Use of hydrocarbon refrigerants

Taller Regional de Suramérica del PNUMA

Tecnologías de Reemplazo de HCFCs de Bajo PCG y Energéticamente
Eficientes en el Sector de Refrigeración y Aire Acondicionado

Uso de refrigerantes hidrocarburos en equipos
comerciales de refrigeración y aire acondicionado

22 – 23 de abril, 2010, Bogotá, Colombia

Daniel Colbourne
RE – PHRIDGE
d.colbourne@re-phridge.co.uk

Hidrocarburos en sistemas RAC
Introducción
• Refrigerantes HC están siendo usados ampliamente
• Buenas propiedades (excelente eficiencia), no PAO, PCG
insignificante, buena compatibilidad con material y aceite … casi
ideal
– Inflamabilidad el problema obvio!
• Riesgo de inflamabilidad puede manejarse usando estándares
– También buen diseño de ingeniería, considerando riesgos
relevantes
• Varios usuarios finales y fabricantes proveen un rango de equipo
RAC que usa refrigerantes HC
– Describiré ejemplos de productos de refrigeración comercial
– Describiré ejemplos de productos de aire acondicionado (aires
acondicionados y chillers)

Composición de Refrigerantes
• Refrigerantes HC comúnmente usados/disponibles
– Muchas otras mezclas (similares) disponibles
Refrigerante Nombre Punto Normal de
Ebullición
R-600a iso-butano -11°C
R600a/R290 Mezcla iso- -31°C
(50%/50%) butano/propano
R-290 propano -42°C
R-1270 propileno -48°C
R290/R170 Mezcla -49°C
(94%/6%) propano/etano
• Otros hidrocarburos
– n-butano (R-600) no se usa normalmente
– Etano (R-170), metano (R-50) en industrial baja temp solamente

Clasificación
• Base para abordar Lower Higher
(chronic) (chronic)
requisitos de seguridad es toxicity toxicity
una clasificación de No
A๑
seguridad del refrigerante flame B๑
propagation (HFCs)

onerous requirements
• ISO 817 detalla clasificación
de seguridad de refrigerante
Lower
• Basado en flammability
A๒ B๒

– 2 criterios toxicidad
– 3 criterios inflamabilidad
Higher A๓
B๓
• Mayor toxicidad + mayor flammability (HCs)
inflamabilidad = más
requerimientos onerosos onerous requirements

Generalidades de estándares de seguridad
Estándar Título Aplicación Límites carga HC
IEC y EN Requisitos particulares para aparatos Refrigeraicón doméstica Hasta 150 g
60335-2-24 de refrigeración, aparatos de helados
y máquinas de hielo
IEC y EN Requisitos particulares para bombas Cualquier aparato de aire Hasta ~ 1kg y ~ 5
60335-2-40 de calor eléctricas, aires acondicionado y bomba de calor kg, dependiendo de
acondicionados, y deshumidificadores la aplicación

IEC y EN Requisitos particulares para aparatos Cualquier aparato de refrigeración Hasta 150 g
60335-2-89 refrigeradores comerciales con una usado para situaciones
unidad de condensación o compresor comerciales
de refrigerante incorporado o remoto

EN Sistemas de refrigeración y bombas Toda refrigeración, aire Variable, depende
378 de calor – requisitos de seguridad y acondicionado y bombas de calor; de la aplicación
ambientales doméstico, comercial, industrial

ISO (DIS) Sistemas de refrigeración mecánicos Toda refrigeración, aire Variable, depende
5149 usados para enfriar y calentar – acondicionado y bombas de calor; de la aplicación
requisitos de seguridad doméstico, comercial, industrial

Tamaños de carga de HC máxima y permitida
Localización de Tipo Masa refrig- Tipo Ocupación
partes que sistema erante
Categoría A (ocupación general) Categoría B (ocupación supervisada) Categoría C (sólo
contienen
accesso
refrigerante
autorizado)
RHPAC Confort HPAC RHPAC Confort HPAC Todos tipos

Espacio ocupado Directo Permitido PL×Vrm 2.5×LFL1.25×h√Arm o PL×Vrm 2.5×LFL1.25×h√Arm o PL×Vrm
por humanos que (Mal) 0.55×Arm×LFL 0.55×Arm×LFL
no sea cuarto de
máquinas Max (Mmax) 1.5 kg, o 1 kg 26×LFL, o 1 kg BG 2.5 kg, o 1 kg 26×LFL, o 1 kg BG 10 kg (o 25 kg*), o
BG BG 1 kg BG
En cuarto de Indirecto Permitido 5 kg, o 1 kg BG 130×LFL, o 1 kg BG 10 kg, o 1 kg BG 130×LFL, o 1 kg BG Sin límite o 1 kg
máquinas no (Mal) BG
ocupado o al aire
libre o un Max (Mmax) 5 kg, o 1 kg BG 130×LFL, o 1 kg BG 10 kg, o 1 kg BG 130×LFL, o 1 kg BG Sin límite o 1 kg
encerramiento BG
especial ventilado

Notas:
RHPAC = Refrigeración, bombas de calor y aire acondicionado; Confort HPAC = bombas de calor y aire acondicionado (específicamente
para confort humano); tamaños de carga de refrigerante permitida y máxima en kg; BG = bajo tieraa; PL = Límite Práctico = 0.008 kg/m3;
LFL = límite inferior de inflamabilidad = 0.038 kg/m3; * 25 kg si compresor y receptor líquido están en cuarto de máquinas no ocupado o al
aire libre.

Niveles generales de riesgo con aplicación de HCs
• Equipo considerado con el Categorías de sistema Riesgo general
Refrigeración doméstica level 2
menor riesgo tiene las Integral (individual) level 2

Retail refrigeration Air conditioning
siguientes características: Split (unidad condensación) level 4
[Central direct expansion] [level 4]
•Cargas más pequeñas de Central indirecta level 2
refrigerante Integral (ventana/portátil) level 1
– Menor número de potencial Split level 1

SOI Close control level 3
Unidad techo level 3
– Características similares de [Ducted direct expansion] [level 4]
equipos en toda la base [Multi-split] [level 4]
instalada Chiller level 2
Aire acondicionado auto level 1
Transport

– Partes que contienen Transporte a/c level 3
refrigerante en el exterior Refrigeración camiones level 2
– Sin modificaciones Barcos pesqueros level 3
Procesamiento alimentos, bespoke level 4

Disponibilidad de equipo
Sector Tipo de equipo Tipo sistema Disponibilidad
Refrigeración doméstica Chiller cabinets Integral 
Gabinetes congeladores Integral 
Refrigeración Detal Chiller, gabinetes congeladores Integral 
Chiller, gabinetes congeladores Remoto 
Chiller, gabinetes congeladores Distribuido 
Chiller, gabinetes congeladores Indirecto 
Almacenamiento frío y Gabinetes almacenamiento Integral 
procesamiento alimentos
Cuartos fríos Remoto 
Cuartos fríos Distribuido 
Cuartos fríos Indirecto 
Enfriamiento/congelamiento Proceso Remoto 
Enfriamiento/congelamiento Proceso Distribuido 
Enfriamiento/congelamiento Proceso Indirecto 
Transporte refrigerado Camiones de transporte Integral 
Vagones refrigerados Integral 
Contenedores frigoríficos Integral 
Refrigeración marina Integral 

Disponibilidad de equipos
Sector Tipo equipo Tipo sistema Disponible
Aires acondicionados, Unidades portátiles Integral 
deshumidificadores y bombas
Unidades ventana Integral ()
de calor
Unidades pared Integral 
Unidades Split Remoto 
Multi-split/VRV Distribuido 
Packaged ducted Remoto 
Central packaged Remoto 
Positive displace chillers Integral/Indirecto 
Chillers centrífugos Integral/Indirecto 
Calentamiento agua caliente Integral 
Calentamiento Central Integral/indirecto 
Transporte con aire Carros Remoto Converted only
acondicionado
Buses Remoto 
Trenes Remoto 
Aviones Remoto 

Refrigeración comercial
• Williams refrigeration (www.williams-
refrigeration.com)
– Gabinetes comerciales individuales
– (también suministrados con R134a y R404A)
• Aspectos de seguridad
– Diseñado para EN 378
– Tamaño carga hasta 150 g de R290
• Costo de sistemas R290 igual a productos
HFC
• Consumo de energía
– R290 da 15% menos kWh/24h que opciones HFC
• R290 provee menores niveles de ruido, opera
eficientemente hasta ambiente +43°C

• Foster Refrigerator (www.fosterrefrigerator.co.uk)
– Gabinetes comerciales individuales
– (también suministrado con R404A y R134a)
– Diseñado a EN 60335-2-89
– Tamaño de carga hasta 150 g de R290
• Costo de sistemas R290 igual a productos HFC
– R290 da 15% menos kWh/24h que opción
R134a/R404A option

• Verco (www.ver.co.uk)
– Vitrinas comerciales
– (también suministrado con R404A)
– Diseñado a EN 378
– Tamaño de carga hasta 500 g de R290
• Costo de sistemas R290 similar a productos HFC
– R290 da 15-20% menos energía que opciones
HFC

• Gram refrigeration (www.gram-commercial.com)
– Gabinetes comerciales individuales (también suministrado con R134a;
R290 es estándar)
– Tamaño de carga hasta 150 g de R290 y R600a
• Costo de sistemas R290 igual a productos HFC
• R290 tiene menor consumo de energía que opciones HFC

• Palfridge (www.palfridge.com)
– Todo tipo de gabinetes comerciales individuales (y
refrigeradores/congeladores domésticos)
• Planta con base en Swazilandia, Sudáfrica
• Conversión completada a R600a, R290 enero 2010
– Por GTZ, financiada por el Ministerio de Finanzas alemán
– Conversión completa de línea de producción
– Tamaño carga hasta 300 g de R290 y R600a
• Costo de modelos R290 menor que modelos con HFC (R134a,
R404A)
– Mejores plantas de producción
• Consumo de energía mucho menor que opciones HFC
– Entre 8 – 24% menor
–

• Supermercado Waitrose (RU)
– Todas nuevas instalaciones refrigeración usan
HCs
– Tamaño carga gabinetes hasta 500g
– Tamaño carga chiller ~ 5 kg por circuito
• Sistema basado en circuito de agua fría,
remoción de calor de unidades
condensadoras de agua enfriada en vitrinas

Refrigeración comercial pequeña
• Varios usuarios finales multi-
nacionales sólo usan aparatos con
refrigerantes naturales
• Muchas unidades comerciales
individuales con HCs (R600a, R290)
– Numerosos fabricantes
– Varían dede mini neveras con puerta
de vidrio, máquinas expendedoras,
congeladores de helado, unidades de
comida, hasta gabinetes multi-
mostrador

Aire acondicionado
• Benson air conditioning
(www.bensonairconditioning.com.au)
– Sólo-Enfriamiento sencillo, splits reversibles y
recuperación de calor
– Diseñado a AS/NZS 1677 (similar a EN 378)
• Costo de sistemas R290 menor que R410A
• Eficiencia (enfriamiento y calentamiento) mejor
que productos R410A y R22

Aire acondicionado
• De’Longhi (www.delonghi-portable-air-
conditioners.co.uk)
– Aire acondicionado portátil
• Costo de sistemas R290 igual a
productos HFC
– R290 da 5-10% mayor eficiencia que
opciones HFC

Aire acondicionado
• York/JCI (www.johnsoncontrols.dk)
– Chillers enfriados con agua
– Tamaño carga hasta 25 kg de R290
• Costo de sistemas R290
marginalmente mayor que productos
HFC
– (“verde premium”)
– R290 da >15% mayor COP que
productos R407C y R410A
– Compresor de tornillo de frecuencia
controlada

Aire acondicionado
• Frigadon (www.frigadon.se)
– Chillers enfriados con aire
– (también suministrado con R404A)
– Tamaño carga hasta 15 kg de R1270
• Costo de sistemas R1270 marginalmente
mayor que productos HFC (~3% más)
– R1270 da mayor eficiencia

Aire acondicionado
• Earthcare
(www.earthcareproducts.co.uk)
– Chillers enfriados con aire
– Tamaño carga hasta 25 kg de R290 (por
circuito)
• Costo de sistemas R290
marginalmente mayor que productos
HFC (~3% mayor)
– R290 da 15% mayor eficiencia

Comentarios finales
• Éxito de HCs en domésticos pueden extrapolarse a otras
aplicaciones/sistemas
– Sólo obstáculos técnicos menores, transferencia de conocimiento,
capacitación
• Seguridad es un problema en algunos sistemas con algunas
alternativas
– Estándares de seguridad, códigos y experiencia usada para superar
esto
• Más y más productos ahora disponibles con HCs
– Costo producto es raramente mayor que productos HFC
– (frecuentemente proveedores cobran un “premium verde”)
• Muchos usuarios finales están pidiendo refrigerantes naturales
– Retroalimentación es que no hay suficiente disponibilidad y variedad

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