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Opciones disponibles
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Refrigerantes de bajo PCG

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Refrigerantes de bajo potencial de calentamiento globlal, refrigerantes naturales y refrigerantes sustitutos del R22

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Refrigerantes de bajo PCG

  1. 1. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Refrigerantes de Bajo Potencial de Calentamiento Global Sustitutos del R-22 Ponente: Gildardo Yañez, Ingeniero www.gildardoyanez.com
  2. 2. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com ¿Que es el Potencial de Calentamiento Global de un Refrigerante? El PCG del R-22 = 1810 • Significa que una tonelada métrica de R-22 equivale a 1810 toneladas métricas de CO2 • Liberar 1kg de R-22 equivale a liberar 1810 kgs de CO2 durante un umbral de cien años.
  3. 3. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Gases de Efecto Invernadero Relación entre las SAO y los Gases de Efecto Invernadero Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono Metil Cloroformo (CH3Cl) Bromuro de Metilo (CH3Br) Tetracloruro de Carbono (CCl4) CH4 Metano SF6 Hexafluoruro de Azufre N2O CO2 H-1211 H-1301 CFC-11 CFC-502 CFC-12 R-141b R-22 HFC-404A HFC-134a HFC-410APFCs Perfluorocarbonos © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com
  4. 4. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Cese de producción Gases CFC HCFC HFC México 2005 2030 Equipo Nuevo Ninguno EU 1995 2010 Equipo Nuevo 2020 Servicio Ninguno Europa 1995 2000 Equipo Nuevo 2010 Servicio 2011 – 134a autos nuevos A/C sistema
  5. 5. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Regulaciones Europeas Impuestos HFC : Dinamarca, Noruega y Suecia Se toma la cantidad en Kgs. y el PCG del refrigerante. Ejemplo 1 kg de R-134a: 20 Euros en Dinamarca 28 Euros en Suecia 34 Euros en Noruega • La regulación Europea F-Gas & Mobile Directive: 1/1/2011: Ningún modelo nuevo PCG > 150 1/1/2017: Ningún vehículo nuevo PCG > 150 Referencia: Low GWP Refrigerants and Their Performance Potentials J. Steven Brown, Ph.D., P.E., The Catholic University of America 2011 ASHRAE Winter Meeting, Las Vegas, Nevada, January 2011
  6. 6. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Calendario establecido para reducir el consumo de HCFC Sustancia agotadora de la Capa de Ozono Línea base Compromiso de reducción Hidroclorofluorocarbonos (HCFC) Consumo promedio de los años 2009-2010 Año base 2013=100% 10% a partir de 2015 35% a partir de 2020 67.5% a partir de 2025 97.5% a partir de 2030 Consumo de 2.5% en el periodo 2030-2040 con revisión en 2020 Datos al: 26 de Julio del 2010 Calendario de reducción para los Hidroclorofluorocarbonos de los países artículo 5 Referencia: Protocolo de Montreal
  7. 7. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Clasificación establecida por el TEAP TEAP: Panel de Evaluación Económica ONU Bajo PCG: < 300 PCG < 30 ultra bajo PCG < 100 muy bajo PCG Moderado: 300-1,000 PCG Elevado: > 1,000 PCG > 3,000 muy elevado PCG > 10,000 ultra elevado Referencia: UNEP OEWG-30 - TF Decisión XXI/9 http://es.slideshare.net/ingenierogildardo/report-oftheteapxxi9taskforce
  8. 8. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Tendencias en Refrigerantes Movimiento hacia una 4a generación 4a. Generación Bajo PCG Cero SAO R-1234yf R-1234ze 3a. Generación Cero SAO R-134a R-407C R-410A R-404A 2a. Generación R-22 R-408A R-409A R-401A R-402B 1a. Generación R-11 R-12 R-502 Protocolo de Montreal Eliminación de SAO Protocolo de Kyoto Reducción de PCG
  9. 9. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com INCIO AHORA Evolución Evolución de los Refrigerantes 1830-1930 Lo que funcione 1930-1990 Mejoras de seguridad Protección del Cambio Climatico 2010- ¿ ? Protección al Ozono 1990-2010 © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com
  10. 10. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com El NIST ha logrado identificar 1,200 refrigerantes potenciales • Método de Evaluación: • Estructura molecular, el método predice la eficiencia radiativa y la vida atmosférica para poder estimar el PCG. • Se aplican filtros de toxicidad, inflamabilidad y de estabilidad química. • Resultados: • 56,230 refrigerantes potenciales a considerar. • 1,234 han sido identificados como posibles Bajo PCG. http://www.nist.gov/mml/acmd/refrigerants-091812.cfm
  11. 11. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com AHRI Programa de evaluación de refrigerantes alternativos con bajo potencial de calentamiento global • AHRI evalúa gases de PCG. • En conjunto con: • 16 empresas y organizaciones de los EU • 05 empresas y organizaciones internacionales. • Seis fabricantes de gases refrigerantes han enviado a la fecha 38 gases refrigerantes de bajo PCG. • Entre los que se encuentran los refrigerantes naturales y los refrigerantes hechos con la molécula HFO. AHRI Low Global Warming Potential Alternative Refrigerants Evaluation Program, Xudong Wang and Karim Amrane, Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute, 2013 ASHRAE Winter Conference.
  12. 12. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Tendencias de los Refrigerantes • Refrigerantes de alta presión de trabajo • Usan compresores de menor potencia ó consumo eléctrico
  13. 13. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Tendencias de los Refrigerantes • Refrigerantes de Bajo Potencial de Calentamiento Global
  14. 14. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Standard 34-2010
  15. 15. Número ASHRAE Retrofit OEM PCG Potencial de Calentamiento Global Presiones de Operación comparadas contra la de otros gases Lubricante Recomendado R-22 OEM 1810 -- Min/Ab R-404A OEM 3922 Elevada POE R-407A Retrofit 1700 Elevada POE R-407C OEM 1525 Ligeramente Elevada POE R-410A OEM 2088 Elevada POE R-417A Retrofit 1950 Baja Min/Ab R-421A Retrofit 2170 Ligeramente más baja Min/Ab R-422A Retrofit 2530 Elevada Min /Ab R-422B Retrofit 2080 Ligeramente más baja Min/Ab R-422C Retrofit 2490 Elevadas Min/Ab R-422D Retrofit 2230 Similares Min/Ab R-424A Retrofit 2020 Baja Min/Ab R-427A Retrofit 1830 Similares Min/Ab/POE R-428A Retrofit 3060 Elevadas Min/Ab R-434A Retrofit 2660 Elevadas Min/Ab R-507A OEM 3300 Elevadas POE Referencia: The R-22 phase out. Do you have a plan? RSES Journal 2008 Páginas 20-24 Min/Ab = Mineral / Alkilbenzeno POE = Polyolester OEM = Equipo Nuevo
  16. 16. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Tabla comparativa Refrigerante PCG / GWP PAO / ODP R-410A 2,088 0 R-22 1,810 0.055 R-407C 1,774 0 MEZCLAS HFO <1,032 0 R-32 675 0 R-1234ze 6 0 R-1234yf 4 0 R-290 (Propano) 3.3 0 R-744 (CO2) 1 0
  17. 17. Emisiones de gas refrigerante a la atmósfera debido a fugas en los sistemas de refrigeración Calentamiento Global Directo TEWI Total Equivalent Warming Impact Evaluación del Impacto Ambiental Total Durante la Vida Útil, en Masa Equivalente de CO2 Emisiones de CO2 que se producen al generar la energía eléctrica necesaria para que funcionen los equipos de refrigeración y de aire acondicionado Calentamiento Global Indirecto
  18. 18. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Sustitutos del R-22
  19. 19. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-404A HFC-125=44%, HFC-143a=52%, HFC-134a=4%, PCG=3922 Muy elevado Ventajas • Es recomendado para sistemas de temperatura media y baja. • Es un substituto muy parecido al R-502 y R-507. Desventajas • No se mezcla bien con los aceites minerales o alquilbencenos por lo cual se tienen que sustituir (95% mínimo) por aceite polyoléster que es mas caro. • Es una mezcla zeotropica por lo cual tiene que ser cargado al sistema en fase líquida. • Tiene un deslizamiento de temperatura mínimo de 1.5 °F.
  20. 20. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-507A HFC-125=50%, HFC-143a=50%, PCG=3300 Muy elevado Ventajas • Es una mezcla azeotropica y puede ser cargado en fase líquida ó en fase gaseosa • En caso de fugas, solo se necesita repararlas y recargar el sistema de refrigeración cuantas veces sea necesario. Desventajas • No se mezcla bien con los aceites minerales o alkylbenzenos por lo cual se tienen que sustituir (95% mínimo) por aceite polyolester que es mas caro.
  21. 21. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-422D R-125=65.1%, R-134a=31.5%, R-600a=3.4%, PCG=2230 Elevado Ventajas • El R-422D es un refrigerante para media y baja temperatura. • El R-422D provoca una pérdida de potencia al sustituir al R-22 en sistema, que se traducirá en un incremento del tiempo de operación del compresor en un sistema. • El hidrocarburo (R-600a) que tiene el R-422D en su fórmula ayuda a promover el regreso del aceite en sistemas lubricados con aceite mineral ó aceite alkilbenzeno. Desventajas • Algunos componentes del sistema deberán de ser cambiados en caso de presentar un problema de caída de presión. • En sistemas de refrigeración largos , con un diseño complicado de tuberías, o que contengan un volumen grande de refrigerante, será necesario retirar el aceite mineral ó el aceite alkilbenzeno y sustituirlo por el aceite polyolester.
  22. 22. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-410A R-32=50%, R-125=50%, PCG=2088 Elevado Ventajas: • Mezcla de R-32 y de R125 que forman un mezcla casi azeotrópica. • Tiene un deslizamiento muy bajo y no tiende a separase • Este refrigerante produce una presión de descarga 60% mayor a la del R-22 en sistemas de aire acondicionado. • Los sistemas diseñados para R-410A utilizan compresores de menor caballaje comparándolos con los compresores de R-22 de la misma capacidad de enfriamiento. Desventajas: • Este refrigerante se puede utilizar únicamente en equipo nuevo diseñado para poder trabajar con las presiones elevadas de este gas. • R-410A se lubrica con polyolester POE. • Bajo ninguna circunstancia no se deben actualizar sistemas de R-22 con este refrigerante.
  23. 23. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-407A R-32=20%, R-125=40%, R-134a=40%, PCG=1700 Elevado Ventajas • Tiene propiedades similares a las del R-22 en aplicaciones de media y baja temperatura. • El R-407A es el refrigerante que casi iguala al R-22 en una actualización de gas refrigerante (retrofit) comparado con el resto de las mezclas disponibles actualmente, sin embargo tiene un deslizamiento de 10°F • La mayoría de los equipos de refrigeración para supermercados están construidos para utilizar un HFC como el R-404A, R-507. Desventajas • No se mezcla bien con los aceites minerales o alkilbenzenos por lo cual se tienen que sustituir (95% mínimo) por aceite polyolester que es complejo en su manejo. • Es una mezcla zeotropica por lo cual tiene que ser cargado al sistema en fase líquida. • Tiene un deslizamiento de temperatura mínimo de 10 °F. • Se lubrica con lubricante Polyolester.
  24. 24. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-407C R-32=23%, R-125=25%, R-134a=52%, PCG=1525 Elevado Ventajas • Propiedades similares al R-22 en sistemas de aire acondicionado. • El R-407C tiene las mejores características para una actualización (retrofit) para sustituir al R-22 en un sistema de aire acondicionado comparado contra otras mezclas. • Se puede utilizar también en sistemas de media temperatura que utilizan R-22. • Los nuevos sistemas que usan R-407C vienen precargados con polyolester. Desventajas • No se mezcla bien con los aceites minerales o alkylbenzenos por lo cual se tienen que sustituir (95% mínimo) por aceite polyolester que es complejo en su manejo. • Es una mezcla zeotropica por lo cual tiene que ser cargado al sistema en fase líquida. • Tiene un deslizamiento de temperatura mínimo de 10 °F.
  25. 25. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Sustitutos del R-22 Comparación de Rendimiento R-22 R-404A R-407C R-407A R-422D Btu’s/hr 13476 (100%) 12450 (90.6%) 12891 (93.8%) 13375 (97.3%) 10431 (75.9%) C.O.P. 1.42 (100%) 1.18 (83%) 1.34 (94.4%) 1.34 (94.4%) 1.14 (80.3%) Flujo Másico (lb/min) 3.53 (100%) 4.67 (132.3%) 3.46 (98%) 3.90 (110.5%) 4.11 (116.4%) Temperatura Descarga (°F) 217 (0°F) 179 (-38°F) 193 (-24°F) 192 (-25°F) 170 (-47°F) Presión Descarga (psig) 211 (0 psig) 256 (+45 psig) 223 (+11 psig) 242 (+31 psig) 214 (+3 psig) Referencia: The R-22 phase out. Do you have a plan? RSES Journal 2008 Páginas 20-24 Datos obtenidos a una temperatura ambiente de 26.6°C, temperatura de la cámara -1.1°C Se utilizó una válvula de expansión para R-22 y se fue ajustando según el tipo gas
  26. 26. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Refrigerantes de Bajo Potencial de Calentamiento Global Bajo PCG: < 300 Muy bajo PCG: < 100 Ultra bajo PCG: < 30
  27. 27. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-290 (Propano), R-600a (Isobutano), R-1270 (Propileno), R-600 (Butano) PCG=<5 Ventajas: • El R-290 y el R-1270 son utilizados en unidades condensadoras hechas en el Norte de Europa, así como también indirectamente en sistemas rack como refrigerante primario. • Un número en aumento de equipos auto contenidos utiliza R-290 en vez de R-134a. • El R-600a se usa en Europa y en Japón en refrigeradores/congeladores y en la mayoría de los equipos Chinos. Desventajas: • Todos los refrigerantes de hidrocarburo son altamente inflamables, • Clasificación “A3” en el Standard 34-2010 de ASHRAE. • El equivalente europeo a la clasificación “A3” que se utiliza en la Norma EN 378 es “L3”. • Independientemente de la inflamabilidad del refrigerante utilizado, existen numerosos requisitos de seguridad que deben considerarse.
  28. 28. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Refrigerantes HFO de Moderado y de Bajo Potencial de Calentamiento Global Refrigerante Actual Serie N (Moderado PCG) (A1) Serie L ( Bajo PCG) (A2L) R-404A PCG=3260 HFO – PCG ~ 1300 (Retrofit) N-40 HFO – PCG ~ 1000 (Equipo Nuevo) N-20 HFO – PCG ~200-300 L-40 HCFC-22 PCG=1810 HFO – PCG ~ 1000 N-20 HFO – PCG < 150 L-20 HFC-134a PCG=1430 HFO – PCG ~ 600 N-13 HFO-1234yf PCG=4 HFO-1234ze PCG=6 R-410A PCG=2088 HFO- PCG < 500 L-41 Referencia: Low GWP Refrigerant Options for Unitary A/C and Heat Pumps Mark W. Spatz, Global Refrigerant Technology Leader, Honeywell Fluorine Products 2011 ASHRAE Winter Meeting, Las Vegas, Nevada, January 2011
  29. 29. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Dióxido de Carbono CO2 PCG = 1 Ventajas • No tiene cloro • Su PCG es el más bajo • No es inflamable • En aplicaciones subcríticas se puede usar el CO2 como fluido secundario en un sistema en cascada Desventajas • La presión de descarga es extremadamente alta en operación transcrítica con presiones superiores a las 1450.38 PSI
  30. 30. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Se utilizaba en los barcos • Fue desplazado y olvidado por los gases CFCs, considerados en ese tiempo como refrigerantes seguros • Se dejó de utilizar durante los años 50´s,.
  31. 31. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com CO2 como fluido secundario 1. Estación de bombeo de CO2. 2. Sistema de Enfriamiento/ Condensación de CO2. 3. Depósito de acumulación de CO2. 4. Evaporadores de CO2. Referencia: “El uso del CO2 como refrigerante en centrales frigoríficas” Jordi Cabello , Albert Albert PECOMARK
  32. 32. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com ¿Qué barreras impiden el uso generalizado de estos nuevos refrigerantes?
  33. 33. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Comparación entre sistemas CO2 Vs. HFC CO2 HFC Impacto en el Sistema PCG 1 1300-3900 Presión de Saturación Presión de Prueba Presión de Operación Muy Altas Más Bajas Dispositivos Adicionales de Seguridad para Venteo y Alivio. Fuerte Impacto de las fugas sobre el rendimiento Gas Inerte Inflamabilidad Toxicidad Olor Si No No, pero Sin Si No No Sin El cobre puede ser utilizado. No es tóxico, pero cuando > 1000ppm Requiere ventilación y detectores de fuga Flujo de Masa Transferencia de Calor Rend. a Altas Temp. Amb. Rend. a Bajas Temp. Ambiente Alto Alta Mas Bajo Mas Bajo Mas Bajo Mas Bajo Alto Bueno Menor Diámetro de Tuberías y Tamaño de Compresor. Requiere Modificaciones Especiales de Diseño Costo por Kg Complejidad del Sistema Uso en México Bajo Mas Alta Muy Bajo Alto Simple Muy Alto El Sistema es Mucho Mas Caro. Requiere Fuerte Entrenamiento Para Operación y Servicio Referencia: Tendencias en Refrigerantes para Refrigeración Comercial Carlos C. Obella, Gerente Técnico Latino América, Emerson, Junio, 2010
  34. 34. EE.UU. Dióxido de Carbono P D Amoniaco P R Hidrocarburos P D P,D A2L P D P,D Unión Europea Directriz de Equipos Presurizados 60335-2-40 60335-2- 75 60335-2-89 EN 378 Dióxido de Carbono D,R Amoniaco D,R D Hidrocarburos D,R D D D P,D A2L D,R D D D P,D P – Prohibido el uso de ciertos tipos de refrigerantes en ciertas aplicaciones D – Implicaciones de diseño, tales como limitantes en la cantidad de la carga de gas R – Debe de cumplir con requisitos para garantizar seguridad
  35. 35. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Seguridad de acuerdo con EN 378 • Los sistemas con capacidades de carga de 0.15 kg. (0.33 lb) o inferiores pueden instalarse en habitaciones de cualquier tamaño • Sistemas con capacidad de carga superior a 0.15 kg. (0.33 lb), la habitación debe tener un tamaño tal que una pérdida repentina de refrigerante no ocasione que la concentración media en la habitación supere el límite práctico de 0.008kg/m3 (0.00049944 lb/ft3
  36. 36. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Seguridad de acuerdo con EN 378 • Se menciona que en caso de fuga el gas no debe de entrar en contacto por ningún motivo con el equipo eléctrico que pudiera ocasionar la ignición del gas • Se menciona claramente el equipo eléctrico debe de ser a prueba de explosión. • En el estándar no se menciona en ninguno de sus incisos que sea un gas recomendado para una sustitución directa
  37. 37. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Hechos • En la Unión Europea se usan siempre y cuando el equipo esté diseñado para ese gas de acuerdo con la EN 378. • En EU la EPA no los acepta como gases de sustitución directa bajo la 608. • En México, en el proyecto de eliminación de los CFCs y HCFCs de la SEMARNAT, no están considerados por lo peligroso en su manejo como un gas de sustitución directa.
  38. 38. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com© Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com
  39. 39. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com ¿Qué sigue adelante?
  40. 40. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com R-22 R-410A R-407C R-32 HFO R-290 R-744 CO2 Opciones disponibles para el aire acondicionado fijo *La línea continua representa los reemplazos disponibles actuales *La línea punteada representa los posibles reemplazos disponibles en el futuro
  41. 41. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Opciones disponibles para la Refrigeración Comercial R-12 R-22 R-502 R-404A R-134a R-404AR-404A R-600a R-774 R-774 R-774 R-22 R-22 R-717 R-717 R-12 R-290 R-290 R-290 R-507A R-507A R-407C R-407A R-1270 R-1270 HFO Sistemas de Unidad CondensadoraEquipos Autocontenidos Paralelos para Autoservicio *Las líneas continuas indican las alternativas disponibles para cualquiera de los tres sistemas. •Las líneas punteadas indican las alternativas probables para El futuro
  42. 42. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Nivel de Toxicidad Nivel de Inflamabilidad Presiones de Trabajo Conclusiones Consideraciones de seguridad el evaluar el refrigerante y el sistema de refrigeración / aire acondicionado
  43. 43. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Calentamiento Global Directo Calentamiento Global Indirecto Mejor Relación Costo Beneficio Conclusiones Consideraciones ambientales al evaluar el refrigerante y el sistema de refrigeración / aire acondicionado
  44. 44. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com El refrigerante perfecto no existe.
  45. 45. © Derechos de autor para Gildardo Yañez , www.gildardoyanez.com Para más información: Sitio Web: www.gildardoyanez.com Blog refrigerantes naturales: co2-r290.gildardoyanez.com Blog sustitutos al R-22: r22.gildardoyanez.com

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