Parte 2: ¿Todos los refrigerantes son peligrosos?

Segunda parte de la conferencia en Refriaméricas del Ing. Ernesto Sanguinetti, Gerente de Ingeniería en Cold Import S.A.

Protocolo de Montreal y sus Enmiendas

El Protocolo de Montreal, Canadá; inicialmente solo se refería a lo relacionado con las sustancias que agotan la capa de ozono y su reducción hasta su eliminación. Se firmó el 16 de septiembre de 1987, enmendado en 1990 (Londres, Inglaterra), enmendado en 1992 (Copenhague, Dinamarca), revisado en 1995 (Viena, Austria), enmendado en 1997 (Montreal), enmendado en 1999 (Beijing, China).

El 11 de diciembre de 1997 en Kioto, Japón; se firma el Protocolo de Kioto, que recién entró en vigor el 16 de febrero de 2005  teniendo por objetivo reducir las emisiones de todos los gases de efecto invernadero.

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Es el 15 de octubre de 2016, en que las 197 partes (países) firmantes del Protocolo de Montreal reunidos en Kigali, Ruanda, realizan una nueva enmienda (la enmienda de Kigali) para reducir gradualmente el uso de los (HFC) en todo el mundo. Este acuerdo es para reforzar el Acuerdo de París cuyo objetivo es mantener el calentamiento global por debajo de 1.5°C a 2°C para el año 2100. Entró en vigor el 1° de enero del 2019.

Los países A5 (denominados así porque el Artículo 5 del Protocolo de Montreal da mayores plazos de eliminación a los países en vías de desarrollo), firmantes del Protocolo de Montreal ya cumplieron el cronograma para eliminación de la importación y uso de refrigerantes CFC que dañan a la capa de ozono (principalmente CFC-11 y CFC-12). Perú los importó hasta 2005.

Cronogramas

Luego, para eliminar la importación de refrigerantes que dañan poco a la capa de ozono (principalmente HCFC-22) en los países A5 se estableció otro cronograma que se está cumpliendo actualmente:

Finalmente los países del A5 Grupo 1; de acuerdo a la Enmienda de Kigali, para reducir la importación y uso de refrigerantes HFC que producen calentamiento global tales como HFC-134a, HFC-404A, HFC-507A, HFC-410A, entre otros, deben cumplir el siguiente cronograma:

Cabe manifestar que la Unión Europea, en concordancia con el Protocolo de Montreal y el Protocolo de Kioto para eliminación de los gases fluorados, adelantó los plazos dados por la Enmienda de Kigali para acelerar la eliminación de refrigerantes con alto GWP, creando el Reglamento F-gas.

El primer reglamento que se denominó la CE 842/2006, se centraba en la reducción de las emisiones, principalmente evitando fugas en los sistemas y en la recuperación al final de su vida útil y destrucción responsable de los gases. Ese reglamento fue reemplazado por el CE 517/2014 que entró en vigor el 1° de enero de 2015 que es el que rige ahora y está en continua revisión.  Por ejemplo: desde el 2020 no usarán refrigerantes con GWP igual o mayor a 2500 y desde el 2025 no usarán aquellos con GWP igual o mayor a 750.

¿Qué refrigerantes usaremos como reemplazo de los actuales?

Habiendo finalizado el proceso de eliminación de CFC, estando actualmente en pleno proceso de la eliminación de la producción y el consumo de los HCFC estipulados por el Protocolo de Montreal, y teniendo cerca otro cronograma para el proceso de eliminación de la producción y consumo de los HFC estipulados en la enmienda de Kigali existe una amplia variedad de alternativas de refrigerantes con nulos o bajos Potenciales de Calentamiento Atmosférico (PCA = GWP) que pueden adoptarse.  Las tendencias actuales se pueden resumir en el siguiente gráfico:

Los cronogramas de eliminación de refrigerantes que dañan al medio ambiente están acelerando la búsqueda de alternativas para reemplazar los HCFC y los HFC, es así que muchos de los nuevos refrigerantes que tienen bajo y muy bajo PCG se caracterizan por ser inflamables, tóxicos o tener alta presión. Por ello hay que examinar con cuidado el manejo de estos refrigerantes alternativos, para poder garantizar la seguridad de quienes se encargan de instalar, mantener y usar los equipos en los que se utilicen.

Es muy importante conocer las propiedades de los nuevos refrigerantes para  que los Ingenieros que realizan la selección de equipos y los Técnicos que realizan la instalación /mantenimiento estén ampliamente familiarizados con ellos y tomen todas las precauciones.  Por ello han establecido la Clasificación ASHRAE Standard 34 y Norma ISO 817 para definir la seguridad de los refrigerantes:

Por Toxicidad hay dos clases: Toxicidad Menor (Clase A) y Toxicidad Mayor (Clase B)

Los refrigerantes de clase A son 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. Son Clase A cuando: TLV/TWA es 400 PPM o mayor.

Los refrigerantes de Clase B son refrigerantes para los que sí existe evidencia de toxicidad en concentraciones menores de 400 ppm por volumen, según los datos utilizados para determinar TLV y TWA. Son clase B cuando TLV/TWA es menos de 399 PPM.

Como apreciamos, ésta clasificación de la toxicidad de los gases 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.

Por Inflamabilidad hay cuatro clases: 1, 2L, 2 y 3.

• La Clase 1 es para refrigerantes que, cuando se prueban, no muestran propagación de llama a 140°F = 60°C y presión atmosférica estándar (14.7 psia = 101.3 kPa).
• La Clase 2 es para 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. Además tienen un Límite Inferior de Inflamabilidad (LII), llamada también Límite Inferior de Flamabilidad (LIF) o en inglés Lower Flammability Limit (LFL) mayor a 0.10 kg/m3 = 0.0062 libras/pie3.
• La Clase 2L es para refrigerantes de la Clase 2 pero que tienen una velocidad máxima de combustión de 3.9 pulgadas/seg = 10 cm/seg cuando se realizan pruebas a 73.4°F = 23.0°C y 14.7 psia = 101.3 kPa. El propósito de la subclase 2L es reflejar las propiedades de menor inflamabilidad de las nuevas opciones de refrigerantes de bajo GWP que va en aumento, como las Hidro Fluoro Olefinas. (HFO), tales como los R-1234yf y R-1234ze.
• La Clase 3 es para 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. Además tienen un Límite Inferior de Inflamabilidad (LII = LIF = LFL) menor a 0.10 kg/m3 = 0.0062 libras/pie3.

Evolución de los reemplazos de refrigerantes

Si se desea seleccionar refrigerantes que reemplacen a los que están cargados dentro de equipos en uso hay que consultar con el fabricante del refrigerante y con el fabricante del compresor porque se pueden presentar los siguientes casos:

A.- Reemplazar Refrigerante de Equipo Existente por Otro que Tenga ODP=0 y GWP=BAJO; sin cambiar nada (se recomienda cambiar filtro secador). En inglés lo denominan “Drop-In”.

B.- Reemplazar Refrigerante de Equipo Existente por Otro que Tenga ODP=0 y GWP=BAJO; cambiando aceite al compresor, limpieza del circuito frigorífico y cambio de filtro secador. En inglés lo denominan “Light Retrofit”.

C.- Reemplazar Refrigerante de Equipo Existente por Otro que Tenga ODP=0 y GWP= muy Bajo; cambiando aceite al compresor ( a veces recomendable cambiar compresor compatible o fabricado para el nuevo refrigerante), limpieza del circuito frigorífico, cambio de válvula de expansión y cambio de filtro secador). En inglés lo denominan “Deep Retrofit”.

D.- Reemplazar Equipo Existente por un Nuevo Equipo preparado y fabricado para ser usado con el nuevo refrigerante que tenga ODP=0 y GWP= 0 o muy bajo.

Reemplazos de refrigerantes                                   

Presentamos un resumen de los reemplazos que se están dando para diferentes refrigerantes:

Reemplazos del HFC-134a o R-134a (ODP= 0 y GWP = 1430; Grupo Seguridad = A1)

Reemplazos del HFC-410A o R-410A (ODP= 0 y GWP = 2100 ; Grupo Seguridad = A1)

Reemplazos del HFC- 404A o R- 404A (ODP= 0 y GWP = 3900 ; Grupo Seguridad = A1) y del HFC- 507A o R- 507A (ODP= 0 y GWP = 3980 ; Grupo Seguridad = A1)

Refrigerantes Naturales