Instalaciones de CO₂: tipos de central, cuándo usar cada una y la electrónica que las gobierna

A finales de 2025 había en Europa 111.650 instalaciones transcríticas de CO₂, 106.000 de ellas en tiendas de alimentación: un 34 % del parque de supermercados, según el estudio de mercado de ATMOsphere. Hace quince años eran unos pocos cientos y casi todas en el norte de Europa. Lo que ha cambiado no es el CO₂, que es el mismo, sino la forma de montar las centrales para que funcionen en climas como el nuestro.

Por eso, cuando alguien dice «la tienda es de CO₂» no está diciendo mucho. Una booster básica, una booster con paralelo y eyectores, una cascada CO₂/propano o un circuito de CO₂ bombeado con amoniaco arriba se comportan, se averían y se mantienen de forma muy distinta. Vamos por partes.

¿Cuántos tipos de instalaciones de CO₂ hay?

A efectos prácticos, siete. Las cuatro primeras son la misma central transcrítica con mejoras que se suman; las tres últimas son otra filosofía.

Lo que hace distinto al CO₂: el punto crítico y las presiones

Todo lo que diferencia una central de CO₂ sale de dos números: su punto crítico, a 31,0 °C y 73,8 bar, y su punto triple, a −56,6 °C y 5,2 bar (presiones absolutas). Por encima del crítico no existe condensación: el gas se enfría sin volverse líquido. Por debajo del triple no hay líquido: el CO₂ pasa directamente a hielo seco.

Y las presiones de trabajo son las que asustan cuando se viene del HFC:

Presiones de saturación calculadas con CoolProp (ecuación de estado de Span-Wagner). Ojo con la columna: muchos controladores muestran presión absoluta y los manómetros, relativa.

Central transcrítica booster: el punto de partida

La booster es la configuración de referencia en supermercado. Una sola central con dos grupos de compresores: los de baja aspiran de los congeladores (−30 °C, unos 14 bar) y descargan en la aspiración de los de media (−8 °C, unos 28 bar), que comprimen todo hasta el gas cooler. A la salida, la válvula de alta presión (HPV) lamina el CO₂ hasta un recipiente intermedio, a unos 35 bar, del que sale el líquido para todos los servicios. El vapor que se forma en esa expansión (el gas de flash) se lamina otra vez, con la válvula de by-pass, hasta la aspiración de media.

El «problema de la condensación» en las transcríticas

En invierno el gas cooler trabaja como un condensador más: el CO₂ sale líquido, por debajo de 31 °C, y la central rinde tan bien o mejor que una de HFC. El problema llega cuando el aire exterior pasa de unos 25-28 °C: la salida del gas cooler ya no puede bajar de 31 °C, el CO₂ no condensa y la central entra en régimen transcrítico.

Desde ese momento la presión de alta deja de depender de la temperatura y la elige el control con la HPV: para cada temperatura de salida del gas cooler hay una presión óptima, que en nuestro cálculo de ciclos sale de unos 89 bar a 35 °C y de 104 bar a 40 °C. Y aparece la pega de verdad: al laminar desde tanta presión, buena parte del CO₂ llega al recipiente como vapor, ese gas de flash vuelve a la aspiración de media y los compresores tienen que comprimirlo otra vez desde 28 bar. Es energía que se tira. Todas las mejoras de la booster van contra eso.

Compresión paralela: la primera mejora

En lugar de laminar el gas de flash hasta 28 bar, un compresor (o grupo) lo aspira directamente del recipiente a unos 35 bar y lo lleva al gas cooler. Comprime desde más arriba, así que cada kilo cuesta menos.

En un estudio de SINTEF sobre una booster de supermercado, la compresión paralela redujo el consumo de los compresores en torno a un 19 % con 30 °C exteriores. El ahorro anual depende de cuántas horas pase la central en transcrítico; en un clima como el de casi toda España, son muchas. Por eso en tiendas medianas y grandes el paralelo ya se da por supuesto.

Eyectores: aprovechar la energía de la expansión

Un eyector es una tobera sin piezas móviles. El chorro de CO₂ a alta presión que sale del gas cooler (el flujo motriz) arrastra y comprime otro flujo de menor presión y descarga a la presión del recipiente. Hay dos usos:

• Eyectores de vapor (HP): suben parte del vapor que sale de los servicios de media hasta el recipiente. Ese vapor lo comprimen después los compresores paralelos, que trabajan desde más arriba. Menos carga en los de media.
• Eyectores de líquido (LE): recogen el líquido que sale de evaporadores que trabajan inundados, sin recalentamiento. Permiten subir la temperatura de evaporación de media unos grados, y cada grado cuenta.

Las cifras publicadas varían según el clima y con qué se compara. En el caso suizo que presentó la conferencia Gustav Lorentzen del IIR en 2014, el potencial anual de los eyectores frente a una central con paralelo era del 10 al 20 %. Danfoss, en tiendas de Estados Unidos, da hasta un 13,4 % más que el paralelo solo con 35 °C, y un 21 % frente a una booster tradicional (dato del fabricante). SINTEF calculó un 5 % más con un grupo de eyectores y un 8 % con dos.

La pega es que el eyector no va solo: necesita paralelo, un control que reparta el flujo entre HPV y eyectores, y un proyecto bien dimensionado. Un eyector grande en una tienda que pasa casi todo el año en régimen subcrítico no se paga.

Clima cálido: enfriamiento adiabático y subenfriamiento

Las otras dos herramientas atacan el problema desde el gas cooler, bajando la temperatura a la que sale el CO₂:

• Enfriamiento adiabático: se humedece el aire antes de que entre al gas cooler (paneles mojados o pulverización) y baja varios grados en las horas de calor. Es barato de energía, pero consume agua, exige tratamiento y mantenimiento, y hay que estudiar su encaje en la normativa de legionela de la instalación.
• Subenfriamiento mecánico: un pequeño circuito auxiliar (propano, HFO o una etapa de CO₂ del propio sistema) enfría el CO₂ a la salida del gas cooler. Menos flash, menor presión óptima. Añade un circuito, pero sin agua.

Combinando paralelo, eyectores y alguna de estas dos, la transcrítica se ha hecho competitiva en el sur de Europa. Hace diez años se hablaba de un «ecuador del CO₂», una línea por debajo de la cual no compensaba. Hoy ya no se habla de ella.

Subcrítica en cascada: cuándo tiene sentido

En una instalación subcrítica el CO₂ nunca ve el aire exterior. Trabaja en la etapa de baja (o en baja y media) y condensa contra el evaporador de otro circuito, típicamente a −5/−10 °C, es decir, a unos 26-30 bar. Siempre muy lejos de los 73,8 bar del punto crítico. Arriba puede ir:

• HFC/HFO: habitual en reformas en las que se conserva una central de media y se añade CO₂ en baja. El HFC sigue sometido al calendario del Reglamento F-Gas.
• Propano: en enfriadoras de carga reducida, fuera de la zona de público. Muy usado en el centro y norte de Europa.
• Amoniaco: la cascada NH₃/CO₂ de la industria de congelados, que tiene su propio artículo.

Tiene sentido cuando la carga de baja temperatura pesa mucho, cuando el clima castiga la transcrítica o cuando hay una etapa alta que se quiere aprovechar. Lo que se paga: dos circuitos, dos refrigerantes, dos técnicos con competencias distintas y un intercambiador de cascada en medio, que se convierte en el componente crítico.

Lo que hay que montar para que el CO₂ no se escape de presión

Una subcrítica depende de que la etapa alta la mantenga fría. Si la etapa alta se para (avería, corte de luz, mantenimiento), el CO₂ empieza a calentarse hacia la temperatura de la sala y su presión sube hacia los 60-70 bar. Lo mismo le pasa a una transcrítica parada. Las soluciones son tres, y casi siempre se combinan:

1. Unidad auxiliar de mantenimiento de presión: una pequeña unidad condensadora, con alimentación de socorro si hace falta, que enfría el recipiente durante la parada y mantiene la presión por debajo del tarado de las válvulas.
2. Diseño para la presión en parada: recipiente y tramos de baja con una presión máxima admisible suficiente para la temperatura de la sala. Es más caro de material, pero no depende de que algo funcione.
3. Válvulas de seguridad bien elegidas y canalizadas: si todo lo anterior falla, descargan. En CO₂ la descarga es menos grave que en un HFC (PCA 1), pero se pierde carga y la instalación no arranca hasta reponerla.

CO₂ bombeado: el CO₂ como fluido secundario

Aquí el CO₂ no se comprime en la zona de producción: un chiller (amoniaco, propano o HFC) lo condensa en sala de máquinas y unas bombas lo mandan líquido a los evaporadores, donde se evapora en parte y vuelve. Es una salmuera que cambia de fase, con tuberías mucho más finas que una de glicol y sin compresores en la planta. Es la forma más sencilla de sacar el amoniaco de las cámaras sin renunciar a él. Explicamos la diferencia con la cascada en el artículo del NH₃/CO₂.

¿Son peligrosas las altas presiones del CO₂? Lo que da miedo y lo que hay de cierto

Las tres dudas que más se oyen cuando una empresa o un técnico se plantea el CO₂ por primera vez:

«Trabajar a 100 bar es una bomba»

La presión es alta, pero los volúmenes son pequeños: el CO₂ tiene una capacidad frigorífica volumétrica unas cinco veces mayor que la del R-404A, así que las tuberías y los compresores son mucho más pequeños para la misma potencia. Los componentes de alta están fabricados para esas presiones (la línea de alta se suele diseñar a 120 bar o más) y la instalación entra en la normativa de equipos a presión como cualquier otra. Los riesgos reales son otros:

• Líquido atrapado entre dos válvulas cerradas: al calentarse, la presión sube sin límite. Todo tramo que se pueda aislar con líquido necesita su válvula de seguridad.
• Hielo seco: si al cargar o al purgar la presión baja de 5,2 bar, se forma hielo seco que puede taponar tuberías y válvulas.
• Atmósfera en salas cerradas: el CO₂ no es tóxico como el amoniaco, pero desplaza el oxígeno y a partir de ciertas concentraciones es peligroso. Las salas y cámaras necesitan detección de CO₂.
• Herramienta inadecuada: manómetros, latiguillos y puentes de manómetros pensados para HFC no sirven para la alta de una transcrítica.

«En verano no condensa y no rinde»

Es verdad para una booster básica. Es la razón de ser del paralelo, los eyectores y el adiabático. La pregunta correcta no es «CO₂ sí o no» sino qué configuración pide el clima y el tamaño de la tienda. Una booster sin paralelo en Sevilla o en Murcia es un error de proyecto, no un defecto del CO₂.

«Es demasiado complejo»

Lo es más que una central de HFC: más transmisores, más válvulas motorizadas, un recipiente que controlar y varias lógicas que interactúan (HPV, by-pass, paralelo, eyectores, recuperación de calor). La complejidad se concentra en dos sitios: el proyecto (gas cooler, recipiente, consigna de alta, protección en parada) y el control. Una central de CO₂ bien proyectada y bien parametrizada da pocas averías. Una mal proyectada da problemas durante años.

La electrónica que manda: Danfoss, Carel, Eliwell y Dixell

En una transcrítica, el controlador de la central es la mitad de la instalación: decide la presión de alta, la del recipiente, cuándo entra el paralelo y cuánto flujo pasa por los eyectores. Estos son los controladores de central para CO₂ de los cuatro fabricantes más presentes en España:

Opinión de friobase: en las centrales de CO₂ que se ven en campo en España, Danfoss es con diferencia lo más habitual, seguido de Carel. Eliwell y Dixell aparecen sobre todo en controladores de mueble y de cámara, y menos en la central. No hay datos públicos de cuota por fabricante, así que tómalo como lo que es: lo que se ve en las salas de máquinas.

Dos consejos que valen para cualquier marca. Primero, cada fabricante llama distinto a lo mismo: antes de tocar una consigna de alta o de recipiente, entiende el algoritmo, porque una consigna «retocada» puede costar un 30 % de COP. Los parámetros de muchos controladores están en parametrox. Segundo, el gestor de sistema es el punto débil en ciberseguridad: el ataque a supermercados franceses entró precisamente por ahí.

Formación y reciclaje: el cambio que más cuesta

El CO₂ no se aprende con un curso de un día. Un técnico que viene de veinte años de R-404A tiene que cambiar de hábitos: leer presiones absolutas, cargar sin formar hielo seco, entender que la alta la decide el control y no el ambiente, y respetar la presión en parada antes de abrir cualquier tramo.

• Certificación: el nuevo Reglamento F-Gas crea una categoría específica para el CO₂ (la B). Será obligatoria en España cuando se publique el real decreto que sustituye al RD 115/2017; te lo contamos en el carné de CO₂ para frigoristas.
• RSIF: el CO₂ es un refrigerante L1, así que la instalación es de nivel 1 o 2 según la potencia; con amoniaco en cascada, siempre nivel 2. Detalle en nivel 1 y nivel 2.
• Electrónica: es la parte que más formación pide y la que menos se da. Conviene formarse en el controlador concreto de la instalación que se va a mantener, no en el CO₂ en general.

Y todo esto con un sector que ya va corto de gente. Si te interesa el contexto, lo analizamos en el estado del sector del frío en España.

CO₂ frente a amoniaco: un avance

En supermercado la competencia del CO₂ son los HFO y el propano. En industria, la competencia es el amoniaco, y ahí la decisión es otra:

Cuál gana en cada caso (por tamaño, temperatura y clima) lo dejamos para un próximo artículo sobre la competencia entre el CO₂ y el amoniaco en la industria. Si quieres recibir el aviso, suscríbete a la newsletter.

Tres datos que casi nadie cuenta

• El CO₂ no es nuevo: es de los refrigerantes más antiguos. Thaddeus Lowe lo patentó en 1867, Carl Linde diseñó una máquina de CO₂ en 1882 y la británica J&E Hall fabricaba compresores de CO₂ hacia 1890. Se usó en los barcos británicos hasta los años 40, cuando lo desplazaron los CFC. Lo recuperó el noruego Gustav Lorentzen, que en 1988 ideó la forma de controlar el ciclo transcrítico.
• Cinco veces más capacidad por litro. A −10 °C, cada m³ de vapor aspirado de CO₂ transporta unas 4,8 veces más frío que el de R-404A y unas 6 veces más que el de amoniaco (cálculo propio con CoolProp). Por eso una línea de aspiración de CO₂ parece de otra instalación mucho más pequeña.
• Por debajo de 5,2 bar no hay líquido. Si cargas líquido en una instalación con vacío, se forma hielo seco en el punto de entrada. La práctica correcta es cargar primero en fase vapor hasta pasar de esa presión, y solo después cargar líquido.

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