Con el CO2 no basta con saber qué presión maneja un equipo: también importa en qué lado de los 31 °C trabaja. El punto crítico del CO2 R-744 separa dos modos de operar, y de ahí salen presiones, controles y compresores distintos. Veamos los números de Copeland, incluidas dos cifras que no coinciden entre sí.
El punto crítico del CO2 R-744 en números
Según la guía de producto de CO2 de Copeland, el punto crítico está en 31 °C (87.8 °F) y 73.8 bar manométricos. El texto de la misma guía menciona 72.8 bar, y el blog de Copeland habla de 72.7 a 72.8 bar.
Esa diferencia de un bar no cambia el concepto, pero conviene saberla. Si comparas catálogos, es probable que veas ambos valores. En un documento verás una cifra y en otro, la otra, así que cita la fuente. Puedes consultar la guía de producto de CO2 de Copeland.
El punto triple y el hielo seco
El punto triple del CO2 es de 4.2 bar manométricos (5.2 bar absolutos) a unos -57 °C; el blog de Copeland da -56.6 °C. A presión atmosférica, el hielo seco se forma a -78.5 °C.
En la práctica, si la presión interna cae por debajo de 4.2 bar (62.4 psig), puede formarse hielo seco. Por eso las guías de compresor piden una presión mínima de succión. La presión de saturación a 20 °C es de 57.2 bar manométricos.
Subcrítico frente a transcrítico
Primero, un sistema es subcrítico cuando la temperatura de condensación queda por debajo de 31 °C. El CO2 se condensa, igual que cualquier refrigerante.
En un sistema transcrítico, el gas sale del gas cooler por encima de 31 °C, mientras que la evaporación sigue bajo 31 °C. Ahí no hay condensación en el lado alto, así que el control de presión de ese lado es indispensable.
Qué presiones esperar según cada modo
La guía de Copeland da valores de referencia en bar manométricos. En reposo, a 10 °C de ambiente la presión es de 44 bar, y a 30 °C sube a 71.1. En el evaporador, la baja temperatura ronda 10 a 15 bar y la alta temperatura 25 a 30 bar.
Del lado transcrítico, la presión alta de operación ronda 90 bar, el corte de alta va de 108 a 126 bar y la válvula de alivio de 120 a 140 bar.
- Reposo a 10 °C: 44 bar.
- Reposo a 30 °C: 71.1 bar.
- Evaporador de baja temperatura: 10 a 15 bar.
- Alta transcrítica: unos 90 bar.
Por qué importa el punto crítico del CO2 R-744 al elegir compresor
Copeland separa los compresores por modo. Los ZO y ZOD son scroll subcríticos, para cascada y booster, con presión de reposo del lado de descarga de 52 bar. Los 4MTL son semiherméticos transcríticos de 5 a 50 HP, y los 4MSL subcríticos de 3 a 15 HP.
Por lo tanto, saber si tu instalación es sub o transcrítica decide la familia de compresor. Además, el modo de operación define el resto del diseño, desde el gas cooler hasta los presostatos. La guía no define las letras de los modelos más allá de eso, y no las inventamos.
Seguridad: el CO2 también asfixia
El CO2 también tiene un límite por asfixia. La guía de Copeland da un límite práctico de asfixia de 0.1 kg/m3 (56 000 ppm), frente a 0.48 kg/m3 para el R-404A según EN 378.
Además, el GWP del CO2 es 1 (IPCC AR4). Sin embargo, no encontramos en fuentes abiertas su clase ASHRAE, así que no la afirmamos.
Una regla para recordar en el taller
Antes de abrir un manifold, pregúntate en qué lado de 31 °C está el equipo. Esa respuesta te dice si esperas condensación o gas denso, y qué rango de presión es normal. También te avisa si necesitas control de presión del lado alto. Por último, compara siempre contra las presiones de reposo: 44 bar a 10 °C o 71.1 bar a 30 °C hablan de un sistema parado, no de uno operando. Si tienes dudas, el blog de Copeland sobre propiedades del R-744 lo explica con detalle.
Dudas sobre el punto crítico del CO2 R-744
¿Cuál es la presión crítica exacta? La guía de Copeland da 73.8 bar manométricos, pero su texto menciona 72.8. Cita la fuente que uses.
¿Qué es un sistema transcrítico? Uno donde el gas sale del gas cooler sobre 31 °C, mientras la evaporación sigue bajo 31 °C. El lado alto no condensa y por eso requiere control de presión, según la guía de Copeland.
¿Cuándo se forma hielo seco? Si la presión interna baja de 4.2 bar (62.4 psig), según el blog de Copeland. Por eso las guías de compresor piden mantener una succión mínima; en el Stream CO2, al menos 6 bar absolutos.
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