Refrigerante R32 para sistemas de aire acondicionado y bombas de calor más respetuosos con el medioambiente

R32 y Danfoss

El sector de la refrigeración y el aire acondicionado ha realizado enormes avances en las últimas dos décadas en cuanto a reducción del uso de refrigerantes que agotan la capa de ozono. Los objetivos originales del Protocolo de Montreal, firmado en 1987 para reducir las emisiones de sustancias capaces de agotar el ozono, se están cumpliendo e, incluso, superando. Otra consecuencia de estas iniciativas es que, durante la década de los noventa y los primeros años del presente siglo, existió una incertidumbre considerable en torno a las opciones de refrigerantes futuros. Ahora, se vislumbra un nuevo camino, definido por la agenda mundial sobre cambio climático y el calentamiento global. 

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Debemos cambiar nuestra gestión medioambiental. Por este motivo, muchos gobiernos de todo el mundo están creando reglamentos en un esfuerzo por limitar los impactos medioambientales negativos. 

Desde una perspectiva global, la tendencia es que el sector tiende cada vez más hacia el uso de refrigerantes naturales, siempre que esto resulte tecnológicamente viable. Es probable que los refrigerantes sintéticos sigan desempeñando un papel importante en el sector de la refrigeración y el aire acondicionado, aunque en sistemas con una carga mínima de refrigerante y en combinación con nuevas sustancias de bajo potencial de calentamiento global (GWP). 

Como respuesta a los desafíos actuales, los fabricantes de refrigerantes están desarrollando nuevos productos, mientras que los fabricantes de equipos están diseñando tecnologías más eficientes y sistemas que minimizan la carga de refrigerante; asimismo, también están probando, seleccionando y calificando los nuevos refrigerantes. 

Danfoss fomenta el desarrollo y el uso de refrigerantes de bajo GWP para ayudar a ralentizar y, en última instancia, a revertir el proceso de calentamiento global, al tiempo que contribuye a garantizar el bienestar global y el desarrollo económico, junto con la viabilidad futura de nuestro sector. Ayudaremos a nuestros clientes a conseguir estos objetivos en materia de refrigerantes mientras que, al mismo tiempo, mejoramos la eficiencia energética de nuestros equipos de refrigeración y aire acondicionado. 

 
La lista de sustancias aptas es muy corta, aunque crece
Uno de los protagonistas de este debate es una nueva clase de refrigerante ligeramente inflamable, conocido como A2L. En concreto, los clientes están probando los refrigerantes R32, R1234yf y R1234ze, que tienen un bajo potencial de calentamiento global (GWP), un potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) nulo y una inflamabilidad relativamente baja. 

Las pruebas realizadas anteriormente con refrigerante R32 fueron satisfactorias, por lo que es posible que esta sustancia logre hacerse un hueco en el mercado. En China, el sector HVAC se está centrando en este refrigerante. En la Tabla 1, se muestran los datos de impacto sobre el ODP y el GWP. El GWP del refrigerante R32, aunque moderado, es tan solo una tercera parte del valor de GWP de los refrigerantes R410A.

 

La inflamabilidad y la toxicidad son los dos índices de evaluación de la seguridad. Por lo general, cuanto menor sea la inflamabilidad de un refrigerante, mayor será su GWP. El R32 está clasificado como refrigerante de nivel 2, lo que significa que es un refrigerante ligeramente inflamable, mientras que el refrigerante R290 es más inflamable y, por eso, se le asigna el nivel 3.

La clase de toxicidad del R32 es igual que la de refrigerantes actuales como el R410A y el R22; está clasificado como refrigerante de nivel «A» (baja toxicidad).

Las propiedades termodinámicas tienen un gran impacto sobre el rendimiento del sistema y el compresor. En la Figura 1 se ofrece un breve resumen comparativo entre los refrigerantes R32 y R410A.

Comparación entre el refrigerante R32 y el R410 [%]

• Presión saturada: el refrigerante R32 tiene una presión similar a la del R410A. Esto puede facilitar el desarrollo de sistemas para R32 a partir de plataformas para R410A. 
• Temperatura crítica: el refrigerante R32 tiene una temperatura crítica más alta, lo que permite obtener un coeficiente COP más elevado. 
• Calor latente de vaporización: la cantidad de calor necesaria para evaporar el refrigerante R32 es mayor que la requerida para el R410A, lo que reduce el flujo másico necesario por unidad de capacidad de refrigeración y, a su vez, hace aumentar el coeficiente COP. 
• Exponente isentrópico: puede influir en la relación de presión del sistema, así como en la temperatura de descarga. Por eso, la relación de presión del refrigerante R32 es ligeramente superior a la del R410A.
• Capacidad de refrigeración volumétrica: el R32 tiene una capacidad de refrigeración volumétrica notablemente mayor que la del R410A, lo que puede ayudar a reducir el tamaño de las tuberías del sistema y aumentar la eficiencia. 
• Densidad: la densidad del refrigerante R32 es mucho menor que la del R410A, lo que permite usar una carga de refrigerante menor; y, dado que el GWP se mide en kg, el impacto total de calentamiento global del refrigerante presente en el sistema es incluso menor que el que sugiere dicho GWP. 

 
 
De los refrigerantes R410A y R32 mencionados anteriormente, este último es el que consigue sistemas de mayor eficiencia y que requieren una carga de refrigerante menor. Sin embargo, el problema más importante del refrigerante R32 es que tiene una elevada temperatura de descarga. La consecuencia directa de esto es la degradación del aceite, que puede provocar diversos fallos del compresor (como el agarrotamiento de los cojinetes) o una baja eficiencia del sistema y el compresor. Por lo tanto, la temperatura de descarga debe limitarse a un valor aceptable para garantizar que el sistema y el compresor puedan funcionar con normalidad. Lo habitual es controlar la temperatura de descarga a través del refrigerante. La inyección de líquido puede ser una buena solución para realizar una descarga directa a alta temperatura. Tal como se muestra en la Figura 2, parte del líquido condensado se inyecta en el compresor scroll a través de una válvula de inyección electrónica, que absorbe el calor del gas comprimido intermedio para vaporizarlo. De esta forma, la temperatura de descarga puede reducirse de forma eficaz; además, la válvula de inyección permite modular con facilidad el flujo másico inyectado.

Sistema de inyección de líquido

Teniendo en cuenta las razones expuestas anteriormente, el R32 podría ser un refrigerante respetuoso con el medioambiente para sistemas de aire acondicionado y bombas de calor.

Danfoss desarrolla de forma proactiva productos para refrigerantes de bajo GWP, como el R32.
En la feria internacional Chillventa 2012, presentamos una nueva gama de compresores scroll para refrigerante R32. Estos compresores los han probado clientes chinos y ahora están listos para someterlos a pruebas en Europa.

Nuestros intercambiadores de calor de microcanales (MCHE) y microplacas (MPHE) están diseñados para usar una carga de refrigerante mínima, lo que hace que resulten idóneos para el refrigerante R32. En la actualidad, nuestros clientes están probando nuestros productos en sus propias aplicaciones.

En Danfoss, hemos realizado con éxito ensayos de componentes de línea y hemos desarrollado dispositivos de expansión termostáticos. Además, hemos puesto controladores y dispositivos de expansión electrónicos a disposición de nuestros clientes para que los prueben.

Para obtener más información sobre las pruebas o para realizar pedidos de compresores, contacta con tu oficina local de Danfoss.