¿Qué tipo de sistema de refrigeración estarás operando dentro de 8 años? Todo indica que los principales cambios serán en relación al refrigerante a utilizar. Los Estados Unidos de Norteamérica empezaron a operar en el 2016 con refrigerantes sintéticos alternativos de manera obligada. Hoy, por ejemplo, utilizan el R449A en vez del R404A, que conocíamos desde años atrás. La principal diferencia entre ambos radica en su impacto en el medioambiente

Arístides Marino

En distintos medios se habla del Potencial del Calentamiento Global o GWP (Global Warming Potential, por sus siglas en inglés), un concepto que puede parecer ajeno y complicado para aquellos que no están familiarizados con el tema.

Explicado de manera sencilla, el término alude a la cantidad de calor que es capaz de retener un gas en la atmósfera y su contribución al efecto invernadero. Compara el calor atrapado por un cierto volumen de gas en relación con el que atrapa una masa similar de dióxido de carbono. El Potencial, a su vez, se calcula sobre un intervalo de tiempo determinado, frecuentemente de 50, 100 o 500 años. La convención es que el dióxido de carbono (CO₂) tiene un GWP igual a 1, mientras que para otros compuestos o sustancias el GWP se expresa como un factor del CO₂. Por ejemplo, el R404A tiene un GWP de 3,985 en 100 años. En otras palabras, si la misma cantidad de R404A y CO₂ se liberaran en la atmósfera, el primero atrapará 3,985 veces más calor que el segundo en los próximos 100 años. ¡Este es un número gigantesco! Imaginen las consecuencias cada vez que este gas se escapa a la atmósfera cuando se presenta una fuga en nuestro sistema de refrigeración comercial.

No obstante, el desarrollo de los nuevos refrigerantes sintéticos busca hacerlos más ecológicos. El nuevo R-449A tiene un GWP de 1,397 en los mismos 100 años. Es decir, logra reducir la cantidad de calor retenido en un 65 por ciento, lo cual es muy significativo. Pero para la mayoría de los gobiernos de distintos países este porcentaje no es suficiente, ya que sigue afectando al medioambiente de manera considerable.

¿Es posible operar con refrigerantes 100 por ciento amigables con la naturaleza en vez de dar soluciones temporales? La respuesta es afirmativa. Existen diversos productos naturales que son realmente ecológicos porque no dañan en absoluto al medioambiente, y además tienen propiedades termodinámicas superiores a muchos refrigerantes sintéticos. Y no sólo eso, sino que también son más económicos y existe tecnología para usarlos desde finales del siglo XIX. Suena difícil de creer, y uno se pregunta: ¿por qué hemos estado utilizando entonces refrigerantes sintéticos durante tanto tiempo?

Seguro han escuchado de esos refrigerantes naturales tan misteriosos, como el amoniaco (R717), el CO₂ (R744) y algunos hidrocarburos como el propano (R290). Sabemos que estos refrigerantes han sido satanizados por varios grupos como bombas de tiempo que pueden hacer explotar nuestras instalaciones en cualquier momento. En efecto, son sustancias peligrosas y hasta tóxicas en altas concentraciones, pero que con un uso adecuado, los riesgos se minimizan dramáticamente. Tan sólo piensa en el tanque de gasolina que viaja contigo en tu automóvil todos los días.

En el caso del amoniaco, algunas de las razones para usarlo como refrigerante son:

• Una instalación de buen tamaño es hasta 20 % más económica si utiliza amoniaco
• Es 10 % más eficiente que otros CFC’s, lo que genera menores costos de electricidad y operación
• Es más amigable con el medioambiente, pues tanto su GWP como su ODP es igual a 0
• A diferencia de los refrigerantes sintéticos actuales, el NH₃ no va a salir del mercado
• Su precio es sustancialmente más económico que el de los CFC’s y HCFC’s

Debemos tener presente que no hay un refrigerante apropiado para todas las aplicaciones. Hasta ahora, sin embargo, en los grandes sistemas de refrigeración de plantas procesadoras de alimentos, el amoniaco ha demostrado ser el más eficiente, así como en sistemas simplificados con baja carga donde no hay exceso de refrigerante esperando en un recipiente para ser usado. Esto amplía dramáticamente su rango de aplicación, debido a que estos sistemas trabajan con muy poca cantidad de amoniaco. Su peligrosidad, por otro lado, se reduce drásticamente y los requerimientos de seguridad son menos estrictos.

CO₂: El refrigerante sigiloso

El dióxido de carbono es un gas presente en la atmósfera de manera natural. Es producto de la respiración de diversos organismos y sigue un ciclo natural entre los seres vivos. También es el resultado de ciertos procesos, como la combustión de productos o la descomposición de diversas sustancias orgánicas. Este gas, por ejemplo, es añadido a los refrescos para crear una sensación de frescura. En su forma sólida es conocida como “hielo seco”. Todos estos son sus aspectos positivos, sin embargo, también es un importante gas de efecto invernadero. El uso de combustibles fósiles ha aumentado la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que ha contribuido al calentamiento global. Desde mediados del siglo XIX Alexander Twining publicó su propuesta para usar esta sustancia gaseosa como refrigerante natural. Cuando más fue utilizado fue a finales de la década de 1920, pero cayó en desuso con la producción en serie de refrigeradores domésticos.

A partir de 1932 se empezaron a utilizar los clorofluorocarbones o CFC’s como el Freón 12. Empezaba la época de los refrigerantes sintéticos. Más tarde, en 1935 se empezaron a producir los hidroclorofluorocarbonos o HCFC’s como el Freón 22, empleado generalmente en aplicaciones de baja temperatura. Durante los años setenta del siglo pasado los refrigerantes sintéticos tuvieron su mayor auge. No obstante, una década más tarde, en los ochenta, la sociedad comenzó a tomar consciencia de los graves problemas que generaban, calentamiento global, afectación de la capa de ozono, etcétera. Se estima que en 1986 la producción de freones fue de 1,123 millones de toneladas a nivel mundial. El 30 por ciento del total se consumía tan sólo en Estados Unidos, mientras que otro 20 en Europa. En consecuencia, se empezaron a impulsar acuerdos internacionales dirigidos a reducir su uso. El primero fue el Protocolo de Montreal, firmado en 1987. Un año después, en 1988, el profesor Gustav Lorentzen logró la reinvención de la tecnología del dióxido de carbono, que a partir de los años noventa ha experimentado un desarrollo impresionante, especialmente en Europa. Desde entonces, la insistencia en emplear este gas natural es porque simplemente resulta excepcional.

Varios fabricantes han mejorado sus sistemas a base de dióxido de carbono. Por otro lado, el uso de eyectores ha creado múltiples expectativas, ya que se piensa que éstos pueden ayudar a mejorar la eficiencia hasta en un 40 por ciento al reducir la demanda de energía. Esto beneficia también el aspecto de sustentabilidad. Los hay de dos tipos: fijos y de modulación. Los eyectores fijos implican el uso de un compresor paralelo. Los modulantes, a su vez, utilizan la electrónica y están pensados para climas cálidos. También se han desarrollado multi-eyectores para aplicaciones transcríticas, que eliminan el uso de sistemas de refrigeración en cascada y mejoran la eficiencia energética.

Por todas estas razones, el dióxido de carbono no será prohibido en el futuro. Actualmente, de hecho, hay más de 9,000 sistemas en el mundo que operan con este gas natural, aplicados sobre todo en la refrigeración comercial de supermercados.

Refrigerantes del mañana
El amoniaco y el dióxido de carbono son dos refrigerantes del futuro. En el caso del primero, en los últimos años se han desarrollado nuevas formas de utilizarlo en sustitución de los refrigerantes halogenados. Así que no te sorprendas de ver compresores tornillo para amoniaco a partir de los 20 hp, o que encuentres en el mercado chillers para aire acondicionado trabajando con esta sustancia.

Para proyectos de baja temperatura, un sistema en cascada que combine CO₂ y amoniaco te brindará una mejor solución. Por estas razones, es recomendable que técnicos e ingenieros en refrigeración comercial estén más familiarizados con las novedosas aplicaciones de estos dos viejos, pero aún vigentes gases del mañana.

Propiedades del amoniaco

• Está compuesto por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno (NH₃)
• Presente mayormente en la naturaleza en estado gaseoso
• Es totalmente amigable con el medioambiente
• Está en el aire, suelos y agua, así como en plantas, animales y también en los seres humanos
• Las bacterias que se encuentran en nuestros intestinos producen amoníaco en pequeñas cantidades. ¡Todos lo llevamos dentro!
• Su uso más común a nivel mundial es como fertilizante
• Ha sido el refrigerante más confiable desde hace más de 100 años
• Posee propiedades termodinámicas únicas
• Es más liviano que el aire y se disipa en la atmósfera de manera natural en el corto plazo
• Es incoloro, pero tiene un olor muy penetrante e incluso irritante; es auto-alarmante
• El utilizado en refrigeración es conocido como amoniaco anhidro, porque es 99.98 % puro y está libre de humedad
• Su Potencial de Agotamiento de la Capa de Ozono (Ozone Depletion Potential, por sus siglas en inglés) es igual a 0

Precauciones de uso del NH₃

• El agua y el amoniaco se mezclan siempre que tienen oportunidad, de ahí que produzca picazón en las mucosas o partes del cuerpo humedecidas con sudor
• Si sufriste una salpicadura de amoniaco lo recomendable es que salgas de la zona de riesgo. Lávate con agua corriente durante 15 minutos y notifica a tu médico
• Una nube con una elevada concentración de amoniaco causa que la tráquea se cierre como medida de protección ante un agente químico extraño. Esta es la situación más peligrosa, ya que puede desembocar en la muerte por asfixia
• En Estados Unidos, la exposición laboral permitida es de 50 ppm. Una concentración por arriba de los 300 ppm produce un daño inmediato a la salud
• Las partes del cuerpo que debes proteger del contacto con amoniaco son los ojos, pulmones, vías respiratorias y piel

Ventajas del CO₂

• Es una sustancia 100 % natural disponible en la atmósfera
• Tiene un GWP igual a 1
• No destruye la capa de ozono
• Posee propiedades termodinámicas excelentes
• No es tóxico ni inflamable
• Recomendado en soluciones de sistemas integrados de Media Temperatura + Baja Temperatura + Recuperación de Calor + Aire Acondicionado
• No es necesario recuperarlo cuando hay alguna avería en los sistemas HVAC
• Logra reducciones de costos en inversión inicial y operacional de los equipos

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Arístides Marino. Ingeniero en Energía por la Universidad Autónoma Metropolitana, cuenta con una Maestría en Administración en la Universidad La Salle y una Especialidad en Técnicas de la Energía de la Universidad de Bologna. Responsable del área comercial y departamento técnico en diversas empresas multinacionales, cuenta con más de 20 años de experiencia en refrigeración industrial y comercial. Actualmente está a cargo del Área de Ventas en Bitzer México.