Tipos de refrigerante comunes utilizados en enfriadores

Los refrigerantes en enfriadores operan dentro de un ciclo de refrigeración, típicamente compresión o absorción de vapor, donde hacen la transición entre los estados líquidos y de gas para mover el calor del proceso al medio ambiente. La elección del refrigerante depende de factores como la capacidad de enfriamiento, el impacto ambiental, la seguridad, el costo y el diseño del sistema. Si bien ningún refrigerante único es perfecto para cada escenario, varios se destacan como ampliamente utilizados en las plantas de enfriadores debido a su eficiencia y adaptabilidad. El impulso global para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el agotamiento de ozono ha llevado a eliminar los refrigerantes más antiguos, lo que impulsa la innovación en alternativas de potencial de calentamiento de bajo gllóbal (GWP) y potencial de agotamiento cero (ODP).

Tipos de refrigerante comunes y sus características

A continuación se muestra un desglose detallado de los refrigerantes más frecuentes en los sistemas de enfriadores, organizados por tipo, propiedades y aplicaciones. Esta sección incluye una tabla para la claridad y cubre el uso actual e histórico, lo que refleja la transición a opciones sostenibles.

Agua (R718)

• Propiedades: El agua es un refrigerante natural con excelente conductividad térmica, una alta capacidad de absorción de calor y un punto de ebullición de 212 ° F (100 ° C) a presión estándar.
• Ventajas: No es tóxico, ampliamente disponible, rentable y ecológico y ecológico, sin ODP o GWP. Su abundancia lo convierte en una solución de bajo costo para sistemas grandes.
• Desventajas: Su eficiencia es sensible a las temperaturas ambientales, y puede corroer los componentes del sistema, aumentando los costos de mantenimiento. El agua no es práctica para los enfriadores de compresión de vapor debido a su alto punto de ebullición y se usa principalmente en enfriadores de absorción con una fuente de calor como vapor o agua caliente.
• Aplicaciones: Comúnmente encontrado en enfriadores de absorción a gran escala para procesos industriales donde el calor de los residuos está disponible, como en plantas químicas o sistemas de enfriamiento del distrito. Es menos común en los sistemas de compresión de vapor debido a las limitaciones operativas.

R134A (HFC)

• Propiedades: Un hidrofluorocarbono (HFC) con características térmicas estables, baja toxicidad y un punto de ebullición de -15 ° F (-26 ° C). No es corrosivo y no inflamable.
• Ventajas: Ampliamente utilizado debido a su confiabilidad y un ODP mínimo, por lo que es una alternativa más segura a los refrigerantes más antiguos como R12. Es efectivo en enfriamiento de temperatura media y compatible con los sistemas existentes.
• Desventajas: Su GWP de 1,430 contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que lleva a una fase de fase bajo acuerdos como la Enmienda Kigali al Protocolo de Montreal. También se está reemplazando en algunas regiones debido a preocupaciones ambientales.
• Aplicaciones: Popular en aire acondicionado automotriz, enfriadores comerciales y sistemas industriales, aunque su uso está disminuyendo a favor de las opciones de menor GWP. A menudo se encuentra en enfriadores de tamaño mediano para aplicaciones HVAC.

R407C (mezcla HFC)

• Propiedades: Una mezcla de R32, R125 y R134A, con un punto de ebullición de -46 ° F (-43 ° C) y un GWP de 1.774.
• Ventajas: Menor capacidad de enfriamiento que R410A pero menos costosa y más amigable con el medio ambiente que R22, con cero ODP. A menudo se usa como una modernización para los sistemas R22, que ofrece compatibilidad con el equipo existente.
• Desventajas: Todavía tiene un GWP significativo, y su rendimiento es un poco menos robusto que R410A, lo que requiere un diseño de sistema cuidadoso.
• Aplicaciones: Utilizado como una modernización R22 en aire acondicionado y enfriadores industriales de tamaño mediano, particularmente en regiones que se alejan de los HCFC.

R404A (mezcla de HFC)

• Propiedades: Una mezcla de R125, R143A y R134A, con un punto de ebullición de -51 ° F (-46 ° C) y un GWP de 3.922.
• Ventajas: Efectivo para aplicaciones de baja y media temperatura, que sirve como reemplazo para CFC y HCFC más antiguos. Ofrece alta eficiencia en el almacenamiento en frío y los sistemas de congelador.
• Desventajas: Extremadamente alto GWP limita su uso futuro, y las eliminatorias se aceleran globalmente bajo las regulaciones ambientales. También es más costoso de manejar debido a su impacto ambiental.
• Aplicaciones: Se encuentra en la refrigeración comercial y en algunos enfriadores industriales, particularmente el almacenamiento en frío, pero siendo suplantado por alternativas como R448A debido a la presión regulatoria.

R717 (amoníaco)

• Propiedades: Un refrigerante sin halógeno con un punto de ebullición de -28 ° F (-33 ° C) y la capacidad de absorción de calor más alta por volumen entre los refrigerantes comunes.
• Ventajas: Altamente eficiente, con propiedades térmicas estables, un GWP de 0 y sin ODP. Su fuerte olor ayuda en la detección de fugas, y es rentable para los sistemas grandes.
• Desventajas: Tóxico y inflamable, que requiere un manejo cuidadoso y medidas de seguridad robustas. Es corrosivo para el cobre, limitando las opciones de materiales y el aumento de los costos de instalación.
• Aplicaciones: Dominante en grandes plantas de enfriadores industriales, como el procesamiento de alimentos, el almacenamiento en frío y la fabricación de productos químicos, donde su eficiencia supera las preocupaciones de seguridad. Es particularmente adecuado para sistemas con grandes cargas de enfriamiento.

R410A (mezcla de HFC)

• Propiedades: Una mezcla de R32 y R125, no inflamable, con un punto de ebullición de -61 ° F (-52 ° C) y un GWP de 2,088.
• Ventajas: Alta capacidad y eficiencia de enfriamiento, lo que lo convierte en un reemplazo común para R22 en aire acondicionado y enfriadores. Funciona a presiones más altas, mejorando la transferencia de calor.
• Desventajas: High GWP impulsa su fase-down, y requiere mayores presiones operativas que algunas alternativas, lo que aumenta los costos del sistema.
• Aplicaciones: Ampliamente utilizado en enfriadores de HVAC comerciales y sistemas industriales más pequeños, aunque la transición a las opciones de GWP más baja está en marcha, especialmente con las próximas prohibiciones en algunas regiones para 2025.

R744 (dióxido de carbono, CO2)

• Propiedades: Un refrigerante natural con un punto de ebullición de -109 ° F (-78 ° C) a presión estándar, no inflable y no tóxico en bajas concentraciones.
• Ventajas: Ambientalmente amigable con un GWP de 1 y cero ODP. Es abundante y funciona bien en los ciclos transcríticos, ofreciendo una alta eficiencia de transferencia de calor.
• Desventajas: Requiere sistemas de alta presión (hasta 4,000 psi), aumentando los costos de instalación y mantenimiento. Las fugas en espacios confinados pueden desplazar el oxígeno, lo que posa riesgos de seguridad.
• Aplicaciones: Se utiliza cada vez más en refrigeración comercial, como enfriadores de supermercados, y sistemas industriales donde la sostenibilidad es una prioridad, particularmente en Europa y América del Norte.

Hidrocarburos (por ejemplo, R290 - Propano, R600A - Isobutano)

• Propiedades: Natural refrigerants with low boiling points (e.g., R290 at -44°F/-42°C), excellent thermodynamic properties, and minimal environmental impact (GWP < 4, ODP = 0).
• Ventajas: Alta eficiencia, bajo costo y ecológico, haciéndolos viables para el enfriamiento sostenible. Están ganando popularidad como reemplazos para HFC.
• Desventajas: Altamente inflamable, que requieren sistemas de seguridad especializados y limitan su uso en áreas densamente pobladas o grandes entornos industriales.
• Aplicaciones: Utilizado en refrigeración doméstica y algunos enfriadores industriales, particularmente en regiones que priorizan las soluciones verdes, como Europa y en sistemas más pequeños donde las medidas de seguridad son manejables.

R123 (HCFC-123)

• Propiedades: Un hidroclorofluorocarbono (HCFC) con un punto de ebullición de 82 ° F (28 ° C), utilizado históricamente en enfriadores centrífugos de baja presión.
• Ventajas: Efectivo para sistemas de baja presión y compatible con equipos más antiguos.
• Desventajas: Ozono agotando con un GWP de 77, lo que lleva a su eliminación gradual bajo el protocolo de Montreal. La producción cesó en los países desarrollados para 2020.
• Aplicaciones: Se encuentra en Legacy Chillers, que ahora se modifica o reemplazan con alternativas como R245FA o R1233ZD.

R1233zd

• Propiedades: Un refrigerante de bajo GWP (GWP = 4.5) con un punto de ebullición de 50 ° F (10 ° C), clasificado como A1 (baja toxicidad, no inflamable).
• Ventajas: Ambientalmente amigable con cero ODP y baja toxicidad, por lo que es una elección sostenible para los nuevos sistemas.
• Desventajas: Requiere el rediseño del sistema para la compatibilidad y está menos establecido en el mercado en comparación con los HFC.
• Aplicaciones: Utilizado en nuevos enfriadores de baja presión como una alternativa sostenible a los HCFC más antiguos, ganando tracción en diseños modernos.

R514A (mezcla HCFC)

• Propiedades: Una mezcla de HFO con un GWP de 7, clasificado como B1 (ligeramente inflamable).
• Ventajas: Bajo GWP y CERO ODP, que ofrece una opción sostenible para enfriadores de baja presión.
• Desventajas: Su inflamabilidad requiere consideraciones de seguridad, lo que limita su uso en ciertos entornos.
• Aplicaciones: Utilizado en enfriadores de baja presión como alternativa a R123, particularmente en nuevos diseños de equipos.

La siguiente tabla resume las propiedades y aplicaciones clave de estos refrigerantes para una fácil referencia:

Seleccionando el refrigerante correcto

Elegir un refrigerante implica equilibrar la eficiencia, la seguridad, el costo y el impacto ambiental:

• Requisitos de enfriamiento: Las necesidades de alta capacidad favorecen el amoníaco o R410A; Las aplicaciones de baja temperatura pueden usar R404A o hidrocarburos.
• Regulaciones ambientales: Opta por opciones de bajo GWP como R744 o R717 para cumplir con estándares como la enmienda Kigali, que está impulsando fase-downs de HFC de alto GWP.
• Diseño del sistema: Los refrigerantes de alta presión (por ejemplo, R744, R410A) necesitan componentes robustos; Sistemas de absorción de agua y amoníaco, mientras que los HFC se ajustan a las configuraciones de compresión de vapor.
• Seguridad: Las opciones no tóxicas no inflamables como R134A o R744 son más seguras en áreas pobladas, mientras que el amoníaco requiere un manejo estricto debido a la toxicidad.
• Costo: El agua y los hidrocarburos son económicos por adelantado, pero los costos de instalación y mantenimiento varían (por ejemplo, altos para R744 debido a los requisitos de presión).

Conclusión

Los tipos de refrigerante más comunes utilizados en los enfriadores incluyen agua (en sistemas de absorción), R134A, R407C, R404A, Amonia (R717), R410A, CO2 (R744) e hidrocarburos como R290, junto con opciones más nuevas como R1233ZD y R514A. Sin embargo, debido a las regulaciones ambientales y los objetivos de sostenibilidad, existe un claro cambio hacia refrigerantes de bajo GWP como CO2, amoníaco y HFO. Al seleccionar un refrigerante, los factores como la capacidad de enfriamiento, el impacto ambiental, la seguridad, el costo y el cumplimiento regulatorio deben considerarse cuidadosamente para optimizar el rendimiento del enfriador mientras cumple con los estándares modernos.