Autor: Ing. Ernesto Sanguinetti R. – Gerente de la División de Ingeniería – COLD IMPORT S.A.
Según datos históricos, el primer automóvil equipado con aire acondicionado fue fabricado por la empresa Packard Motor Car Company en el año 1938, en Detroit, USA. Este fabricante entre su línea de “automóviles de lujo”, lanzó al mercado el primer automóvil equipado con un sistema de refrigeración por compresión de vapor que utilizó el refrigerante R-12 para proporcionar aire acondicionado: el Packard Super Eight.
Conforme fueron mejorando los procedimientos de fabricación y perfeccionamiento de los equipos de aire acondicionado para automóviles, se hizo extensivo para usarlo en camionetas, camiones, buses y muchos otros vehículos de transporte, siempre teniendo al R-12 como refrigerante.
Pasaron los años, hasta que a principios de la década de 1990, el refrigerante R-134a (ODP = 0) comenzó a usarse en los sistemas de aire acondicionado de los automóviles por ser una alternativa más segura y ecológica para reemplazar al refrigerante R-12 (ODP = 1). Todo ese cambio fue impulsado por el Protocolo de Montreal que planteó un programa de eliminación gradual del R-12 debido a su impacto negativo que causaba en la capa de ozono terrestre (depleción del O3). Es así que el uso de R-134a se convirtió en el estándar mundial para los sistemas de aire acondicionado de los vehículos a partir de 1994.
En 1997 se firmó el Protocolo de Kyoto que logró un acuerdo internacional alcanzado con el objetivo de reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de origen antrópico que provocan el cambio climático, principalmente el CO2, pero entre ellos también se encontraban muchos gases refrigerantes HFC como es el caso del R-134a que tiene un alto Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA = GWP). Ese acuerdo entró en vigor en el 2005 y en Estados Unidos de Norteamérica se empezó a buscar y experimentar con otros refrigerantes sintéticos hasta conseguir un nuevo refrigerante que reemplace al R-134a (PCA = GWP = 1400). Lo encontraron y optaron por usar un refrigerante de la familia de las Hidro Fluoro Olefinas (HFO) denominado R-1234yf (PCA = GWP = 4 y ODP = 0), a pesar de ser ligeramente inflamable (se identifica en el grupo de seguridad como A2L). Las marcas Ford y General Motors lo empezaron a usar en los autos a partir del año 2014. Algunos autos europeos también lo empezaron a utilizar (BMW, Volkswagen).
Las regulaciones europeas (Reglamento F-Gas del 2014), que son más estrictas sobre el uso de refrigerantes con alto Potencial de Calentamiento Atmosférico o Global (PCA = GWP) impulsaron a la búsqueda de alternativas más ecológicas para reemplazar al R-134a. Se fijaron en el refrigerante natural inorgánico R-744 o Dióxido de Carbono (PCA = GWP = 1), como una alternativa que además de tener bajo PCA = GWP no produce daños a la capa de ozono (ODP = 0). Es así que desde ese año experimentaron con el uso de ese refrigerante en la industria automotriz y comenzó a ganar importancia a partir del siguiente año, a pesar de tener presiones de trabajo mucho más altas que el R-12 y el R-134a. La marca Mercedes-Benz fue uno de los pioneros en esta tecnología, introduciendo sistemas de aire acondicionado con R-744 o CO2 en algunos de sus modelos a partir del 2017. Cabe mencionar que el Reglamento F-Gas ha tenido modificaciones el 2019 y el 2024. Ahora desde Febrero del 2024 tienen el nuevo Reglamento F-Gas (N°573/2024) que determina, entre otros aspectos, que a partir del 2050 se elimine el consumo de refrigerantes HFC.
Sin embargo, el uso del R-744 no se ha generalizado tanto como sucedió con el R-134a porque los fabricantes de autos en Estados Unidos de Norteamérica siguen dándole impulso al uso del refrigerante R-1234yf (GWP = 4) y muchos europeos siguen esos pasos.
En el aire acondicionado automotriz que utiliza el refrigerante R-744 (CO₂), se trabaja con el sistema de refrigeración por compresión de vapor cumpliendo un ciclo transcrítico porque principalmente en lugares con climas cálidos, las temperaturas exteriores pueden superar fácilmente el punto crítico de CO₂ (31.1 °C), lo que hace que sea necesario operar en un régimen transcrítico para mantener la eficiencia del sistema además de ser diseñados para ser más compactos y ligeros, que es una ventaja significativa en ésta industria automotriz donde el espacio y el peso son cruciales. Las tuberías, accesorios y todos los componentes son especialmente hechos y seleccionados para soportar las altas presiones de éste refrigerante. Aunque el ciclo transcrítico puede tener menor eficiencia en condiciones ambientales moderadas en comparación con los ciclos subcríticos, las mejoras en la tecnología (uso de válvula de expansión electrónica, válvula reductora de presión acoplada al “gas cooler”, sensores de P y T, etc.) y mejoras en el diseño han optimizado su rendimiento para todas las condiciones.
Las condiciones del PUNTO CRITICO del R-744 o CO2 son: Presión = 73.82 bar = 1,070 psia Temperatura = 304.1°K = 31.1°C
Solo como referencia mostramos en sus respectivos diagramas Presión – Entalpía el ciclo SUBCRITICO para el refrigerante R-1234yf y el ciclo TRANSCRITICO para el refrigerante R-744.
Ernesto Sanguinetti R.
