Los refrigerantes se dividen en grupos de acuerdo con su composición química. Tras el descubrimiento de que algunos de estos compuestos químicos pueden ser perjudiciales para el medio ambiente, se están sustituyendo por alternativas más respetuosas con el medio ambiente (véase la Figura 5.2). El proceso no es fácil, y aunque hay alternativas a los refrigerantes antiguos, los nuevos no suelen ser impecables.

En la siguiente sección, se analizan diferentes grupos de refrigerantes, se dan algunos ejemplos y se describen sus campos de aplicación.

CFC = ClorofLuorocArbonos

Los clorofluorocarbonos son refrigerantes que contienen cloro. Han sido prohibidos desde principios de los años 90 debido a sus impactos ambientales negativos. Ejemplos de CFC son R11, R12 y R115. Aún no se ha completado la conversión de equipos y sistemas que utilizan CFC. Por el contrario, el mercado ilegal de este tipo de refrigerantes florece en todo el mundo, y se estima que no se ha mejorado más del 50% de los sistemas de CFC en todo el mundo.

HCFC = HidroClorofLuorocArbonos

La lenta eliminación de los CFC demuestra que es un proceso costoso. Sin embargo, y lo que es más importante, también muestra los problemas y la indecisión en torno a la disponibilidad de HCFC, que se indicaron oficialmente como sustitutos temporales (hasta 2030) de los CFC. Las apresuradas acciones de la Unión Europea que culminaron en la prohibición de los HCFC, inmediatamente para la refrigeración y pronto (a más tardar en 2004) para el aire acondicionado, han trastornado los programas y planes de la industria.

Los HCFC contienen menos cloro que los CFC, lo que significa un PAO inferior (véase la sección 5.3). Algunos ejemplos de hidroclorofluorocarburos son los R22, R123 y R124 (véase la figura 5.3).

HFC = hidrofluorocarburos

Los hidrofluorocarburos son refrigerantes que no contienen cloro y no son perjudiciales para la capa de ozono (ODP = 0, véase la sección 5.3). Sin embargo, su impacto en el calentamiento global es muy grande en comparación con los refrigerantes tradicionales. Los refrigerantes con HFC más comunes disponibles desde la prohibición de los HCFC se presentan en el cuadro 5.1 (véase también la figura 5.4):

Cuadro 5.1 Los refrigerantes más comunes entre los hidrocarburos halogenados.

A continuación se presentan algunos comentarios sobre los refrigerantes presentados en la tabla:

• R32 y R125 rara vez se usan como refrigerantes individuales, pero solo en mezclas con propiedades termodinámicas particularmente favorables.
• R245c y R245fa se utilizan casi exclusivamente en los Estados Unidos y de una manera bastante experimental.
• El R404A ha sido desarrollado como una alternativa al R502 para refrigeradores y congeladores.
• R134a fue el primer HFC introducido en refrigeración y aire acondicionado con gran éxito, ya que casi no requiere cambios en el equipo diseñado para R22. Sin embargo, ofrece una eficiencia muy limitada, aproximadamente un 40% inferior a la obtenida con R22. En consecuencia, el fabricante tiene dos opciones: aceptar una reducción sustancial de la capacidad térmica de un sistema determinado o aumentar sus dimensiones (y costos) para lograr la misma capacidad. Por esta razón, el R134a se utiliza principalmente en sistemas grandes (más de 250 kW) que pueden pagar los costos más altos.
• El R407C es, al igual que el R134a, termodinámicamente similar al R22 y funciona como refrigerante de» entrada». Sin embargo, a diferencia del R134a, que es un compuesto puro, el R407C tiene un deslizamiento de 7 K, lo que lo hace apenas utilizable en pequeños equipos residenciales (domésticos). Hay dos razones para justificar tal limitación: el equipo residencial está más sujeto que otros equipos a pérdidas accidentales repentinas y, por lo general, se realiza el mantenimiento en el sitio. En caso de fuga repentina, un deslizamiento de 7K puede provocar cambios en las proporciones de la mezcla, ya que las pérdidas relativas de sus componentes más volátiles serán desproporcionadamente altas. Si se utiliza una recarga estándar, no hay garantía de que la nueva mezcla de refrigerante tenga las mismas proporciones que tenía antes de la fuga. Debido a su alto deslizamiento, este refrigerante se utiliza solo en sistemas de capacidad media (50-250 kW), que generalmente son atendidos por personal calificado.
• R410A tiene propiedades termodinámicas muy atractivas, mayor eficiencia energética que el R22, sin deslizamiento y, por lo tanto, sin problemas con la mezcla restante después de la pérdida de carga y el llenado. Sin embargo, tiene una presión de funcionamiento casi el doble que la de R22, y por lo tanto requiere un rediseño de todo el sistema con compresores más grandes, válvulas de expansión, etc.
• R507A se utiliza con éxito en refrigeración industrial y comercial.
• R508B se utiliza con menos frecuencia en ciclos de baja temperatura. R507A y R508B tienen propiedades termodinámicas favorables y no tienen problemas con los deslizamientos de temperatura, ya que son mezclas azeotrópicas.

FC = Fluorocarbonos

Los fluorocarbonos (Figura 5.5) no contienen cloro y no son perjudiciales para la capa de ozono. Sin embargo, son extremadamente estables y tienen un alto PCA (cf. sección 5.3). R218 es un ejemplo de fluorocarbono, y los FCS también están presentes en las mezclas R403 y R408.

HC = hidrocarburos

Los hidrocarburos son una solución muy limitada a los problemas ambientales asociados con los refrigerantes. Son inofensivos para la capa de ozono (ODP = 0) y casi no tienen efecto invernadero directo (GWP<5), pero son altamente inflamables. El uso de HCS como refrigerantes se limita a Europa, porque muchos otros países han prohibido el uso de gas inflamable en presencia del público. De acuerdo con las normas ISO 55149 y EN 378.2000, esto debería aplicarse también en Europa. Sin embargo, la norma IEC 355.2.20 permite el uso de HCs en refrigeradores domésticos con cargas de refrigerante de hasta 150 g.

Esta norma ha abierto el camino para que algunos fabricantes europeos de refrigeradores produzcan refrigeradores domésticos con isobuteno inflamable, R600a.

Estos han sido aceptados con entusiasmo por los ecologistas, y han logrado un gran éxito en el mercado.

NH3 = Amoníaco

El amoníaco, R717, es una alternativa de refrigerante atractiva. Se ha utilizado en sistemas de refrigeración desde 1840 y en compresión de vapor desde 1860. En términos de sus propiedades, debe considerarse un refrigerante de primera clase. Además, su PAO y su PCA son 0. Sin embargo, aunque es un gas autoalertante, es decir, las fugas se pueden detectar fácilmente por el olor, el amoníaco es muy peligroso incluso a bajas concentraciones porque el olor a menudo causa pánico. Esta es la razón principal por la que el amoníaco se retiró de las aplicaciones para uso de personas no cualificadas y se conservó solo para aplicaciones industriales.

También es bastante común en la refrigeración comercial, aunque las normas de seguridad requieren que se use con un bucle de distribución secundario. Obviamente, este bucle secundario reduce la eficiencia.

CO2 = Dióxido de carbono

R744, dióxido de carbono, tiene varias características atractivas: no inflamable, no causa agotamiento del ozono, índice de toxicidad muy bajo (seguridad A1), disponible en grandes cantidades y de bajo costo. Sin embargo, también tiene una baja eficiencia y una alta presión de funcionamiento (aproximadamente 10 veces más alta que R134a). Por las dos últimas razones, es necesario esforzarse por mejorar su ciclo de refrigeración y la tecnología conexa, en particular los intercambiadores de calor y los dispositivos de expansión. Una de las principales aplicaciones futuras de CO2 parece ser el aire acondicionado en la industria automotriz. Las bombas de calor también podrían beneficiarse del CO2 debido a la temperatura más alta que se puede obtener incluso a temperaturas ambiente muy bajas.

Tabla Resumen

la Tabla 5.2 Cuadro sinóptico de los diferentes tipos de refrigerantes.

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