hielo seco. Cargue vapor hasta que la presión esté por encima del punto triple y según las instrucciones del fabricante, y solo entonces cambie a líquido ^[2][3].
7. Cargue lentamente. La presión máxima de algunos sistemas, como los sistemas en cascada y partes de sistemas booster, está por debajo de la presión del cilindro. Cargue lentamente para que las válvulas de alivio no se abran ^[2].
8. Compruebe y documente. Inicie el sistema y verifique las presiones, el punto de consigna del gas cooler y la presión del receiver según el manual. Escriba el informe de servicio.

Reglas en la UE

• El R744 no es un gas fluorado. El Reglamento de gases fluorados cubre las sustancias enumeradas en sus Anexos I y II, y el CO2 no es una de ellas ^[5]. El deber de comprobación de fugas en el Artículo 5 se aplica a equipos con esos gases ^[5], por lo que no se aplica a un sistema solo de CO2.
• Aún se requiere competencia. El Artículo 10 del (UE) 2024/573 requiere certificación para instalación, mantenimiento, reparación y desmantelamiento, y cubre las alternativas relevantes a los gases fluorados, incluidos los refrigerantes naturales ^[5]. El Reglamento de Ejecución (UE) 2024/2215 establece los tipos: A1 y A2 para gases fluorados e hidrocarburos, B para CO2, C para amoníaco (Artículo 3(2)). Salvo exención, el titular debe tener el certificado para la actividad ^[6].
• Qué cubre el examen B. La prueba incluye pruebas de presión y vacío, eliminación y carga segura de R744, análisis de riesgos, detección de gas y EPI, y el hielo seco formado en el punto triple (Anexo I, encabezado 13) ^[6]. La soldadura fuerte puede ser realizada por una persona que tenga la cualificación nacional bajo supervisión (Artículo 3(3)(a)) ^[6].
• Equipos a presión y seguridad. La Directiva de Equipos a Presión 2014/68/UE y la EN 378 se aplican al sistema independientemente del refrigerante, y las reglas de inspección nacionales pueden añadir requisitos. Consulte los artículos sobre PED y EN 378. Si se requiere el certificado B y cómo, lo decide cada Estado miembro, así que consulte el artículo nacional.

Fallos típicos y dónde buscar

Los fallos se encuentran mejor comparando las lecturas de presión y temperatura con los puntos de consigna del controlador de la central, por ejemplo, los controladores Danfoss AK-PC 782 o Carel. Los nombres de los parámetros y los códigos de alarma difieren entre fabricantes. Búsquelos en la aplicación de resolución de problemas y en el manual del controlador en lugar de adivinar.

Lista de verificación

• Certificado válido para CO2 (tipo B en la UE) y análisis de riesgos realizado.
• Detector funcionando, sala ventilada, guantes, gafas y detector personal en uso.
• Presiones leídas antes de abrir; presión de reposo considerada.
• Mangueras, manómetros y equipo de recuperación clasificados para la presión.
• No hay líquido atrapado entre válvulas cerradas.
• Vapor primero al cargar un sistema evacuado, luego líquido.
• Prueba de presión, comprobación de fugas y evacuación realizadas y registradas.
• Salidas de las válvulas de alivio despejadas y dirigidas al exterior.