Selección natural: El auge de los refrigerantes de bajo GWP

Los refrigerantes naturales constituyeron la base de los primeros sistemas de refrigeración. Sin embargo, a medida que la tecnología evolucionaba, fueron sustituidos por refrigerantes artificiales. Estos refrigerantes sintéticos se diseñaron con propiedades adaptadas a diferentes aplicaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado, y para superar problemas como la inflamabilidad, la toxicidad y la corrosión. Los refrigerantes sintéticos incluyen los clorofluorocarbonos (CFC), los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), los hidrofluorocarbonos (HFC) y las hidrofluoroolefinas (HFO). 

Sin embargo, se descubrió que las ventajas de los refrigerantes sintéticos tenían un coste. Los CFC y los HCFC tenían un alto potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO), lo que causaba graves daños a la capa de ozono. Mientras que su sustituto, los HFC, tenían un elevado Potencial de Calentamiento Global (PCG) que contribuía al calentamiento global y al cambio climático. 

En virtud del Protocolo de Montreal (y varias enmiendas posteriores), varios países acordaron la eliminación gradual de los CFC y HCFC, y la reducción progresiva de los HFC. En un acto de supervivencia del más fuerte, estamos volviendo a los refrigerantes naturales. Los refrigerantes naturales, como el dióxido de carbono (CO2), el propano (C3H8), el amoníaco (NH3) y la salmuera, no tienen GWP ni ODP, o los tienen extremadamente bajos, por lo que ofrecen opciones de refrigerantes probados, seguros para el futuro y respetuosos con el medio ambiente. 

Normativa sobre gases fluorados, el Protocolo de Montreal y la reducción progresiva de los HFC

En virtud del Protocolo de Montreal, los CFC fueron los primeros en prohibirse en los países desarrollados para el año 2000 y en los países en desarrollo para 2010. A continuación se prohibieron los HCFC en los países desarrollados en 2020 y en los países en desarrollo en 2030. 

El destino de los HFC quedó sellado por la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal en octubre de 2016. En virtud del Protocolo de Montreal, los países desarrollados se comprometieron a una eliminación gradual de los HFC a partir de 2019. En los países en desarrollo entra en vigor una congelación de los niveles de consumo de HFC a partir de 2024 (o 2028 en el caso de algunas naciones), con el objetivo de lograr una reducción del 80-85% de los HFC a finales de la década de 2040. 

Sin embargo, algunas regiones, como la Unión Europea (UE), aspiran a una reducción más rápida y completa de los HFC para contribuir a alcanzar ambiciosos objetivos de descarbonización. Como gas fluorado, los HFC están sujetos a la normativa de gases fluorados de la UE. La normativa actual pretende reducir las emisiones de gases fluorados en dos tercios para 2030 en comparación con los niveles de 2014. La normativa se aplica por fases, empezando por los más nocivos para el medio ambiente según su PCA. Los distintos tipos de productos también se rigen por diferentes límites de GWP. Por ejemplo, los sistemas de bombas de calor que contienen menos de 3 kg de refrigerante pueden utilizar fluidos con un GWP de hasta 750 hasta que se prohíban en 2025, mientras que en el sector de la refrigeración, los intercambiadores de calor, por ejemplo, pueden utilizar refrigerantes con un GWP de hasta 1500 hasta que también se prohíban en 2025. El objetivo es eliminar los refrigerantes de alto PCA y sustituirlos por refrigerantes naturales de bajo PCA, hidrofluoroolefinas (HFO) y mezclas de refrigerantes.

A modo de ejemplo, la siguiente es la hoja de ruta de los HFC para el sector de la refrigeración:

2020: Todos los refrigerantes con GWP superior a 2500 están prohibidos. Algunos ejemplos

2022- 2025: Todos los refrigerantes con GWP superior a 1500 están prohibidos. Algunos ejemplos

2030: Todos los refrigerantes con un GWP superior a 150 están prohibidos. Algunos ejemplos

A medida que se reduzca el número de refrigerantes sintéticos de uso legal, suban los precios y se agudice la escasez de refrigerantes, los refrigerantes naturales irán ganando protagonismo.  

Refrigerantes naturales: La solución sostenible

Los refrigerantes naturales tienen un historial probado, que se remonta a los primeros sistemas de refrigeración. Los obstáculos que hacían prohibitivo su uso en el pasado (inflamabilidad, toxicidad o corrosión) están siendo rápidamente superados por la tecnología moderna, los materiales y las prácticas de salud y seguridad. Esto significa que los refrigerantes naturales como el dióxido de carbono, el propano, el amoniaco y la salmuera son adecuados para su uso en una gama cada vez mayor de aplicaciones y están ganando popularidad.

Dióxido de carbono (CO2 / R-744)

El R-744 es un excelente sustituto de los HFC debido a sus cualidades no inflamables y no explosivas, junto con su bajo impacto medioambiental (GWP=1 y OPD=0). El CO2 tiene otras ventajas, como su bajo volumen másico, que permite la instalación de equipos compactos y su uso en pequeñas cantidades. También tiene una baja relación de compresión, está disponible en el medio ambiente y es compatible con todos los materiales, ya que no es corrosivo. El CO2 es idea para su uso en diversas aplicaciones, como intercambiadores de calor, unidades condensadoras y vitrinas refrigeradas.

Propano (C3H8 / R-290)

El R-290 tiene un bajo impacto medioambiental (WGP=3 y ODP=0) y no es tóxico. En comparación con los HCFC y los HFC, el propano tiene una menor caída de presión en el sistema y un mayor rendimiento en la transferencia de calor; también tiene una menor densidad, lo que se traduce en una menor carga de refrigerante. Tiene un excelente rendimiento termodinámico, ya que puede pasar de una temperatura de evaporación muy baja a una temperatura de condensación alta. También tiene una buena compatibilidad con los materiales. A diferencia de las hidrofluoroolefinas (HFO), no se descompone en ácido trifluoroacético (TFA) ni en ninguna sustancia nociva. Sin embargo, el propano es altamente inflamable, lo que conlleva normas y restricciones adicionales en materia de salud y seguridad. El propano es adecuado como refrigerante en diversas aplicaciones, como bombas de calor y enfriadoras.

Amoníaco (NH3 / R-717)

El R-717 es un refrigerante altamente eficiente sin impacto medioambiental (WGP=0 y ODP=0). Al igual que el propano, tiene un excelente rendimiento termodinámico, ya que puede pasar de una temperatura de evaporación muy baja a una temperatura de condensación alta y tiene excelentes propiedades de transferencia de calor. Sin embargo, el amoniaco es tóxico e inflamable en determinadas concentraciones, lo que da lugar a normas y restricciones adicionales en materia de salud y seguridad. El amoníaco no es compatible con algunos materiales (por ejemplo, el cobre). Debido a los problemas de toxicidad y a su alta eficiencia, el amoniaco se utiliza principalmente en aplicaciones de refrigeración industrial, con cargas de alta capacidad.

Salmuera

La salmuera es una mezcla de sal y agua (una solución salina), normalmente una mezcla de cloruro sódico (NaCl), cloruro cálcico (CaCl2) o cloruro potásico (KCl) con agua. La adición de sal al agua aumenta la eficacia del transporte de calor y reduce el punto de congelación. La salmuera es respetuosa con el medio ambiente (GWP=0), no es tóxica ni inflamable. Sin embargo, la salmuera es corrosiva. La salmuera se utiliza principalmente como refrigerante secundario y en aplicaciones de refrigeradores de baja temperatura o intercambiadores de calor. 

Certificación de refrigerantes naturales

A medida que los fabricantes de sistemas de climatización y refrigeración cambian a los refrigerantes naturales, los organismos de certificación tienen que adaptar sus programas de certificación. Eurovent Certita Certification utiliza las normas europeas como referencia para sus programas de certificación, por lo que los cambios en la normativa sobre gases fluorados afectan a gran parte de los productos certificados.

Aunque los refrigerantes naturales como el CO2 ya están certificados en varios programas de Eurovent, es probable que la lista aumente. Además, existe una necesidad cada vez más urgente de añadir nuevos fluidos naturales como el propano, el amoniaco y la salmuera a diversos programas como alternativa a los HFC de alto GWP. Asimismo, deben tenerse en cuenta las hidrofluoroolefinas (HFO) de bajo GWP y las mezclas de refrigerantes, ya que los refrigerantes naturales pueden no ser el fluido elegido para todas las aplicaciones. 

El sector puede estar seguro de que Eurovent Certita Certification lleva años trabajando en la introducción de nuevos refrigerantes. Sin embargo, no es un proceso rápido ni fácil añadir nuevos refrigerantes al proceso de prueba y evaluación. Esto es especialmente cierto en el caso de fluidos como el amoníaco, en los que se necesitan medidas especiales debido a su toxicidad e inflamabilidad. 

Adaptar todos los programas de certificación pertinentes supone un trabajo ingente y, por supuesto, añadir nuevos fluidos no es la única consideración. Eurovent Certita Certification también tiene que garantizar que los refrigerantes prohibidos ya no se declaren ni se certifiquen, al tiempo que navega por el campo minado del cambio normativo. 

Conclusión

La escritura ha estado en la pared para los refrigerantes HFC desde que entró en vigor el Reglamento de gases fluorados de 2015. Los refrigerantes naturales no tienen GWP ni ODP, o los tienen extremadamente bajos, por lo que ofrecen refrigerantes respetuosos con el medio ambiente y preparados para el futuro con un historial probado. Los problemas que dieron lugar a los refrigerantes sintéticos -inflamabilidad, toxicidad o corrosión- se están superando, a medida que los fabricantes encuentran soluciones a los problemas del pasado. La disponibilidad y el coste de los refrigerantes naturales también contribuirán a ampliar su alcance en el mercado de los refrigerantes.

Fabricantes, prescriptores, diseñadores, instaladores, gestores de instalaciones y usuarios finales se verán afectados por los cambios en los refrigerantes, al igual que los sistemas de certificación Eurovent. Aunque los refrigerantes naturales como el C02, el propano, el amoniaco y la salmuera pueden no ser la respuesta para todas las aplicaciones de HVAC o refrigeración, es evidente que dominarán el mercado en el futuro. 

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