¿Qué son los gases refrigerantes?

¿Qué son los gases refrigerantes?

Tipos y prohibiciones de la F-GAS

En el ciclo de refrigeración de un equipo cualquiera de aire acondicionado, circulan gases refrigerantes que sirven para reducir o mantener la temperatura de un ambiente por debajo de la temperatura del entorno para ello se debe extraer calor del espacio y transferirlo a otro elemento cuya temperatura sea inferior a la del medio a refrigerar. Esta labor puede ser muy compleja, pero con el fluido refrigerante resulta mucha más sencilla de lo que parece.



Esto puede llegar a conseguirse haciendo pasar nuestro refrigerante por diversos estados o condiciones, cada uno de estos cambios se denomina procesos.

El gas refrigerante comienza en un estado o condición inicial, pasa por una serie de procesos según una secuencia estudiada y calculada para volver a su condición inicial. Esta serie de procesos se denominan «ciclo de refrigeración «. Este ciclo se repetirá tantas veces como sea necesario para conseguir absorver el calor del medio refrigerar.

Este refrigerante es un compuesto químico al cual le vamos a provocar unos cambios físicos par obtener nuestro resultado, EL FRÍO. Como compuesto químico que es, contiene unos elementos los cuales resultan ser altamente contaminantes, provocando efectos adversos para nuestro planeta. Es por eso que existen una serie de normas y restricciones que regula la manipulación y el uso de éste.

La normativa F-Gas. Hacia la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero
El sector de los gases refrigerantes se encuentra actualmente en plena evolución y modernización debido a la aplicación de la normativa europea F-Gas, cuyo objetivo principal es la reducción del uso de gases fluorados de efecto invernadero (GEI) en un 70% de cara al año 2030.

Esta normativa, unida a la aplicación del Impuesto sobre los gases fluorados (artículo 5 de la Ley 16/2013), en vigor desde el 1 de enero de 2014, ha generado un clima de incertidumbre entre los profesionales y fabricantes que se encuentran buscando alternativas y gases sustitutos que sean compatibles con los equipos de refrigeración ya instalados y que sean igual de eficientes en su aplicación.

La normativa F-GAS fija un calendario de eliminación gradual de uso de refrigerantes, conocido como phase down, en el que se fijan las cuotas de comercialización de HFCs, establecida en el citado Reglamento y se promueve el uso de refrigerantes alternativos que puedan sustituir a los HFCs de alto Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA).


Intervenidos 27.000 kilos de gases fluorados prohibidos por la UE

 

Intervenidos 27.000 kilos de gases fluorados prohibidos por la UE

 


¿Qué es el PCA?

El PCA, o potencial de calentamiento atmosférico (GWP en inglés), hace referencia a una unidad que mide cómo de nocivo es el gas para la atmósfera y el calentamiento global. Cuanto mayor sea el PCA, más perjudicial será el gas.

Desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar los gases refrigerantes HCFC (por ejemplo R22) puros para el mantenimiento y recarga de equipos de refrigeración y aire acondicionado, según estipula el Reglamento 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. Asimismo, desde el 1 de enero de 2015 estará prohibido el uso de HCFC reciclados.

Posteriormente se han encontrado otras soluciones para sustituir los anteriores refrigerantes, son conocidas con el nombre de «refrigerantes verdes», o refrigerantes de bajo PCA como el R-407C, el R-134A y el R-410A. Sin embargo, estos gases de bajo PCA no podrán usarse en 2022 para equipos nuevos, aunque aún no tienen fecha límite para servicio y mantenimiento.

Hemos asistido, desde hace años, a un debate considerable sobre los efectos de la liberación de los refrigerantes en la atmósfera, y su incidencia sobre el cambio de la capa de ozono que protege la Tierra de los rayos UV del sol.

Estos debates se centraron sobre los efectos nefastos de los refrigerantes como CFC, que se prohibieron más tarde. Los problemas provocados por CFC están unidos al hecho de que contienen componentes de cloro (Cl), que son responsables de la destrucción del ozono (O3).

El Protocolo de Montreal, acuerdo internacional para la protección de la capa de ozono, especificó en sus directivas, primero la eliminación de los clorofluorocarburos (CFC) de mayor contenido en cloro y retirada de los HCFC. Tras la eliminación del CI, protagonizó las restricciones de estos gases el protocolo de Kioto para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, Actualmente se actualizan las restricciones mediante la enmienda de Kigali, la cual avalan ponencias.

Actualmente, nos encontramos ante un proceso de evolución hacia la sustitución de refrigerantes en el sector de la refrigeración, con cierta incertidumbre sobre qué tipos de gases refrigerantes van a utilizarse en el futuro y cómo deberán adaptarse las máquinas refrigerantes y los aparatos de refrigeración industrial, comercial e incluso doméstica, a los mismos.
Por el momento, sabemos qué gases existen actualmente y cuáles tienen fecha de caducidad, como veremos a continuación.

Los gases refrigerantes fluorados (F-Gases)

Los gases fluorados tales como el R-134a (HFC) y el R-404A (mezcla de HFC), se utilizan mucho en equipos de refrigeración más grandes, como los utilizados en supermercados.

En gran parte de los equipos de aire acondicionado se utilizan refrigerantes de gases fluorados (como R-410a o R-407C, ambos mezclas de HFC). Actualmente ya se están expandiendo las aplicaciones con gases refrigerantes alternativos como los A2L (R32). Tienen un CPA (GWP) mucho más bajo, incluso casi nulo.

Por otra parte, existen otro tipo de refrigerantes alternativos no fluorados, entre los que se encuentran R-744 (CO2), R-600a (isobutano), R-290 (propano), R-1270 (propileno) y R-717 (Amoniaco).

Refrigerantes no fluorados

Estos refrigerantes no fluorados, denominados también «refrigerantes naturales» tienen la ventaja de no tener fecha límite de aplicación en la normativa F-Gas. El amoniaco, por ejemplo, es un gas cuyo uso se remonta al siglo XIX y su aplicación en equipos de refrigeración comercial está muy extendida aún hoy en día.

Muchos profesionales lo consideran hoy como el refrigerante del futuro, como el argentino Roberto Aguiló que ya lo defendía en su ponencia «El Amoniaco es el pasado, el presente y el futuro en las plantas de refrigeración y frío industrial argentinas».

¿Qué son los gases refrigerantes

Gases con fecha límite de uso: 31 diciembre 2021 según la normativa europea F-GAS
A partir del 1 de enero de 2022, quedarán prohibidos los gases refrigerantes con un PCA superior a 150 para su uso en nuevos frigoríficos y congeladores para uso comercial (sellados herméticamente) así como en centrales frigoríficas multicompresor compactas para uso comercial de más de 40 kW.

R-410A

PCA= 1975. Es un refrigerante fluorado libre de cloro (sin CFC´s ni HCFC´s) y por lo tanto no produce ningún daño a la capa de ozono. Tiene un elevado rendimiento energético, es una mezcla única y por lo tanto facilita ahorros en los manteniminetos futuros. No es tóxico ni inflamable y es reciclable y reutilizable.

Propuestas de refrigerantes sustitutivos del R-410A.

R-407A

PCA=2017. El R-407A es una mezcla de gases refrigerantes HFC no azeotrópica, por lo que no produce ningún daño a la capa de ozono, bajo potencial de calentamiento atmosférico. Este gas es usado comunmente en equipos nuevos que trabajen a temperaturas medias y bajas. También es un sustituto indirecto (retrofit) del R-502 y sus sustitutos HCFC como por ejemplo el R-22, R-408A, DI-44, HP80.

R-407F

PCA=1825. Se trata de un gas HFC mezclado de bajo PCA y que ofrece un mayor coeficiente de rendimiento (COP). Además, la sustitución del R-404A y el R-507 por el R-407F permite un ahorro del 10% en los costes, del 40% en las emisiones de CO2 y del 50% en la tasa del impuesto.

R-134A

PCA=1430. Es un refrigerante libre de cloro (sin CFC´s ni HCFC´s). Es ampliamente usado en otras industrias: aire acondicionado en automóviles, frigoríficos, propelente de aerosoles farmacéuticos. En aire acondicionado se utilizan desde unidades transportables o deshumidificadores, hasta unidades enfriadoras de agua con compresores de tornillo o centrífugos de gran capacidad.

La directiva europea F-Gas prohibirá el uso del actual R404a en nuevos equipos a partir del 2020, pero permitirá el empleo del R134A en equipos de refrigeración estacionarios, por ahora, sin fecha límite. En efecto, a partir de 2020 no se podrán instalar sistemas nuevos con refrigerante con un Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) superior a 2500, y a partir de 2022, el refrigerante utilizado deberá tener un índice PCA menor de 150 para instalaciones centralizadas de expansión directa de más de 40kW. Algunos fabricantes proponen el R-152A como sustitutivo del R-134A.

R-449A

PCA=1397. Es un refrigerante con base de hidrofluoro-olefina (HFO) que no perjudica a la capa de ozono y posee un potencial de calentamiento atmosférico (PCA) bajo, con un equilibrio óptimo de propiedades para sustituir a R-404A/R-507 en aplicaciones industriales comerciales de expansión directa y desplazamiento positivo de temperaturas baja y media.

R-448A

PCA=1387. Se trata de una mezcla de HFO y HFC que ofrece una mejor eficiencia energética combinada para MT y BT (mayor que el R-449A y R-407F). No requiere inyección de líquido debido a la baja temperatura de descarga en las condiciones mostradas, a diferencia del R-407F y el R-407A

R-450A

PCA=605. Es una mezcla de 1234ze y 134a, trabaja como sustituto para el 134A en nuevas aplicaciones y en retrofit, incluyendo sistemas de refrigeración de alimentos, transporte, enfriadoras de agua, procesos industriales de refrigeración, enfriadoras centrífugas, congeladores y procesos de aire acondicionado industrial.

Estos son algunos de los ejemplos de gases refrigerantes disponibles en el catálogo publicado en el RD 552/20219, en la Tabla A del apéndice 1 de la Instrucción IF 2, donde se clasifican todos y cada uno de los fluidos refrigerantes homologados por el Ministerio de Industria. Dicha tabla es una ‘’tabla viva’’ en la cual constantemente se están introduciendo líneas con los nuevos refrigerantes que constantemente van a pareciendo para mantener el equilibrio entre el medio ambiente y las necesidades técnicas de los sistemas de refrigeración.

En esta época de transición se están barajando diversas opciones técnicas, refrigerantes naturales, NH3, R600a, R290, etc… parecen los más aceptados medioambientalmente hablando, ya que los niveles de PCA (GWP) son realmente bajos, prácticamente inapreciables en algunos casos.

Técnicamente requieren unas muy altas exigencias de seguridad. Se trata de sustancias, altamente inflamables, tóxicas y en algunos casos corrosivas. Lo cual requiere una formación y requerimientos técnicos específicos por parte de las empresas manipuladoras.

No obstante, y a pesar de lo idóneos que pueden llegar a ser estos refrigerantes, el I+D+I de las empresas productoras de refrigerantes, hace que continuemos contados con las mezclas a las cuales nos tienen acostumbrados. Recordamos que estas mezclas pueden ser Azeotrópicas y Zeotrópicas, siendo esta últimas las más utilizadas actualmente. En la nomenclatura de los refrigerantes las mezclas Zeotrópicas son las que empiezan por R-4**, R404A, R410A, R449A…

La particularidad de estas es que están compuestas por sustancias las cuales tienen un punto de evaporación diferente, cuanto más alejados se encuentren los puntos de evaporación, mayor desplazamiento (Glide) en evaporación tendrá el refrigerante resultante. Salvo este inconveniente estamos ante una solución técnica muy adecuada para los sistemas de refrigeración comercial y aire acondicionado actuales.

Todo este desarrollo ha provocado que aparezca una nueva clasificación de seguridad para refrigerantes. Esta es la clasificación de seguridad A2L. Parece ser que vamos a trabajar durante bastante tiempo con esta gama de refrigerantes. Entre las particularidades más importantes que nos presentan es que se trata de mezclas creadas en laboratorio, las cuales pueden ir evolucionando constantemente.

Las limitaciones que nos vamos a encontrar con estas sustancias van a ser la cantidad de carga de refrigerante que podemos tener en el sistema. Dependiendo del tipo de refrigerante que empleemos en un sistema podremos tener más o menos carga. Este dato lo va a determinar un valor que encontraremos en la Tabla A del apéndice 1 de la Instrucción IF 2. Se trata del valor LII (límite inferior de inflamabilidad) medido en Kg/m3, es la cantidad de sustancia que al mezclarse con 1m3 de aire lo convierte en un ambiente inflamable. Por esto cuanto menor es el valor, menos carga de refrigerante podremos tener en el sistema de refrigeración.

Para regular este importante dato el RSIF propone unas fórmulas para cuantificar las cantidades de refrigerante con las que deben estar cargados los sistemas de refrigeración dependiendo del emplazamiento la instalación.

Uno de los ejemplos más conocidos es el R32, viene a reemplazar los sistemas diseñados para R410. El R32 se comporta de una manera muy parecida, por no decir exactamente igual al R410 y no es de extrañar ya que el R410 está compuesto en un 50% de R32 (sustancia ligeramente inflamable) y en otro 50% por R125 (un importante agente extintor de la inflamabilidad).

El problema es que el R125 tiene un alto nivel de PCA(GWP) 3500. Esto lo hace incompatible para las exigencias de la F-GAS. Utilizar R32, además de ser una solución técnica idónea, tiene un nivel de PCA(GWP) de 675. Esto lo convierte en un refrigerante amable con el medioamiente y técnicamente muy aceptable.

El R-454C es otro claro ejemplo de la evolución al A2L que estamos viviendo, ya está demostrado que estamos ante un refrigerante de gran efectividad en frío comercial tanto en media como baja temperatura. Su comportamiento es similar al R404A, R449 A. Un nivel de PCA(GWP) inferior a 150 lo convierte en un refrigerante que, además de efectivo, está exento de tasa.

¿Qué son los gases refrigerantes?