La entrada al mercado de refrigerantes como el R-454B, clasificados como ligeramente inflamables, genera preguntas sobre las razones de su llegada y qué diferencias presentan frente a los actuales. A continuación, brindamos algunas respuestas a estas interrogantes
Por Christopher García
Las exigencias regulatorias respecto del uso de refrigerantes en la industria HVACR se actualizan constantemente y están dirigiendo al sector hacia el uso de sustancias con menor potencial de calentamiento global (PCG).
Las innovaciones más recientes que utilizan tecnología basada en hidrofluorolefinas han derivado en el desarrollo de refrigerantes ligeramente inflamables o A2L, según la clasificación del estándar 34 de la ASHRAE, como el R-454B. Este tipo de refrigerantes ofrece opciones confiables a los fabricantes de equipos, que pueden ayudar a minimizar la necesidad de rediseñar sus soluciones, ya que permiten cargas mayores y una integración más sencilla de componentes eléctricos en comparación con otras alternativas.
Un refrigerante A2L es, en pocas palabras, una sustancia química con propiedades termodinámicas adecuadas para su uso en la industria, pero que presenta un cierto grado de inflamabilidad, de ahí su clasificación.
Para muchas aplicaciones, los refrigerantes A2L pueden brindar el balance óptimo de propiedades, si se consideran factores como la confiabilidad, la seguridad, la sustentabilidad, el desempeño, la eficiencia y el costo total de propiedad, toda vez que las opciones actuales suelen tener un menor PCG un nulo Potencial de Agotamiento del Ozono y un desempeño igual o superior a los refrigerantes que se utilizan actualmente en la industria.
Ante los desafíos que presenta el calentamiento global, el principal beneficio de los refrigerantes A2L es su PCG. Un refrigerante A2L como el R-454B o el R-455 A ofrece 90% de reducción en el PCG en comparación con otras opciones, lo que los vuelve una alternativa muy atractiva conforme las regulaciones ambientales se vuelven más estrictas.
A pesar de ser ligeramente inflamables, los refrigerantes A2L son relativamente fáciles de usar y la mayoría de los ingenieros de la industria puede trabajar con ellos, sin las necesidad de añadir complejidad a los sistemas o requerir largas jornadas de capacitación.
Debido a su clasificación, no obstante, sí requieren atención en ciertos aspectos para garantizar una instalación segura y los instaladores deben estar preparados para manejarlos, además de conocer las regulaciones y los estándares. Al no presentar toxicidad –a diferencia de refrigerantes como el amoniaco– y tener una inflamabilidad menor que la de los hidrocarburos, los refrigerantes A2L son más fáciles de manejar una vez instalados.
Los refrigerantes A2L son una opción muy segura para la mayoría de las aplicaciones de refrigeración, aire acondicionado y bomba de calor si se siguen algunas precauciones básicas de seguridad.
Pero ¿qué es ligeramente inflamable?
La mayor preocupación para la industria sobre el uso de los refrigerantes A2L tiene que ver con su clasificación de seguridad. Para entender mejor cómo usa la industria el Estándar 34 de ASHRAE para identificar refrigerantes y para las categorías inflamables en específico, debemos entender las pruebas que se utilizan (ver imagen 1).
Lo primero que se debe entender es que para que se presente un evento de flama, se requieren tres elementos: la concentración correcta de aire, un combustible –en este caso, un refrigerante– y una fuente de ignición. Si cualquiera de estas condiciones no se cumple, no habrá un evento de flama.
Para probar la inflamabilidad de cualquier refrigerante, la industria utiliza la prueba definida en el estándar ASTM E681. Jeff Warther, Market Development Consultant para Chemours, explica que la prueba consiste en llenar un matraz de globo con aire y refrigerante, ante el cual se utiliza una fuente de ignición de gran energía para encender dicho refrigerante y verificar si propaga la flama. Para que un refrigerante se clasifique como A1, la propagación de flama de dicho refrigerante no puede sobrepasar el parámetro de 90º, representado por la línea azul en la imagen 1.
Lo primero que se debe entender es que para que se presente un evento de flama, se requieren tres elementos: la concentración correcta de aire, un combustible –en este caso, un refrigerante– y una fuente de ignición. Si cualquiera de estas condiciones no se cumple, no habrá un evento de flama
Conforme el refrigerante se mantiene encendido, se puede ver que no excede el parámetro de 90º. Warther señala que es importante resaltar el hecho de que el refrigerante en efecto se enciende, no obstante, se mantiene dentro del parámetro de 90º. De hecho, añade, “de acuerdo con una declaración del Departamento de Bomberos especializados en Refrigerantes, un refrigerante como el R-410A puede encenderse si existen las condiciones adecuadas”.
En este sentido, el representante de Chemours aclara que pese a que la industria ha señalado durante años que este tipo de refrigerantes no son inflamables, la designación correcta, de acuerdo con el Estándar 34 de ASHRAE, sería que no propagan la flama; es decir, que el fuego no se extenderá más allá del parámetro de 90º. “Este parámetro es el factor decisivo entre un refrigerante que no propaga la flama y uno inflamable”, explica.
Si el refrigerante sobrepasa el parámetro de 90º, como se observa en el triángulo naranja de la imagen 1, se clasificará como inflamable. La imagen muestra un refrigerante A2L. Cuando la flama se expande más allá del parámetro de 90º, existen tres niveles: ligeramente inflamables, inflamables y altamente inflamables.
En este punto, Warther señala: “derribemos el mito de que todos los refrigerantes inflamables son iguales: no lo son. La categoría A2L es la que representa el menor nivel de inflamabilidad. Un refrigerante como el R-290, también conocido como Propano, está clasificado como A3, cuya propagación de flama se muestra en la tercera imagen de la diapositiva. La flama de un refrigerante A3 se propaga con mucha más facilidad”.
Ahora que se ha introducido al R-290 a la charla, se mostrará a continuación que hay una diferencia significativa entre los refrigerantes A2L, como el R-454B, y los refrigerantes A3, como el R-290 y el R-600.
Matices sobre la inflamabilidad
El R-454B está clasificado como un refrigerante A2L. Este refrigerante ha sido elegido por la mayoría de los fabricantes de la industria como remplazo del R-410A. Por otro lado, el R-290, un hidrocarburo, es un refrigerante altamente inflamable, por lo cual está clasificado como A3.
Si se recuerdan los elementos que se requieren para que exista un evento de flama, señalados previamente, uno de ellos es la concentración adecuada de combustible. En la industria, a esta concentración se le llama Límite Menor de Inflamabilidad (LFL, por sus siglas en inglés). Se trata de la concentración mínima que se requiere de un refrigerante en el aire para iniciar una llama. Si la concentración nunca alcanza el valor LFL, la mezcla no se encenderá.
Las cargas muestran que el valor LFL para el R-454B es casi ocho veces mayor que el del R-290. Esta diferencia en los valores LFL puede tener un gran impacto en términos de riesgo, ya que esto significa que conforme el valor aumente, un sistema tendrá que tener una fuga mayor para que pueda presentarse un evento de flama.
El experto de Chemours explica que aún si se llega a tener un valor LFL suficiente, también es preciso “preocuparnos por las potenciales fuentes de ignición. El término que la industria utiliza en este aspecto es Energía de Ignición Mínima (MIE, por sus siglas en inglés). En este sentido, para que el R-290 se encienda, la MIE es de 0.5 mJ. Dicho de otro modo, una fuente de ignición pequeña, algo tan simple como la energía estática, puede encender el R-290. En contraste, el MIE del R-454B es mucho mayor (100-300 mJ), lo que, una vez más, impacta en términos de riesgo, pues conforme el valor MIE aumenta, las fuentes potenciales de ignición son menores”.
Werther señala que los fabricantes de equipo seguirán los procedimientos establecidos por UL y por los estándares de ASHRAE para construir equipos que garanticen que los valores LFL nunca se alcancen o que no existan fuentes de ignición con suficiente energía cerca de los refrigerantes.
Dicho de otro modo, los refrigerantes A2L tienen poca probabilidad de lograr la concentración necesaria para encenderse, lo que permite que se utilicen en una variedad más amplia de equipos. “Incluso si se presentara el escenario en el que se alcanza la concentración adecuada de refrigerante para encenderse”, añade Warther, “las posibilidades de que se encienda siguen siendo bajas, ya que los componentes, fuentes de energía o las herramientas eléctricas usadas en la industria no cuentan con la energía suficiente para encenderlos”.
