Resolver el nudo de Gordio

Deshacer el nudo – con la técnica adecuada, incluso con refrigerantes inflamables no hay riesgo de explosión. (Imagen: ZIEHL-ABEGG)

Parte de la solución de un nudo inextricable: la tecnología de ventilación ECblue de Ziehl-Abegg. (Imagen: ZIEHL-ABEGG)

Uwe Michael Martin, Jefe de departamento de ventiladores axiales ZIEHL-ABEGG SE

Parte de la solución de un nudo inextricable: la tecnología de ventilación ECblue de Ziehl-Abegg. (Imagen: ZIEHL-ABEGG)

Desde los primeros tiempos de la historia se buscaba la manera de climatizar lugares para el bienestar propio o para el almacenamiento de alimentos, por ejemplo. La tecnología moderna de refrigeración es imprescindible tanto en el ámbito doméstico como en el comercial; el frigorífico privado es tan importante como las instalaciones industriales de refrigeración. Durante siglos, la nieve y el hielo se utilizaban como ayudas para la regulación de temperatura, pero durante la industrialización, con el descubrimiento del ciclo de compresión de gases refrigerantes en el siglo XIX, se dio el paso hacia las primeras máquinas de refrigeración que utilizaban procesos químico-técnicos. La utilización de refrigerantes en este proceso fue decisiva, aunque los gases refrigerantes en sí mismos siguen siendo problemáticos, como ayer. Por ello, es necesario enfocar la atención en la optimización de los dispositivos que entran en contacto o trabajan con refrigerantes. Esto lo ha logrado Ziehl-Abegg con sus ventiladores ECblue.

Inflamables, tóxicos, dañinos para el medio ambiente – Los refrigerantes como desafío

Existen dos tipos de refrigerantes, naturales y sintéticos. Los primeros son sustancias que se encuentran en la naturaleza, como hidrocarburos, dióxido de carbono o amoníaco. Los sintéticos se producen artificialmente, incluyendo hidrofluorocarbonos (HFC o H-FHC) y hidrofluorocarbonos parcialmente halogenados (FKW o H-FKW). A pesar de sus ventajas, ambos tipos presentan propiedades desventajosas. En las primeras instalaciones de refrigeración por compresión, se utilizaban refrigerantes naturales. Sin embargo, debido a su inflamabilidad y toxicidad, representan un riesgo considerable, especialmente en caso de fugas. Cuando en los años 30 se lanzaron al mercado refrigerantes sintéticos basados en halohidrocarburos, que no eran inflamables ni tóxicos, estos productos considerados seguros parecían resolver el problema durante mucho tiempo. Sin embargo, en los años 70 del siglo XX, se descubrió que se había cometido un error, ya que los HFC se demostraron responsables de la destrucción de la capa de ozono, lo que llevó en 1987 a la firma del Protocolo de Montreal, un acuerdo internacional que obligaba a los países a buscar alternativas. Como resultado, los clorofluorocarbonos (CFC) fueron sustituidos por hidrofluorocarbonos (HFC), en los que los átomos de cloro se reemplazaron parcial o totalmente por átomos de flúor o hidrógeno. La historia se repite, y se ha comprobado que también los gases FKW son altamente dañinos para el medio ambiente, ya que tienen un alto potencial de calentamiento global (GWP), contribuyendo al efecto invernadero y, paradójicamente, siendo en su función como refrigerantes un factor clave en el calentamiento global. La consecuencia fue, entre otras, la regulación europea 517/2014, conocida como Reglamento F-Gas (que entró en vigor en 2015), que prevé una reducción progresiva (fase de reducción) de la cantidad de refrigerantes fluorados disponibles en el mercado hasta 2030. La urgencia de actuar se refleja en que no se descarta una prohibición rápida de uno de los refrigerantes más utilizados, el R134a. Está claro que en Europa los refrigerantes sintéticos dejarán de tener un papel importante. La solución son gases que no dañen la capa de ozono ni el medio ambiente en general, por lo que vuelven a entrar en juego los refrigerantes naturales. Esto plantea problemas que en su momento se creían resueltos. Aunque se trabaja en el desarrollo de nuevos gases que cumplan con los requisitos y tengan las propiedades termodinámicas adecuadas, a medio plazo, los refrigerantes naturales inflamables no podrán ser sustituidos debido a la falta de alternativas con GWP muy bajo, lo que implica que su uso debe ser lo más seguro posible.

Manejo de refrigerantes naturales – Inflamabilidad versus riesgo de explosión

Existe consenso en que el uso seguro de refrigerantes inflamables requiere conocimientos especializados, que se transmiten mediante guías (desarrolladas, por ejemplo, por la Cámara de la Industria de Refrigeración y Climatización de Hesse/Turingia/Baden-Württemberg o la Asociación de Fabricantes Europeos de Componentes para Refrigeración y Climatización, ASERCOM) y capacitaciones. La elección del refrigerante puede influir en la estructura del equipo, las propiedades térmicas y el consumo energético de una instalación de refrigeración; el hecho de que casi todos los refrigerantes naturales sean inflamables o altamente inflamables (según la norma DIN EN 378, clasificados en las clases 1, 2, 2L y 3) afecta a toda la operación. Por ejemplo, en el sector industrial, donde se requieren mayores cantidades de carga debido a mayores potencias, se deben tomar medidas de protección adicionales. Para minimizar el riesgo en caso de fuga de un refrigerante inflamable, el lugar de instalación debe tener un volumen libre suficiente para garantizar una dilución adecuada. Puede haber restricciones en las cantidades de carga y en la ubicación de los equipos o en toda la edificación. Para seguridad preventiva o en caso de emergencia, pueden ser necesarios señales visuales y acústicas o un sistema de ventilación. Las fuentes de ignición no deben estar cerca de los equipos o las cámaras de refrigeración. El manejo de refrigerantes naturales a veces requiere modificaciones en toda la planta y componentes, así como certificaciones. La atención a estas particularidades en relación con la instalación completa o sus partes puede garantizar un funcionamiento sin problemas. Sin embargo, la relación entre refrigerantes naturales y áreas potencialmente explosivas no es tan estrecha como a veces se piensa. Como los hidrocarburos pueden formar mezclas explosivas con el aire, las instalaciones con refrigerantes inflamables deben, según la directiva 1999/92/CE (ATEX 137), ser clasificadas por el operador en cuanto al riesgo de explosión, considerando las características de la zona (basada en la probabilidad y duración de una atmósfera explosiva), el grupo de explosividad (una característica específica del material y un valor para la capacidad de ignición del gas) y la temperatura de ignición (las clases de temperatura indican la temperatura máxima que puede alcanzar una superficie en zona explosiva sin provocar una ignición). Dado que un entorno con riesgo de explosión no aparece en condiciones normales, sino solo en caso de fuga, por ejemplo, por una avería en una tubería, los refrigerantes se asignan a zonas de baja probabilidad. También suelen ubicarse en la categoría más baja de grupo de explosividad y clase de temperatura (lo que permite temperaturas superficiales más altas). Desde la perspectiva de protección contra explosiones, los refrigerantes naturales son en su mayoría poco problemáticos, especialmente si se utilizan los equipos adecuados que minimizan las interrupciones y que ofrecen las condiciones correctas para el uso de refrigerantes inflamables.    

El equipo adecuado – El ventilador ECblue de Ziehl-Abegg

Los componentes principales en la tecnología de refrigeración son los ventiladores, en particular los ventiladores axiales. También en su selección, en la concepción de las máquinas de refrigeración, se deben tener en cuenta aspectos de seguridad. Los ventiladores y motores deben estar aprobados para su uso en instalaciones que empleen refrigerantes inflamables y cumplir con los requisitos de la norma DIN EN 60335-2-40 (entre otros, para bombas de calor y chillers) o 2-89 (por ejemplo, para mostradores refrigerados comerciales). Por ejemplo, incluso si en condiciones normales no hay contacto, al usar gases refrigerantes inflamables, debe mantenerse una diferencia de temperatura entre la parte eléctrica más caliente en contacto con el refrigerante y la temperatura de autoignición del refrigerante. Los requisitos son aún mayores en zonas explosivas. Como se ha mencionado, el entorno explosivo en condiciones normales no existe, sino solo en caso de fuga, por lo que los refrigerantes se clasifican en zonas de baja probabilidad. Además, generalmente se ubican en la categoría más baja de grupo de explosividad y clase de temperatura (permitiendo temperaturas superficiales más altas). Desde el punto de vista de la protección contra explosiones, los refrigerantes naturales son en su mayoría poco problemáticos, especialmente si se emplean los dispositivos adecuados que minimizan las interrupciones y que ofrecen las condiciones correctas para el uso de refrigerantes inflamables. Los ventiladores axiales ECblue de Ziehl-Abegg cumplen con estas normativas y pueden utilizarse sin problemas con refrigerantes inflamables, considerando los requisitos específicos de la instalación y el uso. La tecnología ECblue de Ziehl-Abegg ayuda a romper el círculo vicioso que plantea el uso de gases refrigerantes problemáticos y asegura que el ciclo de refrigeración continúe incluso con gases difíciles, pero actualmente sin alternativas.