Refrigerantes naturales

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Los gases nobles con el medioambiente aportan grandes propiedades de enfriamiento, por lo que identificarlos y trabajar con ellos aportará beneficios muy importantes a la industria, revirtiendo el daño que algunos refrigerantes ya han causado a la Tierra.

El propano resulta adecuado para la refrigeración, incluso en ambientes con altas temperaturas.
Redacción

Los refrigerantes naturales han alcanzado un gran uso en la actualidad, por lo que se sigue trabajando en el desarrollo de sustancias más nobles con la naturaleza y se impulsa el uso de los actualmente disponibles en el mercado, el propano y el isobutano, por ejemplo, dos alternativas convenientes para el sector de la climatización.

Hoy en día suelen utilizarse en aplicaciones pequeñas, tales como en bombas de calefacción, pequeños refrigeradores y sistemas comerciales; especialmente, los tipos HC resultan frecuentes en los sistemas más pequeños. En este caso, los refrigerantes más comunes son el R600a y el R717. Las siglas HC son de hidrocarburo y expresan el contenido atómico de las moléculas.

El propano
De acuerdo con el ingeniero Gildardo Yáñez, el propano es un gas amigable con el medioambiente, ofrece una gran reducción de las emisiones directas y aumenta la eficiencia energética, lo que trae consigo la disminución de las emisiones indirectas, un paso importante para sustituir y lograr la eliminación gradual de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC).

En India, por ejemplo, a partir de 2013, se estableció como uno de los refrigerantes más importantes para utilizar en equipos de aire acondicionado, y es el lugar donde se ha instalado una nueva línea de producción de equipos de aire acondicionado que operan con propano como refrigerante. De acuerdo con datos reportados, resulta una alternativa bastante adecuada para la refrigeración, incluso en ambientes con altas temperaturas. Diseñado con base en las normas de seguridad europeas e internacionales, el R-290 AC, como se le ha nombrado, aporta la mayor eficiencia energética en su clase, con un 23 por ciento menos consumo que en otros equipos operados en aquel país. Por otro lado, China, desde 2006, investiga sobre el R-290 y, desde julio de 2011 se inició la producción de equipos de aire acondicionado (AC) que utilizan propano. Este equipo proporciona un 10 por ciento de aumento en la eficiencia energética y un menor costo respecto del R-410A.

Los principales cambios en los diferentes componentes que repercuten en el costo de la nueva unidad de aire acondicionado en comparación con uno de R-410A portátil son:

  1. Aumento del tamaño y costo del compresor
  2. El ahorro de energía, con un aumento de eficiencia del 10 por ciento
  3. Menor costo de refrigerante, ya que el volumen de carga requerido disminuye significativamente
  4. Reducción de más del 25 por ciento en el costo de intercambiadores de calor, debido a que su tamaño disminuye
  5. Incremento del costo de los componentes eléctricos

Cabe mencionar que a pesar del aumento en el costo del compresor, el costo de una unidad completa de R-290 es menor que una con R-410A. Este refrigerante presenta un comportamiento similar al del R-22. Tiene un potencial cero de destrucción de ozono (ODP) y un potencial de calentamiento global (GWP) insignificante.

El nivel de presión y la temperatura crítica son casi como las del R-22; sin embargo, la temperatura de descarga es mucho más baja. Esto da la oportunidad de trabajar a relaciones de presión más altas, lo cual significa temperaturas de evaporación menores o temperaturas de gas de aspiración más altas.

El R-290 tiene aproximadamente un 90 por ciento de la capacidad volumétrica del R-22 y un 150 por ciento del R-134a a una temperatura de condensación de 45 °C. Es necesario, por lo tanto, un compresor con un desplazamiento volumétrico cercano al del R-22 y de un 10 a un 20 por ciento mayor que para el R-404A.

La capacidad volumétrica aproximada es de 2.5 a 3 veces la del R-600a; por ello, la elección de estos refrigerantes, R-600a y R-290, lleva a diseños de sistemas diferentes, debidos a los diferentes flujos volumétricos necesarios para la misma necesidad de refrigeración.

La desventaja principal en relación con el R-290 es el riesgo de inflamabilidad, causa por la que se deben tomar precauciones de seguridad especiales durante su aplicación y proceso de producción. Los riesgos en estas situaciones son muy diferentes, ya que para que se produzca un accidente es necesario que se cumplan dos condiciones: la mezcla inflamable de gas y aire y el tipo de ignición a ciertos niveles de energía o temperatura. Ambas se deben presentar juntas para la combustión, aunque posteriormente se tiene que evitar esta combinación.

Al trabajar con hidrocarburos, es importante que éstos sean de alta pureza para no causar daño en los equipos

El isobutano
El isobutano o R-600a ha sido utilizado en el pasado en congeladores, y sus características son diferentes a las del R-134a que se emplea en los refrigeradores domésticos, por ejemplo:

  • El nivel de presión de trabajo es más bajo
  • Tiene una buena capacidad de enfriamiento aun trabajando con elevadas temperaturas de condensación
  • Sólo se requiere de un 45 por ciento de carga de gas para igualar la potencia completa de una carga de R-134a
  • Alta sensibilidad a las desviaciones en la carga
  • Cargas inadecuadas producen altos consumos de energía

Se trata de un hidrocarburo que se utiliza en algunos equipos de refrigeración, como neveras domésticas, o en pequeños aparatos de frío comercial.

El R600a posee una capacidad volumétrica inferior en un 50 por ciento al R12 o al R134a, por lo que no se puede considerar un sustituto de éstos, un punto que es muy importante considerar.

Al trabajar con refrigerantes del tipo hidrocarburo, es muy importante que éstos sean de alta pureza, porque cualquier proporción con otras impurezas, como sulfuros, agua, etcétera, puede contribuir a la degradación de los aceites lubricantes de la instalación, rotura de compresores, entre otros.

Si existen impurezas se causará graves problemas a los equipos y como consecuencia mayores reparaciones o demandas por garantías.

También ocurre que si el hidrocarburo no es de alta pureza otros hidrocarburos se mezclarán con él, lo cual traerá como consecuencias la variación drástica de las propiedades físicas y termodinámicas del hidrocarburo original.

El isobutano que se utiliza en aplicaciones de refrigeración no está odorizado como los de uso doméstico (el hidrocarburo doméstico se odoriza para que sea rápidamente detectable en el caso de una fuga), no siendo fácilmente detectable en caso de fugas.

Conocer las propiedades de los nuevos refrigerantes amigables con el medioambiente debe ser un requisito para todos los técnicos y profesionales que trabajan para el sector de la refrigeración, pues de ello dependerá su contribución al cuidado del planeta.

Si bien ya se está generando información sobre el tema, México aún carece de mucha capacitación al respecto, así que los técnicos mayor capacitados serán los más buscados para la implementación de mejoras.
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Con información de Semarnat, a través del Manual de Buenas Prácticas sobre el uso de sustancias alternativas a los Hidrofluorocarbonos.
El manual es una herramienta básica para la capacitación de técnicos en refrigeración.