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La industria HVAC/R y el calentamiento atmosférico

HVAC calentamientoAnálisis del efecto directo e indirecto de los equipos de refrigeración y aire acondicionado en el calentamiento atmosférico.

por Ing. Ernesto Sanguinetti*

Huella de carbono: La “Huella de Carbono” se denomina a un indicador ambiental que pretende reflejar la totalidad de gases de efecto invernadero emitidos por efecto directo o indirecto de una persona, una empresa, un evento, una máquina o un producto.

Para cada persona, la huella de carbono es la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero que produce al fabricar o consumir un producto o simplemente al realizar sus actividades diarias. Es la huella que dejamos cada uno de nosotros a nuestro paso por el planeta. Se acostumbra expresarse en toneladas de CO2 emitidas.

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La huella de carbono que dejamos al planeta depende de nuestros hábitos en cuanto a consumo de energía en todas las actividades que realizamos: en el hogar (electrodomésticos, iluminación, computadora, celular), en el transporte (consumo de combustible del automóvil, motocicleta, del bus; cuántos km y veces que nos transportamos diariamente). Depende también de nuestros hábitos de consumo y residuos que dejamos (si consumimos alimentos ecológicos, de producción nacional o importada, si nos interesa el envase, si reciclamos, si generamos basura orgánica e inorgánica, si los residuos los tiramos a la calle o los almacenamos para entregarlo al recogedor de desperdicios de nuestra comuna o municipalidad).

En el caso de las personas que nos dedicamos a la refrigeración y al aire acondicionado además de lo anteriormente manifestado tenemos una mayor responsabilidad porque si no somos cuidadosos dejaremos una mayor huella de carbono porque podemos provocar fugas de los fluidos refrigerantes hacia la atmósfera, o cuando no realizamos mantenimiento de los equipos o cuando lo hacemos mal, o cuando realizamos un mal cálculo y sub/sobre dimensionamos equipos; cuando no usamos herramientas/instrumentos adecuados, ni los controles adecuados, cuando no escogemos el refrigerante con bajo PCA o GWP ( en equipo nuevo o en el cambio de refrigerante en equipo existente) y cuando no seleccionamos un equipo eficiente.

Figura 1.
Para medir la huella de carbono se ha creado el término: Potencial de calentamiento atmosférico.

Potencial de calentamiento atmosférico
El Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) es una medida relativa del efecto de calentamiento que produce un gas cuando está en la atmósfera. En inglés: Global Warming Potential (GWP).

El PCA indica la cantidad de calor atrapado por una tonelada de un gas que se ha escapado hacia la atmósfera en relación con la cantidad de calor atrapado por una tonelada de CO2 en la atmósfera durante un determinado período de tiempo.

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Se eligió el CO2 como gas de referencia, dándole como 1 el valor de su PCA. El PCA de la mayoría de los HCFC y los HFC supera en miles de veces el del CO2. Por ejemplo, el HFC-134a o refrigerante R-134a tiene un PCA de 1430.

Esto significa que la emisión de 1 tonelada de gas refrigerante HFC-134a hacia la atmósfera contribuiría al calentamiento global lo mismo que la emisión de 1430 toneladas de CO2 emitidos hacia la atmósfera.

Para un mismo gas se pueden encontrar valores de PCA diferentes según las publicaciones y existen dos principales motivos para ello:
a) Los valores del PCA se pueden definir para medir el impacto en diferentes escalas de tiempo: a 20, 100 o 500 años. Esto da diferentes valores de PCA para cada una de estas escalas de tiempo. Normalmente se usan los valores de 100 años.

b) Los valores de PCA publicados se han ido actualizando varias veces en los últimos 20 años haciendo pruebas cada vez más precisas.

Para las mezclas el PCA se calcula por el promedio ponderado de sus componentes.

Por ejemplo para el R-404A que es una mezcla muy utilizada y está compuesta por:

52% HFC-143a + 44% HFC-125 + 4% HFC-134a

PCA del HFC-143a es 4470; PCA del HFC-125 es 3500; PCA del es HFC-134a: 1430

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Con los datos anteriores: PCA de la mezcla= 52% x 4470 + 44% x 3500 + 4% x 1430 = 3922

Condiciones de almacenamiento y trabajo de los refrigerantes
Estamos acostumbrados a usar principalmente el hielo como refrigerante que se derrite y su “residuo” que es el agua líquida no es problema, así como estamos acostumbrados a usar el agua líquida que luego de cumplir su función “se calienta” y tampoco es problema. En ambos casos puede estar en contacto con el medio ambiente e inclusive se pueden re-usar.

Estamos acostumbrados a usar el aire como refrigerante que luego de cumplir su función de refrigerar “se calienta” y tampoco tenemos problema. Se puede re-usar.

Pero los fluidos refrigerantes que se utilizan en los equipos de refrigeración y también en los de aire acondicionado se han fabricado para estar confinados toda su vida en cualquiera de las dos situaciones:
1.- Estar confinados dentro de recipientes metálicos como “líquidos comprimidos”.

Se fabrican, importan y son solicitarlos/vendidos como gases refrigerantes pero en realidad son líquidos sometidos a presión que se encuentran dentro de los recipientes. Deben permanecer allí hasta que se utilicen.

 

Figura 2a, 2b y 2c.
2.- Estar confinados en circulación o quietos dentro del circuito de una máquina o equipo de refrigeración o de acondicionamiento de aire.

Puede ser equipo de aplicación doméstica, comercial o industrial pero la carga de refrigerante pequeña, mediana o grande que le corresponde en cada caso debe permanecer siempre dentro de sus respectivos circuitos, sea cual fuera el refrigerante que se esté usando. Así se muestran los circuitos cerrados y el ciclo que cumplen:

Figura 3a y 3b.

Efectos directos e indirectos
Hay que tomar muy en cuenta que tanto un equipo para refrigeración o un equipo para aire acondicionado tienen que cumplir dos funciones importantes:
1.- Conservar los alimentos o brindar comodidad (confort) a las personas.
2.- No producir o producir muy pocos cambios o daños al medio ambiente.

La primera función no necesita mayor explicación porque para ello se inventaron y están hechos los equipos. Pero la segunda función no hay que olvidarla y se ha vuelto importantísima porque si no tenemos los cuidados suficientes estaremos causando daños al medio ambiente.

Los daños se pueden producir por calentamiento global directo y calentamiento global indirecto. A la suma de ambos efectos lo denominan: Impacto Total Equivalente de Calentamiento o por sus siglas en inglés TEWI (Total Equivalent Warming Impact):

Figura 4a, 4b
Sabiendo esos efectos estamos obligados a:
1.-Usar la menor carga de refrigerante posible.
2.-Utilizar las buenas prácticas en las instalaciones para evitar y/o minimizar las fugas de refrigerante(alarmas).
3.-Utilizar refrigerantes con nulo o bajísimo PCA o GWP
4.-Utilizar equipos eficientes para consumir menos energía eléctrica proveniente de centrales que generan electricidad usando combustibles fósiles.
5.-Buscar, en lo posible, conectarnos a centrales de generación de energía eléctrica que usen fuentes de energía renovable.
Gráficamente se pueden mostrar esos dos efectos:

Figura 5.
Plantas de generación de energía eléctrica
A.-Existen plantas que utilizan fuentes de energía no renovables donde están las que utilizan combustibles fósiles: carbón, petróleo o gas natural para que mediante su combustión se genere la energía para accionar un motor diésel o una turbina a vapor de agua cuyos ejes muevan al generador de la electricidad. A ellas se denominan plantas termoeléctricas.

El problema está en que toda combustión además de generar el calor que se utiliza, genera el indeseable CO2 y también vapor de agua que mediante las chimeneas se llevan los “humos” hacia la atmósfera.

Figura 6.
Se muestran esquemas de las centrales o plantas termoeléctricas Diesel y con turbina de vapor de agua:

Figura 7a y 7b.

Figura 8.
B.- Pero también están las plantas que utilizan fuentes de energía renovables donde está las que utilizan caídas de agua (hidroeléctricas), el calor del sol (solares), el viento (eólicas), el movimiento de las olas del mar y algunas otras fuentes que no producen contaminación ambiental para accionar al generador de la electricidad.

Se está trabajando mucho en éste tipo de centrales y se van logrando grandes avances como soluciones para disminuir la contaminación de la atmósfera de nuestro planeta.

Se muestran esquemas de este tipo de centrales eléctricas:
Centrales hidroeléctricas:

Figura 9a, 9b
Central con energía solar:

Figura 10.
Central con energía del viento o eólica:

Figura 11.
Fugas de refrigerante
Se dan bajo diversas circunstancias y enumeraremos algunas. Las fugas pueden ser intencionales o fortuitas:
Intencionales
- Cortar las tuberías para que escape el refrigerante y cambiar un componente del circuito. No usar recuperador.
- Abrir válvulas de servicio para que escape todo el refrigerante. No usar recuperador de refrigerante.
- Usar mangueras de servicio/carga cortas o largas sin válvulas de cierre. Las “purgas” al ambiente.
- Uso intencional de refrigerante para presurizar sistemas, para detectar fugas, limpieza de circuitos y otros.

Fortuitas
- Desajuste de tuercas o rajaduras de tuberías por vibraciones.
- Empaques que ceden ante la presión del refrigerante o se “aflojan” por vibraciones.
- Roturas de tuberías por caída de alguna herramienta, soporte, escalera, oxidación/corrosión.
- Otras razones no controlables.

Conclusión
Hasta donde sea posible debemos controlar y mejorar nuestros cálculos, nuestros procedimientos así como buscar fuentes de energía amigables con el medio ambiente para minimizar y si es posible eliminar los efectos directos e indirectos que producen daños en nuestra atmósfera.

*Ing. Ernesto Sanguinetti, Gerente de la División de Ingeniería de Cold Import – Perú. Puede ser contactado al correo: [email protected]

Duván Chaverra Agudelo
Author: Duván Chaverra Agudelo
Editor Jefe
Jefe Editorial en Latin Press, Inc,. Comunicador Social y Periodista con experiencia de más de 15 años en medios de comunicación. Apasionado por la tecnología y por esta industria. [email protected]

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