Björn Palm *
Reproducimos por su interés este artículo publicado por el Programa de colaboración tecnológica de la IEA. Los productos químicos utilizados tradicionalmente en los sistemas de refrigeración están sometidos a un estricto control evolutivo por su impacto en el medio ambiente y la capa de ozono
En Europa, la regulación de gases F (gases fluorados) del año pasado ha aumentado la tasa de eliminación gradual de refrigerantes sintéticos. Para 2050, los HFC (hidrofluorocarbonos) ya no podrán comercializarse.
Los HFO (a) están excluidos de esta eliminación gradual, pero se verán afectados por la prohibición de comercializar productos con una capacidad nominal inferior a 12 kW, que utilicen cualquier tipo de gases F (a menos que sea necesario por razones de seguridad).
En el resto del mundo, la enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal prescribe una eliminación gradual (más lenta) del uso de gases F. Paralelamente, existe una creciente preocupación por la liberación de PFAS (b), también conocidos como «químicos permanentes».
Como resultado de las restricciones implementadas y previstas para los refrigerantes sintéticos, la mayoría de los fabricantes europeos ya están introduciendo productos con refrigerantes naturales. Dado que Europa también es un mercado importante para empresas de fuera de la UE, fabricantes de otros países también están desarrollando productos con refrigerantes naturales. El año pasado, en Chillventa, ¡unas 15 empresas chinas presentaron bombas de calor con hidrocarburos! Como se muestra en un informe técnico reciente del IIR [1], las ventas de bombas de calor de hidrocarburos, así como el número de modelos en el mercado europeo, han aumentado considerablemente en los últimos años.
Para las bombas de calor domésticas, el refrigerante natural más común es el propano (R290). Al ser una sustancia altamente inflamable, es importante garantizar la seguridad de los productos e instalaciones. La norma IEC/EN/UL 60335-2-40 describe cómo diseñar productos seguros con refrigerantes inflamables, también para su instalación en interiores.
En la UE, se espera el lanzamiento próximo de una versión actualizada de la norma EN378 sobre requisitos de seguridad y medioambientales para sistemas de refrigeración y bombas de calor. En general, la seguridad puede aumentarse, por ejemplo, mediante la reducción de la carga, una mayor estanqueidad, recintos herméticos ventilados al ambiente, sensores para apagar los sistemas en caso de fuga, etc. Se están realizando investigaciones sobre estos temas en numerosas universidades de Europa, así como en Estados Unidos, Japón y China. Parte de este trabajo se realiza en el marco del Anexo 64 de la IEA HPT (c).
El trabajo sobre reducción de carga ha demostrado, por Fraunhofer ISE [3] e independientemente por KTH [4] [5], que es posible construir una bomba de calor con una capacidad de 12 kW utilizando tan solo 120 g de hidrocarburo. Para alcanzar una carga específica baja, es necesario considerar todos los componentes del sistema. Por lo tanto, cabe esperar en un futuro próximo diseños mejorados de intercambiadores de calor, así como nuevos tipos de compresores, con baja carga de aceite (o sin aceite) y un volumen interno reducido.
Por el profesor principal Björn Palm, Departamento de Tecnología Energética, KTH Royal Institute of Technology y Agente Operativo para HPT Anexo 64
En Europa, la regulación de gases F del año pasado ha aumentado la tasa de eliminación gradual de refrigerantes sintéticos. Para 2050, los HFC ya no podrán comercializarse.
Los HFO están excluidos de esta eliminación gradual, pero se verán afectados por la prohibición de comercializar productos con una capacidad nominal inferior a 12 kW, que utilicen cualquier tipo de gases F (a menos que sea necesario por razones de seguridad).
En el resto del mundo, la enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal prescribe una eliminación gradual (más lenta) del uso de gases F. Paralelamente, existe una creciente preocupación por la liberación de PFAS, también conocidos como «químicos permanentes».
Casi todos los refrigerantes sintéticos pertenecen al grupo PFAS (según la definición de la OCDE). En la UE, existe una propuesta para prohibir el uso de todas las sustancias PFAS. Las restricciones de estas sustancias también se debaten o implementan en otras partes del mundo, por ejemplo, en algunos estados de EE. UU. Dado que los refrigerantes constituyen aproximadamente el 60 % de todos los PFAS liberados, es previsible que estas restricciones incluyan la mayoría de los refrigerantes sintéticos que utilizamos actualmente.
Para las bombas de calor domésticas, el refrigerante natural más común es el propano (R290). Al ser una sustancia altamente inflamable, es importante garantizar la seguridad de los productos e instalaciones. La norma IEC/EN/UL 60335-2-40 describe cómo diseñar productos seguros con refrigerantes inflamables, también para su instalación en interiores. En la UE, se espera el lanzamiento próximo de una versión actualizada de la norma EN378 sobre requisitos de seguridad y medioambientales para sistemas de refrigeración y bombas de calor.
En general, la seguridad puede aumentarse, por ejemplo, mediante la reducción de la carga, una mayor estanqueidad, recintos herméticos ventilados al ambiente, sensores para apagar los sistemas en caso de fuga, etc. Se están realizando investigaciones sobre estos temas en numerosas universidades de Europa, así como en Estados Unidos, Japón y China. Parte de este trabajo se realiza en el marco del Anexo 64 de la IEA HPT (c). El trabajo sobre reducción de carga ha demostrado, por Fraunhofer ISE [3] e independientemente por KTH [4] [5], que es posible construir una bomba de calor con una capacidad de 12 kW utilizando tan solo 120 g de hidrocarburo. Para alcanzar una carga específica baja, es necesario considerar todos los componentes del sistema. Por lo tanto, cabe esperar en un futuro próximo diseños mejorados de intercambiadores de calor, así como nuevos tipos de compresores, con baja carga de aceite (o sin aceite) y un volumen interno reducido.
Referencias:
[2] Fraunhofer ISE. (s.f.). El Proyecto LC150. Recuperado el 15 de junio de 2024 de LC150: https://lc150.eu/project/lc150/
[3] Granryd, E., Palm, B., Ölén, V., Andersson, K. y Nowacki, J.-E. (2022). Ecopac – bomba de calor de isobutano que actúa como economizador. Conferencia Gustav Lorentzen. Trondheim: IIR. doi:10.18462/iir.gl2022.0093
[4] Ölén, V., Granryd, E., Palm, B., Andersson, K. y Nowacki, J.-E. (2022). EcoPac: bomba de calor de isobutano de alta temperatura y baja carga. Conferencia Gustav Lorentzen. Trondheim: IIR. doi:10.18462/iir.gl2022.0092
[6] Sistema de bomba de calor en cascada de amoníaco-pentano Mayekawa
[7] Procesamiento de camarones en Noruega – Spirit-Heat.
a.- Las hidrofluoroolefinas (HFO) son la cuarta generación de gases fluorados diseñados principalmente como refrigerantes y alternativas más ecológicas a los hidrofluorocarbonos (HFC) y otros gases de alto impacto ambiental. Su estructura química se caracteriza por la presencia de un doble enlace carbono-carbono, lo que les confiere una vida atmosférica corta y, por tanto, un bajo potencial de calentamiento global (GWP)
b.-PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, por sus siglas en inglés: Per- and Polyfluoroalkyl Substances) son una familia de miles de compuestos químicos sintéticos caracterizados por la presencia de enlaces carbono-flúor, uno de los más fuertes en la química orgánica. Esta estructura les confiere una alta estabilidad y resistencia a la degradación, por lo que se les conoce también como «químicos eternos» o forever chemical.
c.-IEA HPT (por sus siglas en inglés, Heat Pumping Technologies) es el Programa de Colaboración Tecnológica (TCP) sobre tecnologías de bombeo de calor de la Agencia Internacional de la Energía (IEA). Este programa internacional promueve la cooperación, el intercambio de conocimientos y la investigación en el campo de las bombas de calor y tecnologías asociadas para calefacción, refrigeración y climatización
- Profesor principal del Departamento de Tecnología Energética, KTH Royal Institute of Technology de estocolmo, la universidad técnica más grande y prestigiosa de Suecia, fundada en 1827. KTH es reconocida como uno de los principales centros de investigación, innovación y educación en ingeniería y tecnología de Europa.