¿Por qué usar amoníaco en refrigeración industrial?

El amoníaco ofrece una gran cantidad de beneficios para la refrigeración industrial

El amoníaco se usó por primera vez con fines de refrigeración en 1876, en una máquina de compresión de vapor diseñada por Carl von Linde. Hasta la década de 1920 también solían utilizarse otros refrigerantes, como el CO2 o el SO2.

El desarrollo de los CFC (Clorofluorocarbonos) en Estados Unidos en la década de 1920 inclinó la balanza en favor de estos refrigerantes, ya que, en comparación con el resto de refrigerantes utilizados entonces, los CFC se consideraban productos químicos inofensivos y extremadamente estables. En ese momento no se podían prever las consecuencias que las ingentes emisiones de refrigerante tendrían para el medio ambiente. Los refrigerantes CFC se promocionaron como sustancias seguras, lo que hizo crecer su demanda y su éxito. Llegó a pensarse que estos refrigerantes habían sido un regalo divino hecho realidad por el hombre.

Debido al éxito de los CFC, el amoníaco se vio sometido a una fuerte presión; sin embargo, mantuvo su posición, sobre todo en grandes instalaciones industriales y en aplicaciones de conservación de alimentos.

En la década de 1980 se hicieron evidentes los efectos nocivos de los refrigerantes CFC y se aceptó generalmente que los refrigerantes CFC estaban contribuyendo al agotamiento de la capa de ozono y al calentamiento global, algo que dio como resultado finalmente el Protocolo de Montreal (1989), en el que la mayoría de los países acordó retirar gradualmente los CFC en un programa de duración determinada.

En vista de la gravedad de los daños provocados a la atmósfera de los peligros debidos a las emisiones de CFC/ HCFC, así como a los efectos del calentamiento global, las revisiones del Protocolo de Montreal (1990), 1992 (Copenhague) y 1998 Kioto, Japón exigieron un calendario acelerado para la retirada gradual. Había que retirar incluso los HCFC, y Europa se situó a la cabeza de la iniciativa.

En Europa, muchos países han dejado de utilizar los refrigerantes HCFC y, a su vez, en una serie de nuevas aplicaciones, se están considerando tanto nuevos refrigerantes como otros de uso contrastado y fiable, como el amoníaco y el dióxido de carbono.

El amoníaco ofrece diferentes ventajas, tal como demuestran muchas décadas de uso de sistemas de refrigeración con este compuesto.

1. Eficiencia energética

Las aplicaciones con amoníaco se encuentran entre las más eficientes, y su rango de aplicación abarca desde temperaturas altas hasta temperaturas bajas. Debido a la atención cada vez mayor que se presta al consumo energético, los sistemas con amoníaco son una opción segura y sostenible de cara al futuro. Un sistema inundado con amoníaco es habitualmente entre un 15 y un 20 % más eficiente que un sistema de expansión directa equivalente con refrigerante DX R404A. Los recientes avances, en los que se han combinado el NH3 y el CO2, han contribuido a aumentar la eficiencia aún más. El NH3/CO2 en cascada es extremadamente eficiente para las aplicaciones de baja y muy baja temperatura (por debajo de los -40 °C), mientras que los sistemas de salmuera con NH3/CO2 son alrededor de un 20 % más eficientes que las salmueras tradicionales.

2. Medio ambiente

El amoníaco es el refrigerante más respetuoso con el medio ambiente que existe. Pertenece al grupo de los llamados refrigerantes “naturales” y tiene un potencial de calentamiento global (GWP) y un potencial de reducción de ozono (ODP) nulos.

3. Seguridad

El amoníaco es un refrigerante tóxico, así como inflamable a determinadas concentraciones. Por este motivo, debe manipularse con cuidado; todos los sistemas con amoníaco deben diseñarse prestando especial atención a los aspectos de seguridad. Al mismo tiempo, a diferencia de la mayoría del resto de refrigerantes, tiene un olor característico que pueden detectar las personas incluso a concentraciones muy bajas. Esto sirve como señal de aviso incluso cuando las fugas de amoníaco son pequeñas. Si es necesario reducir la carga de amoníaco, una opción recomendable y eficiente puede ser la combinación del amoníaco con CO2 (en cascada o en forma de salmuera).

4. Tuberías más pequeñas

Tanto en estado líquido como en forma de vapor, el amoníaco requiere tuberías de un diámetro menor que la mayoría de los refrigerantes sintéticos.

5. Mejor transferencia de calor

Las propiedades de transferencia de calor del amoníaco son mejores que las de la mayoría de los refrigerantes sintéticos, lo que hace posible usar equipos con un área de transferencia de calor menor. En consecuencia, el coste de construcción de la planta también será menor. Además, estas propiedades también mejoran la eficiencia termodinámica del sistema, lo que a su vez reduce los costes de funcionamiento del mismo.

6. Precio del refrigerante

En muchos países, el coste del amoníaco (por kg) es considerablemente menor que el de los refrigerantes HFC. A esta ventaja se le suma el hecho de que el amoníaco tiene una menor densidad en estado líquido. Asimismo, dado que cualquier fuga de amoníaco se detectará rápidamente debido a su olor, las posibles pérdidas de refrigerante también serán menores.

El amoníaco no es un refrigerante universal, sino que resulta adecuado principalmente para aplicaciones comerciales de alto rendimiento e industriales. Deben tenerse en cuenta tanto su toxicidad e inflamabilidad como las posibles incompatibilidades con otros materiales. No obstante, existe una ingente cantidad de sistemas con amoníaco por todo el mundo en los que se han superado con éxito todos estos desafíos.