Ciclo Frigorifico con Refrigerantes Inflamables Refrigerantes HC Propano R-290 Isobutano R-600a

Los refrigerantes inflamables pertenecen a al grupo de los refrigerantes naturales, se componen de hidrógeno y carbón. No son sustancias agotadoras de la capa de ozono, y su potencial de calentamiento global es inferior a 5. Los refrigerantes HC tienen clasificación A3, (refrigerantes inflamables) su uso requiere una serie de precauciones entre las que se encuentra el conocimiento profundo del refrigerante y del ciclo de refrigeración. Hay que destacar que el uso de los refrigerantes inflamables siempre estará limitado y condicionado por fuertes regulaciones aplicadas al uso de este tipo de refrigerantes. Son aplicados en sistemas refrigeración autocontenidos en donde la carga no debe de superar los 500 gramos (IEC 60335-2-89). Los sistemas de refrigeración (ciclo frigorifico) deben de estar diseñados de tal manera que los refrigerantes HC queden confinados en caso de fuga en el interior del sistema.

Refrigerante Hidrocarburo Propano R-290

Tanque de R-290 BFS Kälte Klima Technik Frankfurt, Alemania

El propano es una alternativa muy conveniente para la refrigeración y el aire acondicionado, ya que es amigable con el medioambiente.
Los refrigerantes inflamables no sólo ofrecen una gran reducción de las emisiones directas, sino que también aumenta la eficiencia energética del ciclo de refrigeración (reduce las emisiones indirectas), lo que es un paso importante para sustituir y lograr la eliminación gradual de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) y de los hidrofluorocarbonos (HFC).

El refrigerante R290, o propano, es sustituto para otros refrigerantes, con gran impacto ambiental, en sistemas herméticos pequeños, como los refrigeradores y congeladores domésticos y comerciales. Tiene un potencial cero de destrucción de ozono ODP y un potencial de calentamiento global GWP insignificante. Dado que procede del
petróleo, se le considera un refrigerante natural.

Una diferencia entre el R290 y el R134a es el nivel de presiones, el R290 esta más cerca

al R22 y R404A. Por ejemplo, una presión de evaporación de –25°C corresponde
aproximadamente a un 190% de R134a, el 81% del R404A, 350% del R600a o casi igual
para R22. El diseño del evaporador debe ser similar a los diseñados para R22 y R404A.

El nivel de presión y la temperatura crítica son casi como las del R22. Sin embargo, la
temperatura de descarga es mucho más baja. Trabaja con relaciones de presión más altas, lo cual significa temperaturas de evaporación mas bajas o temperatura de gas de aspiración (succión) mas altas.

Los principales cambios en los diferentes componentes que repercuten en el costo de un sistema de refrigeración nuevo en comparación con un de R-134a:

  1.  Aumento en el tamaño y el costo del compresor.
  2. El ahorro de energía, con un aumento de eficiencia del 10 por ciento.
  3. Menor costo de refrigerante, ya que el volumen de carga requerida disminuye significativamente.
  4. Reducción de más del 25 por ciento en el costo de intercambiadores de calor, ya que su tamaño disminuye significativamente.
  5. Aumento en el costo de los componentes eléctricos.

El R290 tiene aproximadamente un 90% de la capacidad volumétrica del R22 y un 150%
del R134a a una temperatura de condensación de 45°C. Es necesario, un compresor con un desplazamiento volumétrico cercano al de R22, y de un 10 a un 20% mayor que para R404A. La capacidad volumétrica aproximada es de 2.5 a 3 veces la de R600a. Es por esto, que la elección de estos refrigerantes, R600a y R290, lleva a diseños de sistemas diferentes debido a los diferentes flujos volumétricos necesarios para el mismo requerimiento de refrigeración.

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Refrigerante Hidrocarburo Isobutano     R-600a

Tanque de R-600a tst-stag Madrid, España
El Isobutano (R-600a) ha sido utilizado en el pasado en congeladores. Las características del R-600a son diferentes a las del R-134a utilizado en los refrigeradores domésticos. 

Algunas de sus características son:
1. Tiene una buena capacidad de enfriamiento aún trabajando con elevadas temperaturas de condensación.
2. Sólo se requiere de un 45 por ciento de carga de gas para igualar la potencia completa de una carga de R-134a.
3. Alta sensibilidad a las desviaciones en la carga.
4. Cargas inadecuadas producen altos consumos de energía. 

 

La gran diferencia entre el R600a y el R134a y R12, se encuentra en el nivel de presión, el cual es más bajo, por ejemplo, a –25°C de temperatura de evaporación equivale a
un 55% del de R 134a y un 45% del de R12. Esto lleva a tener presiones de trabajo mucho más bajas que las anteriores. Los evaporadores en los refrigeradores domésticos por lo tanto trabajarán por debajo de la presión atmosférica. Esta característica da una buena capacidad de enfriamiento incluso con altas temperaturas de condensación.

 

La principal desventaja del R600a es su inflamabilidad. Esto implica un manejo determinado y precauciones de seguridad. Para que se produzca un accidente se tienen que cumplir dos condiciones. Una es la mezcla inflamable de gas y aire y la otra es el tipo de ignición o temperatura. Estas dos condiciones se deben presentar juntas para la combustión, para evitarla se tiene que evitar esta combinación. Los compresores para R600a tienen protectores internos y sistemas d arranque PTC o relés especiales, todos
ellos asegurando que no se puedan producir chispas cerca del compresor.

 

Todo elemento interruptor de corte eléctrico durante su operación normal se considera
como un foco de ignición. Esto incluye termostatos, contactos de puertas para luz,
dispositivos on/off y otros interruptores, como congelación rápida, relés de compresores, térmicos externos, relojes de desescarche, etc.
Todos los elementos por partes se consideran focos de refrigerante debido a la posibilidad de fugas. Esto incluye evaporadores, condensadores, calentadores de puertas, tuberías y compresor.
La carga máxima de refrigerante se fija en 57 g. Manteniendo la carga a un máximo de
25% del nivel de explosión mínimo, el cual es aproximadamente 8 g/m3 para cocinas estándares, los riesgos de ignición son bajos aun si la distribución del refrigerante, en caso de fuga, es desigual.

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Perfil Profesional

Gildardo Yañez es Especialista en Refrigeración basado en CDMX. Gerente de Capacitación Técnica en BOHN de México

Está titulado como Ingeniero Electricista en el Tecnológico de Tlalnepantla y como Maestro en Administración en la Universidad del Valle de México.  

Autor de FB-UNIVERSITY, los manuales de la Certificación BOHN  y de los Manuales Buenas Prácticas. Colaborador en la Revista CERO Grados Celcius, y la  Revista Mundo HVAC&R.

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11-07-2020

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