Manual Buenas Practicas Alternativas a Los HCFC_ SEMARNAT VF_20!11!2014

Buenas Prcticasen el Uso de Sustancias

Alternativas a losHidroclorofluorocarbonos

D.R. Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales

Blvd. Adolfo Ruiz Cortines 4209, Col. Jardines en la Montaa, C.P. 14210, Delegacin Tlalpan, Mxico, D.F.

Direccin General de Gestin de la Calidad del Aire y Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes

Primera edicin 2014

ISBN: 978-607-8246-71-7

Impreso y hecho en Mxico

Lmite de responsabilidad

La informacin y procedimientos tcnicos contenidos en el presente manual estn es-tructurados para impartir el entrenamiento de tcnicos en Buenas Prcticas en el Uso de Sustancias Alternativas a los HCFC.Los procedimientos tcnicos aqu descritos solamente los podrn ejecutar personas que ten-gan las habilidades y capacitacin tcnica previa requerida.Es responsabilidad del tcnico seleccionar y aplicar el procedimiento adecuado para realizar el mantenimiento, reparacin, reconversin y adecuacin de cualquier sistema de refrige-racin y aire acondicionado. Asimismo, es responsabilidad del tcnico seguir y respetar las recomendaciones y procedimientos establecidos por los fabricantes de los equipos de refri-geracin, aire acondicionado y compresores.

Presentacin IObjetivos IV

Captulo 1 Principales sustancias agotadoras de la capa de ozono utilizadas en Mxico 11.1 Principales SAO reguladas por el Protocolo de Montreal 21.1.1 CFC 21.1.2 HCFC 31.1.3 Bromuro de Metilo 31.2 Causas y efectos del agujero en la capa de ozono 31.2.1 Qu es el ozono y por qu es tan importante 31.2.2 Agujeros en la Capa de Ozono durante 2011 61.2.3 Efectos en la superficie del planeta cuando aparece el agujero en la capa de ozono 61.3 Tipos de radiacin ultravioleta que recibe la tierra 81.3.1 Radiacin ultravioleta A [UV-A] 81.3.2 Radiacin ultravioleta B [UV-B] 81.3.3 Radiacin ultravioleta C [UV-C] 91.4 Capa de Ozono y Calentamiento Global 101.5 Los HCFC como sustitutos de los CFC y su legislacin 131.5.1 Sanciones 15

Captulo 2El uso de los HCFC en los sectores de servicio de la refrigeracin y del aire acondicionado en Mxico 172.1 Refrigeracin Domstica 18

CONTENIDO

2.2 Refrigeracin Comercial 192.3 Transporte Refrigerado 202.4 Flota Pesquera 202.5 Refrigeracin Industrial 202.6 Aire Acondicionado Domstico 212.7 Aire Acondicionado Comercial 222.8 Aire Acondicionado para el Transporte 222.9 Aire Acondicionado Industrial 23

Captulo 3Refrigerantes sustitutos de los HCFC en los sectores de refrigeracin y de aire acondicionado 253.1 Refrigerantes Naturales 303.2 Bixido de Carbono 313.2.1 Refrigeracin con CO2 323.2.2 Aspectos Termodinmicos del CO2 333.2.3 Sistemas transcrticos 373.2.4 Sistemas subcrticos 393.2.5 Conclusin 403.3 Amoniaco 403.3.1 Usos 413.3.2 Conclusin 413.4 Los Hidrocarburos (HC) 423.4.1 Usos 423.4.2 Refrigerante R-290 Propano 443.4.3 Refrigerante R-600a Isobutano 453.5 Hidrofluorolefinas (HFO) 463.5.1 Refrigerantes HFO 46

Captulo 4Buenas prcticas en la limpieza de los sistemas de refrigeracin y aire acondicionado 534.1 Identificacin y evaluacin de fallas en los sistemas de refrigeracin 53

4.1.1 Causas por las cuales un compresor falla (hermtico o semihermtico) 544.1.2 Causas que originan que un compresor se queme 554.1.3 Efectos del motor quemado en el sistema de refrigeracin 574.1.4 Procedimiento para determinar si el motor est quemado 594.1.5 Lista de cotejo a seguir para un compresor que no arranca 594.1.6 Seleccin de filtros deshidratadores para limpieza de sistemas 604.2 Cambio de compresor 614.2.1 Compresor sin vlvulas de servicio (tipo hermtico soldable) 614.2.2 Compresor con vlvulas de servicio 654.3 Sustitucin de compresores grandes con vlvulas de servicio 654.3.1 Sustitucin de un compresor daado debido a fallas mecnicas 654.3.2 Sustitucin de un compresor daado debido a fallas elctricas 664.3.3 Proceso de vaco con nitrgeno gaseoso (triple evacuacin) 704.3.4 Limpieza de sistemas con nitrgeno y lubricante detergente (flushing) 734.3.5 Procedimiento para limpiar un sistema con un lubricante detergente no presurizado 744.3.6 Limpieza de un compresor hermtico con lubricante detergente 804.3.7 Limpieza interna de un compresor semihermtico 824.4 Sustitutos de los HCFC como agentes de limpieza en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado 834.4.1 Reemplazo del HCFC-141b 844.4.2 Hidrofluorocarbonos (HFC) 854.4.3 HFC-365mfc 854.4.4 Mezcla Azeotrpica 365-HX 864.4.5 Proceso de limpieza utilizando equipo para limpiar sistemas de refrigeracin 88

4.5 Medidas de seguridad 894.5.1 Equipo de proteccin personal 894.5.1.1 Proteccin para los pies 894.5.1.2 Proteccin de la cabeza 904.5.1.3 Proteccin para los odos 904.5.1.4 Proteccin para los ojos 904.5.1.5 Proteccin para las manos 904.5.1.6 Proteccin lumbar 914.5.1.7 Ropa de algodn 914.5.2 Medidas de seguridad al buscar fugas 92

Captulo 5Buenas prcticas en el reemplazo de los refrigerantes HCFC en los sistemas HVACR 955.1 Procesos de sustitucin de HCFC en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado 965.1.1 Sustitucin de un HCFC por un HFC 965.1.2 Sustitucin de un HCFC por un HC 975.2 Tablas y guas de fluidos refrigerantes sustitutos para reemplazar HCFC en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado 985.2.1 Refrigerante R-407A 985.2.2 Refrigerante R-422D 995.2.3 Refrigerante R-407F 995.2.4 Refrigerante R-422B 1005.2.5 Refrigerante R-407C 1015.3 Procedimientos y normas para la apropiada seleccin de refrigerantes sustitutos de HCFC, con lista de equipo y herramientas requeridas 1035.3.1 Termodinmicos 1045.3.2 Medioambientales 1045.3.3 De seguridad 1055.3.4 Tcnicos 1055.3.5 Econmicos 107

5.3.6 Refrigerantes para el reemplazo del HCFC 1075.4 Listado de equipo y herramientas requeridas 1125.5 Ilustraciones de equipo y herramientas 1135.6 Procedimientos para el reemplazo de HCFC con refrigerantes sustitutos en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado 1155.6.1 Capacitacin tcnica bsica 1175.6.2 Entrenamiento bsico del producto 1175.6.3 Formacin fundamental 1175.6.4 Formacin perifrica 1175.7 Medidas y normas de seguridad para el manejo de refrigerantes sustitutos de HCFC 1185.7.1 Contencin 1185.7.2 Fuentes de ignicin 1195.7.3 Ventilacin 1195.7.4 Normas de seguridad 1195.7.5 Clasificacin de toxicidad 1215.7.6 Clasificacin de inflamabilidad 1225.8 Mtodos de recuperacin, reciclado y reutilizacin de refrigerantes sustitutos de HCFC 1235.8.1 Recuperacin 1235.8.2 Reciclar 1245.8.3 Regenerar 1245.8.4 Reutilizacin 1245.9 Mtodos para la recuperacin de refrigerantes 1245.9.1 Recuperacin de refrigerante en fase lquida 1255.9.2 Recuperacin en fase de vapor-lquido 1265.9.3 Recuperacin en fase de vapor-lquido cuando el compresor no funciona 1265.9.4 Recuperacin cuando el compresor s funciona 1265.9.5 Recuperacin en fase de vapor 1275.9.6 Mtodo push-pull (empuje-extraccin) de recuperacin lquida 1275.10 Puntos importantes para la recuperacin de refrigerantes 130

5.11 Medidas de seguridad al utilizar los cilindros recuperadores 1325.12 Reciclado de refrigerantes 1345.13 Reutilizacin de refrigerantes 136

Captulo 6Prospectos del futuro de la refrigeracin, del aire acondicionado y de los gases refrigerantes 1396.1 Bixido de carbono 1396.1.1 Estados Unidos de Amrica 1396.1.2 Comunidad Europea 1416.2 Hidrocarburos 1416.2.1 Estados Unidos de Amrica 1416.2.2 Comunidad Europea 1426.3 Refrigerantes HFO, Clasificacin A2L 1436.3.1 Estados Unidos de Amrica 1436.3.2 Comunidad Europea 144

Glosario 145Anexos 155Acrnimos y Abreviaturas 160Agradecimientos 162Referencias 164

ndice de ilustraciones1 Destruccin del ozono 52 Tipos de radiacin ultravioleta 93 Sistema transcrtico y subcrtico del CO2 364 Procedimiento para llenar la bomba para lubricante detergente 765 Colores residuales 786 Componentes de un cilindro de recuperacin 133

ndice de diagramas1 Evolucin de refrigerantes 272 Caractersticas de los refrigerantes utilizados

en la refrigeracin y aire acondicionado 283 Refrigerantes alternativos para sustitucin de los HCFC 294 CO2 como fluido secundario (Sistema Subcrtico) 38 5 Ubicacin del filtro de succin tipo soldar 616 Ubicacin de la vlvula termosttica de expansin 637 Toma de lecturas con el sistema funcionando 698 Conexin para hacer vaco en un sistema 709 Conexin para romper el vaco 7110 Separador de aceite en un circuito de refrigeracin 7511 Carga de lubricante detergente en un evaporador 7712 Carga de lubricante detergente en un condensador 7913 Informacin general de las categoras para capacitacin 11614 Procedimiento de diseo para la manipulacin

de sustancias inflamables 12015 Clasificacin de seguridad de refrigerantes:

ASHRAE, Estndar 34-2010 12116 Recuperacin de refrigerante en fase lquida 12517 Recuperacin en fase de vapor 12818 Recuperacin push-pull 12819 Mtodo de reciclado de un slo paso 13520 Mtodo de reciclado de paso mltiple 136

ndice de imgenes1 Agujero en el ozono rtico 2011 72 Agujero en el ozono Antrtico 2011 73 Materiales aislantes afectados en un motor quemado 554 Efectos en el lubricante cuando un compresor se quema 585 Estator aterrizado en un punto especfico dentro de un

compresor semihermtico 58

6 Estator quemado en un compresor hermtico 597 Uso de vlvulas piercing para recuperar gas

refrigerante por ambos lados del sistema 628 Mirillas de aceite en un compresor semihermtico 679 Filtro de succin de ncleos intercambiables y filtro de lquido

tipo soldar en un sistema de refrigeracin 6810 Ncleo deshidratador intercambiable saturado 6811 Aceite sometido a una alta temperatura 8012 Drenado de aceite del crter 8213 Limpieza mecnica de una bomba de aceite 8314 Equipo de proteccin personal 9115 Almacenaje seguro de cilindros 9316 Unidad recuperadora 11317 Detector de fugas 11318 Cortadores de tubo 11419 Vacumetro digital 11420 Bombas de vaco 115

ndice de tablas1 Principales HCFC que se usan en Mxico en el sector

de la refrigeracin y aire acondicionado 142 Algunas de las mezclas zeotrpicas de HCFC, HFC y HC

que estn reguladas por el Protocolo de Montreal 153 Caractersticas de los refrigerantes naturales 314 Ventajas y desventajas del CO2 como refrigerante 335 Punto triple de algunos refrigerantes 356 Ventajas y desventajas del amoniaco 417 Ventajas y desventajas de los hidrocarburos 438 Ventajas y desventajas de las hidrofluorolefinas 479 Refrigerantes fluorados 4810 Refrigerantes naturales 5011 Agentes de limpieza sustitutos al HCFC-141b 51

12 Cuadro comparativo entre HCFC-141b y HFC-365mfc 8613 Propiedades termodinmicas del 365-HX 8614 Comparacin de propiedades del HCFC-141b,

el HFC-365mfc y el 365-HX 8715 Mezclas alternativas al R-22

en un sistema de refrigeracin 9816 Refrigerantes sustitutos al R-22

en un sistema de aire acondicionado 10017 Referencia cruzada del rendimiento

de los reemplazos del R-22 10318 Refrigerantes naturales y sus aplicaciones 10819 Regulaciones que enfrentan los refrigerantes

naturales y los refrigerantes HFO 14020 Refrigerantes HFO 14321 Presin-Temperatura refrigerantes

de transicin alternativos al R-22 15722 Presin-Temperatura refrigerantes

de transicin alternativos al R-22 15823 Presin-Temperatura refrigerantes

de transicin alternativos al R-22 159

ndice de grficas1 Presin en relacin con temperatura para el CO2

en comparacin con otros refrigerantes 342 Fases del CO2 343 Presin-entalpa del CO2 364 Proceso transcrtico del CO2 375 Proceso subcrtico del CO2 39

INuestro pas ha demostrado su liderazgo en materia de cambio climtico al es-tablecer sinergias para el uso eficiente de la energa y la proteccin de la capa de ozono, as como al cumplir en tiempo y forma sus compromisos con el Protocolo de Montreal. Como prueba de ello, en 2010 se elimin totalmente en el pas el consumo de clorofluorocarbonos (CFC), sustancias utilizadas en refrigeracin, aire acondicionado, aerosoles y espumas de poliuretano.

Es por ello que para la Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) es prioritario continuar las polticas y acciones que contribuyan a mitigar y disminuir los grandes problemas ambientales a nivel global que son el cambio climtico y el dao a la capa de ozono.

En lo que se refiere al sector de la refrigeracin y aire acondicionado, con la aplicacin del Plan Nacional de Eliminacin de Clorofluorocarbonos (CFC), se tuvieron logros importantes, entre los que destacan la eliminacin total del con-sumo de CFC; la capacitacin de alrededor de 7 500 tcnicos en la aplicacin de buenas prcticas en la reparacin y mantenimiento de equipos de refrigeracin y aire acondicionado; la entrega en donacin de 2 100 juegos de equipos y he-rramientas a tcnicos capacitados destacados; el equipamiento de 24 escuelas de educacin pblica y capacitacin de 110 profesores como instructores de los cursos de capacitacin; el fomento a la cultura de la recuperacin, reciclado y reso de los gases refrigerantes clorofluorocarbonados (CFC), hidrocloro-fluorocarbonados (HCFC) e hidrofluorocarbonados (HFC) y la instalacin de 14 centros de recuperacin y reciclado a nivel nacional.

PRESENTACIN

II

La base para lograr exitosamente la capacitacin de tcnicos fue la elabora-cin del primer manual sobre Buenas prcticas en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado, el cual contiene temas sobre los daos al medio ambiente generados por la liberacin de gases refrigerantes, las tcnicas para detectar y eliminar fugas, las mejores prcticas y tcnicas de servicio para el mantenimien-to y reparacin de equipos, as como para la recuperacin y manejo de gases refrigerantes. Mediante la capacitacin y uso del manual se logr la actualiza-cin y homogenizacin de procesos y tcnicas que se utilizan diariamente en la reparacin de equipos.

Para eliminar completamente el uso de gases clorofluorocarbonados y cumplir los compromisos ante el Protocolo de Montreal, nuestro pas est implemen-tando el Plan Nacional de Eliminacin de Hidroclorofluorocarbonos HCFC, el cual tiene como objetivo eliminar un 30 por ciento del consumo de HCFC para el ao 2018. Los principales HCFC que se usan en nuestro pas en el sector de la refrigeracin y aire acondicionado son el HCFC-22, como gas refrigerante, y el HCFC-141b, como agente de limpieza.

Con la finalidad de eliminar el consumo total del HCFC-141b como agente de limpieza e iniciar la sustitucin y eliminacin del HCFC-22, se ha desarrollado el presente manual titulado Buenas Prcticas en el Uso de Sustancias Alternati-vas a los Hidroclorofluorocarbonos, el cual ser la herramienta bsica que se usar para la capacitacin de tcnicos. El manual contiene las tcnicas y proce-dimientos para realizar la limpieza de equipos usando sustancias que no daen la capa de ozono y con un nulo o bajo potencial de calentamiento global y equi-pos que recirculen y recuperen el agente de limpieza. Tambin, contiene una gua de sustitutos para el HCFC-22 y los nuevos refrigerantes que estn en el mercado o en desarrollo para sustituir a los HCFC y HFC.

El contenido del manual se desarroll como una herramienta de fcil enten-dimiento que los tcnicos puedan utilizar para el desarrollo de sus actividades cotidianas y actualizar sus conocimientos en el uso de la nueva gama de refrige-rantes, que cada da requieren una mayor especializacin.

III

Estamos seguros de que con el apoyo de todos los tcnicos y profesionistas del sector lograremos nuestras metas de eliminar las sustancias que daan la capa de ozono y tienen alto potencial de calentamiento global, con lo que nues-tro pas seguir siendo lder en la contribucin a la mitigacin y reduccin de los grandes problemas ambientales a nivel global.

M. en I. Ana Patricia Martnez BolvarDirectora General de Gestin de la Calidad del Aire yRegistro de Emisiones y Transferencia de ContaminantesSEMARNAT

IV

El presente Manual ha sido elaborado para consulta de los diferentes usuarios de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) que tienen la intencin de sustituir el uso de estos productos para el mantenimiento y limpieza de sistemas de refrigeracin y aire acondicionado. De acuerdo con lo anterior, los objetivos del presente son:

Proveer un instrumento de consulta para todos aquellos tcnicos e ingenieros dedicados al mantenimiento y servicio de equipos de re-frigeracin y aire acondicionado.

Presentar tcnicas de identificacin de problemas para dar un ade-cuado mantenimiento a los sistemas.

Estandarizar las prcticas de trabajo en el proceso de limpieza de equipos de refrigeracin y aire acondicionado.

Especificar las diferentes condiciones que se presentan cuando se debe realizar la limpieza de un equipo.

Involucrar a los usuarios de HCFC en el buen manejo de estas sus-tancias para reducir las emisiones a la atmsfera que daan la capa de ozono.

Informar las nuevas alternativas de sustitucin disponibles para la eliminacin de sustancias utilizadas en los sectores de refrigeracin y aire acondicionado.

OBJETIVOS

1Los problemas del agotamiento de la capa de ozono y el calentamiento global han sido un tema importante en la agenda de la comunidad inter-nacional medioambiental por varios aos. Actualmente, es aceptado que los productos qumicos CFC y HCFC ocasionen un efecto negativo en la capa de ozono estratosfrico. Esta capa nos protege de los rayos ultravio-leta provenientes del Sol; sin ella, estos rayos dejaran estril la superficie de la Tierra.

La confirmacin cientfica de los daos a la capa de ozono deton en la comunidad internacional la necesidad de establecer un mecanismo de cooperacin en el que se tomara un plan de accin para proteger-la. Este mecanismo fue formalizado con la firma del Convenio de Viena para la Proteccin a la Capa de Ozono, que fue adoptado y firmado por 28 pases el 22 de marzo de 1985 en Viena, Austria. Esto conllev a que en septiembre de 1987 se redactara el Protocolo de Montreal referente a las Sustancias que Agotan la Capa de Ozono. El Protocolo fue firmado en esa ocasin por 24 pases y la Comunidad Europea, entrando en vigor

Captulo 1Principales sustancias

agotadoras de la capa de ozono utilizadas en Mxico

2Captulo 1Buenas Prcticas en el Uso de Sustancias Alternativas a los Hidroclorofluorocarbonos

el 1 de enero de 1989. El tratado establece que las partes del Protocolo de Montreal reconocen que las emisiones mundiales a la atmsfera de las Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono (SAO) van debilitando la capa de manera importante, teniendo efectos adversos en la salud de los seres humanos y en el medioambiente.

La primer junta de las partes del Protocolo de Montreal tuvo lugar en Helsinki, en mayo de 1989, y desde entonces las Partes (pases firmantes del Protocolo) se renen cada ao para revisar los progresos y discutir en-miendas, esto como resultado de la investigacin y los avances tcnicos.

Las decisiones del Protocolo de Montreal se fundamentan en la infor-macin cientfica, ambiental, tcnica y econmica ms reciente evaluada por los pneles de expertos de la comunidad mundial. La evaluacin cientfica del estado de la capa de ozono es publicada mediante la Or-ganizacin Mundial Meteorolgica (WMO, por sus siglas en ingls) en su documento Scientific Assessment of Ozone Depletion, la cual tiene una publicacin anual.

El objetivo principal del Protocolo de Montreal es proteger la capa de ozono; esto se ha logrado mediante la implementacin de medidas nece-sarias para la eliminacin del consumo1 de las sustancias agotadoras de la capa de ozono, y se realiza considerando los ltimos avances cientficos, tcnicos y tecnolgicos.

1.1 PRINCIPALES SAO REGULADAS POR EL PROTOCOLO DE MONTREAL

1.1.1 CFCLos clorofluorocarbonos (CFC) fueron las primeras sustancias reguladas por el Protocolo de Montreal. Estas sustancias se utilizaron ampliamente en el sector de la refrigeracin, para la fabricacin de espumas, produccin

1 Consumo = Produccin + Importacin - Exportacin

3Captulo 1Principales Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono Utilizadas en Mxico

de medicamentos para asmticos y como solventes. En Mxico, se elimi-n la produccin de los CFC en 2005. De acuerdo con lo establecido en el Protocolo de Montreal, desde el 1 de enero de 2010 ya no se utilizan di-chas sustancias.

1.1.2 HCFCLos hidroclorofluorocarbonos (HCFC) son gases refrigerantes que se usaron como sustitutos de los CFC y se siguen utilizando en la actuali-dad. Aunque contienen cloro que daa la capa de ozono, los refrigerantes HCFC tambin contienen hidrgeno, lo que los hace qumicamente menos estables una vez que ascienden a la atmsfera.

1.1.3 Bromuro de MetiloEs un qumico que se aplica como fumigante para la desinfeccin de sue-los agrcolas y en estructuras para almacenar granos y harinas. En nuestro pas, estn en marcha varios proyectos encaminados a la eliminacin del consumo de este fumigante para el ao 2014.

1.2 CAUSAS Y EFECTOS DEL AGUJERO EN LA CAPA DE OZONO

1.2.1 Qu es el ozono y por qu es tan importanteLa palabra ozono deriva del griego ozein, que significa oler. Fue descu-bierto en experimentos de laboratorio a mediados de 1800. Su presencia en la atmsfera fue hallada mediante estudios qumicos y mediciones p-ticas. Este gas de color azul consiste en tres tomos de oxgeno unidos, que juntos forman la molcula del ozono.

La capa de ozono funciona como un poderoso filtro solar que evita el paso de los rayos ultravioleta; su presencia es vital para preservar la vida en la Tierra. sta nos protege del 95 por ciento de la radiacin ultravioleta que llega al planeta. El ozono que se encuentra cerca de la superficie de


la Tierra (ozono troposfrico u ozono malo) es un contaminante potente que afecta a la salud. Sin embargo, el ozono que se encuentra en la zona superior del planeta (ozono estratosfrico u ozono bueno, que est entre los 15 y los 50 kilmetros de altura) tiene como funcin proteger la vida en la Tierra.

El ozono es inestable, es decir, est constantemente perdiendo su to-mo adicional, pero la luz solar sigue creando nuevas molculas sin cesar. Esto significa que se mantiene una cantidad constante de 10 partes por milln (una de cada 100,000 molculas) en una atmsfera intacta. Esta reaccin natural del ozono es la responsable de filtrar totalmente la radiacin ultravioleta C [UV-C] y casi toda la radiacin ultravioleta B [UV-B], llegando a la superficie de la Tierra una pequea parte de esta radiacin.

Si todo el ozono estratosfrico del planeta se midiera al nivel del mar, ste formara una capa de tan slo 3 milmetros de espesor. Sin el alt-simo factor de proteccin solar del ozono, la radiacin UV nos matara rpidamente o daara nuestro ADN. La destruccin de la capa de ozono comenz mucho antes de que alguien se diera cuenta. El mecanismo de destruccin del ozono se ejemplifica en la Ilustracin 1.

En 1928, Thomas Midgley y Charles Kettering inventaron los refrigeran-tes clorofluorocarbonos CFC. Estos gases resultaron ser muy tiles en los equipos de refrigeracin y de aire acondicionado, para fabricar espuma de poliuretano y para utilizarse como aerosoles. Comparados con los refrige-rantes usados y disponibles en ese tiempo, como el amoniaco, el dixido de sulfuro, el cloruro de metilo, el propano, el isobutano o el dixido de carbono, eran mucho menos peligrosos.


El uso de los CFC revolucion la industria respecto de la seguridad en el uso de los gases refrigerantes. Los CFC fueron desplazando prcticamen-te a todos los refrigerantes que se usaban en ese momento.

El cloro que contienen las molculas de CFC ocasiona que sean sus-tancias qumicamente estables, lo que causa que su permanencia en la atmsfera sea prolongada y adems interacte con el ozono originando la destruccin de este ltimo.

Ilustracin 1. Destruccin del ozono causada por los CFC-12

El radical cloro rompe el enlace en la molcula de ozono

tomo de oxgeno en la atmsfera

Forma monxidode cloro y oxgeno

diatmico

El oxgeno se liberaa la atmsfera

La energa UV remueve el tomo de cloro de la molcula de CFC

Produce oxgeno diatmico y unradical cloro libre

Comienza nuevamenteel ciclo

Rompe el enlacede la molcula de

monxido de cloro

o

C


Este hecho fue estudiado en 1974 por los cientficos Sherwood Rowland, Paul Crutzen y el cientfico mexicano Mario Molina. Gracias a sus investi-gaciones, recibieron el Premio Nobel de Qumica en 1995.

Se sabe que un solo tomo de cloro puede destruir hasta 100 000 molculas de ozono. Su capacidad de destruccin se potencializa a tem-peraturas por debajo de los - 43C. Por esta razn, el agujero de ozono aparece en los dos Polos, en lugares donde la estratsfera alcanza hasta los -62C2.

1.2.2 Agujeros en la capa de ozono durante 2011En el primer semestre de 2011, un agujero de una dimensin equivalente a cinco veces la superficie de Alemania se descubri sobre el rtico (Polo Norte), igualando, por primera vez, al que existe sobre la Regin Antrti-ca (Polo Sur). En la Imagen 1 se muestra el agujero en el rtico. ste fue provocado por un fro excepcional en el Polo Norte y se desplaz durante unos quince das sobre Europa del Este, Rusia y Mongolia, exponiendo, en algunos casos, a las poblaciones a niveles elevados de radiacin ultravio-leta. Se estima que un poco ms de 700 millones de habitantes fueron afectados.

El 12 de septiembre de 2011, en la Regin Antrtica (Polo Sur), se de-tect un agujero en la capa de ozono que midi 26 millones de kilmetros cuadrados, el cual se muestra en la Imagen 2.

1.2.3 Efectos en la superficie del planeta cuando aparece el agujero en la capa de ozonoNuestro planeta recibe ms radiacin ultravioleta, lo que ocasiona que se presenten ms casos de cncer en la piel, cataratas y que nuestro sistema inmunolgico se debilite. Provoca daos a las cosechas, a la calidad y al rendimiento de los cultivos, as como daos a los ecosistemas terrestres y

2 Flannery, Tim, El clima est en nuestras manos. Historia del calentamiento global, Cap. 22, Historia del Ozono, Editorial Taurus.


Imagen 2. Agujero en el ozono Antrtico 20114

3 NASA lleva a cabo anlisis de la prdida de la capa de ozono en el rtico. [En Red] Disponible en: http://www.nasa.gov/topics/earth/features/arctic20111002.html4 NASA lleva a cabo anlisis de la prdida de la capa de ozono en el rtico. [En Red] Disponible en: http://www.nasa.gov/topics/earth/features/arctic20111002.html

Imagen 1. Agujero en el ozono rtico 20113

2010 2011

110 220 330 440 550

Ozone (Dobson Units)


martimos. La gente que vive al Sur de los 40 de latitud est experimen-tando un incremento en la incidencia de cncer en la piel. Esto incluye a la gente que vive en el Sur de Chile y de Argentina, en Tasmania y en la Isla Sur de Nueva Zelanda. En Punta Arenas, Chile, situada a 53 de latitud Sur, es la poblacin ms meridional de la Tierra, y en esta ciudad desde 1994, los ndices de cncer en la piel han aumentado en un 66 por ciento.

En las ciudades cercanas al Ecuador, el aumento de los ndices de cncer es evidente. En Estados Unidos de Amrica, por ejemplo, la probabilidad de tener un melanoma era de 1 entre 250 hace 25 aos; hoy en da es de 1 entre 84, y se debe, en parte, a la reduccin del ozono5.

1.3 TIPOS DE RADIACIN ULTRAVIOLETA QUE RECIBE LA TIERRA

1.3.1 Radiacin Ultravioleta A [UV-A]Esta radiacin es la ms cercana al color violeta de la luz visible; pasa en su totalidad a travs de la atmsfera y llega a la superficie; es relativa-mente inofensiva. La emplean las plantas para realizar la fotosntesis, y contribuye en pequeas dosis a fijar la vitamina A; sin embargo, en expo-siciones prolongadas puede ser daina.

1.3.2 Radiacin Ultravioleta B [UV-B]Tiene una longitud de onda intermedia entre la A y la C, aunque es menos letal que la C. Es tambin peligrosa aun en cantidades pequeas, pues produce cncer de piel, cataratas y otros daos en la vista, afecta el siste-ma inmunolgico y a todas las formas de vida: microbios, algas, hongos, plantas, invertebrados y vertebrados. Normalmente, es casi absorbida en su totalidad por la capa de ozono.

5 Flannery, Tim, El clima est en nuestras manos. Historia del calentamiento global, Cap. 22, Historia del Ozono, Editorial Taurus.


(IR) INFRARROJOS

LUZVISIBLE

UV-A

UV-B

UV-C

ULTRAVIOLETAS

CAPA DE OZONO

1.3.3 Radiacin Ultravioleta C [UV-C]Es la radiacin de menor longitud de onda y ms cercana a los rayos X, letal para la vida tal cual la conocemos; es totalmente absorbida por enci-ma de la estratsfera, en la ionsfera. En la Ilustracin 2 se muestran los tres tipos de radiaciones.

6 Organizacin Meteorolgica Mundial, el PNUMA, NOAA, NASA, Comisin Europea. Veinte preguntas y respuestas sobre la capa de ozono 2010, Evaluacin cientfica del agotamiento del ozono: 2010, David W. Fahey, Michaela I. Hegglin., Pregunta 3, Pginas 8 y 9.

Ilustracin 2. Tipos de radiacin ultravioleta6

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Captulo 1Buenas Prcticas en el Uso de Sustancias Alternativas a los Hidroclorofluorocarbonos

1.4 CAPA DE OZONO Y CALENTAMIENTO GLOBAL

Los cientficos definen al cambio climtico como todo cambio que ocu-rre en el clima a travs del tiempo, resultado de la variabilidad natural o de las actividades humanas.

El calentamiento de la Tierra o calentamiento global, por su parte, es la manifestacin ms evidente del cambio climtico y se refiere al incre-mento promedio global en la temperatura terrestre y marina.

A pesar de que el clima cambia de manera natural, los expertos sea-lan que existen claras evidencias de que el calentamiento del planeta registrado en los ltimos 50 aos puede ser atribuido a los efectos de las actividades humanas. La Tierra favorece la vida porque su atmsfera funciona como un invernadero que retiene suficiente calor del Sol para permitir que existan plantas y animales.

Este sistema de control climtico depende de la presencia de algunos gases el ms importante es el CO2 (bixido de carbono). La quema de combustibles fsiles ha incrementado los niveles de bixido de carbono atmosfrico a niveles sin precedentes en la historia de la vida humana. La Tierra se est volviendo cada vez ms caliente.

Los cientficos del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), en su Informe de evaluacin de 2007, llegaron a la conclusin de que la mayor parte del incremento observado en la temperatura global media desde mediados del siglo XX se debe muy probablemente (probabilidad entre el 90 y el 100 por ciento) al incremento de concentraciones de ga-ses de efecto invernadero antropognicos. Dicho de otro modo, existen nueve posibilidades sobre 10 de que los seres humanos hayamos ocasio-nado el calentamiento del ltimo medio siglo.

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Captulo 1Principales Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono Utilizadas en Mxico

Los sistemas de refrigeracin o de aire acondicionado tienen una eva-luacin llamada TEWI (Total Equivalent Warming Impact), que se conoce como la Evaluacin del Impacto Ambiental Total, en Masa Equivalente de CO2. Esta evaluacin mide el impacto ambiental que tendr el equipo a lo largo de su vida til; el resultado es la suma de dos tipos de emisiones. La primera la llamaremos Calentamiento Global Directo, que son las emi-siones de gas refrigerante a la atmsfera debido a fugas en el sistema de refrigeracin o de aire acondicionado. La segunda es el Calentamiento Global Indirecto, que son las emisiones de CO2 que se producen al generar la energa elctrica necesaria para que funcione el equipo de refrigeracin o de aire acondicionado.

Un documento publicado en octubre de 2010 por la Agencia de Protec-cin al Ambiente de los Estados Unidos de Amrica (EPA, por sus siglas en ingls) menciona que a nivel global el consumo de los HCFC fue equi-valente a 1,087 MTMCO2 (Millones de Toneladas Mtricas de CO2). De acuerdo con el reporte presentado en el congreso del FMI (Food Marke-ting Institute), en 2008 las emisiones de CO2 a la atmsfera de una tienda de comestibles al por menor (supermercado) corresponden a: 49 por ciento por el consumo de energa; 34 por ciento a las emisiones de gases refrigerantes a la atmsfera; 13 por ciento al uso de los transportes, y el 4 por ciento proviene por la quema de gas natural. Se estima que un super-mercado puede llegar a tener dentro de sus equipos de refrigeracin y de aire acondicionado de expansin directa hasta 1 814 kg, con un promedio de 23.5 por ciento de fugas de gas refrigerante anuales, que equivale a liberar 426.30 kg de gas refrigerante. Uno de los retos por enfrentar es reducir las fugas en los sistemas de refrigeracin. Los HCFC daan a la capa de ozono y contribuyen al calentamiento global. As que al sustituir los HCFC por HFC o por cualquier otro gas refrigerante, estaremos gene-rando otro problema si no se toman las medidas para prevenir y eliminar las fugas de dichos refrigerantes. Uno de los resultados que ha tenido la

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implementacin del Protocolo de Montreal es que ha retrasado el cambio climtico en por lo menos 10 aos. Sin embargo, no es correcto asegurar que si no podemos controlar las fugas en un sistema de refrigeracin, lo mejor es cambiar por un refrigerante que tenga un Potencial de Calenta-miento Global (PCG) bajo o nulo y de esta manera contribuir a solucionar el problema.

La creciente preocupacin por el elevado potencial de calentamiento global que tienen los gases refrigerantes actuales ha despertado el in-ters en el uso de los refrigerantes con bajo PCG y de los refrigerantes naturales, como el bixido de carbono (CO2), el amoniaco (NH3), los hi-drocarburos (HC) y de los refrigerantes de baja inflamabilidad que estn registrados en el Estndar de AHSRAE 34-2010. Actualmente se est promoviendo el uso de los refrigerantes naturales en los sistemas de refrigeracin, debido a que no contaminan y que son amigables con el medioambiente, sin mencionar el hecho de que, para poder utilizarlos, an-tes se deben de cumplir con varias medidas de seguridad.

Al liberarse, los gases refrigerantes generan efectos en el medioam-biente; por ejemplo, en el caso del CO2, existe un sinfn de documentos donde se menciona que ste es un componente en la atmsfera y que no es posible que el origen del calentamiento global tenga que ver con las emisiones del CO2. El problema no son las emisiones de CO2 natural, sino con el CO2 creado por el hombre (antropognico), que es emitido a la at-msfera en forma de gas refrigerante, debido a las fugas en los sistemas de refrigeracin, a los barridos que se realizan utilizando R-141b, etc.

Para continuar e incrementar el uso de los refrigerantes naturales en los actuales sistemas de refrigeracin y aire acondicionado, se deben aplicar las normas, procedimientos, especificaciones y medidas de seguridad para lograr que su uso sea seguro para las personas, equipos y bienes.

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En el pasado, los refrigerantes naturales se clasificaban en tres grupos: los hidrocarburos, el amoniaco y el dixido de carbono.

Los refrigerantes hidrocarburos, que incluan al propano y al propile-no, no tuvieron uso en la refrigeracin comercial debido a su elevada inflamabilidad.

El amoniaco se ha utilizado principalmente en la refrigeracin industrial, pero por su elevada toxicidad no se ha podido aplicar en la refrigeracin comercial.

El dixido de carbono dej de emplearse tras alcanzar un mximo entre 1920 y 1930 para dar paso a los CFC y HCFC. La constante inno-vacin tecnolgica y la actual legislacin han promovido el uso del CO2 como gas refrigerante; en algunos casos los gobiernos han apoyado econmicamente.

Actualmente, la refrigeracin comercial sigue siendo dominada por compresores de un estado, compresores de dos estados, sistemas en pa-ralelo y por compresores de velocidad variable.

1.5 LOS HCFC COMO SUSTITUTOS DE LOS CFC Y SU LEGISLACIN

Al inicio de este manual se explic que los CFC, por sus propiedades qu-micas, fueron uno de los principales causantes en la disminucin de la concentracin del ozono estratosfrico. Por esta razn se elimin su pro-duccin mundial.

La mayora de los clorofluorocarbonos (CFC) fueron sustituidos por los

hidroclorofluorocarbonos (HCFC), sustancias que tienen un bajo potencial de agotamiento de la capa de ozono y estn reguladas por el Protocolo de

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Montreal. En nuestro pas, los principales HCFC que se utilizan en el sector de la refrigeracin y el aire acondicionado se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Principales HCFC que se usan en Mxico en el sector de la refrigeracin y el aire acondicionado

HCFC Usos

HCFC-22 (R-22)

Aire acondicionado residencial y comercial

Refrigeracin comercial de media y baja temperatura

Supermercados y almacenamiento de alimentos

Mquinas de hielo

Transporte refrigerado

HCFC-123 (R-123) Enfriadores centrfugos de baja presin

HCFC-124 (R-124) Enfriadores centrfugos

HCFC-141b (R-141b)

Agente de limpieza de equipos de refrigeracin y aire acondicionado, y agente espumante en la fabrica-cin de espumas de poliuretano

Tambin los CFC fueron sustituidos por mezclas zeotrpicas que con-

tienen hidroclorofluorocarbonos (HCFC), hidrofluorocarbonos (HFC) e hidrocarburos (HC). En la Tabla 2 se muestran algunas de las mezclas zeotrpicas reguladas por el Protocolo de Montreal.

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1.5.1 SancionesEn el artculo 414 del Cdigo Penal Federal se establecen las sanciones a quien ilcitamente o sin aplicar medidas de prevencin o seguridad realice actividades con sustancias agotadoras de la capa de ozono y cause un riesgo de dao a los recursos naturales, a la flora, a la fauna, a los ecosis-temas, a la calidad del agua o al ambiente (ver Anexos).

Tabla 2. Algunas de las mezclas zeotrpicas de HCFC, HFC y HC que estn reguladas por el Protocolo de Montreal

RefrigeranteNmero ASHRAE

Composicin

R 401A 53% de HCFC-22; 34% de HCFC-124; 13% de HFC-152a

R 401B 61% de HCFC-22; 28% de HCFC-124; 11% de HFC-152a

R 401C 33% de HCFC-22; 52% de HCFC-124; 15% de HFC-152a

R 402A 38% de HCFC-22; 60% de HFC-125; 2% de propano

R 402B 60% de HCFC-22; 38% de HFC-125; 2% de propano

R 406A 55% de HCFC-22; 41% de HCFC-142b; 4% de isobutano

R 408A 46% de HCFC-22; 7% de HFC-125; 47% de HFC-143a

R 409A 60% de HCFC-22; 25% de HCFC-124; 15% de HCFC-142b

R 411A 87.5% de HCFC-22; 11% de HFC-152a; 1.5% de propileno

R 411B 94% de HCFC-22; 3% de HFC-152a; 3% de propileno

R 414A 51% de HCFC-22; 28.5% de HCFC-124; 16.5% de HCFC-142b; 4% de isobutano

R 414B 50% de HCFC-22; 39% de HCFC-124; 9.5% de HCFC-142b; 1.5% de isobutano

R 420A 12% de HCFC-142b; 88% de HFC-134a

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RECUERDE QUEPara evitar sanciones y ayudar a reducir las emisiones de gases refrigeran-tes a la atmsfera, debe realizar y verificar los siguientes aspectos:

En sistemas que contienen 3 kg o ms buscar fugas cada ao.En sistemas con carga igual o mayor de 30 kg buscar fugas cada seis meses.En sistemas de 300 kg o ms buscar fugas cada 3 meses.Las fugas detectadas se deben de reparar inmediatamente.Se deben utilizar conexiones tipo soldar en vez de las conexiones de tuerca cnica en los accesorios de un sistema de refrigeracin o de aire acondicionado.La varilla de soldadura por usar debe de tener un contenido de plata del 45% para reducir las fugas ocasionadas por las fracturas de las uniones.Siempre debe recuperar el gas refrigerante; no se debe liberar a la atmsfera.Se deben mantener bitcoras en las que se indique el tipo y cantidad de gas refrigerante con el que opera cada equipo, y la cantidad de gas que se le recarg anualmente a cada equipo durante el servicio de mantenimiento o reparacin.

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Como se ha mencionado anteriormente, desde que se establecieron las regulaciones de las SAO, dictadas por el Protocolo de Montreal, que se enfocaba inicialmente en la eliminacin de los CFC, el uso de los HCFC se increment en forma exponencial.

En Mxico, los diferentes usos que tienen los HCFC son los siguientes: Como fluido refrigerante en la industria de la refrigeracin y el aire acondicionado

Como agente espumante en la elaboracin de espumas de poliuretano Como propelente en los productos de aerosol destinados principal-mente a productos de belleza, insecticidas y productos de limpieza de electrnicos

Como agente limpiador en sistemas de refrigeracin y aire acondicionado

Captulo 2El uso de los HCFC en los sectores

de servicio de la refrigeracin y del aire acondicionado en Mxico

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A continuacin se presentan los principales usos que tienen los HCFC en el sector de la refrigeracin y el aire acondicionado.

Refrigeracin domstica Refrigeracin comercial Transporte refrigerado Flota pesquera Refrigeracin industrial

En estos sectores se han utilizado diferentes tipos de HCFC o mezclas de gases refrigerantes; esto, de acuerdo con la aplicacin y el uso final del equipo.

Aunque existen mltiples variaciones y mezclas de HCFC que han sido probadas en estos sectores, es importante mencionar que la principal utilizacin y de mayor consumo ha sido la refrigeracin comercial, el aire acondicionado domstico y las espumas de poliuretano. Las principales mezclas de HCFC que se han utilizado en el sector de refrigeracin y aire acondicionado son los siguientes refrigerantes: HCFC-401A, HCFC-401B, HCFC-402A, HCFC-402B, HCFC-408A y HCFC-409A, entre otras.

2.1 REFRIGERACIN DOMSTICA

En este sector, el uso de CFC est prcticamente eliminado y slo se ob-serva un mnimo uso de HCFC en algunos equipos que fueron convertidos a refrigerantes, como R-401A y R-409A. Sin embargo, la mayora de los equipos de refrigeracin domstica contienen como fluido refrigerante el HFC-134a (R-134a), que fue la primera solucin que se present en el mercado a mediados de la dcada de 1990. No obstante, sigue siendo una preocupacin para los fabricantes la eliminacin de los HFC (hidrofluoro-carbonos) debido a su alto Potencial de Calentamiento Global (PCG).

Aire acondicionado domstico Aire acondicionado comercial Aire acondicionado para el transporte Aire acondicionado industrial

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Captulo 2El Uso de los HCFC en los Sectores de Servicio de la Refrigeracin y del Aire Acondicionado en Mxico

En Mxico, se recomienda utilizar los hidrocarburos en equipos dise-ados y fabricados para usar este tipo de refrigerantes, debido a las cuestiones de seguridad e inflamabilidad. Asimismo, se observa que estos gases podran ser el futuro en este sector.

2.2 REFRIGERACIN COMERCIAL

El sector de refrigeracin comercial en Mxico es muy amplio, y su crecimiento se observa en aumento, debido a la dependencia para la con-servacin, almacenamiento y transporte de alimentos.

En este sector existen tres tipos de sistemas:1. Sistemas centralizados instalados en supermercados (racks).2. Unidades condensadoras instaladas principalmente en tiendas de

conveniencia y/o pequeos comercios que requieren refrigeracin (carniceras).

3. Unidades independientes, como vitrinas congeladoras instaladas en todo tipo de tiendas.

El uso del HCFC-22 (R-22), en diferentes equipos y capacidades, es am-plio debido al conocimiento que se tiene de este producto y al bajo costo que representa para los servicios de mantenimiento.

Aun cuando los refrigerantes HFC-404A (R-404A) y HFC-507A (R-507A) son utilizados ampliamente en este sector (desde 5 a 20 TR7) en los auto-servicios pequeos hasta los medianos, el uso de HCFC-22 sigue siendo predominante en muchos sistemas comerciales para la conservacin de alimentos y bebidas en equipos desde 1 TR y hasta 5 TR, principalmen-te en las tiendas de conveniencia; sin embargo, estos equipos se siguen reemplazando por los refrigerantes R-404A o R-507A.

7 Toneladas de Refrigeracin

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2.3 TRANSPORTE REFRIGERADO

El sector de transporte para el traslado de productos refrigerados, ya sea para conservacin o congelados, puede incluir vehculos de diferentes ca-pacidades, desde camionetas repartidoras, camiones, trileres, etc.

El uso del R-22 se ha observado en vehculos pequeos, como camiones repartidores y de conservacin, y para equipos ms grandes, como con-tenedores para trileres, el uso de refrigerantes HFC, como el R-404A, principalmente.

2.4 FLOTA PESQUERA

En Mxico, existen miles de barcos pesqueros con compresores abiertos que utilizan R-22 como principal producto de refrigeracin. Estas m-quinas, por ser antiguas y con mantenimientos deficientes, provocan un ndice alto de fugas de refrigerante que deben ser considerados para una posible sustitucin.

Por lo anterior, la industria de la pesca ha contemplado una moderniza-cin de la flota con compresores ms eficientes, utilizando refrigerantes como el R-404A y R-507; sin embargo, existe la misma preocupacin por su alto PCG.

El amoniaco (R-717) slo se utiliza para el almacenamiento de produc-tos congelados.

2.5 REFRIGERACIN INDUSTRIAL

Este sector se caracteriza, principalmente, por el tamao de los equipos y el rango de temperatura que se requiere en las plantas industriales. Estos

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equipos pueden trabajar para procesos de manufactura, enfriamiento o bombas de calor. Debido a que los procesos en la industria generalmente son continuos, los diseos de estos equipos son especiales, ya que tienen que trabajar ininterrumpidamente.

El amoniaco es la sustancia ms comnmente utilizada; no obstan-te, existen equipos que operan con HCFC-22 en diferentes plantas industriales.

En este sector, las fugas son generalmente continuas y grandes, debido a la edad de los equipos, por lo que es importante vigilar las condiciones de operacin.

Empresas trasnacionales han tratado de sustituir el HCFC-22 con refri-gerantes HFC, como HFC-407C o HFC-422D.

El amoniaco sigue teniendo limitaciones debido a su alta toxicidad que no le permite ser utilizado cerca de lugares poblados; por ello, se emplean en lugares donde las condiciones de seguridad son monitoreadas o los equipos se encuentran en reas despobladas.

2.6 AIRE ACONDICIONADO DOMSTICO

En este sector, la utilizacin de HCFC-22 es preponderante, ya que la mayora de los fabricantes han manufacturado millones de equipos con este gas. Asimismo, se presenta un alto consumo de HCFC-22 debido a un incremento en la utilizacin de climas artificiales en hogares, oficinas y establecimientos donde se requieren equipos de 1 a 3 toneladas de capacidad.

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A partir de 2011, la utilizacin de refrigerantes como HFC-410A y HFC-407C se ha incrementado por las regulaciones en pases desarro-llados y la estrategia de varios fabricantes para introducir diseos de equipos energticamente eficientes.

2.7 AIRE ACONDICIONADO COMERCIAL

En trminos generales, se consideran equipos de aire acondicionado co-mercial a partir de las 5 toneladas de refrigeracin.

En Mxico, la capacidad instalada de equipos comerciales que operan con HCFC-22 se considera por arriba del 70 por ciento, tanto en equipos que operan slo en fro o bombas de calor. Este sector, al igual que el sec-tor domstico, ha evolucionado con nuevos diseos de equipos para que trabajen con mayores eficiencias y velocidades variables.

El refrigerante ms utilizado para estos nuevos diseos es el

HFC-410A, aun cuando sigue siendo una preocupacin para la industria por su alto PCG.

En algunos pases europeos, as como en Japn, el uso del amoniaco (R-717) y del bixido de carbono (R-744) ha sido aprobada para sustituir a los HCFC, ya que dichos refrigerantes tienen un nulo o bajo PCG.

2.8 AIRE ACONDICIONADO PARA EL TRANSPORTE

Este sector se puede dividir en dos subsectores:1. Aire acondicionado de autobuses.2. Aire acondicionado de automviles.

Para ambos subsectores se observa principalmente el uso del HFC-134a.

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2.9 AIRE ACONDICIONADO INDUSTRIAL

El sector del aire acondicionado industrial contempla los subsectores del aire acondicionado en edificios, grandes hoteles, salas de espectculos y otros similares. Generalmente, se utilizan enfriadores (chillers), con capa-cidades superiores a las 200 toneladas de refrigeracin, con compresores reciprocantes de pistn, compresores scroll y de tornillo.

Se observa una alta utilizacin del HCFC-22 en este sector, as como la creciente utilizacin del HFC-410A. Asimismo, se utilizan chillers centrfu-gos para el enfriamiento de agua que utilizan HCFC-123 o HFC-134a.

La cantidad de HCFC utilizados en este sector es mnima, comparada con otros sectores, por lo que es posible que sea de los ltimos que utili-cen HCFC en sus equipos.

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A partir de la regulacin global de los CFC, se inici una gran campaa de investigacin para la elaboracin de refrigerantes que pudieran remplazar a los refrigerantes que fueron vinculados con el deterioro de la capa de ozono.

Como se ha mencionado, los HCFC fueron la primera opcin para las primeras etapas de sustitucin de los CFC, debido a su amplia disponibili-dad, a sus bajos costos y, principalmente, a que termodinmicamente son capaces de hacer el trabajo de refrigerantes.

La etapa siguiente es la reduccin y eliminacin de HCFC, debido a que estas sustancias tambin deterioran la capa de ozono. En la actualidad, la introduccin de ms de 60 refrigerantes para la sustitucin de los HCFC ha llevado a cuestionarse: Qu sustancia remplazar definitivamente a los HCFC?

Captulo 3Refrigerantes sustitutos de los

HCFC en los sectores derefrigeracin y de aire acondicionado

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Para realizar la sustitucin de refrigerantes es importante considerar los siguientes puntos:

1. El refrigerante que se utilizar para los nuevos equipos que sern manufacturados en el futuro.

2. El refrigerante que se emplear para la sustitucin de todos los equipos instalados que se encuentran trabajando actualmente con el HCFC-22.

3. El refrigerante debe ser compatible con los materiales de los equi-pos, tales como el aceite, la tubera, el compresor, entre otros.

4. Las propiedades termodinmicas del gas sustituto deben ser lo ms parecidas al refrigerante que se est sustituyendo.

5. Que los sustitutos cumplan con la regulacin ambiental, es decir, que no sean sustancias que daen la capa de ozono y que su poten-cial de calentamiento global sea nulo o muy bajo.

Entre los refrigerantes nuevos que se han sugerido para el servicio de mantenimiento de equipos, se encuentran los refrigerantes naturales, como el dixido de carbono (CO2), el amoniaco (NH3) y los refrigerantes a base de hidrocarburos (HC).

En el Diagrama 1 se ejemplifica el trayecto que han tenido los refrige-rantes en la refrigeracin y el aire acondicionado. En el Diagrama 2 se muestra la tendencia que han seguido los refrigerantes, as como sus principales caractersticas.

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Captulo 3Refrigerantes Sustitutos de los HCFC en los Sectores de Refrigeracin y de Aire Acondicionado

Diagrama 1. Evolucin de refrigerantes

PROTOCOLO

DE KIO

TO

NATURAL CO

2 , NH

3 , HC

HFC(CFC) HCFC

NH3

CFCNH3, CO2, HC

HC, NH 3, C

O2, HFC

FUT

URO METIL + CLORURO

HCFC, CFC NH3

PROTOC

OLO

DE MON

TREAL

1987

1997

1990

1950

1930

18342012

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HFO Cero PAO Muy bajo PCG Mayor Eciencia Energtica Ligeramente Txicos

HFC Cero PAO No inamables Medio/Alto PCG Mayor Eciencia Energtica No Txicos

HCFC Bajo PAO No Txicos Medio PCG No inamables Mayor Ef iciencia Energtica Alta Disponibilidad en el mercado

CFC Alto PAO No Txicos Alto PCG No Inf lamables Baja Ef iciencia Energtica Alta Disponibilidad en el mercado

Otras Amoniaco CO2

HC Cero PAO Altamente Cero PCG inamables Mayor/Intermedia Eciencia Energtica

8 Tendencia en el uso de Refrigerantes. Plan de eliminacin de HCFC en Mxico. Implementacin y Resultados del Protocolo de Montreal en Mxico, SEMARNAT, mayo 2012.

Diagrama 2. Caractersticas de los refrigerantes utilizados en la refrigeracin y el aire acondicionado8

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9 Bitzer Khlmaschinenbau GmbH. Reporte de Refrigerantes no. 17 (traduccin al ingls). Alemania, Enero 2013.

Diagrama 3. Refrigerantes alternativos para sustitucin de los HCFC9

Mezclas Sustancias Puras



Mezclas

Con mayor

proporcinde R-22

R-134aR-125R-32

R-143aR-152a

R-404AR-507A R-407AR-407FR-407CR-410AR-417AR-422DR-422B

R-1234yf HFO-1234yf/HFO-1234ze/

HFC

NH3R-290R-1270R-600aR-170R-744

R-600a/R-290

R-290/R-170

R-723

REFRIGERANTES ALTERNATIVOS

Refrigerantesde Transicin

HCFC/HFC HFC Refrigerantes conbajo PCG Libre de Halgeno

Refrigerantes aCorto y Mediano Plazo

Sustancias Puras

R-22R-123R-124R-124b

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3.1 REFRIGERANTES NATURALES

Los refrigerantes naturales son sustancias que se presentan de mane-ra natural en la bisfera y, adems, no daan la capa de ozono y tienen un bajo o nulo valor de potencial de calentamiento global; sin embargo, pueden llegar a afectar las condiciones ambientales locales (por ejemplo, hidrocarburos, que son combustibles). Los ejemplos de refrigerantes na-turales son el aire, agua, dixido de carbono, nitrgeno, los hidrocarburos y el amoniaco.

Algunos refrigerantes naturales tienen efectos de seguridad especficos, como su inflamabilidad y toxicidad. Ambos son aspectos que pueden ser controlados satisfactoriamente al aplicar las medidas adecuadas de pre-vencin, control y mantenimiento en la mayora de los casos.

Conforme al marco legal europeo, el uso de refrigerantes fluorados es cada vez ms restrictivo. Algunos pases, como Dinamarca o Noruega, ya presentan impuestos que gravan el uso de HFC; incluso existe una limitacin de carga de refrigerantes naturales para uso en equipos de refrigeracin y aire acondicionado. En otros pases, como Alemania, se apuesta por incentivar la eficiencia energtica y el uso de refrigerantes naturales, mientras que en la Unin Europea se encamina hacia la reduc-cin en el uso de HFC con alto PCG y a minimizar la tasa de fugas de los sistemas de refrigeracin.

En la Tabla 3 se resumen las principales caractersticas de los refrige-rantes naturales.

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3.2 BIXIDO DE CARBONO

El bixido de carbono (CO2) se ha considerado como una buena alternati-va para sustituir a los HFC (hidrofluorocarbonos) porque no daa la capa de ozono. Es un fluido inodoro, incoloro y ms pesado que el aire. Se ha utilizado como refrigerante desde hace ms de un siglo. Su Potencial de Calentamiento Global (PCG) se encuentra en la unidad de esta manera se ubica como la principal referencia para determinar el PCG de otros ga-ses y su valor de Potencial de Agotamiento de la Capa de Ozono (PAO) es de cero, favorecindolo en el aspecto ambiental. Aunque el CO2 es ne-cesario para la vida en la Tierra, es tambin un Gas de Efecto Invernadero (GEI) que puede modificar el medioambiente si su concentracin en la at-msfera se incrementa considerablemente. Es clasificado por las normas de refrigeracin como R-744, con una clasificacin de seguridad de tipo A1 (no inflamable y baja toxicidad).

Tabla 3. Caractersticas de los refrigerantes naturales

Refrigerante Nmero ASHRAEPCG

(100 aos) PAOTemperatura de ebullicin (C)

Temperatura crtica (C)

Presin crtica

Amoniaco R-717 0 0 -33.3 132.4 114.2

Dixido de carbono R-744 1 0 -56.6 31.1 73.8

Propano R-290 3.3 0 -42.1 96.7 42.5

Isobutano R-600a 4 0 -11.8 134.7 36.48

Propileno R-1270 1.8 0 -48 91 46.1

Agua R-718 0 0 100 373.9 217.7

Aire R-729 0 0 -194.5 - -

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Como se mencion anteriormente, el hecho de ser ms pesado que el aire puede resultar peligroso (especialmente en espacios reducidos), ya que al no ser autoalarmante (no tiene un aroma detectable), puede des-plazar el oxgeno hasta lmites nocivos para la salud. Estas caractersticas llevan a la necesidad de tener una especial atencin en la deteccin de fu-gas y la ventilacin de emergencia. Tiene baja compatibilidad qumica con los materiales comunes y una buena solubilidad con el lubricante polietile-no glicol de alquileno (PGA). Posee un muy bajo costo y est disponible en cualquier cantidad en todo el mundo.

3.2.1 Refrigeracin con CO2Cuando se utiliza como refrigerante, el dixido de carbono normalmente opera a una presin mayor que los hidrofluorocarbonos y otros refrige-rantes. Si bien esto presenta algunos problemas de diseo, por lo general pueden ser superados en los sistemas diseados especficamente para usar dixido de carbono.

El dixido de carbono puede usarse con lubricante polietileno glicol de alquileno (PGA), con lubricantes poliolster (POE) o polivinil ter (PVE). En la Tabla 4 se muestra una comparacin de las ventajas y desventajas en el uso del CO2.

El bixido de carbono se utiliza principalmente en:1. Refrigeracin industrial y comercial: sistemas en cascada NH3/CO2.2. Sistemas compactos.3. Bombas de calor (calentamiento de agua).4. Refrigeracin comercial: supermercados, sistemas directos, casca-

da, indirectos.

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3.2.2 Aspectos termodinmicos del CO2La gran diferencia entre el CO2 y otros refrigerantes comunes es su relacin presin / temperatura y, particularmente, su alta presin a tem-peraturas normales y su baja temperatura crtica de aproximadamente 31C. En las Grficas 1 y 2 se presentan las condiciones de presin / tem-peratura del CO2.

Tabla 4. Ventajas y desventajas del CO2 como refrigerante

Ventajas Desventajas

PCG=1;PAO=0Txicoenaltas concentracionesNoinflamableInodoroNotieneefectossecundarios a largo plazoAltorendimientoOfrecebajoconsumo de energaAltocoeficientede transferencia de calorBajocostoAltadisponibilidad(se obtiene como sub-producto de varios procesos)LubricaconPOE,PGAyPVE

Operaapresionesy temperaturas mayores que HFC y otros refrigerantesLainstalacininicialde sistemas de refrigeracin (con base en la aplicacin) es costosaEncasodeescapesevaa nivel de suelo, desplazando el aire, y al ser inodoro, no se advertir su escapePreciodesistema:alto

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Grfica 1. Presin en relacin con temperatura para el CO2 en comparacin con otros refrigerantes

Grfica 2. Fases del CO2

0

20

30

40

50

60

70

80

Temperatura (C)

Presin e

n atm

Punto Crtico a 31CR22R134aR404AR600aR290R1270R717R744

10

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

Vapor

Supercrtico

Slido

Lquido

Presin (

bar-a

)

Temperatura (C)

1000

100

10

1-80 -40 0 40 80

35


Asimismo, esta diferencia se hace notable debido al valor del punto tri-ple del CO2, el cual es superior respecto de otros refrigerantes. Esto se aprecia en la Tabla 5.

Tabla 5. Punto triple de algunos refrigerantes

Refrigerante R-134a R- 717 NH3 R-744 CO2

Punto Triple 0.057 psia / 0.00039 MPa-153.94 F / -103.3 C0.008 psia / 0.00609 MPa

-247.23 F / -77.65 C75.124 psia / 0.51796 MPa

-69.80 F / -56.56 C

En la grfica de presin / entalpa (Grfica 3), el punto triple es en reali-dad una lnea a una presin de 75.124 psia (5.111 atm) y una temperatura de -69.80 F (-56.56 C). En el punto triple, las fases vapor, lquido y slido estn en equilibrio.

La presin crtica de CO2 es 1070.0 psia (72.808 atm) y la temperatura crtica es de 87.76 F (30.97 C). Por encima del punto crtico, en la fase supercrtica, el CO2 tiene propiedades que son casi similares a las de un vapor de alta densidad.

La alta presin de saturacin a la temperatura ambiente es a menudo la primera barrera cuando se propone al CO2 como refrigerante. A los 68 F (20 C), la presin saturada es 830.93 psia (56.54 atm). El CO2 puede ser utilizado en diferentes configuraciones, dependiendo de los requerimien-tos de aplicacin.

La configuracin es muy dependiente de la aplicacin. En la Grfica 3 se observa el comportamiento presin-entalpa del CO2. Fundamentalmente los sistemas de refrigeracin con CO2 se dividen en dos categoras: trans-crticos y subcrticos; stos se observan en la Ilustracin 3.

36


Ilustracin 3. Sistema transcrtico y subcrtico del CO2

Grfica 3. Presin / entalpa del CO2

Transcrtico y Subcrtico del CO2

Lmites de Eciencia del CO2 Transcrtico

Subcrtico del C02

Transcrtico y Subcrtico del CO2

En estas regiones el CO2 Transcrtico opera adecuadamente

En estas regiones el CO2 Subcrtico opera adecuadamente

0.4

10050 150 200 250 300 350 400 450 500

10050 150 200 250 300 350 400 450 500

0.6

0.8

1

2

-50

-40

-30

-20

T=-10C

0

10

206

8

10

20

Punto triple = -56.56C

Slido + Regin de vapor

c.p.

R-744(Dixido de Carbono)

Referencia:h= 0.0 Btu/lb, s= 0.00 Btu/lb Fpara lquido saturado - 40 F

Pres

in (M

Pa)

Entalpa (kJ / kg)

37


3.2.3 Sistemas transcrticosEn un sistema transcrtico, el fluido no se condensa, ya que en la fase de alta presin se supera el punto crtico y el proceso se convierte en un enfriamiento sensible del gas. La presin de alta debe estar regulada me-cnicamente, por ejemplo a (1 305 Psig) o (1 450 Psig), y el enfriamiento termina en la temperatura diseada (condicionada por la temperatura del aire o del agua que refrigera). Este sistema ofrece rendimientos bastante bajos, adems de funcionar con presiones muy altas, por eso su uso se en-cuentra todava en desarrollo. No obstante, podemos encontrar algunas aplicaciones con sistemas de CO2 transcrticos en el aire acondicionado de los automviles, en pequeos refrigeradores e incluso en sistemas para supermercados. Otra condicin para el uso de refrigeradores transcrticos es el aprovechamiento del calor que se produce, el cual puede alcanzar temperaturas de hasta 100 C en la salida del compresor.

1

100 200 300 400 500 600

0

2

6

8

10

20

40

31.06 OC

Proceso transcrtico

(p)

(h)

CO2

Pres

in (M

Pa)

Entalpa (kJ / kg)

Grfica 4. Proceso transcrtico del CO2

38


Los sistemas transcrticos son ms aceptados en regiones donde la tem-peratura ambiente se encuentra por debajo de los 31 C. Estos sistemas son muy eficientes en determinadas condiciones de operacin (como pro-duccin de agua caliente o refrigeracin a baja temperatura ambiente) y son seguros en tanto podamos limitar las tuberas de alta presin a reas cerradas, aisladas o fciles de controlar. En la Grfica 4 se muestra un dia-grama transcrtico del CO2 y en el Diagrama 4 se muestra un esquema para un sistema de CO2 como fluido secundario (Sistema Subcrtico).

+ 45 C

( 2 )

HFC

( 3 )

CO2

( 1 )

( 4 )

1. Estacin de bombeo de CO22. Sistema de enfriamiento/condensacin de CO23. Depsito de acumulacin de CO24. Evaporadores de CO2

- 40 C

- 35 C

- 35 C

Diagrama 4. CO2 como fluido secundario (Sistema Subcrtico)

39


Grfica 5. Proceso subcrtico del CO2

1

100 200 300 400 500 600

0

2

6

8

10

20

40

Proceso subcrtico

(p)

(h)

CO2

31.06 OC

Presin (M

Pa)

Entalpa (kJ / kg)

3.2.4 Sistemas subcrticosUn sistema simple subcrtico con CO2 presenta demasiadas limitaciones en cuanto a las temperaturas de condensacin y a las altas presiones con las que se trabaja.

Los sistemas subcrticos que se utilizan con CO2 son sistemas en casca-

da, es decir, sistemas que condensan a temperaturas por debajo de 0 C y, por lo tanto, necesitan otro equipo frigorfico para conseguirlo. De este modo, podemos trabajar con presiones ms bajas.

Las instalaciones que funcionan con un ciclo subcrtico se destinan a la refrigeracin a baja temperatura (-25 C a -45 C) comercial o industrial. Al contrario de los refrigerantes sintticos (CFC, HCFC, HFC, etc.), el CO2 funciona con presiones de servicio muy elevadas, en particular en baja temperatura. En la Grfica 5 se presenta el diagrama subcrtico del CO2.

40


3.2.5 ConclusinEl CO2 es diferente respecto de otros refrigerantes en varias formas. Es competitivo y benigno en lo que se refiere al aspecto ambiental en la re-frigeracin industrial y comercial.

Asimismo, ha sido considerado por su capacidad para limpiar y remover el material adherido a los equipos, paredes, contenedores, plantas, etc., sin daar la superficie donde el material est siendo retirado.

El uso de CO2 ha desencadenado innovacin en diversos sistemas de refrigeracin y en diversos usos a nivel mundial, lo que ofrece una gran oportunidad para su exploracin y explotacin en un futuro.

3.3 AMONIACO

El amoniaco (NH3) tiene valores de potencial de agotamiento del ozono de cero(PAO=0)ypotencialdecalentamientoglobaldecero(PCG=0).Debidoa sus excelentes propiedades termodinmicas, es un buen candidato para ser utilizado como fluido refrigerante en sistemas de refrigeracin por compresin de vapor, lo cual implica menor consumo de energa en com-paracin con otros refrigerantes. Respecto de la seguridad, el amoniaco es fcilmente detectable debido a su peculiar aroma. Por su alta toxicidad, todas las instalaciones que usen amoniaco deben estar construidas con las especificaciones y normas de seguridad establecidas a nivel interna-cional, y deben contar con operadores debidamente capacitados. Fuera del aspecto de seguridad, el amoniaco tiene un buen desempeo compro-bado. En la Tabla 6 se muestran las ventajas y desventajas para el uso de este gas refrigerante.

41


3.3.1 Usos El amoniaco se utiliza principalmente en:

1. Refrigeracin industrial y comercial: sistemas en cascada NH3 / CO22. Sistemas trmicos de almacenamiento3. Carga pequea y sistemas con menos fugas4. Refrigeracin comercial: supermercados y sistemas indirectos (tpi-

cos para amoniaco)

3.3.2 ConclusinAl utilizar correctamente el amoniaco, no slo se tiene un buen nivel de seguridad, sino que significa una excelente rentabilidad para su propieta-rio o usuario. Asimismo, con una mejora en los sistemas de refrigeracin con amoniaco, muchas aplicaciones y sistemas nuevos sern construidos.

Tabla 6. Ventajas y desventajas del amoniacoVentajas Desventajas

PCG=0 Econmico Buenatransferenciadecalor Sedetectafcilmente en caso de fugaMayorcapacidadderefrigeracin que otros refrigerantes Esmiscibleenagua Barato,altadisponibilidad Lubricaconaceitemineral, alquilbenceno o con poli-alpha-olefina

Txico Suusoestrestringido en ciertas aplicaciones y regiones geogrficas Preciodelsistema:alto Bajociertascondiciones, riesgo de inflamabilidad

42


3.4 LOS HIDROCARBUROS (HC)

Los hidrocarburos son incoloros, casi inodoros y tienen potencial de agotamientodelozonodecero(PAO=0),ademsdepotencialdecalen-tamientoglobaldirectodespreciable(PCG=3).

stos son tcnicamente viables para ser utilizados conforme a los cdi-gos de seguridad y reglamentos nacionales o internacionales establecidos en los pases en los que se estn utilizando.

Los hidrocarburos son inflamables y las medidas adecuadas de segu-ridad deben ser usadas durante el manejo, fabricacin, mantenimiento, asistencia tcnica y disposicin final del equipamiento.

3.4.1 UsosLos hidrocarburos se utilizan principalmente en:

1. Carga pequea y sistema con menos fugas (refrigeradores, conge-ladores, aire acondicionado compacto, etc).

2. Chillers con sistemas de seguridad.3. Sistemas en cascada.4. Circuitos secundarios (refrigeracin en supermercados).

En la Tabla 7 se presenta un cuadro en el cual se muestran las ventajas y desventajas para el uso de este gas refrigerante.

El uso de refrigerantes naturales, bsicamente amoniaco (R-717), dixido de carbono (R-744) e hidrocarburos (isobutano R-600a, pro-pano R-290, propileno R-1270), est aumentando en funcin de sus caractersticas ambientales y de desempeo favorables. Sin embargo, el inconveniente del R-1270 y de otros hidrocarburos es su inflamabilidad.

43


Debido a esto, su uso debe limitarse a circuitos frigorficos hermticos con pequeas cargas o a sistemas ubicados en salas cerradas o en luga-res exteriores protegidos, y a lo que establece la normativa nacional e internacional.

Tabla 7. Ventajas y desventajas de los hidrocarburos


PAOdecero PCGmuybajoNotxicos Eficientes Econmicos (precio de refrigerantes) Costobajo-medio (sistema de refrigeracin) Buenacompatibilidad con materiales (metales y plsticos) ElR-290esmisciblecon el lubricante POE ElR-600aesmisciblecon el lubricante mineral o con el lubricante alquilbenceno

AltainflamabilidadCostoadicionalpara la seguridad de equipo y personal

44


3.4.2 Refrigerante R-290 PropanoEl propano (C3H8) es una alternativa muy conveniente para la refrigera-cin y el aire acondicionado, ya que es amigable con el medioambiente. No slo ofrece una gran reduccin de las emisiones directas, sino que tambin aumenta la eficiencia energtica (y reduce las emisiones indirec-tas), lo que es un paso importante para sustituir y lograr la eliminacin gradual de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC).

En la India, a partir de 201310, se ha establecido como uno de los refri-

gerantes ms importantes para utilizar en equipos de aire acondicionado.

En dicho pas se ha instaurado una nueva lnea de produccin de equi-pos de aire acondicionado que operan con el propano como refrigerante. De acuerdo con datos reportados, esta tecnologa es una alternativa muy adecuada para la refrigeracin, incluso en ambientes con altas tem-peraturas. Diseado con base en las normas de seguridad europeas e internacionales, el R-290 AC, como se ha nombrado, aporta la mayor efi-ciencia energtica en su clase, con un 23% menos consumo que en otros equipos operados en aquel pas.

Por otro lado, China, desde 200611, ha investigado sobre el R-290 y, desde julio de 2011, se inici la produccin de equipos de AC (aire acondi-cionado) que utilizan propano. Este equipo proporciona un 10 por ciento de aumento en la eficiencia energtica y un menor costo en comparacin con el R-410A.

Los principales cambios en los diferentes componentes que repercuten en el costo de la nueva unidad de aire acondicionado en comparacin con uno de R-410A porttil son:

1. Aumento en el tamao y el costo del compresor.2. El ahorro de energa, con un aumento de eficiencia del 10 por ciento.

10 Fabricante hind lanza lnea de produccin de R-290 en Aire Acondicionado. Hydrocarbons 21. Agosto 2012. [En red] Disponible en: .11 Gree ampla cartera con equipos de aire acondicionado porttiles y deshumidificadores con R-290, Hydrocarbons 21. Agosto 2012. [En red]. Disponible en:

45


3. Menor costo de refrigerante, ya que el volumen de carga requerida disminuye significativamente.

4. Reduccin de ms del 25 por ciento en el costo de intercambiadores de calor, ya que su tamao disminuye significativamente.

5. Aumento en el costo de los componentes elctricos.

Cabe mencionar que a pesar del aumento en el costo del compresor, el costo de una unidad completa de R-290 es menor que una con R-410A.

Actualmente, el gobierno chino alienta a ms fabricantes de aire acon-dicionado a transformar y modificar sus lneas de produccin actuales en R-29012. Considerando el insuficiente suministro de componentes de AC, el gobierno financiar tambin la modificacin de tres a cuatro lneas de produccin de compresores en R-290.

3.4.3 Refrigerante R-600a IsobutanoEl Isobutano (R-600a) ha sido utilizado en el pasado en congeladores. Las caractersticas del R-600a son diferentes a las del R-134a utilizado en los refrigeradores domsticos.

Algunas de sus caractersticas son:1. El nivel de presin de trabajo es ms bajo.2. Tiene una buena capacidad de enfriamiento an trabajando con ele-

vadas temperaturas de condensacin.3. Slo se requiere de un 45 por ciento de carga de gas para igualar la

potencia completa de una carga de R-134a.4. Alta sensibilidad a las desviaciones en la carga.5. Cargas inadecuadas producen altos consumos de energa.

12 China conceder el 70% de los fondos para el mejoramiento de la produccin de la lnea de Aire Acondicionado para R-290. Hydrocarbons 21. Abril 2012. [En Red] Disponible en: .

46


3.5 HIDROFLUOROLEFINAS (HFO)

Debido a la creciente preocupacin sobre el alto potencial de calenta-miento global de los HCFC y de los HFC, actualmente la industria qumica est desarrollando una nueva generacin de productos fluorocarbonados con bajo PCG, conocidos como hidrofluorolefinas. Las HFO no agotan la capa de ozono y tienen un bajo potencial de calentamiento global.

3.5.1 Refrigerantes HFOEl R-1234yf est programado para ser el primer refrigerante HFO en ser comercializado. Este gas remplaza al HFC-134a en los sistemas mviles de aire acondicionado. Las HFO no agotan la capa de ozono y tienen un bajo potencial de calentamiento global.

El R-1234yf es ligeramente inflamable. Cuando se quema, libera sus-

tancias peligrosas, como el fluoruro de hidrgeno (HF), cuya toxicidad es elevada y es potencialmente letal para los humanos en espacios sin ventilacin.

Mientras que la inflamabilidad de una sustancia no es un impedimento para su uso como refrigerante, el subproducto txico de una sustancia cuando se quema es de gran importancia en cuanto a la seguridad se refiere.

El R-1234ze (trans - 1, 3, 3, 3 - tetrafluoropropeno / tetrafluoruro de propileno) posee un bajo potencial de calentamiento global y un valor de potencial del agotamiento del ozono de cero.

El R-1234ze ha sido ampliamente aceptado en la Unin Europea, de acuerdo con el reglamento sobre gases fluorados, y aunque su uso es principalmente como agente de soplado para espumas de poliuretano

47


y como propelente, se ha sugerido como un buen agente de limpieza de sistemas de refrigeracin y aire acondicionado por sus propiedades ter-modinmicas y su baja inflamabilidad. En la Tabla 8 se presenta un cuadro en el cual se muestran las ventajas y desventajas para el uso de los refri-gerantes HFO.

Tabla 8. Ventajas y desventajas de las hidrofluorolefinas


Bajopotencialde calentamientoglobal=4Potencialdeagotamiento delozono=0Bajogradodetoxicidad

Poseeunamuybajatemperatura de autoignicin, por ello se recomienda tomar adecuadas recomendaciones de almacenajeEscasoolordetectable

Actualmente, varias industrias se encuentran en proceso de creacin de mezclas de HFO / HFC, donde la mayor parte del compuesto mezclado (al menos el 60 por ciento) ser R-32, con R-1234yf o R-1234ze, siendo estos ltimos los componentes minoritarios. Estos compuestos mezcla-dos se comercializan como HFO, con su cualificacin de bajo potencial de calentamiento global. Sin embargo, sobre su disolucin atmosfrica estas mezclas volvern a sus componentes originales y, en consecuencia, con-tribuirn al calentamiento global.

La ardua promocin que se le est dando a esta nueva generacin de gases fluorados est retrasando la aceptacin de los refrigerantes naturales, a pesar de que estos ltimos son ambientalmente seguros, relativamente baratos y ofrecen la solucin a largo plazo para cubrir las necesidades de refrigeracin.

48


En las Tablas 9 a la 11 se encuentran listadas las diferentes alternativas que se han propuesto para la sustitucin de los HCFC. En muchos de los casos, se indica que los HFC son las opciones ms viables para la elimina-cin de los HCFC, pero stos son considerados de transicin debido a su alto potencial de calentamiento global.

Tabla 9. Refrigerantes fluorados

Refrigerante Composicin Sustituye Aplicacin Clasificacin de seguridad PCG13

R - 417A46.6% R - 12550% R - 134a

3.4% HCR - 22

Temperatura de refrigeracin media (aire acondicionado estacionario).Divididos y climatizadores de aire de menos de 15 KW 12,897 Kcal/hr = de 4 toneladas (51,240 BTU)

A1 2350

R - 422A85.1% R - 125

11.5% R - 134a3.4% HC

R - 22 Refrigeracin de baja y media temperatura A1 3130

R - 422D65.1% R - 125

31.5% R - 134a3.4% HC

R - 22

Sistemas de enfriamiento de agua de expansin directa.Refrigeracin de temperatura media.Aire acondicionado residencial y comercial

A1 2730

R - 427A

25% R - 12550% R - 134a10% R - 143a15% R 32

R - 22

Divididos y climatizadores de aire.Refrigeracin de alta y media temperatura A1 1830

13 Potencial de Calentamiento Global.

49


R - 437A19.5% R - 125

78.5% R - 134a2% HC

R - 22 Temperatura de refrigeracin media (aire acondicionado mvil) A1 1800

R - 404A

44% R-1254% R134a

52% R143aR - 502R - 22

Equipos de refrigeracin industrial y comercial. Y en equipos nuevos de refrigeracin y transporte. Chillers.Retrofit de equipo R - 502 existente

A1 3780

R - 407A40% R - 134a

40% R - 2520% R - 32

R - 502Refrigeracin comercial. Temperatura media y baja.Equipos nuevos y reconvertidos

A1 2000

R - 410A 50% R - 12550% R - 32 R - 22Equipos nuevosAire acondicionado residencial y comercial de desplazamiento positivo

A1 2088

R - 410B 45% R - 3255% R - 125 R - 22 Sistemas unitarios de aire acondicionado A1 2000

R - 407C23% R - 32

25% R - 12552% R - 134a

R - 22

Equipos nuevos y equipos reconvertidos.Aire acondicionado residencial, comercial e industrial.Bombas de calor. ChillersRefrigeracin de alta y media temperatura

A1 1774

R - 434A

18% R - 143a63.2% R - 12516% R - 134a

2.8% R - 600a

R - 22

Aire acondicionado comercial, sistemas inundados, enfriadoras de agua, procesos industriales de enfriamiento y multitubo envolventeCmaras refrigeradas, supermercados, transporte refrigerado, bodegas refrigeradas, procesos de refrigeracin, mquinas expendedoras de bebidas fras, vitrinas frigorficas enfriadores de leche, pistas de hielo

A1 3238

R - 507 50% R - 12550% R - 134aR - 502R - 22

Equipos nuevos y existentes.Refrigeracin comercial. Chillers A1 3300

R - 3215 R - 32Copuesto puro R - 22Aire acondiconado comercial, bombas de calor, enfriadores de agua (chillers) A2L 650

14 Potencial de Calentamiento Global.15 El R-32 es un HFC que tiene un PCG de 650, clasificado como moderado segn la UNEP OEWG-30-TF Decision XXI/9.

Refrigerante Composicin Sustituye Aplicacin Clasificacin de seguridad PCG14

50


Tabla 10. Refrigerantes Naturales

Refrigerante Reemplaza Aplicacin Clasificacin de seguridad PCG16

R - 717

R - 22R - 404AR - 502

Refrigeracin comercial.Almacenamiento en fro y procesamiento de alimentos.Aire acondicionado Comercial

B2 0

R - 744

R - 134aR - 22

R - 404AR-502

Refrigeracin comercial.Refrigeracin en transporte.Almacenamiento en fro y procesamiento de alimentos.Aire acondicionado domstico.Bombas de calor.

A1 1

R - 290

R - 134aR - 22

R - 404AR - 502

Refrigeracin comercial y en transporte.Equipos nuevos de alta, media y baja temperatura.Aire acondicionado domstico y comercial.Bombas de calor.Almacenamiento en fro y procesamiento de alimentos

A3 3.3

R - 600a

R - 134aR - 22

R - 404AR - 502

Refrigeracin Comercial.Nuevo equipo domstico A3

51


Tabla 11. Agentes de limpieza sustitutos al HCFC-141b

Refrigerante Composicin Aplicacin PAO17 PCG18

R-365mfc N/A Limpieza de sistemas de refrigeracin 0 910

R-365 HX HFC - 365mfc = 75% en pesoHFC - 4310 mee < 25% en peso Limpieza de sistemas de refrigeracin 0 1105

17 Potencial de Agotamiento de la Capa de Ozono.18 Potencial de Calentamiento Global.

53

4.1 IDENTIFICACIN Y EVALUACIN DE FALLAS EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIN

Generalmente, si un sistema de refrigeracin requiere de una limpieza, se debe a que se detect la presencia de contaminantes en el sistema o el motor del compresor de refrigeracin se quem. Es importante de-terminar correctamente qu origin la falla en el motor. El tcnico debe determinar si el motor se quem realmente y evaluar la gravedad del dao. Una vez que se haya hecho una evaluacin apropiada del motor, el tcnico debe de evaluar y elegir el adecuado procedimiento para realizar el cambio de un compresor de reemplazo, ya sea de tipo hermtico o de tipo semihermtico, y seguir con el procedimiento de limpieza del sistema de refrigeracin de acuerdo con el tamao y las caractersticas del mismo.

La quemadura del motor de compresor hermtico o semihermtico es uno de los problemas ms grandes que deben resolver los tcnicos en refrigeracin. Cambiar el compresor de refrigeracin por uno nuevo no garantiza que el problema que ocasion la falla haya sido resuelto. Las

Captulo 4Buenas prcticas en la limpieza de los sistemas de refrigeracin

y aire acondicionado

54


continuas fallas en los compresores de refrigeracin de reemplazo de-muestran que no se ha detectado el origen de la primera falla, y que si ya se ha realizado la instalacin del nuevo compresor, ste seguir presen-tando alguna avera.

El objetivo de este captulo es describir minuciosamente los procedi-mientos bsicos de limpieza para restablecer un sistema de refrigeracin a condiciones confiables.

4.1.1 Causas por las cuales un compresor falla (hermtico o semihermtico) Los sistemas de refrigeracin son hermticos. Cuando el sistema tie-ne un compresor hermtico o semihermtico, el motor del compresor de refrigeracin se encuentra ubicado dentro de una atmsfera de gas refrigerante. El compresor trabaja en un sistema donde la presin y la temperatura cambian dinmicamente. Bajo condiciones normales de

Manual Buenas Practicas Alternativas a Los HCFC_ SEMARNAT VF_20!11!2014

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