Hace solo unos años los aparatos de aire acondicionado eran un distintivo de lujo y solo se montaban en algunos edificios, hoy tanto los edificios modernizados como los de nueva construcción son equipados cada vez con mayor frecuencia con aire acondicionado. Aún más, actualmente se han convertido en un estándar las soluciones de aire acondicionado que emplean sistemas VRF. Así que veamos con más detalle cuáles son las características de esta solución y por qué merece la pena interesarse por ella.

¿Qué son los sistemas VRF?

Por sistemas VRF entendemos instalaciones de refrigeración muy extensas que emplean soluciones tecnológicas actuales. En las variantes más básicas pueden funcionar únicamente como sistemas de refrigeración, pero en su forma más desarrollada pueden servir tanto para la refrigeración como para la calefacción de espacios. Esto se debe principalmente a la posibilidad de invertir el circuito de refrigeración y emplear una bomba de calor con inversor, lo que permite funcionar a todas las unidades interiores en un determinado sistema en el modo de calefacción o refrigeración de espacios, en función de las necesidades del usuario. Aún más, es posible calentar unos espacios y al mismo tiempo refrigerar otros, empleando el sistema de transporte de calor desde los espacios refrigerados a aquellos que requieren calefacción. Así recuperamos un calor gratuito, transfiriéndolo mediante el sistema VRF entre los diferentes espacios.

Sistema VRF: descripción y principio de funcionamiento

El nombre del sistema VRF dice bastante sobre él, o realmente la abreviatura tras la que se esconde. Procede del inglés y significa Variable Refrigerant Flow, es decir flujo de refrigerante variable. Es posible encontrar también la variante VRV: Variable Refrigerant Volume, que hace referencia a un volumen de refrigerante variable. En ambos casos nos encontramos con un cambio del flujo de refrigerante que pasa por el evaporador.

Este cambio puede producirse de diversas formas. Uno de los métodos es el empleo de una velocidad variable de giro del motor, que se regula mediante el denominado inversor, también llamado inverter. Precisamente por eso este tipo de compresores o bombas de calor se denominan inverter. Otra solución son los compresores del tipo «scroll», en los que la regulación del flujo de refrigerante transportado a través del compresor tiene lugar mediante la elevación temporal de una de las espirales del compresor. El dispositivo pasa entonces a funcionar al ralentí
y el flujo de refrigerante bombeado a la instalación se reduce.

¿Cómo es la instalación de un sistema VRF?

Para un funcionamiento correcto y eficaz los sistemas VRF están equipados
con una electrónica ampliada. Ante todo nos encontramos con sistemas de control de cada dispositivo individual, es decir, cada unidad que forma parte del sistema. Además se conecta un control en grupo, que permite controlar todos los dispositivos: bombas de calor, aires acondicionados, ventiloconvectores, etc., en un solo lugar, de manera remota. Muchas veces también se emplean protecciones adicionales que permiten identificar estados de alarma, así como llevar a cabo una medición del consumo de energía eléctrica actual. Además, en cada unidad interior del sistema se emplean válvulas de expansión automáticas EEV, que permite una regulación precisa de las condiciones interiores reinantes en el sistema y, por lo tanto, en los diferentes espacios del edificio en el que se encuentra el sistema VRF.

A pesar de las apariencias, los sistemas VRF todavía esperan a que su popularidad aumente.  Durante mucho tiempo no se les tuvo en cuenta debido a los elevados costes de inversión, especialmente en comparación con la compra de un ventiloconvector. Sin embargo, actualmente los compresores con inversor son una solución empleada cada vez con mayor frecuencia en los grupos exteriores, gracias a lo cual la construcción de un sistema VRF se convierte en una solución cada vez más rentable, que puede garantizar un importante ahorro.

Qué refrigerantes encontramos en las bombas de calor?

Al decidirnos por la compra de una bomba de calor normalmente prestamos atención a sus parámetros.  Sin embargo, mientras nos interesa sobre todo la potencia calorífica del aparato y el precio que debemos pagar por él, raras veces nos interesamos también por otras características de la bomba de calor.  Uno de los aspectos a los que merece la pena prestar atención al elegir una bomba de calor es el refrigerante empleado en su construcción.  Veamos más de cerca lo que puede encontrarse en el interior de la bomba y qué son realmente los refrigerantes, definidos por símbolos que poco dicen para el cliente medio.

Qué son los refrigerantes?

Por refrigerante, o agente refrigerante, entendemos un agente termodinámico que participa en el intercambio de calor en un determinado aparato de refrigeración o bomba de calor. El principio de funcionamiento de los refrigerantes es sencillo: al llevarlo a ebullición a baja presión y baja temperatura en la instalación de refrigeración de cobre el refrigerante absorbe el calor generado de esta forma y a continuación lo devuelve durante la condensación a mayor presión y temperatura más alta.  Los refrigerantes tienen sus orígenes en los años treinta del siglo XIX.  Fue entonces cuando Jacob Perkins descubrió el aparato de refrigeración de vapor, de compresor, creando las bases de la actual técnica frigorífica.

Aunque el refrigerante ideal debería ser seguro para las personas y el medio ambiente, no provocar corrosión y al mismo tiempo mostrar unas buenas propiedades termodinámicas, resulta que este solo existe en nuestra imaginación.  Hasta ahora los científicos no han podido descubrir una sustancia que esté en condiciones de cumplir todos los requisitos arriba mencionados.  A pesar de esto, se siguen probando diferentes combinaciones y sustancias para encontrar el refrigerante más próximo al ideal.

Refrigerantes en las bombas de calor

Actualmente en el mercado pueden encontrarse bombas de calor equipadas con diferentes fluidos de trabajo, aunque unos cuantos pueden considerarse los más populares. Entre los ampliamente empleados en las soluciones domésticas se encuentran con toda seguridad los hidrofluorocarburos, es decir, – en otras palabras – gases fluorados de efecto invernadero.  Pertenecen a ellos, entre otros:

  • R410A – es decir, una mezcla casi azeotrópica de los refrigerantes R32 (50%) y R125 (50%),
  • R134a –  es decir, el llamado tetrafluoroetano,
  • R407C – es decir, una mezcla no inflamable, zeotrópica, de R32 (23%), R125 (25%) y R134A. Además de los anteriores es cada vez más frecuente encontrar refrigerantes tales como:
  • R32 – es decir, difluorometano, popular, por ejemplo, en los aires acondicionados,
  • R1234ze – trans-1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-eno, caracterizado por un bajo índice GWP.

Y refrigerantes naturales, que gozan cada vez de un mayor interés.  Entre ellos deben mencionarse, por ejemplo, R290, es decir, propano y R744, es decir, dióxido de carbono (CO2).

Tiene importancia el refrigerante utilizado

La pregunta surge de forma natural: dado que las bombas de calor y los aparatos de refrigeración disponibles en el mercado ofrecen una gama tan amplia de refrigerantes, tiene una importancia esencial la sustancia que se encuentra en el interior de un aire acondicionado o bomba de calor?  Resulta que es una cuestión esencial. Todos los refrigerantes pueden dividirse en distintos grupos, en función de su grado de inflamabilidad o toxicidad.  En el caso de la inflamabilidad de las sustancias se emplea una designación numérica, donde 1 significa refrigerantes no inflamables, 2 refrigerantes inflamables, 2L moderadamente inflamables, mientras que la cifra 3 significa sustancias muy inflamables o explosivas. Por otra parte, la toxicidad se indica mediante la letra A (baja toxicidad) o B (alta toxicidad).  Así, por ejemplo, el propano (R290) es un refrigerante inflamable, lo que significa que el fabricante está obligado a cumplir unas medidas de seguridad adicionales para los usuarios de los aparatos con este refrigerante.  En cambio, R410A y R134a son refrigerantes pertenecientes al grupo A1, es decir, se caracterizan tanto por no ser inflamables como por su baja toxicidad, gracias a lo cual son seguros para el usuario.  Precisamente estos dos aspectos claves tienen importancia a la hora de diseñar los aparatos que requieren el empleo de un refrigerante.

El mercado legal de refrigerantes con un GWP (Global Warming Potential) elevado se reduce año tras año. Todo debido a los contingentes (cuotas). De conformidad con la ley – a saber, el reglamento de la Unión Europea F-gas y la ley polaca F-gas – cada año disminuye el número de toneladas equivalentes de dióxido de carbono (t CO2eq) de refrigerantes que puede traerse al mercado nacional desde fuera de la UE. En 2021 el contingente era el 45% de valor base, de 2015. ¿Significa esto una mejor cantidad de refrigerantes en el mercado? No necesariamente. En Polonia (según la Base de Datos de Informes del Instituto de Química Industrial) en 2018 el número toneladas de CO2eq de refrigerantes se redujo, pero la cantidad de los propios refrigerantes (en toneladas métricas) aumentó. Esta aparente contradicción está relacionada con el valor GWP de los refrigerantes introducidos en el mercado: es posible introducir en el mercado una cantidad mucho mayor de un refrigerante con un GWP más bajo que de gas de efecto invernadero (por ejemplo, 1 tonelada CO2eq de refrigerante R404A son apenas 0,255 kg de refrigerante, pero 1 tonelada de CO2eq del refrigerante R1234ze son 143 kg del mismo). Por lo tanto, en el mercado hay más refrigerantes, pero gracias a un GWP más bajo son más respetuosos con el medio ambiente. Se puede cantar victoria, diciendo que el reglamento F-gas funciona, si no fuera por un «pero»…

Esta imagen solo hace referencia al mercado legal…

 

El mercado de los refrigerantes en la UE está gobernado por las leyes del mercado regulado: los precios de los refrigerantes son elevados, el comercio legal requiere los certificados oportunos del vendedor y el comprador y la demanda es claramente superior a la oferta. En esta situación aparece y le va bien al mercado negro de refrigerantes, favorecido además por la creciente importancia de internet como canal de venta: una parte considerable de las ventas ilegales se producen en los portales de e-commerce (marketplace) o de subastas.

 

Los refrigerantes ilegales proceden normalmente de China y entran en la UE principalmente desde Ucrania o Turquía. Los aduaneros de diferentes países aprenden de organizaciones del sector de la refrigeración a buscar potenciales vías de contrabando: bombonas ilegales sin documentación o transporte en bombonas para GLP. El Comité Técnico Europeo de Fluorocarbonos (European Fluorocarbons Technical Committee – EFCTC) estima que en los años 2018-2019 se introdujeron de contrabando en el territorio de la Unión Europea hasta 73 millones de t CO2eq (de los cuales 31 millones de toneladas de CO2eq en 2019) de refrigerantes. EFCTC, que gestiona una plataforma europea para la comunicación anónima de irregularidades relacionadas con los productos F-gas y el comercio de los mismos [https://efctc.integrityline.org], recibió 111 de tales comunicaciones en el año 2020. Colaborando con una oficina de investigación, el Comité dirigió 73 notificaciones documentadas a la Oficina Europea de Lucha contra el Fraude. A partir de estas se realizaron 13 incautaciones, la mayor de las cuales en Rumanía: el contrabando procedente de Turquía incluía más de 7000 bombonas en varios camiones. La prensa del sector hace referencia regularmente a la frustración de los intentos de contrabando de grandes lotes de refrigerantes ilegales en diferentes países de la UE (por ejemplo, España o Bulgaria).

El comercio ilegal de refrigerantes tiene varios aspectos. En primer lugar, son vendidos y comprados sin certificados F-gas para las empresas, pero de conformidad con la ley sobre F-gas tanto el vendedor como el comprador deben disponer de este certificado. En segundo lugar, son suministrados en bombonas que no cumplen los requisitos legales: sin las etiquetas adecuadas o en bombonas desechables retiradas del uso en la UE y, por supuesto, sin la posibilidad exigida por la ley polaca de recibir la ficha de datos de seguridad del producto. En tercer lugar, son introducidos en el mercado refrigerantes primarios, con los que ya no se puede comerciar en la UE. En cuarto lugar, el origen incierto del refrigerante hace que una bombona barata contenga a menudo una interesante mezcla, en la que el refrigerante en cuestión es, por ejemplo, un 12% y el principal componente resulta ser el inflamable y tóxico clorometano. Por lo tanto, la compra de refrigerantes ilegales no solo no es conforme con la ley F-gas y el derecho civil, además de las normas de la competencia leal, sino también simplemente peligrosa para el comprador, para el técnico que trabaja con ese refrigerante y para el usuario de la instalación en la que se introduce el refrigerante.

Así que, ¿podemos decir eficazmente «NO» al mercado negro de refrigerantes?

#SayNoToIllegalHFCs

En primer lugar, todos, como actores del mercado de la refrigeración, podemos proceder simplemente de forma adecuada y legal. Al comprar un refrigerante (¡siempre como una empresa!) se debe elegir un proveedor que disponga de un certificado F-gas para la empresa. Merece la pena comprobar la bombona y solicitar una ficha de datos de seguridad actualizada del producto, aprobada por el Instituto de Química Industrial. Una bombona legal (en la ley F-gas es descrita como «recipiente») debe estar correctamente etiquetada. Es necesaria una legalización válida: una marca «π» estampada con el código del organismo certificado, la presión admisible (para un determinado refrigerante), el nombre del propietario de la bombona y la etiqueta: datos de la empresa que llena la bombona con el refrigerante, fórmula química del refrigerante, nombre químico completo del refrigerante y su denominación, número ONU y señal de advertencia. En las bombonas con refrigerante ilegal normalmente faltan el nombre del propietario y los datos de la empresa que llena la bombona.

En caso de conocer la aparición en el mercado de un refrigerante ilegal (falsificado) se debe comunicar este hecho a la Inspección General de Protección del Medio Ambiente. La sospecha de un incidente ilegal también puede comunicarse de forma anónima a través de la plataforma gestionada por el Comité Técnico Europeo de Fluorocarbonos [https://efctc.integrityline.org]. El Comité también anima a declarar el apoyo a la acción #SayNoToIllegalHFCs [https://stopillegalcooling.eu/].

Me comprometo a hacer lo que esté en mis manos para acabar con el comercio ilegal de HFC

(I pledge to do my part TO end the illegal HFC trade)

 

En Entalpia Europa decimos NO a los refrigerantes ilegales (#SayNoToIllegalHFCs) no solo declarando esto, sino en toda nuestra actividad diaria. De esta forma actuamos sin palabras grandilocuentes a favor del negocio legal y ético, del medio ambiente y de la seguridad de los instaladores y los usuarios. Lo recomendamos a todos :).

Cuando entra en el mercado un nuevo modelo de aire acondicionado split, el refrigerante más habitual en él es R32: difluorometano (CH2F2). Aunque se trata de una solución reciente – los pioneros se decidieron en el año 2013 por la construcción y la venta de dispositivos con este refrigerante – hoy los aires acondicionados split con R32 pueden suponer incluso la mitad del mercado europeo de estos dispositivos. En 2019 era el 37%, mientras que en 2023 será más del 80% (valoraciones y pronósticos de la agencia de consultoría británica BSRIA).

La brillante carrera actual de R32 como fluido de trabajo para nuevos aires acondicionados no existiría de no ser por la retirada gradual del mercado de los refrigerantes con un alto GWP (Global Warming Potential – potencial de calentamiento global), de conformidad con la enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal y el calendario indicado en el reglamento 517/2014 de la UE (llamado F-gas). Los pequeños aires acondicionados nuevos – comercializados por primera vez – (hasta 3 kg de llenado de refrigerante para un sistema de climatización individual) a partir del 1 de enero de 2025 solo podrán ser llenados con un refrigerante con GWP no superior a 750. El hasta hace poco refrigerante líder en aires acondicionados R410A tiene un GWP de hasta 2088, mientras que R32 de aproximadamente 675-677.

En la actualidad la Comisión Europea realiza una revisión (review) del reglamento F-gas desde el punto de vista de la realización de sus objetivos, a saber, la reducción de las emisiones de F-gases en ⅔ hasta 2030 en comparación con 2014. Entre las propuestas de enmienda del reglamento está la prohibición total del uso de refrigerantes con GWP>750 en aires acondicionados fijos y bombas de calor. En la práctica esto significaría una limitación del empleo del refrigerante R410A a las instalaciones más grandes VRF, en las que el refrigerante R32 no puede ser empleado, ya que su inflamabilidad limita el valor de llenado.

Precisamente debido a la inflamabilidad, o más bien a la «ligera inflamabilidad», ya que el refrigerante R32 se considera un refrigerante poco inflamable (clase A2L* según la norma PN-EN 378) – también para los aires acondicionados split existe un llenado máximo. Se deriva de LFL (Low Flammable Limit), el límite inferior de inflamabilidad, que para R32 es 0,306 kg/m3 (es decir, 3,5% de volumen de refrigerante en el aire). Para aires acondicionados split el llenado máximo de los dispositivos depende de la superficie del suelo de la habitación (A) y de la altura de montaje del dispositivo (h), según la siguiente dependencia:

 

llenado máximo [kg] = 2,5 x LFL x 1,25 x h x √A

 

Por ese motivo los fabricantes de aires acondicionados con R32 deberían facilitar la superficie máxima de suelo y la altura de montaje para las que un determinado modelo de aire acondicionado puede ser empleado. Una habitación con tal dispositivo debería estar bien ventilada, no puede haber en ella fuentes de llama abierta y el nivel del suelo no debería estar rebajado localmente (R32 es más pesado que el aire, en caso de fuga se acumularía en las depresiones del suelo).

 

El que el refrigerante R32 sea «poco inflamable» no influye en la seguridad durante un uso normal. El problema aparece en caso de fuga y de la presencia de una fuente de ignición. Sin embargo, para la mayoría de los dispositivos incluso la fuga de todo el refrigerante del dispositivo no provoca una superación del límite inferior de inflamabilidad, que es de 0,306 kg/m3. Puede aparecer un mayor riesgo en caso de falta de atención en los trabajos de mantenimiento o reparaciones, cuando puede producirse una mezcla del refrigerante liberado con oxígeno. Por ese motivo se debe prestar especial atención para no aspirar el aire durante las reparaciones. El propio refrigerante no es tóxico, pero los productos de su descomposición térmica (que tiene lugar a una temperatura de 300-400ºC) sí lo son. Por eso durante las reparaciones, antes de soldar es necesario vaciar la instalación y enjuagarla con nitrógeno. Al comprobar la habitación en busca de fugas el detector debe colocarse junto al suelo (R32 es más pesado que el aire).

 

Una buena noticia para el usuario y el instalador es que, aparte de la inflamabilidad, el R32 puro es una mejor solución que R410A (del que al fin y al cabo es un componente). Tiene un mayor rendimiento – el llenado del dispositivo puede ser hasta un 30% menor que en el caso de R410A – y una mayor eficiencia energética, debido a la mejor conductividad térmica y menor viscosidad. Como refrigerante homogéneo puede ser utilizado para trabajos de mantenimiento (por ejemplo, llenado del fluido de trabajo), tanto en estado líquido como gas. El refrigerante R32 es un 20% más barato que el refrigerante R410A, aunque requiere del instalador el instrumental adecuado: manómetros dedicados, un detector de falta de estanqueidad y una estación de recuperación del refrigerante.

 

Así que, ¿cuál es el futuro de R32? Con toda seguridad desempeñará un papel importante en los nuevos aires acondicionados split. Debido a su ligera inflamabilidad no es, sin embargo, un sustituto de R410A en dispositivos existentes: no es adecuado para reacondicionamientos. Otro importante papel de R32 será su participación en nuevos refrigerantes (mezclas) que deben garantizar unos GWP cada vez más bajos, preferentemente sin ser inflamables. Tales soluciones ya están apareciendo…

 

* la clase A2L fue introducida en la norma PN-EN 378-1+A1 en 2017 debido a la creciente importancia de los refrigerantes con un bajo GWP pero poco inflamables. Un refrigerante de clase A2L propaga el fuego en condiciones de prueba a 60ºC y 101,3 kPa, con una velocidad máxima de combustión ≤ 10 cm/s en condiciones de prueba 23°C y 101,3 kPa.

El término «hidrofluoroolefinas» (HFO), a menudo también «refrigerantes de IV generación», empezó a funcionar de manera importante en la técnica de refrigeración en 2013, cuando comenzó el empleo generalizado del refrigerante R1234yf en los sistemas de aire acondicionado de vehículos a motor. La IV generación de refrigerantes tenía que aparecer: los refrigerantes generalmente empleados del grupo HFC (hidrofluorocarbonos) son en su mayor parte gases de efecto invernadero con un elevado GWP (Global Warming Potential). En virtud de la enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal y de conformidad con el reglamento 517/2014 de la Unión Europea (llamado reglamento F-gas), son retirados gradualmente de la producción y del uso. Por eso era necesario encontrar una alternativa.

Haciendo un repaso de química, las hidrofluoroolefinas son derivados de un hidrocarburo insaturado, el propileno (propeno), y son designadas como R1234. Tienen un enlace doble de carbono y 2 átomos de hidrógeno, 3 átomos de carbono y 4 átomos de flúor, que están distribuidos por la molécula: de ahí que el compuesto esté presente en varios isómeros con las correspondientes designaciones mediante letras, que se diferencian claramente por sus propiedades físicas. En la técnica de refrigeración los más importantes son R1234yf y R1234ze. Su característica común es su muy bajo GWP (4 y 7, respectivamente), relacionado con la aparición de un enlace químico doble entre átomos de carbono. Sin embargo, la obtención de unos valores tan favorables no está libre de costes: el mismo enlace doble de carbono hace que los refrigerantes se caractericen por una ligera inflamabilidad. En la norma PN-EN 378 son clasificados como A2L, ligeramente inflamables (un refrigerante de clase A2L propaga el fuego en condiciones de prueba a 60ºC y 101,3 kPa, con una velocidad máxima de combustión ≤ 10 cm/s en condiciones de prueba 23°C y 101,3 kPa).

El refrigerante R1234yf se creó como resultado de la colaboración de los gigantes químicos DuPont y Honeywell, que son competidores en el día a día, pensando en el cumplimiento de los requisitos de la directiva 2006/40/CE (Directiva MAC) sobre sistemas de aire acondicionado en vehículos a motor. Los sistemas de aire acondicionado en vehículos a motor homologados después del año 2011 deben estar llenos con un refrigerante con GWP<150. Esto significaba que el objetivo era la eliminación de R134a (GWP=1430). En la práctica esta disposición comenzó a estar vigente desde el 1 de enero de 2013 y desde el 1 de enero de 2017 afecta a todos los nuevos vehículos. La introducción del nuevo refrigerante no tuvo lugar sin controversia: su temperatura de autoignición es de 405ºC, algo que en opinión de algunos fabricantes de automóviles (por ejemplo, el alemán Daimler) puede provocar un mayor riesgo de incendio debido al aire acondicionado en caso de colisión. Además, un producto secundario de la combustión de los HFO, a saber, el fluoruro de hidrógeno, es un riesgo importante para los equipos de salvamento que trabajen junto a un automóvil incendiado, por ejemplo. Tanto de los estudios de la agencia oficial alemana Kraftfahrt-Bundesamt como de International Society of Automotive Engineers se deduce, sin embargo, que el riesgo de incendio provocado por la autoignición del refrigerante en caso de colisión es muy bajo. Finalmente también Daimler emplea en sus vehículos el refrigerante R1234yf, aunque con protecciones adicionales para caso de incendio.

Aparte de en los sistemas de aire acondicionado de vehículos, R1234yf prácticamente no es empleado como refrigerante independiente. Sin embargo, es un componente importante de refrigerantes que son mezclas. El ejemplo más claro es el refrigerante R513A, una mezcla azeotrópica (que hierve a temperatura constante), formada por R1234yf (56%) y R134a, con GWP=573, empleado como sustituto del refrigerante R134a tanto en instalaciones existentes como nuevas.

El refrigerante R1234ze está presente en dos formas: R1234ze(E) y R1234ze(Z).  El isómero R1234ze(Z) no es adecuado para aplicaciones de refrigeración debido a su elevado punto de ebullición normal, que vale 9,8ºC, y al bajo rendimiento refrigerante por unidad de volumen. Inicialmente este refrigerante fue creado como producto espumante y el coste de su producción (y por lo tanto, del producto final) es más bajo que para R1234yf. R1234ze(Z) con GWP=7 puede ser empleado con éxito en instalaciones de nuevo diseño, en lugar del refrigerante R134a (GWP=1430). En comparación con este refrigerante tiene una presión y COP similares, pero  menor rendimiento volumétrico y rendimiento de refrigeración (aprox. un 75% del de R134a).

Tras un periodo inicial de desconfianza de los fabricantes, el refrigerante R1234ze(E) ha encontrado amplias aplicaciones en dispositivos de temperatura media y alta, principalmente en grandes sistemas para refrigeración comercial e industrial. Está presente en unidades de agua helada refrigeradas con agua y aire, en sistemas de climatización, deshumidificadores de aire, congeladores, distribuidores y máquinas expendedoras, así como en bombas de calor. Últimamente los fabricantes prestan atención al empleo de R1234ze(E) para bombas de calor de alta temperatura para aplicaciones comerciales e industriales. El compresor de tornillo con R1234ze(E) tiene un rango de aplicaciones ampliado: la temperatura de condensación en la salida puede ser de hasta 80ºC, con una temperatura de evaporación por encima de 30ºC.

Debido a su ligera inflamabilidad el refrigerante R1234ze no es adecuado para reacondicionamientos y los sistemas que funcionan con él tienen limitaciones en cuanto al valor de llenado. Los llenados máximos son indicados en la norma PN-EN 378 y dependen de la posición de los dispositivos, de la presencia de personas en el espacio refrigerado y del tipo de instalación. Para instalaciones con expansión directa (DX) y de acceso general (clase A) el llenado máximo es función del límite inferior de inflamabilidad (LFL – Low Flammable Limit), que para R1234ze(E) vale 0,303 kg/m3. Por lo tanto, el llenado máximo puede ser 11,5 kg (38ᐧLFL) o, si la instalación completa está en una sala de máquinas o en el exterior, 40 kg (132ᐧLFL) En el caso de un acceso controlado (clase B) el llenado puede ser de 10 a 25 kg, en función de que los dispositivos funcionen en una zona en la que permanecen personas o de que el compresor y el receptor estén en un espacio independiente de una sala de máquinas o en el exterior. Sin embargo, si la instalación completa se encuentra en una sala de máquinas o en el exterior, no existen limitaciones para el llenado.

Al igual que el refrigerante R1234yf, R1234ze(Z) es un componente de nuevos refrigerantes que son mezclas: por ejemplo, en la mezcla no inflamable R 450A con GWP=547 la fracción de R1234ze(E) es del 58% (el segundo componente es R134a).

El refrigerante R410a tiene un elevado valor GWP (2088), por lo que, de conformidad con las directrices de la Unión Europea, se debe tender a eliminar su uso. En el mercado de sistemas de climatización del tipo split el refrigerante R410a es empleado cada vez con menos frecuencia, aunque sigue manteniendo una posición fuerte como refrigerante preferido para soluciones VRV / VRF de clasificación A1.

En el proceso de búsqueda de soluciones alternativas en las estructuras que actualmente requieren el refrigerante R410a sigue siendo un problema clave la cuestión de su clasificación: A1. Al adoptar como refrigerante alternativo R432b, R454b o R32, resulta que, aunque pueden ser una solución en el caso de equipos nuevos, todos estos refrigerantes están clasificados en la clase A2L (inflamables) y para poder ser empleados es necesario cumplir unos requisitos de seguridad adicionales.

La lentitud en la retirada rigurosa del refrigerante R410a puede estar dictada por el hecho que en el mercado se siguen introduciendo acondicionadores de aire del tipo split que lo utilizan. Una dificultad adicional puede ser la actitud de los clientes, que no son del todo conscientes la esencia del problema en cuestión de seguridad que conlleva el uso del refrigerante R410a en equipos domésticos o residenciales. Desde la perspectiva del cliente y de la demanda, parece que no es necesario un cambio rápido. Esta percepción también es cómoda para los instaladores más pequeños.

La mayoría de los compradores no reaccionan al escuchar hablar de un GWP muy alto o de la palabra «phase-down», solo cuando se cambia algo el relato, se habla del riesgo real, del hecho de que es un refrigerante muy tóxico para las personas, se intranquilizan y prefieren evitar el montaje de un equipo con este refrigerante en su casa u oficina.

En Bruselas se desarrolla una discusión sobre la valoración del reglamento sobre gases fluorados de efecto invernadero. Es necesario estudiar sin son necesarias nuevas limitaciones en este ámbito. Posiblemente, sin unos reglamentos más rigurosos, que sean impuestos por una decisión de la Unión Europea, el tema no sea definitivamente resuelto. La finalización de los trabajos sobre la valoración de la situación está planificada para finales de 2021 y después se publicará el resultado de los trabajos de la comisión. ¿Decidirá Bruselas, por ejemplo, una retirada más rápida de todos los refrigerantes con un índice GWP superior a 1500? Si esto ocurriera, el mercado estaría obligado a dar pasos más rápidos hacia la obtención de refrigerantes alternativos, con valores GWP más bajos.

Así, desde enero de 2021 para conseguir los objetivos europeos en materia de limitación de emisiones de gases de efecto invernadero se formuló un reglamento sobre gases fluorados de efecto invernadero que requiere una mayor reducción de los contingentes en un 18 por ciento.

En el caso de las soluciones disponibles en el mercado de la refrigeración comercial e industrial, la situación tiene un aspecto distinto. La sustitución de los refrigerantes con un elevado GWP por refrigerantes con un bajo GWP tomó ritmo en 2018. Debido a la prohibición del uso de R404a y la progresiva reducción de los contingentes.

Vemos un progreso en los sistemas split, refrigeradores, sistemas multi-split y VRF-s, donde R410a es cada vez menos utilizado, pero todo depende del equipamiento y de las alternativas ofrecidas. R32 con GWP 675 se convierte en la elección para pequeños nuevos sistemas, como sistemas split y bombas de calor de aire. Esto es así porque la mayoría de los principales fabricantes son conscientes de que solo hasta el 1 de enero de 2025 pueden emplear refrigerantes con un GWP superior a 750 en relación con un sistema de climatización individual del tipo split con un volumen por encima de los 3 kilogramos. Algunos fabricantes amplían la gama de productos ofreciendo R32 en sistemas VRV / VRF, cumpliendo así las recomendaciones de la norma EN378, que indican cuánto refrigerante puede emplearse en las diferentes áreas. Todo depende de las clases (clase de toxicidad y clase de inflamabilidad) en las que estén clasificados unos determinados refrigerantes.

En la discusión sobre si un refrigerante tiene opciones de alcanzar el éxito como alternativa o no los aspectos claves son el índice GWP, las propiedades termodinámicas y el concepto de diseño en el marco de la legislación vigente.

Un sustituto empleado con frecuencia es el refrigerante R470a, un nuevo sustituto no inflamable del R410a con un índice GWP 909. Algo importante, R470a tiene un rendimiento termodinámico similar a R410a y permite al mismo tiempo a los usuarios sustituir al R410a en las unidades existentes con unos costes relativamente bajos y con unos cambios estructurales mínimos. R470a también es compatible con lubricantes utilizados normalmente con R410a, lo que elimina la necesidad de sustituir el aceite actual. Algunos afirman que también es mejor sustituto que R32, ya que R32 puede ser utilizado como sustituto de R410a solo en equipos nuevos, pero no es adecuado para su empleo en un equipo existente, ya que es inflamable. Por lo tanto, R470a puede considerarse claramente no solo un sustituto de R410a, sino también una solución de modernización, lo que reduce notablemente los costes de la operación completa.

Finalmente, llamemos todavía la atención sobre el hecho de que no todos los sistemas de climatización son llenados con R410a, por lo que también merece echar un vistazo a R151b (refrigerante Honeywell, nombre comercial Soltice N15), que también pertenece al grupo de los no inflamables y tiene un bajo índice GWP (293).

Recordemos además que el refrigerante R515b no fue desarrollado originalmente como alternativa para R410a, sino como sustituto para R134a (GWP 1430). R515b tiene un bajo índice GWP y clase A1, lo que permite sustituir R134a en sistemas de climatización de automóviles, refrigeradores, bombas de calor u otros sistemas de climatización en condiciones extremas. También es esencial para las características del refrigerante R515b el hecho de que tiene una eficiencia similar a R134a y una temperatura de descarga notablemente más baja. También tiene la ventaja de que puede funcionar en zonas de altas temperaturas ambiente, gracias al bajo coeficiente adiabático que reduce el calentamiento por compresión.