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).
