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Como sabemos la tendencia actual es utilizar en los equipos, fluidos refrigerantes cuyas fugas no dañen o dañen muy poco a nuestra atmósfera, tanto para aplicaciones de refrigeración como de acondicionamiento de aire. Ya existen algunos y se siguen buscando aquellos que tengan nulo
efecto dañino en la capa de ozono terrestre (con Potencial de Agotamiento del Ozono = PAO = ODP = 0) y que a la vez no produzcan o produzcan muy poco calentamiento atmosférico (con Potencial de Calentamiento Atmosférico = PCA = GWP = 0 o muy bajo).
Por ello, las actuales tendencias para usar ese tipo de refrigerantes son tres:
Los del primer grupo pueden ser no tóxicos pero inflamables (HC) o pueden ser tóxicos e inflamables (NH3) o pueden tener presiones de trabajo muy altas (CO2). El agua y el aire tienen limitaciones en sus temperaturas de trabajo, según donde se apliquen.
Los del segundo grupo tienen algunos HFC que no son tóxicos ni inflamables y también están los HFO que constituyen la última generación de refrigerantes sintéticos cuya característica es que conforme se va reduciendo el potencial de calentamiento atmosférico PCA o GWP, se vuelven
inflamables, pero su inflamabilidad es menor que los HC y por ello se ha creado una nueva clasificación de refrigerantes “2L” considerados “ligeramente inflamables” como veremos seguidamente.
Los del tercer grupo al estar formados por mezclas de dos o más refrigerantes tendrán toxicidad e inflamabilidad que dependerá de sus componentes.
Son clase A aquellos refrigerantes para los que no se ha identificado toxicidad en concentraciones iguales o menores de 400 partes por millón (ppm) por volumen, basado en los datos utilizados para determinar los valores de TLV y de TWA. Es decir, son clase Acuando TLV/TWAes 400 ppm o mayor.
Son clase B aquellos refrigerantes que muestran evidencia de toxicidad en concentraciones menores de 400 ppm por volumen, según los datos utilizados para determinar TLV y TWA. Es decir, son Clase B cuando: TLV/TWAes de 399 o menos.
.Esta clasificación está basada en los índices TLV y TWA:
TLV (Threshold Limit Value) = Valor límite de umbral o Concentración máxima permisible, indica la concentración en aire de un refrigerante por debajo de la cual la mayoría de personas pueden exponerse sin sufrir efectos adversos. Valor resultante de la exposición a una concentración de 8
a 12 hrs. por día, cinco días a la semana, sin intoxicarse.
TWA (Time Weighted Average) = Concentración ponderada en el tiempo o promedio ponderado en el tiempo, expresada en horas por día. Igualmente expresa la concentración límite en horas/día sin que una persona se intoxique.
.Para la toxicidad hay otros parámetros que se utilizan:
LETA = Límite de Exposición de Toxicidad Aguda o en inglés ATEL = Acute Toxicity Exposure Limit : Es la cantidad de refrigerante mínima que puede ser liberada en una sala o recinto, que induce efectos tóxicos adversos en los ocupantes de dichos espacios. Se expresa en Kg/m3. En su lugar a veces se usa el LPO o el ODL.
LPO = Límite de Privación de Oxígeno (LPO) o en inglés ODL = Oxigen Deprivation Limit: Es la cantidad de refrigerante que da lugar a la presencia de oxígeno insuficiente para la respiración normal de una persona y se expresa en Kg/m3.
.Para aplicaciones en ambientes cerrados, también se usan como parámetros:
Límite Práctico (LP) y Límite de Concentración de Refrigerante (LCR).
Al respecto diremos que se trata de medidas adicionales de seguridad para los refrigerantes, y representan la mayor concentración permitida en un espacio ocupado que no tiene efectos perjudiciales (es decir, agudos) en caso de presentarse una fuga. En otras palabras, es la menor concentración “peligrosa” de un refrigerante, con un factor de seguridad aplicado.
.Para los refrigerantes de clase A1, los de clase B y algunas veces los de clase A2L, el LP y el LCR suelen basarse en el LETA (toxicidad), mientras que para los refrigerantes A2 y A3 estos parámetros generalmente vienen determinados por el LII (inflamabilidad).
Son clase 1 los refrigerantes que, cuando se prueban, no muestran propagación de llama a 140°F = 60°C y presión atmosférica standard (14.7 psia = 101.3 kPa).
Son clase 2L los refrigerantes de la Clase 2 pero que tienen una velocidad máxima de combustión de 3.9 pulgada/seg = 10cm/seg cuando se realizan pruebas a 73.4°F = 23.0°C y 14.7 psia = 101.3 kPa. El propósito de crear ésta subclase 2L es para reflejar las propiedades de menor inflamabilidad de las nuevas opciones de refrigerantes de bajo PCA que va en aumento, como las Hidro Fluoro Olefinas (HFO), que se obtienen en procesos de laboratorio a partir del etileno (C2H4) pero más del propileno o propeno (C3H6). Como por ejemplo:
R-1270 CH3 – CH = CH2 que es el Propileno que da origen a:
R-1233zd o HFO-1233zd CF3 – CH = CHCl
R-1234yf o HFO-1234yf CF3 – CF = CH2
R-1234ze o HFO-1234ze CF3 – CH = CHF
Son clase 2 los refrigerantes que, cuando se prueban, muestran propagación de llama a 140°F = 60°C y 14.7 psia = 101.3 kPa. Tienen un calor de combustión inferior a 19,000 kJ/kg = 4,540 Kcal/kg = 8,170 BTU/lb y además tienen un Límite Inferior de Inflamabilidad (LII), llamada también Límite
Inferior de Flamabilidad (LIF) o en inglés Lower Flamability Limit (LFL) mayor a 0.10 kg/m3 = 0.0062 libras/pie3.
Son clase 3 los refrigerantes que, cuando se prueban, muestran propagación de llama a 140°F = 60°C y 14.7 psia = 101.3 kPa. Tienen un calor de combustión mayor de 19,000 kJ/kg = 4,540 Kcal/Kg = 8,170 BTU/libra y además un Límite Inferior de Inflamabilidad (LII = LIF = LFL) menor a 0.10 kg/m3 = 0.0062 libras/pie3.
.Resumiendo: los refrigerantes de la Clase 1 no son inflamables, los de la Clase 2 son menos inflamables, los de la Clase 2L son ligeramente inflamables y los de la Clase 3 son altamente inflamables.
Por lo explicado, existen otros parámetros para la INFLAMABILIDAD, que se usan mucho y son:
Uno de los refrigerantes A3 no tóxicos pero inflamables que está ganando terreno es el ISOBUTANO (C4H10) o escrito en su fórmula semi-desarrollada CH(CH3)2-CH3, conocido como R-600a que se ha posicionado fuertemente en la refrigeración doméstica desplazando al refrigerante R-134a. Pertenece a los de la Serie Butano y mostramos algunas propiedades:
Otro refrigerante A3 es el PROPANO (C3H8) o escrito en su fórmula semi-desarrollada CH3-CH2-CH3, conocido como R-290 que se está posicionando en vitrinas refrigeradas con “equipo auto-contenido” (con puertas y sin puertas) de los supermercados y pequeñas/medianas bodegas desplazando al R-22 y al R-404A; así como en equipos de aire acondicionado portátiles, en los mini-split y en los split de aplicaciones residenciales y comerciales desplazando al R-22 y al R-410A; pero su aplicación a equipos de mayores capacidades está en aumento.
NOTA: Se considera “equipo auto-contenido” al compuesto por un sistema de refrigeración ensamblado completamente en fábrica, cargado con refrigerante en fábrica y probado su funcionamiento con toda la vitrina en su conjunto, en fábrica, antes de enviarlo al cliente.
Pertenece a la Serie Propano y mostramos algunas propiedades:
Otro refrigerante A2L no tóxico pero ligeramente inflamable es el Difluorometano (CH2F2) más conocido como R-32 que está ganando terreno en el campo del aire acondicionado y de las bombas de calor en aplicaciones residenciales, desplazando al R-22 y al R-410A.
Pertenece a la Serie Metano y mostramos algunas propiedades:
Luego tenemos en forma creciente la aparición y uso de algunos refrigerantes A2L con valores de PCA = GWP menores a 500 y otros con PCA =GWP menores a 150 que son denominados Hidro Fluoro Olefinas (HFO). Son alternativas potencialmente viables de los actuales refrigerantes HFC que tienen alto PCA = GWP. Destacan el R-1234yf o HFO-1234yf que se está usando en aire acondicionado automotriz y el R-1233zd o HFO-1233zd que se está usando en enfriadores de agua (chillers) en ambos casos reemplazando al R-134a o HFC-134a.
Pertenecen a la Serie de Hidrocarburos no saturados o Compuestos Orgánicos no saturados, de los cuales mostramos algunas propiedades:
En la larga lista de refrigerantes que son mezclas zeotrópicas o no azeotrópicas que se identifican con la Serie 400, tenemos desde el antiguo R-401 hasta el último R-484 (por el momento, porque siguen apareciendo nuevas mezclas). Ahora la mayoría de nuevas mezclas que van apareciendo tienen un contenido alto de Hidro Fluoro Olefinas (HFO) que les dá la calificación de “ligeramente inflamables” o A2L. Como es el caso del R-454B que la marca CARRIER anuncia que reemplazará al R-410A en nuevos equipos de aire acondicionado residenciales y comerciales a partir de Enero del 2025.
En la lista de refrigerantes que son mezclas azeotrópicas que se identifican con la Serie 500 también existe un refrigerantes A2L. Tenemos desde el antiguo R-500 hasta el R-516 (también por el momento porque siguen apareciendo nuevas mezclas). Sólo mostramos una parte del grupo de la Serie 400 (porque son muchos), con algunas propiedades como el “punto de rocío” y el “punto burbuja” a presión atmosférica normal. También mostramos toda la Serie 500 con algunas propiedades:
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