Una nueva tecnología para una nueva era

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La cantidad de regulaciones vinculadas con la protección del medioambiente ha aumentado de manera considerable a lo largo de los últimos años, no solamente para las grandes potencias económicas como Estados Unidos o la Unión Europea, sino también para economías emergentes como es el caso de México

Patricio Núñez

Con el tiempo, las normativas que protegen al medioambiente son cada vez más estrictas, debido a que, además de que buscan revertir los efectos causados por el ser humano, es necesario prevenir el impacto ambiental causado por la actividad industrial.

Una de las industrias más reguladas es la de la refrigeración. Un ejemplo son los protocolos de Kioto y de Montreal, los cuales establecen la eliminación de sustancias que deterioran la capa de ozono y generan calentamiento global, respectivamente.

En consecuencia, la industria de la refrigeración se ha visto obligada a encontrar alternativas que le permitan seguir ofreciendo soluciones viables, que al mismo tiempo tengan bajo impacto en el medioambiente.

Se puede decir que la industria de la refrigeración, tal y como la conocemos ahora, es el producto de una reinvención y constante evolución, en la cual se persiguen dos fines primordiales:

  • Encontrar soluciones que aumenten el rendimiento de los procesos en la industria
  • Minimizar el impacto ambiental (de manera paralela)

Esta evolución, se ha llevado a cabo por medio de la búsqueda de un refrigerante “ideal” que presente las siguientes características:

  • No dañino para la capa de ozono
  • Que no contribuya al calentamiento global
  • No inflamable
  • No tóxico
  • Costos competitivos

Adicionalmente, éste debe presentar una estabilidad tanto termodinámica, como química.

Como parte de esta búsqueda, se ha desarrollado una nueva generación de refrigerantes que tienen como base moléculas diseñadas específicamente para hacer frente a las regulaciones ambientales antes mencionadas.

Las hidrofluoroolefinas (HFOs) pueden ser consideradas como la punta de lanza en cuanto a tecnología e innovación en la industria de la refrigeración, ya que son productos con años de investigación y experimentación.

Estas novedosas moléculas cuentan con propiedades únicas que les permiten acercarse a esta idealidad, por encima de otras alternativas disponibles en el mercado actualmente. Por ejemplo:

1 La estructura molecular de las HFOs se caracteriza por contar con al menos un doble enlace entre sus átomos de carbono. Esta característica le otorga propiedades únicas. Una de las más sobresalientes es su corta vida atmosférica, logrando con esto que el refrigerante no alcance las capas superiores de la atmósfera y no contribuya con el calentamiento global

2 La inflamabilidad que presentan los refrigerantes elaborados a partir de HFOs es nula, o extremadamente baja, en comparación con otras alternativas disponibles en el mercado, especialmente los refrigerantes hidrocarburos

Hay que destacar también que el grado de inflamabilidad de un material puede ser evaluado por medio del límite inferior de inflamabilidad (LFL, por sus siglas en inglés) de cada compuesto. El LFL se define como la concentración mínima de vapor o gas en mezcla con el aire, por debajo de la cual no existe propagación de la llama al ponerse en contacto con una fuente de ignición.

Se puede decir que, entre menor sea el límite inferior de inflamabilidad, más inflamable es un material.

En la gráfica podemos apreciar, gracias a los valores LFL que el refrigerante base HFO (R-1234yf) tiene menor riesgo que otros refrigerantes basados en hidrocarburos, como se puede ver en la gráfica 1.

Gráfica 1

Debido a los riesgos que representan los materiales altamente inflamables, se deben considerar otras implicaciones para su uso, además del diseño del equipo y los componentes de refrigeración; en otras palabras, para utilizar refrigerantes inflamables es importante que las empresas cuenten con la infraestructura adecuada para minimizar los riesgos de incendio. Es por ello que los gastos de inversión para utilizar un refrigerante de este tipo son muy altos.

3 Por otra parte, la toxicidad de los refrigerantes es una situación que también se debe pensar para elegir el gas con las mejores características.

Desde el punto de vista de la toxicología, ninguna sustancia puede ser considerada no tóxica, ya que esta característica depende tanto de la dosis como del tiempo de exposición; sin embargo, los refrigerantes base HFO pueden ser catalogados como no tóxicos, ya que la dosis que se requiere para que éstos pueden generar un daño es extremadamente alta, en comparación con otras alternativas, como lo es el amoniaco.

Lo anterior se puede verificar gracias a la concentración letal media (LC50, por sus siglas en inglés), que es la cantidad de una sustancia que tiene que ser inhalada para generar la muerte en la mitad de los individuos expuestos a la misma durante un periodo de cuatro horas.

En la gráfica 2 podemos verificar lo explicado anteriormente.

Gráfica 2

De manera similar a los límites inferiores de inflamabilidad, entre menor sea el valor de la LC50, más tóxico es el material en cuestión. De esta manera, se puede comprobar la nula toxicidad que tiene el refrigerante R-1234yf, comparado con otras sustancias.

El manejo de materiales tóxicos requiere contar con instalaciones adecuadas. En este caso lo más importante es poseer un sistema de detección que nos garantice un ambiente libre de material tóxico, así como sistemas de mitigación y de respuesta médica, para que, en caso de presentarse una fuga de material, se puede dar respuesta inmediata a la emergencia.

Lo anterior no debe ser pasado por alto, o tomado con ligereza, especialmente con el cada vez mayor número de incidentes reportados tanto en Estados Unidos y Canadá, debido a fugas de amoniaco en sistemas de refrigeración de grandes empresas.

Por otra parte, los HFOs, en cuanto a términos de operación y desempeño, se comportan de manera muy similar a sus predecesores, con algunas mejorías en los siguientes aspectos:

  • Comportamiento P/T a cualquier condición de operación
  • Capacidad de enfriamiento

Mientras que, en otros aspectos, los supera:

  • Mayor eficiencia energética (dependiendo de cada caso, principalmente R-449A, en reemplazo de R-404A)

Es de suma importancia empezar a considerar la adopción de las nuevas tecnologías en refrigeración, en gran parte debido a los diversos compromisos comerciales de México. Sin embargo, a pesar de que, en nuestro país, las regulaciones con respecto a los refrigerantes convencionales (HFCs) aún no son de carácter obligatorio, para nuestros mayores socios comerciales, entre los que se encuentran los Estados Unidos, sí lo son.

Estos países establecen como requisito que los automóviles producidos en México, por ejemplo, estén en cumplimiento con lo establecido por las regulaciones antes mencionadas. En pocas palabras, los automóviles manufacturados en nuestro país deben emplear refrigerantes sustentables (HFOs) en sus sistemas.

Algunos otros factores que promueven la rápida adopción de los nuevos refrigerantes HFOs son:

  • Constante crecimiento en el mercado automotriz, lo cual implica hasta 100 millones de autos nuevos cada año.
  • Continuas modificaciones en las regulaciones ambientales, teniendo como consecuencia mayores restricciones.
  • Mayor conciencia ambiental por parte del consumidor y, por ende, de la industria.
  • Demanda de mayor eficiencia energética (mayor ahorro de energía, menor impacto ambiental).
  • Necesidad de un mayor rendimiento en cuanto a desempeño, alineado con el avance acelerado en tecnología automotriz
  • El impulso para el futuro uso de refrigerantes sustentables HFOs en otros sistemas de aire acondicionado (comercial y doméstico).

Tomando en cuenta el panorama que se avecina (aumento de la demanda en un lapso de tiempo considerablemente corto), tanto distribuidores como técnicos especialistas deben empezar a considerar a los refrigerantes ambientalmente amigables HFOs como una realidad ya disponible en el mercado.

Es muy sencillo familiarizarse con esta nueva generación, pues su manejo es similar a las anteriores. Además, los cambios en los equipos son mínimos, por lo que también expandirá la vida útil de los mismos.

Antes esto, es importante que los técnicos se acerquen con un especialista en HFOs, con el fin de aclarar dudas, y recibir guía con respecto a esta inminente tecnología.

 

Patricio Núñez
Ingeniero Químico egresado de la UNAM. Cuenta con cinco años de experiencia trabajando para la empresa Chemours en el negocio de Fluoroproductos (refrigerantes, propelentes, agentes espumantes, polímeros). Además, es analista de seguridad del producto y está enfocado en el desarrollo de empaque, normatividad y temas regulatorios, manejo seguro de productos, logística y suministro para toda el área de Latinoamérica Norte.




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