Actualmente la refrigeración comercial pasa por una anunciada transición hacia una nueva era de refrigerantes naturales. Un reto a nivel técnico, comercial y operativo que busca responder a las necesidades de cuidado medioambiental.
Por Iris Montoya Ricaurte
El protocolo de Montreal ha exigido, desde los 80’s, el fin de la producción y uso de los compuestos conocidos como clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCFC), debido al daño que causan en la capa de ozono.
Más aún, debido a las sugerencias derivadas de la aplicación global de la enmienda de Kigali, desde el 2016 se ha buscado con mayor firmeza que la legislación y la industria aúnen esfuerzos para que los dispositivos de refrigeración y climatización no emitan gases dañinos de forma directa.
Esto desencadenó un cambio, que fue explicado de forma clara por la ingeniera Angélica Antolínez, en la revista Acaire, edición 65 de 2017. Primero, se presentó una sustitución parcial de los refrigerantes clorados (CFC y HCFC) principalmente por los hidrofluorocarbonos (HFC), puros o en mezclas. Pero luego se descubrió que los últimos seguían siendo sustancias con un alto Potencial de Calentamiento Global (PCG) o con bajo PCG, pero inflamables.
De ahí que se empezara a explorar como alternativa los denominados “refrigerantes naturales”. Aunque como lo aseguró Angélica “el refrigerante perfecto no existe”, estos evitan la emisión de gases fluorados, que contribuyen al calentamiento global. Por eso se consolidaron en la baraja de opciones de la industria HVAC: el dióxido de carbono (CO2), el amoniaco (NH3) y los refrigerantes a base de hidrocarburos (HC).
Ventajas del uso comercial de refrigerantes naturales
En ese orden de ideas, Ernesto Sanguinetti Remusgo, gerente de la División de Ingeniería de Cold Import S.A. en Perú, señaló que otra ventaja los refrigerantes naturales, como lo son el R-600a, R-290 y R-744, es que “los equipos fabricados especialmente para su uso requieren menor carga en peso de refrigerante para obtener las mismas capacidades frigoríficas, en comparación con que aquellos equipos que usan los refrigerantes sintéticos tradicionales”.
Adopción de los refrigerantes naturales en Latinoamérica
De acuerdo con Rafael Rau, ingeniero consultor experto en refrigeración y sus aplicaciones, “el uso de CO2 (R744) está establecido en el sector de los supermercados desde hace muchos años”. A pesar de ello, asegura que la adopción general está en un punto medio, caracterizada por una reciente penetración en el mercado de los refrigerantes derivados del petróleo, que ya eran muy conocidos en la refrigeración doméstica.
De esto, el ingeniero destaca la importancia de la capacitación de todos aquellos que participan del mercado, desde el diseño hasta el mantenimiento. Y asegura que en primer lugar se debe “entender el clima y el producto para la correcta aplicación”.
Donde en las consideraciones más relevantes está “la estanqueidad de los sistemas e instalar bajo la premisa de obtener ‘cero fugas’, lo cual reduce significativamente el mantenimiento. En refrigerantes cuyas características afectan a las personas o al medio ambiente, el diseñar, instalar y mantener bajo el concepto de cero fugas, reduce el riesgo de su implementación”.
Por su parte, Ernesto aseguró que en Latinoamérica se empezó a importar e instalar las soluciones que combinaban equipos de alta eficiencia energética con el uso de refrigerantes naturales, a pesar de que inicialmente tenían precios altos porque “predomina la idea de que tiene un rol en el camino hacia la descontaminación de nuestra atmósfera, la reducción del consumo energético y la sostenibilidad. A medida que aumente el volumen de compra se conseguirán equipos a mejores precios”.
Igualmente, explicó algunas incidencias de la comercialización. “En sistemas domésticos y comerciales hay que convencer al cliente de que son equipos eficientes y seguros, porque ellos saben que los refrigerantes naturales de la familia HC (Iso-butano R-600a o propano R-290) son inflamables. En los equipos de frío con CO2, más usados en supermercados, hay que explicar al cliente el costo/beneficio; porque el precio inicial del sistema y su instalación es alto, pero por el menor consumo de energía se recupera la inversión aproximadamente en 4 o 6 años”.
En contraste, Carlos Obella, vicepresidente de servicios de ingeniería y gerenciamiento de producto para el área de soluciones comerciales y residenciales en Emerson Latinoamérica, considera que el avance en la región ha sido lento en comparación con Europa, donde la implementación es impulsada por la regulación F-Gas desde 2015.
“Si bien la mayoría de los países latinoamericanos han ratificado recientemente su apoyo a la enmienda del Protocolo de Montreal firmada en Kigali, aún no existen regulaciones mandatarias que aceleren la eliminación en un futuro inmediato de los refrigerantes HFC”.
Aunque destaca que continúa ganado aceptación, igual que algunas aplicaciones de hidrocarburos con cargas de refrigerante reducidas, “tanto en expansión directa en refrigeradores autocontenidos de aplicación interior, como en ciclo secundario de expansión indirecta, con cargas de refrigerantes inflamables mayores, en enfriadores de líquido y bombas de calor de aplicación exterior”.
Por su parte, Mauricio Baena, gerente de ventas regionales para Latinoamérica en Advansor, comenta que en su experiencia de los últimos 5 años con el CO2, ve que hay un avance, pues el mercado ha empezado a captar los beneficios de implementar refrigerantes naturales. No obstante, manifestó que no ha sido fácil por diversas razones.
“Mientras exista una opción económica en el corto plazo y que no sea mandatorio una opción natural, parece no importar si la solución consume menos energía, menos operación, si produce agua caliente o aire caliente para suplir otras necesidades, se valora por sobre todo el costo inmediato. Por ejemplo, en muchos casos tampoco es relevante el costo total de propiedad”.
Por demás, el gerente afirmó que alrededor de 30 % de las cadenas de retail de la región han probado o ya tienen un sistema refrigerante natural. Por lo que estima que en tres o cuatro años se verá una curva exponencial más marcada de adopción.
Consideraciones de manejo
Para Ernesto se debe tener en cuenta, como posible dificultad y reto del uso de refrigerantes naturales, que no existe mucho personal técnico entrenado y calificado para instalar y dar mantenimiento a estos sistemas.
En ese orden de ideas, Gildardo Yáñez, especialista en refrigeración y Training Manager en Bohn México, indicó que lo principal en este tema es aprender a trabajar con estos compuestos. “Tenemos el dióxido de carbono, que va utilizándose cada vez más, y el uso de los refrigerantes inflamables con base en hidrocarburos que son el R290 y el R600a”.
Empero, acotó que en su opinión personal el CO2 es una tecnología que funciona de forma óptima en países con temperatura con promedio anual debajo de los 25 °C. “Los equipos que trabajan con dióxido de carbono son considerados sistemas transcríticos pues debajo los 25 °C funcionan en estado subcrítico y por sobre esa temperatura cambian a estado supercrítico, pero ahí el CO2 ya no se puede condensar y se empiezan a elevar mucho las presiones”.
En ese sentido Gildardo concluyó que, “no es una solución global, no la vamos a poder ocupar en todos los espacios que requieren refrigeración porque además es muy costoso”. A lo cual sumó la complejidad de estos sistemas, el costo de compra, instalación y mantenimiento. “En el caso del R290 y el R600a, la desventaja es que son inflamables. Sin embargo, son una buena opción para ocuparlos en equipos autocontenidos”.
Justamente, debido a que el CO2 es muy específico y desconocido en su implementación, además de “menos tolerante a las malas prácticas de ingeniería”, la estrategia de Mauricio y su pilar de ventas ha sido la educación, compuesta por seminarios online que abordan de forma general el funcionamiento de la tecnología del CO2; así como seminarios o entrenamientos en sitio (con disponibilidad en Dinamarca, recientemente en Chile, próximamente en Perú y México) donde se brinda entrenamiento directo con los equipos.
Co2 en el ojo de la controversia
El Global Forum for Advanced Climate Technologies (GlobalFACT), organización que promueve la información y discusión sobre tecnologías con bajo potencial de calentamiento global (GWP en sus siglas en inglés) en pro de la protección del medio ambiente, ha sido severo en sus publicaciones respecto al uso comercial del CO2.
En un video informativo llamado “Puntos de presión: desventajas de la refrigeración basada en CO2”, publicado en julio de este año, la ONG aseguró que los sistemas de refrigeración basados en CO2 se quedan cortos frente a las necesidades de los supermercados, que incluyen aumentar las ventas, reducir los costos y cumplir con las regulaciones. “No son fiables, energéticamente eficientes, rentables ni fáciles de mantener”.
La crítica de la GlobalFACT se centra en que si bien este gas tiene bajo GWP, debido a que requiere trabajar a altas presiones, precisa de sistemas que no son eficientes energéticamente. Asimismo, enfatiza en que solo el 10 % de las emisiones contaminantes de los sistemas de refrigeración se relaciona a las emisiones directas, mientras el 90 % tiene que ver con el requerimiento energético.
Si analizamos esta situación nos daremos cuenta de que el problema va más allá del gas refrigerante: hay una limitación en la tecnología que utiliza este compuesto, asunto que ya había sucedido en el pasado.
Co2, un camino de ida y vuelta
El texto “CO2 como refrigerante: del pasado al futuro”, publicado en la revista Acta Universitaria de la Universidad de Guanajuato, explica cómo desde 1744 se descubrieron las facultades termodinámicas del CO2, que durante todo el siglo XIX fue el refrigerante predilecto, pero que sale del mercado, luego de la primera guerra mundial, consecuencia del descubrimiento de sintéticos “que ofrecían un mayor desempeño energético en los sistemas de compresión mecánica”.
Posteriormente, el documento expone que se vuelve a retomar debido a las evidencias científicas del daño a la capa de ozono de los refrigerantes sintéticos. De ahí ese vaivén histórico. No obstante, lo más relevante del documento es la pertinencia de sus conclusiones, publicadas hace ya 10 años, que dicen lo siguiente:
“La nueva generación de refrigerantes debe cumplir con condiciones especiales, no solo de ser ambientalmente amigables, sino que además deben proporcionar eficiencias energéticas altas en las instalaciones donde sean utilizados […] el reto actual se concentra en la optimización energética de las instalaciones de generación de frío que emplean CO2 como refrigerante”.
Al respecto, Carlos dio un ejemplo práctico, con los sistemas tipo Booster que aplican CO2 y operan en régimen transcrítico en ambientes cálidos, penalizando su eficiencia energética: “Los fabricantes emplean múltiples tecnologías y estrategias de control para optimizar la operación en régimen transcrítico, o extender su operación en un régimen subcrítico más eficiente. Algunas de las tecnologías son el enfriamiento adiabático, subenfriamiento a la salida del enfriador de gas, eyectores de líquido y de vapor, evaporadores inundados, sistemas de recuperación de calor y compresor paralelo, entre otros”.
Es adecuado destacar, como lo hizo Mauricio, que el refrigerante CO2 es más denso, por lo que requiere de menor cantidad de refrigerante, ocupa equipos más pequeños y “permite manejar capacidades desde unidades condensadoras, hasta 2 megavatios por central”.
En búsqueda de una solución sin fisuras
En general, la naturaleza de la Enmienda de Kigali, que profundiza el alcance y contenido del Protocolo de Montreal, impulsó abiertamente el uso de refrigerantes naturales, como parte de su búsqueda de reducir en 0,4 °C el calentamiento global y concretar la protección de la capa de ozono.
Pero también se deben sumar esfuerzos en el mejoramiento de la eficiencia energética de los equipos de refrigeración y aire acondicionado, pues hay otras emisiones, más allá de las que generan los agentes refrigerantes, si se busca reducir la generación de gases de efecto invernadero.
Hay que tener en cuenta que, según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) en 2019, las emisiones siguieron aumentando y alcanzaron el máximo histórico de 60 gigatoneladas de CO2 equivalente. Asimismo, la Agencia Internacional de la Energía (AIE), compartió en 2022 que las emisiones mundiales de CO2 recuperaron su senda previa a la pandemia.
En ese sentido, una ventaja es que la Asociación Independiente de América Latina y el Caribe (AILAC) y los países en desarrollo G77+China, lograron en el marco de la COP 27 (la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático realizada este este año), garantizar la creación de un fondo independiente y específico para que los países en desarrollo, específicamente los más vulnerables al cambio climático, puedan enfrentar las pérdidas y daños relacionados a este fenómeno.
En conclusión, la migración a refrigerantes naturales, de la mano de este nuevo fondo y la transformación tecnológica, es relevante para allanar el terreno de un cambio que contribuya al sostenimiento medioambiental, desde la industria HVAC en Latinoamérica, especialmente en su uso comercial, que es uno de los más extendidos en nuestra región.
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