En 2010, esta ciudad que durante 10 años utilizó el sistema de refrigeración con R22 en el estadio Marcel Dutil Arena reemplazó el sistema por R744, más conocido como CO2.
“Hemos desarrollado el sistema Eco-2 para hacer frente a la eliminación de los HCFCs en Québec y proporcionar una alternativa natural al amoníaco” dice Luc Simard, Ingeniero de la Compañía Sistemas de Control de Compresores (CSC), en Les Coteaux , Québec. “Pero nuestro objetivo era usar el 100 por ciento de CO2 en un sistema que podría funcionar en prácticamente cualquier pista de América del Norte.”
El sistema Eco-2 con CO2 en la fase de disipación de calor de gas para líquido difiere del convencional sistema con R22. Con el R22 las salidas de vapor refrigerante del compresor son de 270 psig al nivel más alto. Este vapor sobrecalentado a alta presión entra en un condensador, donde pasa a un estado líquido a alta presión durante el proceso de condensación. Luego, el líquido de alta presión pasa a través de una válvula de expansión y sale como una mezcla de vapor y líquido a baja presión. Esta mezcla circula a través de un intercambiador de calor en un circuito primario que refrigera glicol o salmuera en un circuito secundario para congelar hielo. El ciclo completo ocurre debajo de la presión crítica, lo que significa que el refrigerante existe en ambos estados de vapor y líquido durante el proceso de transferencia de calor. Esto es llamado Ciclo de Refrigeración “subcrítico”.
Sin embargo, con el Sistema Eco-2, el gas permanece en estado de vapor en todo el proceso de transferencia de calor. Debido a que el vapor se mantiene por encima del punto de presión crítica y por lo tanto no puede cambiarse al estado líquido durante el proceso de transferencia de calor, lo que se llama Ciclo de Refrigeración “transcrítico”.
Simard utiliza la válvula ICMTS de Danfoss para regular el flujo de CO2 en el sistema. “Esta válvula es absolutamente esencial para el proceso”, enfatizó. “Sin esta válvula el ciclo de refrigeración no funciona, y no hay hielo.”
La válvula ICMTS de Danfoss permite el ciclo transcrítico mediante la regulación del cambio de vapor a estado líquido. Después de entrar en un estado líquido, el CO2 es bombeado a través de una red de tubos de cobre de ½ pulgada de diámetro embutido en una losa de hormigón de cuatro pulgadas. Dos pulgadas de hormigón se vierten en la parte superior de la losa existente para sostener la nueva tubería. Tubos de cobre se utilizan para contener el líquido presurizado. Los tubos están envueltos en una lámina de polietileno muy delgada para evitar cualquier interacción posible con el hormigón.
“La pista entera funciona como un congelador enorme”, continuó Simard. “Una pequeña bomba hace circular el CO2 líquido a través de los tubos. La losa funciona como un evaporador en un congelador de alimentos.”
El CO2 está constantemente en ebullición en los tubos. Debido a que la ebullición se produce siempre a una temperatura específica constante, la temperatura de la losa de hormigón se mantiene a 19°F (-7°C) constante. Gracias al sistema Eco-2, cuando la máquina Zamboni hace resurgir el hielo, el agua se congela de inmediato haciendo el hielo seco y suave.
“Otro de los beneficios del ciclo transcrítico CO2 es que produce una gran cantidad de calor que puede ser recuperado para generar una gran cantidad de agua caliente”, agregó Simard. “Utilizamos un EKC326a de Danfoss, control de condensación para mantener el vapor del CO2 en el rango transcrítico. Luego el vapor es liberado del intercambiador de calor a 212°F (100°C) en dos unidades de recuperación de calor para generar agua caliente para las duchas y calefactores.”
Gracias a la recuperación de calor, el invierno pasado la pista no requirió de ningún apoyo de calefacción por agua caliente, lo que redujo los costos de energía. El (COP) coeficiente de rendimiento del sistema Eco-2 es de 3,35 (equivalente a 11,43 EER) cuando funciona en modo de recuperación de calor contínuo y de 3,56 (12,1 EER) cuando la temperatura ambiente externa cae por debajo de 41°F (5°C). En comparación con un COP de 3,2 con sistemas líderes que utilizan un circuito de glicol/salmuera, el sistema Eco-2 reduce los costos anuales de refrigeración en casi un 5 por ciento.
“Cuando se combina toda la energía y los beneficios ambientales, este sistema es un verdadero ganador”, dice Simard. “Y gracias a las válvulas Danfoss, podemos ampliar esta solución para las pistas de hielo más allá de Canadá al resto de América del Norte.