Transición de refrigerantes bajo la regulación 517/2014 de la F-Gas Opciones prácticas para sistemas de climatización preparados para el futuro Introducción La legislación de la UE está impulsando nuestros mercados de manera irreversible hacia una mayor eficiencia y una menor cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero. Este es el resultado de un esfuerzo más amplio en el que Emerson Climate Technologies participa activamente, es decir, la hoja de ruta de la UE hacia una economía baja en emisiones de carbono hasta el 2050. Reglamento sobre los gases fluorados • El Reglamento nº 517/2014 sobre gases fluorados forma parte de esta hoja de ruta y entró en vigor con las primeras consecuencias prácticas en enero de 2015. Con un objetivo de reducción gradual de los hidrofluorocarburos (HFC) en casi un 80 % para el año 2030, este reglamento sobre gases fluorados tendrá una mayor repercusión en el sector de los refrigerantes de nuestra industria. [Figura 1] Con el fin de apoyar los objetivos fijados de reducción gradual, se han introducido umbrales específicos respecto al potencial de calentamiento atmosférico (PCA) para las aplicaciones concretas que se enumeran en la Tabla 1. Estos umbrales básicamente suponen una prohibición de determinados refrigerantes para las aplicaciones mencionadas. 100 % Equivalente de CO2 (millones de toneladas) • 180 -7 % 160 140 120 -37 % 100 -55 % 80 -69 % 60 -76 % 40 -79 % 20 0 15 20 16 20 17 20 18 20 19 20 20 20 21 20 22 20 23 20 24 20 25 20 26 20 Figura 1: Reducción gradual de los refrigerantes HFC autorizados en el mercado 27 20 28 20 29 20 30 20 Tabla 1 Prohibición de servicio y mantenimiento HFC Prohibiciones de comercialización (equipos nuevos) Frigoríficos y congeladores para uso comercial (aparatos sellados herméticamente) • • • PCA Plazo 2500 Ene. 2020 PCA Plazo 2500 Ene. 2020 Frigoríficos y congeladores para uso comercial (aparatos sellados herméticamente) 150 Ene. 2022 Aparatos fijos de refrigeración (excepto aparatos diseñados para temperaturas inferiores a -50 °C) 2500 Ene. 2020 Sistemas de refrigeración centralizados de múltiples compresores, para uso comercial, con una capacidad igual o superior a 40 kW (excepto en circuitos refrigerantes primarios de sistemas en cascada, en los que pueden emplearse gases fluorados de efecto invernadero con un PCA inferior a 1500) 150 Ene. 2022 Aparatos portátiles de aire acondicionado para espacios cerrados (aparatos sellados herméticamente que el usuario final puede cambiar de una habitación a otra) 150 Ene. 2020 Sistemas partidos individuales de aire acondicionado que contengan menos de 3 kg 750 Ene. 2025 De lo anterior se desprende que el refrigerante más extendido en la actualidad para los aparatos fijos de refrigeración, el R404A, desaparecerá gradualmente del mercado. Esto se deberá al límite de PCA de los aparatos fijos de refrigeración igual a 2500 y la prohibición de servicio de HFC con refrigerantes vírgenes a partir de enero de 2020. Tanto la reducción gradual como las prohibiciones introducirán cambios importantes en la industria de la climatización que van mucho más allá de la elección de refrigerante y que incluyen cambios en la estructura de los sistemas y las prácticas de campo. El ambicioso plan de reducción gradual establecido por la UE exige una rápida transición de los refrigerantes actuales a alternativas nuevas con menor potencial de calentamiento atmosférico. Alternativas de refrigerante • • • • • La forma más segura para que cualquier organización de cualquier mercado/aplicación gestione esta situación es la de basar su actividad empresarial en refrigerantes con un potencial de calentamiento atmosférico muy por debajo de 10. Desde la perspectiva actual, se puede considerar que tales refrigerantes están preparados para el futuro, es decir, es probable que sigan en el mercado en un futuro cercano. En la práctica, las consideraciones respecto al ciclo de vida, como la antigüedad de una instalación, el presupuesto de inversión disponible y los requisitos específicos de la aplicación pueden limitar nuestra capacidad para cambiar con rapidez a estos refrigerantes preparados para el futuro. Para tener en cuenta esto, el mercado también requiere refrigerantes intermedios, es decir, refrigerantes que pueden no estar preparados para el futuro, pero que aun así permiten una reducción notable del PCA. En algunas aplicaciones, todavía no hay prácticamente ninguna alternativa disponible que se pueda usar, de modo que en el futuro cercano habrá que utilizar los refrigerantes existentes. En algunos segmentos del mercado de la calefacción y la refrigeración, es cuestionable si los refrigerantes preparados para el futuro con un PCA inferior a 10 llegarán si quiera al mercado. En estos segmentos, los refrigerantes intermedios pueden convertirse en soluciones a largo plazo. Por esta razón, es importante el modelado del consumo general medio del PCA. Los segmentos de la industria en los que hoy en día existen opciones de refrigerante preparadas para el futuro tienen que compensar a los que no tienen alternativas fácilmente disponibles con el fin de lograr el objetivo global de reducción. Resulta práctico observar las alternativas de refrigerante en las diferentes categorías y considerar únicamente de forma individual los refrigerantes que destacan por una alta probabilidad de permanecer en el mercado a largo plazo, es decir, los refrigerantes preparados para el futuro. Tales categorías se resumen en la siguiente tabla. Tabla 2 Categoría del refrigerante Nombre Ejemplos Alternativas a los HFC con bajo PCA HFC A1 R407A/F, R134a De 1400 a 2500 actualmente Mezclas de HFO A1 R449A, R450A De 400 a 1500 actualmente Mezclas de HFO A2L, R32 R447A, R454B, R32 150…700 > 2016 HFO R1234yf, R1234ze 4…6 > 2016 A3 R290 (propano) 3 actualmente 4 A1 R744 (CO2) 1 actualmente 4 Refrigerantes intermedios Refrigerantes preparados para el futuro Intervalo de PCA Listo para usarse Natural Evaluación de los refrigerantes • • • El diagrama de radar [Figura 2] evalúa los refrigerantes y las categorías en función de diferentes criterios que son relevantes para los diseñadores e instaladores de sistemas a la hora de tomar decisiones, ya sea al desarrollar nuevos diseños o al sustituir sistemas. Ninguno de estos criterios y evaluaciones debe llevar a excluir categóricamente una opción específica. Por el contrario, el diagrama debería utilizarse para identificar las áreas particulares de atención en comparación con el diseño de sistemas o la práctica de funcionamiento de hoy en día. Si se abordan de forma adecuada, cualquiera de las opciones ofrecidas puede llegar a ser viable. La elección final será siempre una decisión personal. Medio ambiente HFC R744 Reacondicionamiento 1 FO A DE H CLA MEZ Seguridad MEZCLA DE HFO A1 HFO HFC R290 R744 HFO R32 Funcionamiento R32 Diseño del sistema y estructura R290 Rendimiento del sistema Figura 2: Diagrama de radar que clasifica los refrigerantes en función de criterios de selección relevantes En la siguiente sección se ofrece un breve resumen acerca de las consideraciones que conducen a la evaluación representada por el diagrama de radar anterior. Medio ambiente Todas las opciones de refrigerante comentadas carecen de potencial de agotamiento de la capa de ozono. Por lo tanto, la evaluación ambiental de las opciones de refrigerante se basa en el potencial de calentamiento atmosférico (PCA). Más adelante, se enumeran en este documento los valores específicos de PCA, basados en el cuarto informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Seguridad Los aspectos de seguridad del diagrama tienen en cuenta los grupos de seguridad de la ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado) A1 (no tóxico, no inflamable), A2L (no tóxico, ligeramente inflamable) y A3 (no tóxico, inflamable). Se espera que la categoría A2L para refrigerantes ligeramente inflamables se incorpore a las normas europeas armonizadas durante el año 2016. Diseño y estructura del sistema Este criterio considera el impacto de la elección de refrigerante en las inversiones relacionadas con el diseño y la estructura del sistema. Por ejemplo, un sistema con R744 hace que los costes del sistema sean más elevados debido a su mayor presión y otras propiedades de CO2. Del mismo modo, un sistema que utiliza refrigerantes inflamables o ligeramente inflamables cuenta con determinadas peculiaridades que hacen que los costes aumenten. Las mezclas de HFO están ligeramente degradadas por el hecho de que presentan un deslizamiento mayor que ha de tenerse en cuenta durante el diseño del sistema. Rendimiento del sistema Esto explica el hecho de que los sistemas con R744 sean complejos en términos de rendimiento, sobre todo en climas más cálidos. En resumen, el R744 se considera similar o ligeramente peor en términos de rendimiento en comparación con los sistemas de HFC de última generación. Funcionamiento El deslizamiento y las altas temperaturas de descarga del refrigerante que se encuentran en las mezclas de HFO provocan algunos problemas que deben abordarse durante el funcionamiento del sistema. El R744 requiere especial atención debido a su creciente presión a temperatura ambiente, por ejemplo en caso de fallo del suministro eléctrico (capacidad de recuperación del sistema). Reacondicionamiento Para reunir los requisitos para un reacondicionamiento, un refrigerante debe producir la capacidad volumétrica más parecida posible a la del refrigerante al que sustituye. Asimismo, los niveles de presión de funcionamiento deberán tener características similares y la categoría de seguridad debe ser idéntica. Muchas de las mezclas de HFO A1 se acercan a estos requisitos. Guía de sustitución del refrigerante • • • • Actualmente, en el año 2016, el mercado de los refrigerantes ya está en proceso de transición. Los fabricantes de refrigerante han lanzado opciones de sustitución para algunos de los refrigerantes utilizados con frecuencia, al tiempo que continúan desarrollando soluciones para los demás. La Tabla 3 resume los refrigerantes utilizados con frecuencia y las alternativas disponibles con bajo PCA que se encuentran totalmente disponibles en el mercado actual (listo para usarse) o que se discuten como posibles candidatos para la sustitución. Los candidatos que no están etiquetados como "listo para usarse", puede que estén disponibles para las pruebas de campo pero que no puedan considerarse actualmente sustitutos principales por diversas razones. Estas pueden incluir falta de disponibilidad de los datos definitivos de la composición química y las propiedades o falta de disponibilidad de los componentes de producción en serie para estos refrigerantes, entre otros aspectos. También se debe indicar que la lista no es exhaustiva. Varios fabricantes de refrigerantes están diseñando mezclas muy similares a las que aparecen en la Tabla 4 Tabla 3 Nº de ASHRAE Nombre común PCA Categoría de seguridad Sustituye a Listo para usarse R404A R404A 3922 A1 - actualmente R407A/F R407A/F 2107/1825 A1 - actualmente R134a R134a 1430 A1 - actualmente R448A N40 1387 A1 R404A actualmente R449A XP40 1397 A1 R404A actualmente R450A N13 604 A1 R134a actualmente R513A XP10 631 A1 R134a actualmente R744 CO2 1 A1 - actualmente R32 R32 675 A2 (A2L) R410A >2016 R447A/DR5x L41/DR5x 450…700 A2 (A2L) R410A >2016 R444B/DR3 L20/DR3 150…300 A2 (A2L) R407C >2016 R454A/R455A XL40/HDR110 148/246 A2 (A2L) R404A >2016 R1234yf 1234yf 4 A2 (A2L) R134a >2016 R1234ze 1234ze 6 A2 (A2L) R134a >2016 R290 Propano 3 A3 - actualmente Elección de refrigerante por segmento de mercado y aplicación Se puede dar orientación más específica cuando se valora una opción de refrigerante en el contexto de una estructura o un tipo de aparato de aplicación en particular. Sin embargo, las recomendaciones solo pueden ser de carácter general. Se debe llevar a cabo una evaluación caso por caso para tener en cuenta los parámetros específicos de la aplicación, como las temperaturas ambientales, la carga del sistema y la instalación en áreas de acceso internas o autorizadas, entre otros aspectos. En la tabla siguiente, el término "intermedio" debe interpretarse con cierta flexibilidad dependiendo del segmento de aplicación y la disponibilidad de alternativas adecuadas "preparadas para el futuro". Por lo general, se asume que describe un período de 5 a 10 años. Tabla 4 Estructura Intermedio R404A R448A, R449A R134a R450A, R513A R407C R407C, Nota¹ Paquetes de múltiples compresores con expansión directa y secundaria R404A R448A, R449A R134a R450A, R513A Sistemas híbridos con circuito de temperatura media CO2 de supuesta baja temperatura R404A R448A, R449A R134a R450A, R513A Sistemas de aumento de CO2 R744 R744 R404A R448A, R449A R134a R450A, R513A R407C R407C, Nota ² R410A R410A, Nota ² Refrigeradores comerciales - Pequeños R410A R410A, Nota ² R290, Nota³ Refrigeradores comerciales - Grandes R290 R410A R410A, Nota ² Nota³ R134a R134a, Nota ² Nota³ Unidades condensadoras y paquetes pequeños de menos de 40 kW Sistemas autosuficientes Calefacción doméstica y comercial DGE-186-ES-1603 Nuevo espacio "preparado para el futuro" Actualmente R744, R290 R744, R290 R290 R744 R290, Nota³ R290, Nota³ Nota 1: Aunque no hay en el mercado una solución intermedia "lista para usarse", se están proponiendo algunas mezclas de HFO A2L. Emerson puede proporcionar a los clientes que lo deseen orientación, valoraciones y ayuda con las pruebas de campo. Nota 2: Aunque no hay en el mercado una solución intermedia "lista para usarse", se están proponiendo algunas mezclas de HFO A2L y HFC R32. Emerson puede proporcionar a los clientes que lo deseen orientación, valoraciones y ayuda con las pruebas de campo. Nota 3: Más allá del refrigerante R290 indicado, serán necesarias soluciones de refrigeración adicionales para abarcar todas las aplicaciones de este segmento. Los fabricantes de refrigerantes están proponiendo refrigerantes HFO, pero aún no están "listos para usarse". Emerson puede proporcionar a los clientes que lo deseen orientación, valoraciones y ayuda con las pruebas de campo. También se espera que en estas aplicaciones algunas de las mezclas de HFO A2L y HFC R32 sigan en el mercado como opciones a largo plazo, es decir, más allá de los próximos 10 años. Para obtener más información, visite www.emersonclimate.eu Emerson Climate Technologies - Sede europea - Pascalstrasse 65 - 52076 Aachen (Alemania) Tel. +49 (0) 2408 929 0 - Fax: +49 (0) 2408 929 570 - Sitio web: www.emersonclimate.eu El logotipo de Emerson Climate Technologies es una marca comercial y de servicio de Emerson Electric Co. Emerson Climate Technologies Inc. es una filial de Emerson Electric Co. Copeland es una marca registrada y Copeland Scroll es una marca comercial de Emerson Climate Technologies Inc. El resto de marcas comerciales son propiedad de sus respectivos propietarios. Emerson Climate Technologies GmbH no se hace responsable de errores en las capacidades, dimensiones, etc. indicadas ni de errores tipográficos. Los productos, especificaciones, diseños y datos técnicos contenidos en este documento están sujetos a modificación por nuestra parte sin previo aviso. Las ilustraciones no son vinculantes. © 2016 Emerson Climate Technologies, Inc.