Nuevos refrigerantes (I): Los HFOs (A2L)

1. EL REGLAMENTO F-GAS. CALENDARIO DE ELIMINACIÓN DE REFRIGERANTES CONTAMINANTES

En el año 1997 los principales países del mundo firmaron el acuerdo del Protocolo de Kyoto para abordar los problemas de calentamiento global provocados por el efecto invernadero. Los gases refrigerantes fueron unos de los fluidos que se pusieron en el punto de mira por su alto potencial de calentamiento atmosférico (GWP), lo que llevó en los años posteriores a una regulación muy estricta del mercado de los refrigerantes, limitando los fluidos a emplear, así como estableciendo impuestos y cuotas a la fabricación y comercialización, y medidas para la prevención y detección de fugas.

Europa es el continente con regulaciones más estrictas en la actualidad. En el año 2006 se desarrolla el Reglamento F-Gas, cuya última actualización se hizo en 2014 con la publicación del Reglamento UE Nº 517/2014. En España se ha legislado acorde a las directrices europeas, siendo aplicable el Real Decreto 115/2017, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados.

El Reglamento F-Gas estableció un calendario de eliminación de gases refrigerantes con elevado potencial de calentamiento atmosférico, que se puede resumir así:

Prohibición de HFCs en equipos nuevos

Año 2015. Fin del R-134a en frigoríficos domésticos

– GWP > 150 en equipos de refrigeración doméstica.

Año 2020. Fin del R-404A

– GWP > 2.500 en equipos de refrigeración herméticos.

– GWP > 2.500 en equipos de refrigeración fijos de tipo partido, excepto en instalaciones para enfriamiento por debajo a -50 ºC.

Año 2022

– GWP > 150 en equipos de refrigeración herméticos. Fin del R-134a en equipos monoblocks

– GWP > 150 en centrales de refrigeración comercial ≥ 40 kW, excepto en circuitos primarios de instalaciones en cascada, donde se permitirán HFCs de GWP < 1.500. Fin del R-134a, R-450A y R-513A, R-407C, R-407F, R-448A, R-449A, R-452A, excepto en cascada

* Se podrán seguir empleando estos refrigerantes en equipos industriales y en centrales de frío comercial de < 40 kW, así como en unidades condensadoras de cualquier potencia.

Año 2025. Fin del R-410A

– GWP > 750 en equipos partidos de aire acondicionado de menos de 3 kg de carga.

Prohibición de HFCs para servicio y mantenimiento

Año 2020

– GWP > 2.500, refrigerante de nueva fabricación, en equipos con carga superior a 40 toneladas equivalentes de CO₂ (10 kg de R-404A).

Año 2030

– GWP > 2.500, refrigerante reciclado y regenerado, en equipos con carga superior a 40 toneladas equivalentes de CO₂.

Por otra parte, además de la prohibición progresiva de ciertos fluidos, encontramos cuotas y limitaciones en la cantidad de emisiones contaminantes que cada país puede emitir, así como elevados impuestos en la comercialización de los gases fluorados de alto GWP.

Actualmente comenzamos el año 2022 con un gran aumento de las restricciones, que poco a poco están haciendo que el mercado de la refrigeración busque nuevos caminos para poder cumplir con la normativa y, al mismo tiempo, ofrecer soluciones técnicamente viables, económicas y de alta eficiencia energética.

Es importante tener en cuenta que las nuevas instalaciones frigoríficas comerciales con capacidad inferior a 40 KW, y las instalaciones industriales de cualquier capacidad, podrán seguir empleando refrigerantes con GWP > 150. Es por ello que en un gran grupo de instalaciones todavía podremos continuar utilizando fluidos como el R-134a, R-448A y similares, tanto en equipos nuevos como para mantenimiento.

Dicho esto, vamos a revisar en primer lugar los nuevos refrigerantes HFOs (HidroFluorOlefinas), que están comenzando a emplearse en Europa como alternativa a los HFCs que ya están siendo prohibidos.

2. NUEVOS REFRIGERANTES HFO (A2L)

Son los sustitutos más inmediatos de los HFCs, de hecho, químicamente son muy parecidos a los actuales refrigerantes fluorados. La diferencia principal es que los HFOs han sido diseñados para tener un GWP más bajo y poder cumplir con la F-Gas. No obstante, como contrapartida, los HFOs son ligeramente inflamables.

Hay que tener en cuenta que todos los refrigerantes fluorados parten para su fabricación de cadenas de hidrocarburos, que son compuestos inflamables. La sustitución de átomos de Hidrógeno por átomos de Flúor disminuye habitualmente la inflamabilidad, pero esto contribuye a aumentar el efecto invernadero de la molécula.

Con los nuevos refrigerantes HFOs la molécula es de tipo HFC insaturada, consiguiendo un equilibrio adecuado entre GWP e inflamabilidad. No obstante, con esta nueva generación, los refrigerantes fluorados dejan de ser totalmente seguros, ya que pasan a ser clasificados por el Reglamento de Instalaciones Frigoríficas como grupo A2L: Refrigerantes no tóxicos pero ligeramente inflamables.

Ejemplos de estos refrigerantes A2L son el R-1234yf y el R-1234ze, ambos con un GWP=1, que son los mejores sustitutos para el R-134a en aplicaciones de temperatura positiva y chillers para enfriamiento de agua. En el ámbito de la refrigeración de bajas temperaturas, ya están empezando a emplearse el R-454C y el R-455A (GWP < 150), que presentan una buena eficiencia, aunque con temperaturas de descarga y deslizamiento superiores al R-404A.

Fabricantes y distribuidores como Pecomark ya disponen en su catálogo de equipos y accesorios para trabajar con refrigerantes A2L. Es importante tener en cuenta el sobrecoste de las instalaciones nuevas y existentes para adaptarlas al empleo de refrigerantes inflamables.

Este incremento de la inversión inicial también existe en el caso de emplear otros refrigerantes naturales como el amoníaco (R-717) o el CO₂ (R-744), que analizaremos en otros artículos. Lo cierto es que las nuevas restricciones normativas están contribuyendo a una transformación del sector para hacer las instalaciones más sostenibles y eficientes, que además son cada vez más complejas y deberán ser instaladas y mantenidas por profesionales más cualificados.

Una ventaja del empleo de refrigerantes A2L, para la reconversión de instalaciones y para las nuevas instalaciones, es que permite que el técnico frigorista pueda seguir utilizando los mismos esquemas y parámetros de funcionamiento del R-134a y R-404A, con los que lleva años familiarizado. Esto no ocurre en las instalaciones de amoníaco y CO₂, cuya tecnología difiere significativamente de los refrigerantes fluorados, empleándose esquemas, elementos de seguridad y parámetros en los que el técnico debe formarse específicamente.

Sin embargo, al emplear refrigerantes A2L no debemos olvidar que la normativa europea EN 378, aplicada en España a través del Reglamento de Instalaciones Frigoríficas (RSIF), establece unos valores de carga máxima de refrigerante y medidas de seguridad específicas según el tipo de uso y actividad de la instalación:

* Locales de pública concurrencia (locales comerciales y supermercados). Podremos emplear las siguientes cargas máximas de refrigerante:

• Equipos autónomos (Uds. Condensadoras): entre 11 y 17 kg A2L, según el refrigerante empleado. Comparando esta carga máxima con la de los anteriores refrigerantes, tendríamos 126 kg con R-134a y 312 kg con R-404A, viendo que la limitación con A2L es muy importante.
• Centrales frigoríficas: entre 50 y 84 kg A2L, según el refrigerante. Comparando con los anteriores refrigerantes, tendríamos 150 kg con R-134a y 312 kg con R-404A. Además, para poder llegar a esta carga máxima será necesario incluir al menos dos medidas de seguridad específicas, tales como alarmas de refrigerante, ventilación del recinto, electroválvulas de corte, etc, y cumplirse algunos requisitos adicionales, como que no exista ningún evaporador con capacidad superior al 25 % de la central, o que las puertas del recinto no sean totalmente estancas.
• Enfriadoras de agua glicolada (situadas en sala de máquinas o en exterior): No existe límite de carga, al no estar el refrigerante contenido en el interior del recinto de pública concurrencia.

* Locales industriales (con ocupación < 1 persona por cada 10 m²). En este caso no existe límite de carga para el empleo de unidades condensadoras o centrales frigoríficas. Son aplicaciones típicas en industrias alimentarias.

Las restricciones de carga máxima pueden hacer que los A2L no sean viables en todas las aplicaciones en las que antes se empleaban los HFCs (A1). Vamos a ver a continuación en qué ámbitos y bajo qué circunstancias puede ser interesante una instalación con refrigerantes A2L.

3. CASOS DE APLICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES A2L

Vistas las ventajas e inconvenientes de los A2L, podemos plantear en qué tipo de instalaciones frigoríficas pueden ser una buena solución. Veamos algunos ejemplos:

– En instalaciones de frío industrial de pequeña y media potencia (menos de 150 o 200 kW de potencia frigorífica), donde la inversión en una compleja instalación con amoníaco o CO₂ no compense económicamente, puede ser interesante emplear A2L. También puede ser recomendable si el personal de mantenimiento no cuenta con la formación específica en estos refrigerantes naturales.

En instalaciones industriales de gran potencia, a pesar de no haber limitación de carga, el empleo de A2L supondría un coste excesivo del refrigerante en comparación con otras alternativas como el amoníaco o el CO₂, que son mucho más económicos.

– En instalaciones de frío comercial de pequeña y media potencia (menos de 100 kW), para locales de pública concurrencia, como pequeños supermercados, podemos usar A2L si no se superen los kg de carga máximos que establece el RSIF. En estas instalaciones el amoníaco (en sistema directo) está descartado por tratarse de un local de pública concurrencia, siendo el A2L una buena alternativa para dar servicio a los murales y vitrinas frigoríficas.

Aquí el A2L tendría que competir con las instalaciones de CO₂, que no tendrían una limitación de carga tan alta y se están empleando desde hace tiempo en los supermercados. La ventaja del CO₂ es que se atienden con un único refrigerante los servicios de media y baja temperatura.

No obstante, hay que destacar que en pequeñas y medianas instalaciones, el empleo de A2L puede conseguir una eficiencia energética mayor que usando CO₂, sobre todo si no hay muchos servicios de baja Tª.

Por último, en supermercados donde se supere la carga máxima de refrigerante A2L, podría plantearse la instalación de una enfriadora de agua glicolada en el exterior del edificio. Son ya frecuentes las instalaciones con chiller de R-1234ze, propano (R-290) o amoníaco (R-717), en las que, aunque se trate de refrigerante inflamables o tóxicos, no existe limitación de carga si el refrigerante se encuentra confinado en una máquina en el exterior del edificio o en una sala debidamente ventilada.

Como conclusión final, podemos ver que la elección del refrigerante y el sistema para una instalación frigorífica es ahora un tema más complejo que nunca. La normativa actual establece muchas restricciones en el empleo de los refrigerantes fluorados. Otros refrigerantes como el amoníaco y el CO₂, a pesar de ser inofensivos para el medio ambiente, suponen una mayor complejidad técnica de la instalación e importantes medidas de seguridad adicionales. Es por ello que actualmente el técnico frigorista debe estar, más que nunca, al día de las novedades del sector que nos ofrecen los fabricantes, que evolucionan constantemente para ofrecer las mejores soluciones para cada tipo de aplicación.

Hasta aquí llega este primer artículo de la serie “Nuevos refrigerantes”. Espero como siempre vuestros comentarios y aportaciones.

Un saludo.

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