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PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN COL – SEDE CIUDAD OJEDA

Gases Refrigerantes

Realizado por:Guillermo Mas y rubi

CIUDAD OJEDA 07-02-17

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 cuerpo cuya temperatura sea inferior a la del espacio refrigerado, todo esto lo hace el refrigerante) que pasa 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 definitiva y vuelve a su condición inicial. Esta serie de procesos se denominan "ciclo de refrigeración ".

El sector de los gases refrigerantes se encuentra actualmente en plena evolución 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.

Antecedentes

Desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar los gases refrigerantes 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. En base a esta normativa, desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar HCFC puros para el mantenimiento y recarga de equipos de refrigeración y aire acondicionado existentes en esa fecha. 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.

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, ambas mezclas de HFC). Los gases fluorados tales como R-134a (HFC) y R-407C (una mezcla de HFC) se utilizan principalmente como refrigerantes en bombas de calor,

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.

Gases con fecha límite de uso: 31 diciembre 2021 según la normativa europea F-GAS

Gas Refrigerante 410A

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.

R-32

El gas R-32 tiene un menor efecto sobre el medio entorno en tanto que tiene un ODP = 0 (Ozone Depletion Potential ó Potencial de agotamiento de la capa de Ozono) y un PCA = quinientos cincuenta (Potencial de calentamiento Atmosférico ó Global Warming Potencial), con lo que el comportamiento desde el punto de vista medioambiental es mejor que el del gas R410A, con un PCA de 1975.

El refrigerante R-32 se está considerando como el más adecuado para empezar la fabricación de equipos de aire acondicionado todavía más respetuosos con el medio ambiente, y para formar la próxima generación de gases refrigerantes en la comercialización de equipos tipo split.

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. 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.

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.

Posible Prohibición de los gases refrigerantes R-22, R-407, y R-134

Son los gases empleados en los sistemas de climatización y aire acondicionado. Debido a su agresividad con el medio ambiente y su enorme impacto en el cambio climático deberían ser retirados del mercado con la mayor celeridad.

En la clasificacificación de los gases refrigerantes utilizaremos el criterio de la ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), y las indicaciones de la EPA (Enviromental Protection Agency). La ASHRAE clasifica los refrigerantes de forma muy general en los tipos siguientes:

Derivados halogenados. Mezclas zeotrópicas. Mezclas azeotrópicas. Hidrocarburos saturados. Hidrocarburos insaturados. Compuestos orgánicos no alquílicos.

Compuestos inorgánicos.

Gases refrigerantes derivados halogenados saturados

Proceden del metano, etano y propano por sustitución parcial o total de los átomos de hidrógeno por átomos de cloro o flúor. Pueden ser del tipo:

CFC. Contienen cloro, flúor y carbono en su molécula (R-11, R-12, etc.). Se denominan cloroflúorocarbonados.

HCFC. Contienen hidrógeno, cloro, flúor y carbono en su molécula (R-22, R-123, R-124, etc.). Se denominan hidrocloroFlúorocarbonados.

HFC. Contienen hidrógeno, flúor y carbono en su molécula (R-134a, R-125, R-23, R-32, R142a, etc.). Se denominan hidroflúorocarbonados. Son compuestos que no perjudican la capa de ozono.

PFC. Sólo contienen flúor y carbono. Se denominan perflúorocarbonados. Son compuestos que no perjudican la capa de ozono.

Halones. Contienen hidrógeno, bromo, flúor y carbono en su molécula. Se denominan hidrobromoflúorocarbonados. Les afecta la misma prohibición que a los que contienen cloro en su molécula.

Gases refrigerantes derivados halogenados insaturados

Proceden de hidrocarburos insaturados por sustitución parcial o total de los átomos de hidrógeno por átomo de flúor, cloro o bromo. Por ejemplo, el R-1140 es el 1-cloroeteno.

Mezclas Zeotropicas

Son mezclas de gases refrigerantes puros que se caracterizan por tener, a la misma presión, una temperatura diferente de ebullición y de condensación. La diferencia de estas temperaturas es una característica fundamental de estos gases refrigerantes, llamada deslizamiento. Un ejemplo sería el R-404A, contituido por R-125, R-143a y R-134a, con una proporción del 44, 52 y 4% en peso, respectivamente.

Mezclas Azeotropicas

Son mezclas de gases refrigerantes puros con la particularidad de que tienen un único punto de ebullición, es decir, aun tratándose de mezclas, tienen un comportamiento similar al de una sustancia pura. Un ejemplo sería el R-502, constituido por R-22 y R-115 con una proporción del 48,8 y del 51,2% en peso, respectivamente.

Hidrocarburos saturados

algunos hidrocarburos saturados pueden utilizarse directamente como gases refrigerantes, otros forman parte de mezclas que se han propuesto como sustitutos de los CFC y HCFC. Por ejemplo, el R-600 (butano) es un componente minoritario del R-416A.

Hidrocarburos insaturados

Podemos decir lo mismo que lo dicho en el caso de los saturados. Algunos hidrocarburos insaturados forman parte de mezclas propuestas como sustitutos de los CFC y HCFC. Por ejemplo, el R-1270 (propileno) es un componente minoritario del R-411B.

Compuestos orgánicos no alquílicos

Entre ellos están el éter etílico, la metil-amina, el éter metílico y algunos más que deben mencionarse debido a su utilización pionera más que a su utilización actual, puesto que son inflamables y tóxicos.

Compuestos inorgánicos

Están los gases simples, o2, N2, etc., y los compuestos inorgánicos, H2O, NH3, CO2, entre otros.