El documento describe la evolución de cuatro generaciones de fluidos refrigerantes. La primera generación incluyó amoníaco y dióxido de carbono. La segunda generación consistió en clorofluorocarbonos que dañaron la capa de ozono. La tercera generación evitó el cloro pero contribuyó al calentamiento global. La cuarta generación busca refrigerantes que no dañen la capa de ozono ni causen calentamiento global, incluyendo mezclas de hidrofluorocarbonos e hidrofluorolefinas.

1. REVISTA EXPOFRIO 2015
CUARTA GENERACION DE FLUIDOS REFRIGERANTES
Autor: Ing. Ernesto Sanguinetti Remusgo
Los sistemas de refrigeración por compresión de vapor, por absorción de vapor,
por adsorción, por eyección, por ciclo de aire y sistema vortex necesitan una
sustancia de trabajo ó fluido refrigerante ó simplemente como llamaremos más
adelante un REFRIGERANTE.
De todos éstos sistemas el que más se emplea a nivel mundial es el sistema de
refrigeración por compresión de vapor . Es el sistema con el cuál todos los que
nos dedicamos a la refrigeración y al acondicionamiento de aire estamos más
familiarizados.
Los REFRIGERANTES que se emplean para realizar los diferentes procesos que
conforman el ciclo termodinámico que se cumple en un equipo frigorífico han ido
cambiando y evolucionando a través del tiempo por las circunstancias que vamos
a mencionar.
La PRIMERA GENERACION de los refrigerantes son aquellos que permitieron al
hombre empezar a producir el “frio artificial” usando principalmente el sistema de
refrigeración por compresión de vapor, estando dentro de ellos en orden de
aparición:
Cloruro de Etilo ó Monocloro Etano ( C2 H5 CL ) ó (R-160), año 1,717
Eter Etílico ( C4 H10 O ), año 1,856
Eter Metílico ó Eter Dimetílico ( C2 H6 O ), año 1,864
Anhidrido Sulfuroso ó Dióxido de Azufre ( S O2 ) ó (R-764), año 1,874
Amoníaco ( N H3 ) ó (R-717), año 1,876

2. Cloruro de Metilo ó Cloro Metano ( C H3 CL ) ó (R-40), año 1,877
Anhidrido Carbónico ( CO2 ) ó (R-744), año 1,878
La ASHRAE ( American Society of Heating, Refrigerating and Airconditioning
Engineers) posteriormente estableció reglas muy claras y precisas para identificar
a los refrigerantes a nivel mundial, que no se explicarán en detalle en éste artículo,
pero como referencia diremos que estableció que los refrigerantes inorgánicos
deben tener la nomenclatura: R-7xx, siendo xx su peso molecular. Inclusive el aire
(R-729) y el agua (R-718) se identifican como refrigerantes con esa nomenclatura.
Mostramos en la relación anterior algunos refrigerantes de la primera generación
con nomenclatura de ASHRAE.
Fueron dejándose de usar por ser tóxicos é inflamables , pero de todos ellos a
pesar del tiempo y de sus inconvenientes, se usan y se seguirán usando el
AMONIACO y el ANHIDRIDO CARBONICO.
La SEGUNDA GENERACION de los refrigerantes aparece como consecuencia de
que muchos científicos y químicos con el apoyo de grandes laboratorios
realizaron investigaciones para conseguir nuevos refrigerantes que no sean
tóxicos ni inflamables. Alterando la estructura molecular de los hidrocarburos, al
reemplazar los átomos de Hidrógeno por átomos de Cloro y de Flúor, lograron
obtener muchos refrigerantes “amigables” que se denominaron Cloro Fluoro
Carbonados (CFC) e HidroCloro Fluoro Carbonados (HCFC) donde los más
destacados fueron:
Diclodifuoro Metano (R-12) , año 1,930
Tricloromonofluoro Metano (R-11), año 1,932
Monoclorodifluoro Metano (R-22) , año 1,935
Mezcla de 48.8% R-22 y 51.2% R-115 (R-502), año 1,963.
La ASHRAE estableció otra nomenclatura , que es la mostrada entre paréntesis,
para identificar mundialmente a éstos refrigerantes.
De toda aquella segunda generación todavía se usa para equipos nuevos el
refrigerante R-22 y algunas mezclas con ese refrigerante. Está permitido solo en
países en vías de desarrollo, teniendo como meta ir disminuyendo año a año su
uso hasta desaparecer en el año 2,039.

3. La TERCERA GENERACION de refrigerantes aparece como consecuencia de la
búsqueda de fluídos que reemplacen a los anteriores pero que no tengan CLORO
para no afectar a la capa de ozono terrestre. Se encontraron sustancias puras
pero la mayoría son el resultado de mezclas, siendo los más destacados:
Tetrafluoro Etano (R-134a)
Mezcla de 23% R-32 + 25% R-125 + 52% R-134a (R-407C)
Mezcla de 44% R-125 + 52% R-143a + 4% R-134a (R-404A)
Mezcla de 50% R-125 + 50% R-143a (R-507)
Mezcla de 31.5% R-134a + 65.1% R-125 + 3.4% R-600a (R-422D)
Mezcla de 50% R-32 + 50% R-125 (R-410A)
La ASHRAE estableció la siguiente nomenclatura para identificar a las mezclas: R-
4xx para mezclas ó refrigerantes Zeotrópicos ( sus componentes tienen
diferentes puntos de ebullición y de condensación) y R-5xx para mezclas ó
refrigerantes Azeotrópicos ( sus componentes tienen el mismo punto de
ebullición y el de condensación comportándose como sustancia pura ); siendo xx
el orden de aparición de ese tipo de refrigerantes. Se colocan luego de la
numeración letras mayúsculas como A, B, C, D , etc. para diferenciar la
variación de porcentaje de los mismos componentes que pueda tener una mezcla.
Cuando son sustancias puras se usa una letra minúscula luego de la numeración
cuando hay ISOMEROS ( el mismo refrigerante, la misma composición pero con
los átomos de la molécula en otra posición). Es el caso del R-134a.
Esa búsqueda de una tercera generación de refrigerantes tuvo sus orígenes en lo
siguiente:
En el año 1,974 los científicos Mario Molina (Mexico) y Sherwood Rowland (USA)
lanzan su teoría de que los refrigerantes que contienen CLORO ( CFC y HCFC )
estaban destruyendo a la capa de ozono que envuelve a la tierra, cuando éstos se
escapaban hacia la atmósfera. Explicaron que los átomos de Cloro que
conforman la molécula de refrigerante , cuando llegaban a grandes alturas (
estratósfera) donde está concentrado el ozono, rompían las moléculas del Ozono
( O3) produciendo su DEPLECION que consiste en que un átomo de Cloro
impacta sobre la molécula de Ozono y desprende un atomo de Oxígeno ,
dejando suelta una molécula de O2 que como es lógico ya no es O3. Es una
reacción de destrucción “en cadena”. Ese daño resulta peligroso para la vida en la

4. tierra porque la capa de ozono sirve como filtro de protección contra los rayos
ultravioleta “ nocivos “ provenientes del sol (aquellas de corta longitud de onda) no
permitiendo que ellas pasen y solo permitiendo que pasen las de onda larga,
para que lleguen hasta la superficie terrestre . Ese tipo de radiación ultravioleta “
buena” es la que permite la vida en el planeta; es la que hace que se realice
la fotosíntesis del reino vegetal.
Las observaciones del comportamiento de la capa de ozono, a partir de ese año,
llevaron a la conclusión de que dicha capa estaba seriamente amenazada. Este es
el motivo por el que se reunió la Asamblea General de las Naciones Unidas el 16
de septiembre de 1987, firmando el Protocolo de Montreal ( 13 años después de
la alerta ). En 1994, la Asamblea General de las Naciones Unidas estableció el día
16 de septiembre como el Día Internacional para la Preservación de la Capa de
Ozono.
El adelgazamiento de la capa de ozono provocó el aumento de los casos
de melanomas (cáncer) de piel, de cataratas oculares, supresión del sistema
inmunológico en humanos y en otras especies. También afectó a los cultivos
sensibles a la radiación ultravioleta.
Para preservar la capa de ozono se estableció disminuir a cero el uso de los CFC
y HCFC (usados en refrigeración y en propelentes), y fungicidas de suelo (como
el bromuro de metilo) que destruía la capa de ozono a un ritmo superior a los CFC.
La CUARTA GENERACION de refrigerantes es el resultado de la búsqueda de
aquellos que no produzcan “Calentamiento global ” ó “Aumento del Efecto
Invernadero”. Se propicia el uso de refrigerantes inorgánicos como el Amoníaco
(R-717) y el Anhidrido Carbónico (R-744), refrigerantes inflamables como los
hidrocarburos ( HC), nuevas sustancias puras y sobretodo nuevas mezclas de
refrigerantes. Mostramos algunos de ellos de ésta nueva generación:
Propano C3H8 ó R-290, para refrigeración doméstica
Isobutano CH (CH3)3 ó R-600a, para refrigeración doméstica
Propileno C3H6 ó R-1270
Tetrafluoropropileno C3H2F4 ó R-1234yf, R-1234ze, R-1234zd
Mezcla de 41.5%R-32 + 10%R-152a + 48.5%R-1234ze ( R-444B)
Mezcla de 24.3%R-32 + 24.7%R-125 + 25.3%R-134a + 27.5%R-1234yf (R-449A)
Mezcla de 42%R-134a + 58% R-1234ze (R-450A)
Mezcla de 11% R-32 + 59%R-125 + 30%R-1234yf (R-452A)

5. Mezcla de 44% R-134a + 56% R-1234yf (R-513A)
Dentro de ésta nueva generación de refrigerantes se puede apreciar al R-1234
con sus diversos ISOMEROS ( cambio de posición de los átomos que conforman
su molécula ) usando para diferenciarlos los subfijos yf, ze, zd. Se obtienen a
partir del PROPILENO ( C3H6 ) ó (R-1270) al reemplazar algunos de sus átomos
de Hidrógeno por átomos de Flúor. A éstos refrigerantes también los conocen
como HIDROFLUORO OLEFINAS ( HFO ) y se emplean como sustancia pura ó
como mezcla de HFO con HFC ( en la tabla anterior se aprecian algunas mezclas)
y para mayor entendimiento mostramos la estructura química de sus moléculas:
Como explicación a la aparición de ésta cuarta generación de refrigerantes
diremos lo siguiente:
El denominado “ efecto invernadero “ es el proceso mediante el cual
la absorción y emisión de radiación térmica (principalmente infrarroja ) por los
gases que conforman la atmósfera de nuestro planeta se calientan y calientan la
superficie terrestre. El comportamiento de la atmósfera se empezó a analizar hace
muchísimos años ( Svante Arrhenius en 1896 ) y fue en 1960 que un científico
( Guy Stewart Callendar) llamó la atención de que se estaba produciendo un
aumento anormal de la temperatura promedio de la atmósfera.
Sin la atmósfera, la temperatura a través de casi toda la superficie de la Tierra
estaría bajo cero grados centígrados. La atmósfera deja pasar radiación térmica
solar hacia la superficie de la tierra y permite que también salga radiación térmica
desde la superficie de la tierra hacia el universo logrando mantener un equilibrio
para que la temperatura varíe muy poco de acuerdo a la ubicación geográfica y de

6. acuerdo a las estaciones del año, proporcionando con ello las condiciones de vida
a las cuales estamos acostumbrados los seres humanos y toda la flora y fauna.
Pero cuando hay desequilibrio empezará el aumento de la temperatura promedio
fuera de los límites acostumbrados y ese desequilibrio comienza cuando aparecen
gases en mayor proporción a lo normal, en la atmósfera, que no dejan salir la
radiación térmica hacia el universo en la cantidad normal, produciendo el
“calentamiento atmosférico ó calentamiento global”. Los principales gases del
efecto invernadero normal son el vapor de agua (mayor contribuyente); el dióxido
de carbono (CO2, 9 a 26 %), el metano (CH4, 4 a 9 %) y el ozono (O3, aprox.7%).
La actividad humana desde la época de la Revolución Industrial ( fines del siglo
XVIII) ha incrementado la cantidad de gases de efecto invernadero en la
atmósfera, conduciendo a un aumento de CO2, metano,ozono, CFC y óxido
nitroso. De acuerdo con un estudio publicado en 2007, las concentraciones de
CO2 y metano han aumentado en un 36 % y 148 % respectivamente respecto a
niveles de 1750. El uso de combustibles fósiles ha producido alrededor de las tres
cuartas partes del aumento en el CO2 por la actividad humana en los últimos 20
años. El resto de este aumento se debe principalmente a los cambios en el uso del
suelo terrestre, especialmente la deforestación.
Así como en 1,987 la ONU convocó a una reunión de países para firmar el
Protocolo de Montreal para dar medidas de protección a la Capa de Ozono; así
también convocó al Protocolo de Kioto que es un protocolo de la Convención
Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático que tiene por objetivo
reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que causan el calentamiento
global: anhidrido carbonico (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), los
gases hidrofluorocarbonados (HFC), perfluorocarbonados (PFC) y hexafluoruro de
azufre (SF6). Se propuso reducir en un porcentaje aproximado de al menos un
5 %, dentro del periodo que va de 2008 a 2012, en comparación a las emisiones
de 1990.
Este protocolo fue inicialmente adoptado el 11 de Diciembre de 1997
en Kioto, Japón; pero no entró en vigencia hasta el 16 de febrero de 2005. En
noviembre de 2009, eran 187 países los que ratificaron el protocolo pero Estados
Unidos de Norteamérica, mayor emisor de gases de invernadero mundial, no ha
ratificado el protocolo.
Los efectos del cambio climático se están detectando en todo el mundo. Solo
citaremos algunos casos a modo de ejemplo:

7. Los impactos en la salud incluyen los efectos directos de fenómenos
meteorológicos extremos, lo que resulta en lesiones y pérdidas de vidas humanas
, así como los efectos indirectos, como la desnutrición provocada por las malas
cosechas debido a esas inundaciones y aparición de plagas.
En los países bajos, islas pequeñas y grandes deltas, como consecuencia del
aumento del nivel del mar al derretirse los glaciales de los polos, se pronostican
inundaciones que amenacen la infraestructura de las ciudades y hasta la
desaparición de territorios.
Finalmente para poder apreciar todo lo mencionado acerca de las generaciones
de refrigerantes , presentamos una tabla donde se observa el comportamiento de
éstos fluídos respecto a la capa de ozono ( ODP = Ozone Depletion Potencial ó
Potencial de Destrucción del Ozono ) y al efecto en el calentamiento de la
atmósfera ( GWP = Global Warming Potencial = Potencial de Calentamiento
Global ).
Se toma como base de comparación del ODP al refrigerante R-12, con ODP =1 y
como base de comparación del GWP al R-744 (Anhidrido carbónico), con GWP=1
REFRIGERANTE ODP GWP
R-12 1 8100
R-22 0.055 1700
R-502 0.330 4660
R-134a 0 1300
R-404A 0 3260
R-407C 0 1526
R-410A 0 1725
R-422D 0 2220
R-507 0 3300
R-513A 0 631
R-290 0 3
R-600a 0 3
R-717 0 0
R-744 0 1
R-1270 0 2
R-1234yf 0 4
R-1234ze 0 6
ING. ERNESTO SANGUINETTI R.