Panorámica Actual de los Refrigerantes
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Panorámica Actual de los Refrigerantes Proyecto: y Aplicación p del CO2 Transcrítico Autor: Ramón Cabello López IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes ÍNDICE Presentación del Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Antecedentes Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014 Escenario que afrontamos IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes ÍNDICE Presentación del Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Antecedentes Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014 Escenario que afrontamos IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Presentación del Grupo p de Investigación g en Ingeniería g Térmica. ‐ Ramón Cabello López Ramón Cabello López [email protected] ‐ Rodrigo Llopis Doménech rllopis@uji es [email protected] ‐ Daniel Sánchez García‐Vacas [email protected] ‐ Enrique Torrella Alcaraz [email protected] Panorámica Actual de los Refrigerantes. Presentación del Grupo p de Investigación g en Ingeniería g Térmica. Experiencia desde 1998 2 Tesis doctorales en CO2 transcrítico 1 Tesis en Cascada R134a/CO2 Tesis en Cascada R134a/CO2 1 Tesis Sistema Compound con HFC 1 Tesis Sistema Compresión Simple con HFC 2007 40 VII Premio Talgo a la Innovación Tecnológica por uso de CO2 transcrítico Artículos en revista internacional 8 sobre CO2 transcrítico 3 sobre CO2 subcrítico b b í ( (cascada) d ) 12 sobre comportamiento energético con HFC 11 sobre modelos 6 otros Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes ÍNDICE Presentación del Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Antecedentes Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014 Escenario que afrontamos IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. La producción de frío nace de la necesidad de reducir el nivel térmico (enfriar) de un cuerpo/substancia hasta un valor inferior al de su entorno, y conservar ese nivel térmico durante el tiempo deseado. T T1 Por ello, la producción de frío consiste en el aprovechamiento o la generación de foco a menor temperatura que aquello que T3 queremos enfriar o conservar frío para que absorba la energía frío, térmica del producto a enfriar y T_Frío las ganancias de energía térmica en caso de querer conservarlo frío. Enfriar Conservar tiempo Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Origen del Foco Frío Artificial Natural Se aprovecha un foco frío que existe de forma natural en el medioambiente: agua de ríos, pozos, lagos, mares…, hielo y nieve de las cumbres, aire ambiente, etc. Se genera el foco térmico utilizando un proceso físico o químico fí i í i Inconvenientes: i Inconvenientes: ‐ Consumen energía ‐ Nivel Térmico del Foco Frío ‐ Contaminan ‐ Variabilidad estacional ‐ Riesgos para la seguridad ‐ Limitadas posibilidades de acumulación ‐ Abundancia del foco Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Métodos de Producción de frío que generan artificialmente el Foco Frío Químicos Físicos Reacciones Químicas endotérmicas, generalmente la disolución de un sólido (sal) en un líquido (agua) Sin Fluido Termo‐Eléctrico Inconvenientes: ‐ Proceso discontinuo, sólo mientras haya Proceso discontinuo sólo mientras haya reacción ‐ Los productos de la reacción son residuos a eliminar (difícil regeneración) Con Fluido Con Cambio de Estado Termo‐Magnético Sin Cambio de Estado b Termo‐Acústico ‐ Nivel térmico del foco no muy bajo Láser Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Métodos de Producción de frío que generan artificialmente el Foco Frío Fí i Físicos Con Fluido Sin Cambio de Estado Máquina de Aire Vórtex Con Cambio de Estado Ciclo Abierto Sublimación Ciclo Cerrado Compresión Absorción Stirling Fusión Calentamiento fluido Calentamiento fluido secundario Adsorción Evaporación Eyección Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. • Cualquier fluido capaz de absorber calor evaporando y funcionar cíclicamente. • Fluidos Naturales. • Abarca de 1830 a 1930 1ª generación • Fluidos que además fueran seguros: no inflamables, no tóxicos, no explosivos. • Se sintetizan los CFC y HCFC + Fluidos Naturales • Abarca de 1930 a 1990 (aprox.) 2ª 2ª generación • Fluidos que además no destruyan la capa de ozono. • Se sintetizan los HFC + Fluidos Naturales • Abarca de los 90 a 2010 (aprox.) 3ª generación • Fluidos que además no potencien el efecto invernadero. • Se sintetizan los HFO + Fluidos Naturales • Comienza en el 2010 en adelante. 4ª 4 generación AÑO Panorámica Actual de los Refrigerantes. REFRIGERANTE COMPOSICION QUIMICA Antecedentes. 1830s CAUCHINA 1830s ETER ETÍLICO CH3‐CH2‐O‐CH2‐CH3 1840s ETER METILICO (R‐E170) CH3‐O‐CH3 1850 ACIDO SULFURICO / AGUA H2SO4 / H2O 1856 ALCOHOL ETÍLICO ALCOHOL ETÍLICO CH3‐CH CH2‐OH OH 1859 AMONIACO / AGUA NH3 / H2O 1866 CHYMOGENE petrol ether and naphtha (hydrocarbons) 1866 DIOXIDO DE CARBONO CO2 1860s AMONIACO (R‐717) NH3 1860s METIL AMINA (R‐630) CH3(NH2) 1860s ETIL AMINA(R‐631) CH3‐CH2‐(NH2) 1870 FORMATO DE METILO (R 611) FORMATO DE METILO (R‐611) HCOOCH3 1875 DIOXIDO DE AZUFRE (R‐764) SO2 1878 CLORURO DE METILO (R‐40) CH3Cl 1870s CLORURO DE ETILO (R‐160) CH3‐CH2Cl 1891 ACIDO SULFURICO MEZCLADO CON HIDROCARBUROS H2SO4, C4H10, C5H12, (CH3)2CH‐CH3 1900s BROMURO DE ETILO (R‐160B1) CH3‐CH2Br 1912 TETRACLORURO DE CARBONO CCl4 1912 AGUA (R 718) AGUA (R‐718) H2O 1920s ISOBUTANO (R‐600a) (CH3)2CH‐CH3 1920s PROPANO (R‐290) CH3‐CH2‐CH3 1922 DIELENE (R‐1130) CHCl=CHCl 1923 GASOLINA hydrocarbons 1925 TRIELENE (R‐1120) CHCl=CCl2 1926 DICLORURO DE METILO (R‐30) CH2Cl2 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. LLa necesidad id d de d fluidos fl id no tóxicos ó i nii inflamables i fl bl con destino d i a refrigeración fi ió doméstica d é i con condensación d ió por aire, i llevó ll ó all equipo i integrado por Thomas Midgley (1889‐1944), Albert Leon Henne, Robert Reed McNary, bajo la dirección de Charles Kettering (G.M.) al desarrollo de los posteriormente denominados CFC (1930), nombre comercial Freon. Parece ser que T. Midgley en la presentación del primer CFC (R‐12) tomó una bocanada de vapor y con ella apagó una vela, demostrando las características que se pretendían conseguir. Midgley hizo una búsqueda de elementos en la tabla periódica basándose en las siguientes observaciones:: • La inflamabilidad decrece desde abajo hasta los elementos superiores. • La toxicidad generalmente baja desde los elementos pesados del fondo a los mas ligeros de arriba. En consecuencia con las propiedades buscadas para los nuevos refrigerantes, seleccionó aquellos elementos de la tabla que cumplieran con las siguientes propiedades : Volatilidad. Estabilidad química cuando se combinaban con otros elementos. No‐toxicidad. No ser gases nobles, ya que estos tienen unos puntos de evaporación muy bajos. Thomas Midgley Jr. (1889‐1944) Los ocho elementos aislados son los conocidos como elementos de Midgley, y resulta que todos los fluidos refrigerantes conocidos hasta el momentos son combinación de algunos de estos elementos. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Desarrollo de los CFC 1931 CFC‐12 (CCl3F) introducción comercial. 1932 CFC‐11 (CCl2F2) introducción comercial. comercial En 1933 Carrier Engineering Co. lo aplica a comp. centrífugos como Carrene #2 . 1933 CFC‐114 (CClF2‐CClF2) introducido por Carrier en centrífugos 1934 CFC‐113 (CCl2F‐CClF2) introducido por Carrier en centrífugos como Carrene #3. 1934 CFC‐115 (CClF2‐CF3) 1935 CFC‐21 usado en neveras domésticas por Crosley Radio Corp. 1936 HCFC‐22 introducción comercial. 1943 CFC‐11 y 12 introducción como propelente en aerosoles. 1945 CFC‐13 introducción para bajas temperaturas. 1950 R‐500 R 500 (azeótropo (a eótropo de R‐12/R‐152a R 12/R 152a 73,8/26,2) 73 8/26 2) introducido introd cido por Carrier como Carrene #7. 1956 La nomenclatura Dupont p pasa a ser de uso ggeneral. p 1962 R‐502 (azeótropo de R‐22/R‐115 48,8/51,2) introducción comercial. % de uso en las aplicaciones de los CFC CFC‐12 (CCl2F2); CFC‐11(CCl3F); CFC‐ 13(CClF3); CFC‐113 (Cl2FCCClF2); CFC‐114 Refrigeration g & air‐ (CClF2CClF2); ) conditioning CFC‐115 (CF3CClF2); HCFC‐22 (CHClF2); HCFC‐123(CF3‐ CHCl2) Propellants in CFC‐114 (CClF2CClF2) medicinal aerosols medicinal aerosols Blowing agents for CFC‐11 (CCl3F); CFC 113 (Cl2FCCClF2); foams HCFC‐141b (CCl2FCH3) Solvents, degreasing agents, CFC‐11 (CCl3F); CFC‐113 (CCl2FCClF2 cleaning agents cleaning agents, aerosol 30% 7 % 28 % 35 % Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. G Generación ió N Natural t l d dell O Ozono (O3) + + Radiación Ultrvioleta O O2 O + O2 Destrucción Natural d l Ozono del O (O3) Oz n (O3) Ozono + + + Radiación Ultrvioleta O2 O O + O2 O2 O2 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Cronología del descubrimiento del efecto de los CFC sobre la capa de ozono. 1957 James E. Lovelock inventó el detector de captura de electrones (ECD), dispositivo capaz de detectar ínfimas cantidades de compuestos químicos en la atmósfera 1973, con ayuda 1973 d del d l ECD se determinó d t i ó la l existencia it i d de los l CFC a lo l largo l d l Atlántico, del Atlá ti desde el Antártico al paso de Calais. Las cantidades de CFC eran importantes en zonas industrializadas. 1974 (Sept) Convención de la American Chemical Society in Atlantic City. Presentación de las teorías de Rowland‐Molina. Rowland Molina 1982/83 S. Chubachi, corrobora las consecuencias de la teoría de Rowland y Molina al medir el debilitamiento de la capa de ozono desde la base antártica japonesa de Syowa 1985 J. Farman, B, Gardiner y J. Shanklin científicos ingleses de la base Halley‐Bay, ozono constatan la generación de un agujero en la capa de ozono. 1987 Se firma del protocolo de Montreal 1 ion de Cl‐ puede llegar a destruir hasta 105 moléculas de ozono estratosférico Shigeru Chubachi Joesph Farman , Brian Gardiner, y Jonathan Shanklin Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. El protocolo de Montreal Finalmente, estas evidencias llevaron a que, en 1987, varios países firmaran el Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono con el fin de intentar reducir, escalonadamente, la producción de CFCs y otras sustancias químicas que destruyen el ozono. Este Protocolo fue ratificado por un gran número de países y entró en vigor el 1 de enero de 1989, siendo revisado y endurecido con posteriores t i enmiendas i d ((Londres ((L d 1990 Copenhague 1990, C h 1992 Viena 1992, Vi 1995 Montreal 1995, M t l 1997, Beijín 1999). Como consecuencia de los acuerdos alcanzados, la producción de CFCs en los países desarrollados cesó casi por completo en 1996, mientras que en los países en vías de desarrollo los CFCs fue en 2010. Eliminación de CFC y HCFC en países desarrollado según el Protocolo de Montreal CFC Eliminación 1996 R11 R12 R13 R113 R114 R115 R500 R502 HCFC Eliminación 2030 R21 R22 R123 R124 R408A R409A/B R141b R142b Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Aparición de los HFC como sustitutos de los CFC y HCFC El cumplimiento p del Protocolo de Montreal ((1989)) y del Reglamento g (CE) nº2037/2000 sobre sustancias que agotan la capa de ozono provocó la sustitución de los CFC y HCFC por la “nueva” familia de refrigerantes sintéticos, los HFC. • Son muy similares a los CFC y HCFC, manteniendo las cualidades de estabilidad y seguridad, pero añadiendo la de presentar valores de PAO nulos. • La aplicación de estos refrigerantes no necesitó una revolución tecnológica para poder utilizarlos, pudiendo substituir a los HCFC y CFC en instalaciones existentes con ligeras modificaciones. • Debieron desarrollarse aceites específicos para su utilización (POE y PAG) refrigerantes al igual que los CFC y HCFC deben • Esta familia de refrigerantes, sintetizarse, y no existían previamente en la naturaleza. Hydrofluorocarb ons (HFCs) Formula CAS Registry Number HFC‐23 CHF3 75‐46‐7 HFC‐32 CH2F2 75‐10‐5 HFC‐41 CH3F 593‐53‐3 HFC‐43‐10mee C5H2F10 138495‐42‐8 HFC‐125 C2HF5 354‐33‐6 HFC 134 HFC‐134 CHF2CHF2 359 35 3 359‐35‐3 HFC‐134a CH2FCF3 811‐97‐2 HFC‐143 CHF2CH2F 430‐66‐0 HFC‐143a CF3CH3 420‐46‐2 2 HFC‐152a CH3CHF2 3 75‐37‐6 HFC‐227ea C3HF7 431‐89‐0 HFC‐236fa C3H2F6 690‐39‐1 HFC‐245ca C3H3F5 679‐86‐7 1980s R125 CF3CF2H 1990s R134a CF3CFH2 R32 (CH2CF2) R143a (CH3CF3) R152a (CH3CHF2) R152a (CH3CHF2) 1990s R407C R32/R125/R134a 23/25/52 wt.% 1990s R410A R32/R125 50/50 wt.% 1990s R404A R125/R143a/R134a 44/52/4 wt.% Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Esto ha disparado el consumo de HFC Aparición de los HFC Los HFC han sustituido a los CFC y HCFC en todos los campos de aplicación: refrigerantes para climatización y refrigeración, espumantes de plásticos aislantes, espumas p , p propelentes p para aerosoles p de un sólo componente, industriales, domésticos y medicinales, disolventes…. Time to Act to Reduce Short-Lived Climate Pollutants. The Climate and Clean Air Coalition and UNEP. Mayo 2014 IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. En lo que llevamos de siglo, el incremento de la demanda es muy importante http://edgar.jrc.ec.europa.eu/results_v41.php 1 Pg (Petagramo) = 1012 kg UNEP (2011). "HFCs: A critical link in protecting climate and the ozone layer." http://www.unep.org/dewa/Portals/67/pdf/HFC_report.pdf Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Los enlaces covalentes carbono‐flúor confieren una gran estabilidad a las moléculas, tanto más cuanto mayor es el número de enlaces en la molécula, esto tiene efectos positivos de cara a su comportamiento como refrigerante, sin embargo, cuando estas sustancias son difundidas en la atmósfera, la fortaleza de dicho enlace hace que los HFC (también los CFC y HCFC) no sean “metabolizados” fácilmente por el medioambiente, permaneciendo mucho tiempo en la atmósfera. Recordar que los HFC, CFC y HCFC tienen el adjetivo de no‐naturales porque nunca han sido sintetizados por la naturaleza, naturaleza sólo por el hombre. hombre Las moléculas de los HFC son lo suficientemente ligeras como para ser arrastradas por las corrientes de aire y llegar a estratos elevados en la atmósfera, permaneciendo en ellos durante décadas. El enlace carbono flúor absorbe la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre, que de lo contrario se iría al espacio, para devolverla posteriormente a la tierra. Por ello, la presencia cada vez mayor de HFCs en la atmósfera genera una perturbación del balance natural de energía g del sistema Tierra‐atmósfera ((en W/m2) en el sentido de potenciar el efecto invernadero, a esto se le denomina forzamiento radiativo positivo, y tiene como consecuencia el calentamiento de la superficie terrestre. Por lo tanto, los HFC una de las siete familias de gases de efecto invernadero procedentes de emisiones antropogénicas, no naturales, identificadas en el Protocolo de Kyoto. ‐ CH4 ‐ N2O ‐ H2O ‐ PFC ‐ HFC ‐ SF6 ‐ CO2 Gases Fluorados (F‐Gases) Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Los HFC son gases potenciadores del efecto invernadero, incluidos en la familia de gases fluorados (F‐Gases) Las emisiones actuales de Gases Fluorados suponen poco más del 1% de las emisiones totales d gases de de d efecto f invernadero. d En Europa en el año 2010, las emisiones de gases fluorados suponen el 2% de las emisiones totales http://edgar jrc ec europa eu/results v41 php http://edgar.jrc.ec.europa.eu/results_v41.php 1 Pg (Petagramo) = 1012 kg Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. El PCA de una sustancia se calcula como la integración en un horizonte temporal del forzamiento radiativo que genera la emisión instantánea de una masa de dicho gas respecto al generado por la emisión de la misma cantidad de CO2. De esta forma, el valor del PCA dependerá de: ‐ El forzamiento radiativo de la sustancia. ‐ El tiempo de vida en la atmósfera. El valor de PCA de los HFC es elevado Los valores de PCA medidos p por el Grupo p Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) han ido variando en los diferentes informes realizados (Assesment Report). El Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) AR2 1996 AR4 2007 AR5 2013 CO2 1 1 1 HFC‐23 11.700 14.800 12.400 HFC‐32 650 675 677 HFC‐125 HFC 125 2.800 2 800 3.500 3 500 3.170 3 170 HFC‐134a 1.300 1.430 1.300 HFC‐143a 3.800 4.470 4.800 HFC 407A HFC‐407A 1 770 1.770 2 107 2.107 1 923 1.923 HFC‐152a 140 124 138 HFC‐407C 1.526 1.774 1.624 HFC‐404A 3 260 3.260 3 922 3.922 3 943 3.943 HFC‐410A 1.725 2.088 1.924 HFC‐507 3.300 3.985 3.985 HFC‐422D HFC 422D 2 232 2.232 2 729 2.729 2 847 2.847 HFC‐427A 1.828 2.138 2.024 HCFC‐22 1.500 1.810 1.760 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. El Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) El Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA) No todos los HFC son iguales: ‐Los efectos que tienen en el clima difieren considerablemente, en función del tiempo de permanencia en la atmósfera. ‐Si bien se considera que los HFC son agentes de forzamiento del clima cuya permanencia en la atmósfera es corta en comparación con el dióxido de carbono, muchos de los HFC que se utilizan tili h en día hoy dí permanecen en la l atmósfera t óf ell tiempo suficiente para actuar como gases de efecto invernadero importantes. ‐ Por ejemplo, el HFC‐134a, de uso muy común, tiene una permanencia de 13 años aproximadamente y un PCA a 100 años de alrededor de 1.400 (o sea, es 1.400 veces más efectivo que el dióxido de carbono en función del peso). Sin embargo, algunos HFC (las olefinas, o moléculas con enlaces dobles de carbono‐carbono) tienen una p permanencia muyy corta, es decir, entre unos días y unas semanas en lugar de años, por lo que tienen un PCA insignificante. Si se utilizaran HFC de permanencia muy corta y bajo PCA (u otras alternativas distintas de los HFC) en lugar de los que se utilizan hoy en día, que tienen un elevado PCA, se podrían mitigar considerablemente sus repercusiones en el clima. IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Los modelos y proyecciones realizadas reflejan en mayor o menor medida el significativo impacto que los HFC tendrán en un corto plazo, sobre el calentamiento global en caso de no tomar medidas para su eliminación. Queda de manifiesto que el cumplimiento de los compromisos del Protocolo de Kyoto no son suficientes para reducir el impacto d estas sustancias. de i En la UE crece la demanda un 2% anual, en Japón un 2,7% en los EEUU un 7,4%, y en el conjunto de países desarrollados un entre un 10% y un 15%. The large contribution of projected HFC emissions to future climate forcing. Guus J. M. Veldersa et al. Mayo 2009. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. La conclusión a la que se llega atendiendo a las proyecciones climáticas es que es necesario actuar lo más rápidamente posible para no rebasar los 2ºC de recalentamiento global, marcados como frontera por el IPCC para no llegar a un punto irreversible en el que la velocidad del cambio climático no permita a la civilización adaptarse de forma no traumática. Atendiendo a la inercia del sistema climático terrestre, este horizonte se fija en 2050 si se actúa contundentemente ahora. • SLCP short‐lived climate pollutants. • BC: Black coal Time to act to reduce short-lived climate pollutants v.2. CCAC-UNEP 2013 http://www.unep.org/ccac/Publications/Publications/TimeToAct/tabid/133392/Default.aspx Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Reglamentación previa Europea DIRECTIVA 2006/40/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 17 de mayo de 2006 relativa a las emisiones procedentes de sistemas de aire acondicionado en vehículos de motor REGLAMENTO (CE) No 842/2006 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 17 de mayo de 2006 sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero. Objetivo: contener, prevenir y reducir las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero cubiertos por el Protocolo de y y recogido g en el anexo I del p presente Reglamento. g El anexo I p podrá revisarse y, si fuera p preciso,, actualizarse. Kyoto Articulado: • Artículo 1. Ámbito de Aplicación • Artículo 2. Definiciones • Artículo 3. 3 Contención: Control y subsanación de fugas. fugas • Artículo 4. Recuperación, por parte de personal acreditado, con el fin de garantizar su reciclado, regeneración o destrucción • Artículo 5. Formación y Certificación • Artículo 6. Presentación de informes de las cantidades de F‐Gas, importadas, exportadas, producidas, recicladas, regeneradas y destruidas, por parte de productores, importadores y exportadores . • Artículo í l 7. Etiquetado i d • Artículo 8. Control de uso • Artículo 9. Comercialización. • Artículo 10. Revisión. • Artículo 11 • Artículo 12. Comité • Artículo 13. Sanciones • Artículo 14 • Artículo 15. Entrada en vigor Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Política Europea REGLAMENTO (CE) No 842/2006 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 17 de mayo de 2006 sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero. Artículo 9. Comercialización: Quedará prohibida la comercialización de productos y aparatos que contengan gases fluorados de f t invernadero i d d en ell Anexo A f i i t dependa d d de d los l mismos, i t l como se especifica ifi en dicho di h efecto enumerados II o cuyo funcionamiento tal anexo Gases fluorados de efecto invernadero Productos y aparatos Fecha de la prohibición Gases fluorados de Gases fluorados de efecto invernadero Contenedores no recargables 4 de julio de 2007 Hidrofluorocarburos y perfluorocarburos Sistemas no confinados de evaporación directa que contengan refrigerantes 4 de julio de 2007 Perfluorocarburos Sistemas de protección contra incendios y extintores Sistemas de protección contra incendios y extintores 4 de julio de 2007 4 de julio de 2007 Gases fluorados de efecto invernadero Ventanas en uso doméstico 4 de julio de 2007 Gases fluorados de efecto invernadero efecto invernadero Otras ventanas 4 de julio de 2008 Gases fluorados de efecto invernadero Calzado 4 de julio de 2006 Gases fluorados de efecto invernadero Neumáticos 4 de julio de 2007 Gases fluorados de efecto invernadero Espumas de un solo componente, salvo si su utilización es necesaria para cumplir las normas de seguridad nacionales 4 de julio de 2008 Hidrofluorocarburos Aerosoles innovadores 4 de julio de 2009 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Política Europea REGLAMENTO (CE) No 842/2006 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 17 de mayo de 2006 sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero. • Artículo 10: Revisión: el 4 de julio de 2011, 2011 la Comisión publicará un informe basado en la experiencia adquirida en la aplicación del presente Reglamento en el que: se evaluará el impacto de las medidas pertinentes en materia de emisiones y emisiones proyectadas de gases fluorados de efecto invernadero y se examinará la rentabilidad de dichas medidas se evaluarán los programas de formación y certificación establecidos por los Estados miembros se evaluará la eficacia de las medidas de contención aplicadas por los operadores se evaluará si es técnicamente viable y económicamente rentable incluir más productos y aparatos que contengan gases fluorados de efecto invernadero en el anexo II, teniendo en cuenta la eficacia energética, y, si procede, se harán propuestas de modificación del anexo II a fin de incluir esos otros productos y aparatos se sopesaráá sii deben d b modificarse difi l disposiciones las di i i comunitarias it i sobre b ell potencial t i l de d calentamiento l t i t atmosférico t fé i de d los gases fluorados de efecto invernadero, debiendo toda modificación tener en cuenta los progresos tecnológicos y científicos y la necesidad de respetar los plazos de planificación de los productos industriales se evaluará la necesidad de acciones posteriores por parte de la Comunidad Europea y sus Estados miembros a la vista de los compromisos internacionales ya existentes y nuevos en lo que a reducción de emisiones de gases de efecto invernadero se refiere Panorámica Actual de los Refrigerantes. Antecedentes. Política Europea Certificación de empresas y del personal Reglamento (CE) nº 303/2008. Equipos fijos de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor acondicionado y bombas de calor Reglamento (CE) nº 304/2008. Sistemas fijos de protección contra incendios y extintores Reglamento (CE) nº 305/2008 Equipos de conmutación de alta tensión Reglamento (CE) nº 306/2008. Disolventes. Reglamento (CE) nº 307/2008. Sistemas de Aire acondicionado de vehículos Política Nacional Reglamento (CE) nº842/2006 / Control de Fugas y Etiquetado Formato de Informes para la Comisión p Reglamento (CE) nº 1494/2007 q Etiquetado Reglamento (CE) nº 1493/2007 Reglamento (CE) nº 1497/2007 Control de Fugas en sistemas contra incendios Reglamento (CE) nº 1516/2007 Control de fugas para equipos fijos de refrigeración y aire acondicionado di i d Formato de informe que deben presentar los productores, importadores y exportadores Real Decreto 795/2010 Regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la l i í l certificación de los profesionales que los utilizan. Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes ÍNDICE Presentación del Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Antecedentes Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014 Escenario que afrontamos IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Esta norma es un Reglamento, no una Directiva, por lo que los requisitos en ella establecidos, son directamente aplicables a todos los países miembros de la Unión Europea. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. El Reglamento nace de la Hoja de ruta de la Comisión Europea hacia una economía hipocarbónica competitiva en 2050. 2050 Dicha Hoja establece que las emisiones distintas del CO2 incluidos los gases fluorados de efecto invernadero (con exclusión de las emisiones que no son de CO2 procedentes de la agricultura) deben reducirse en un 72‐73 % de aquí a 2030 y en un 70‐78 % de aquí a 2050, respecto a los niveles de 1990. Basándose en el año de referencia de 2005, es necesario conseguir una reducción de las emisiones distintas del CO2, excepto las procedentes de la agricultura, g , del 60‐61 % p para 2030. Las emisiones de gases fluorados se han incrementado alrededor de un 60% respecto al año 1990 Existen alternativas tecnológicas aptas para utilizar refrigerantes con reducido GWP, en numerosas aplicaciones p de la p producción de frío. Round two for EU climate policy Sonja van Renssen Nature Climate Change 3, 13–14 (2013) Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Se establecen dos estrategias para reducir las emisiones de gases fluorados Prevenir fugas y emisiones • • • • • Control de fugas y emisiones, sistemas de detección… ‐ Art. 3 ‐ 5 Control en el proceso p de producción p ‐ Art. 7 Recuperación ‐ Art. 8 Formación y Certificación ‐ Art. 10 Etiquetado e información del producto ‐ Art. 12 Restricciones en el uso F‐gases • • • • • Formación y Certificación – Article 10 Restricciones a la comercialización‐ Art. 11 Control del uso ‐ Art. 13 Reducción en la comercialización HFC ‐ Art. 15 Asignación de cuotas Art.‐16 Emisiones sin F‐Gas F‐Gas 2006 + Directiva MAC F‐Gas 2014 Preparatory study for a review of Regulation (EC) No 842/2006 on certain fluorinated greenhouse gases. W Schwarz, et al. Septiembre 2011 Estructura del Reglamento Capítulo Artículo Estructura del Reglamento I. Disposiciones Generales Artículo 1 Objeto Panorámica Actual de los Refrigerantes. Anexo Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Artículo 2 Definiciones II. Contención ANEXO I Gases fluorados de efecto invernadero a que se refiere el artículo 2 Artículo 3 Prevención de las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero Artículo 4 Control de fugas Artículo 5 Sistemas de detección de fugas Artículo 6 Registros Artículo 7 Emisiones de gases fluorados de efecto invernadero en relación con la producción Artículo 8 Recuperación Artículo 9 Sistemas de responsabilidad de los productores Artículo 10 Formación y certificación III Comercialización y Control de Uso Artículo 11 Restricciones de comercialización. ANEXO III Prohibiciones de comercialización contempladas en el artículo 11 ANEXO IV Método de cálculo del PCA total de una mezcla q p y p Artículo 12 Etiquetado e información sobre el producto y el aparato. Artículo 13 Control de Uso. Artículo 14 Precarga de aparatos con HFC. IV Reducción de la Cantidad de HFC Comercializados Artículo 15 Reducción de la cantidad de HFC comercializados. ANEXO V Cálculo de la cantidad máxima, los valores de referencia y las cuotas de HFC Artículo 16 Asignación de cuotas de comercialización de HFC g ANEXO VI Mecanismo de asignación a que se refiere el artículo 16 g q Artículo 17 Registro. Artículo 18 Transferencia de cuotas y autorización de utilizar las cuotas para la comercialización de HFC en aparatos importados . V Presentación de Informes Artículo 19 Notificación de la producción, importación, exportación, uso como materia prima y destrucción de sustancias enumeradas en los anexos I y II. ANEXO II Otros F‐gases de efecto invernadero sujetos a notificación ANEXO VII Datos que deben notificarse de conformidad con el artículo 19 ANEXO VII Datos que deben notificarse de conformidad con el artículo 19 Artículo 20 Recopilación de Datos sobre emisiones. VI Disposiciones Finales Artículo 21 Revisión Artículo 22 Ejercicio de la delegación Artículo 23 Foro Consultivo Artículo 24 Procedimiento de Comité Artículo 25 Sanciones Artículo 26 Derogación ANEXO VIII Tabla de correspondencias con Reglamento UE‐842/2006 Estructura del Reglamento Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectosComentario del Reglamento EU nº517/2014. Capítulo Artículo I. Disposiciones Generales Artículo 1 Objeto Artículo 2 Definiciones II. Contención Artículo 3 Prevención de las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero Deberán adoptar todas las medidas técnica y económicamente viables para minimizar las fugas de gases fluorados de efecto invernadero. Personas físicas y empresas deberán estar certificadas. Artículo 4 Control de fugas Aparatos que contengan gases fluorados de efecto invernadero en cantidades equivalentes a 5 toneladas de CO2 o más. No estarán sujetos a control de fugas los aparatos sellados herméticamente en cantidades inferiores a 10 toneladas equivalentes de CO2 Artículo 5 Sistemas de detección de fugas Sistema de detección de fugas para cargas superiores a 500ton equivalentes de CO2 Artículo 6 Registros Los operadores de aquellos aparatos que deban someterse a control de fugas con arreglo al artículo 4, 4 apartado 1, 1 establecerán y mantendrán respecto a cada parte de dichos aparatos un registro Las empresas suministradoras de F‐Gas mantendrán registros de las compras Los registros se mantendrán a disposición durante 5 años o se almacenarán en una base de datos creada por el Estado. Artículo 7 Emisiones de gases Artículo 7 Emisiones de gases fluorados de efecto invernadero en relación con la producción Durante el proceso productivo Artículo 8 Recuperación Los operadores de aparatos fijos velaran por la recuperación del refrigerante, por parte de personalmente debidamente certificado, para reciclados, regenerados o destruidos. destruidos Artículo 9 Sistemas de responsabilidad de los productores Artículo 10 Formación y certificación Los Estados miembros establecerán o adaptarán programas de certificación que y procesos de evaluación: ) instalación, revisión, mantenimiento, p incluyan reparación o desmontaje , controles de fugas y recuperación. Programas de formación a las personas físicas que se encarguen de la recuperación de los gases fluorados de efecto invernadero de los aparatos de aire acondicionado de los vehículos de motor Panorámica Actual de los Refrigerantes. Artículo 4. Control de fugas Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. a) aparatos fijos de refrigeración; b) aparatos fijos de aire acondicionado; c) bombas de calor fijas; d) aparatos fijos de protección contra incendios; e) unidades de refrigeración de camiones y remolques frigoríficos (defs. 26 y 27) f) aparamenta eléctrica; g) ciclos Rankine con fluido orgánico.. CARGA DE REFRIGERANTE FRECUENCIA DE REVISIÓN DE FUGAS Sin Detector de Fugas Con detector de fugas ≥ 5 5 ton equivalente i l CO2 12 12 meses 24 24 meses ≥ 50 ton equivalente CO2 6 meses 12 meses ≥ 500 ton equivalente ≥ 500 ton equivalente CO2 3 meses 3 meses Detector fugas obligatorio carga > de 500 ton eq CO2 Art.5 pto 1 6 meses 6 meses El Reglamento establece las restricciones no en base a la cantidad neta de refrigerante, sino a la cantidad equivalente de CO2, en base al valor de su PCA. Esto supone que las restricciones serán tanto mayores cuanto mayor sea el valor del PCA del refrigerante. Los valores de PCA publicados se basan en el 4º Informe del IPCC, estando ya publicado el 5º Informe con los datos actualizados. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Artículo 10. Formación y Certificación. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Estructura del Reglamento Capítulo III Comercialización y Control de Uso Artículo Comentario Artículo 11 Restricciones de Artículo 11 Restricciones de La comercialización de productos y aparatos enumerados en el anexo III, III a excepción de los equipos militares, estará prohibida a partir de la fecha especificada en dicho anexo. Previa solicitud motivada de una autoridad competente de un Estado miembro, la Comisión podrá autorizar de modo excepcional, una exención de hasta cuatro años Comercialización. Artículo 12 Etiquetado e información sobre el producto y el aparato. Los productos y aparatos que contengan gases fluorados de efecto invernadero o cuyo funcionamiento dependa de ellos no se comercializarán si no han sido etiquetados, informando de que contiene Gas Fluorado, identificando el gas y la cantidad equivalente en toneladas de CO2 que contiene o debería de contener según diseño Los Gases fluroados L G fl d comercializados se etiquetarán indicado si son regenerados o i li d i á i di d i d reciclados, si están destinados a destrucción, exportación, o materia prima Artículo 13 Control de Uso. A partir del 1 de enero de 2020 se prohibe el uso de gases fluorados de efecto invernadero con un PCA> a 2.500, para revisar o efectuar el mantenimiento de de refrigeración con un tamaño de carga de aparatos p g g de 40 toneladas equivalentes q CO2 o más Hasta 1 de enero de 2030 a) los gases fluorados de efecto invernadero regenerados, con un potencial de calentamiento atmosférico igual o superior a 2500, usados para el mantenimiento o la revisión de aparatos de refrigeración existentes, siempre que dichos gases hayan sido etiquetados de conformidad con lo dispuesto en el artículo 12, apartado 6; b) los gases fluorados de efecto invernadero reciclados, con un potencial de calentamiento atmosférico igual o superior a 2500, usados para el mantenimiento o la revisión de aparatos de refrigeración existentes, siempre que dichos gases se hayan recuperado de tales aparatos. Artículo 14 Precarga de aparatos con HFC. Desde el 1 de enero de 2017, los aparatos de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor cargados con HFC no serán comercializados salvo que los HFC cargados en estos aparatos se computen dentro del sistema de cuota a que hace referencia el capítulo IV Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Art.2 11) «aparato sellado herméticamente»: aparato en el que todas las partes que contengan gases fluorados de efecto invernadero estén sujetas mediante soldaduras, abrazaderas o una conexión permanente similar, la cual podrá contar con válvulas protegidas u orificios de salida protegidos que permitan una reparación o eliminación adecuadas y cuyo índice de fugas, determinado mediante ensayo, sea inferior a 3 gramos al año bajo una presión equivalente como mínimo al 25 % de la presión máxima permitida; Art.2 32) «uso comercial»: uso a efectos de almacenamiento, exposición o distribución de productos, para su venta a usuarios finales, en venta al por menor y servicios alimentarios; Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Los refrigerantes más comunes en este tipo de equipos afectados por la prohibición son el R404A, R422D y R507A Entre estos equipos podemos incluir: • • • • • • • Professional storage cabinets; Blast cabinets; Walk‐in cold rooms; Ice makers Ice cream and milk shake machines Refrigeration process chillers; Condensing units • • • • • Remote refrigerated display cabinets Plug‐in refrigerated cabinets for supermarkets Beverage coolers Plug‐in freezers for sales of frozen products. g vendingg machines Refrigerated Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Art.2 (37) «centrales frigoríficas multicompresor compactas»: sistemas con dos o más compresores que funcionan en paralelo y están conectados a uno o varios condensadores comunes y a un cierto número de dispositivos de refrigeración, f ó como expositores, muebles bl frigoríficos, f íf congeladores l d o a cámaras á f frigoríficas íf d conservación; de ó Art.2 (38) «circuito refrigerante primario de sistemas en cascada»: circuito primario de sistemas indirectos de temperatura media, en los que la combinación de dos o más circuitos separados de refrigeración se conecta en series de modo que el circuito primario absorbe el calor del condensador del circuito secundario para la temperatura intermedia; Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. HFC<150 HFC<1500 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Valores admisibles máximos de GWP de refrigerantes en cada aplicación Refrigeración Refrigeración doméstica Refrigeración comercial hermética Aparatos fijos Aparatos fijos refrigeración Centrales Qo ≥ 40kW (excepción primario cascadas 1500) Aparatos Partidos simples de aire i l d i Acondicionado >3kg 3000 GWP d del HFC 2500 Aparatos Portátiles de p aire Acondicionado 2000 primario cascadas 1500 1000 750 500 150 0 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 Restricciones al uso de fluidos HFC. F-Gas 2014 2025 2026 2027 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Estructura del Reglamento Capítulo Artículo Comentario IV Reducción de la Cantidad de HFC Comercializados Artículo 15 Reducción de la cantidad de HFC comercializados. la cantidad de HFC que los productores e importadores tengan derecho a comercializar en la Unión cada año no supere la cantidad máxima para el año en cuestión, calculada de conformidad con el anexo V. El presente artículo no se aplicará a los productores o importadores de menos de 100 toneladas equivalentes de CO2 de HFC al año. Artículo 16 Asignación de cuotas de Artículo 16 Asignación de cuotas de comercialización de HFC A más tardar el 31 de octubre de 2014, 2014 la Comisión determinará, determinará mediante actos de ejecución, respecto a cada productor o importador que haya notificado datos con arreglo al artículo 6 del Reglamento (CE) n o 842/2006, un valor de referencia basado en la media anual de las cantidades de hidrofluorocarburos que el productor o importador haya notificado haber comercializado entre 2009 y 2012. Los valores de referencia se calcularán de conformidad con el anexo V del presente Reglamento. l A más tardar el 31 de octubre de 2017, y posteriormente cada tres años, la Comisión recalculará los valores de referencia de los productores e importadores a que se refieren los apartados 1 y 2. Artículo 17 Registro. Artículo 17 A más tardar el 1 de enero de 2015, la Comisión creará un registro electrónico de cuotas de comercialización de hidrofluorocarburos, y garantizará su funcionamiento Artículo 18 Transferencia de cuotas y autorización de utilizar las cuotas para la comercialización co e c a ac ó de HFC C e en apa aparatos atos importados . Todo productor o importador respecto al que se haya determinado un valor de referencia de conformidad con el artículo 16, apartados 1 o 3, y al que se haya asignado as g ado u unaa cuota de co conformidad o dad co con eel aartículo t cu o 16, 6, apa apartado tado 5, pod podráá ttransferir a se dicha cuota, en el registro a que se refiere el artículo 17, apartado 1, en relación con la totalidad o una parte de las cantidades, a otro productor o importador de la Unión o a otro productor o importador que esté representado en la Unión por un representante exclusivo, tal como contempla el artículo 16, apartado 5, párrafos segundo y tercero. Todo productor o importador que haya recibido su cuota con arreglo a lo dispuesto en el artículo 16, apartados 1 y 3, o a quien se haya transferido una cuota con arreglo a lo dispuesto en el apartado 1 del presente artículo, podrá autorizar a otra empresa a utilizar su cuota a los efectos del artículo 14. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. ANEXO V. Reducción de la cantidad disponible refrigerantes (HFC) • Límites evaluados en toneladas equivalentes de CO2 (referencia GWP del gas) • No aplica a productores/importadores de <100 toneladas CO2 año (70kg R134a, 25kg R404A) R f i C / f b i ió / Referencia: Consumo / fabricación / importación promedio entre 2009 y 2012 Phase-down HFC F-Gas 2014 93% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 63% OBJETIVO: 45% 21% 31% 24% 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 Consecuencias: reducción disponibilidad incremento del precio (se solapará con las prohibiciones al uso, es difícil analizar tendencias) Periodo más crítico: año 2018, reducción de un 37% respecto situación actual Panorámica Actual de los Refrigerantes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes ÍNDICE Presentación del Grupo de Investigación en Ingeniería Térmica. Antecedentes. Principales aspectos del Reglamento EU nº517/2014. Escenario que afrontamos. IES Llombai, Burriana 30-11-2015 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario que afrontamos. Marco legislativo en Refrigeración / Climatización. Climatización • Ley 16/2013 Real Decreto 1042/2013, de 27 de diciembre 2013. Establece un impuesto de 0,02·GWP €/kg a refrigerantes fluorados con GWP>150100 años con un máximo de 100€/kg R134a = 26 €/kg R404A=78,86 R404A=78 86 €/kg • EU Reg 517/2014, de 16 Abril de 2014 (F-Gas) • Anexo 3 - 13: A partir del 1/1/2022 Prohibido uso de refrigerantes HFC con GWP>150 en instalaciones centralizadas de ≥40kW, excepto para refrigerantes primarios en cascadas, donde se permite hasta HFC con GWP 1500 GWP<1500 Desaparición del R134a, R404A, R507A en sistemas centralizados • Anexo 3 - 12: A ppartir del 1/1/2020 pprohibido uso de HFC con GWP≥2500 en sistemas con carga equivalente de CO2 superior a 40tCO2,equ Límites de recarga: R134a = 27.97kg R404A = 10.2kg Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario que afrontamos. La normativa supone una restricción importante a los fluidos refrigerantes hasta ahora utilizados, es decir aquellos que tienen un elevado GWP es decir, aquellos que tienen un elevado GWP. 1. Por la Tasa impositiva 2 Por las 2. l prohibiciones hibi i 3. Por el régimen de cuotas que obligará a ir a refrigerantes fl fluorados d con reducido d id GWP para que haya mayor disponibilidad en el mercado Seguimos en la búsqueda del refrigerante ideal, lo que nos ha hecho ir transitando por diferentes familias de fluidos de trabajo. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario que afrontamos. Requisitos del refrigerante Los métodos alternativos de producción de frío (termoelectricidad, (termoelectricidad termomágnético…), termomágnético ) que nos permitieran trabajar a gran escala y sin utilizar refrigerante o con fluidos respetuosos con el medioambiente, todavía no están desarrollados tecnológicamente, se necesita más investigación en ellos. Por lo tanto necesitamos replantearnos qué fluidos de trabajo podemos utilizar en las plantas frigoríficas de compresión de vapor, y con ellos determinar qué tecnología utilizaremos. Refrigerante Propiedades físicas, químicas y termodinámicas Características de seguridad y operación Propiedades medioambientales Otros aspectos Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Propiedades físicas, químicas y termodinámicas • Presiones evaporación por encima de la atmosférica en el rango de utilización. • Temperatura y presión crítica relativamente altas respecto a las condiciones de condensación . • Presiones moderadas en el condensador. • Elevada densidad en la zona de vapor. • Baja temperatura de congelación y bajo punto normal de ebullición. • Elevado calor latente de vaporización y bajo volumen de aspiración (↑Qvol) volumétrico lo más alto p posible • Trabajo j de compresión p • Presentar buenas propiedades de transmisión de calor: calor específico, conductividad térmica, viscosidad, tensión superficial. • Inerte y estable frente a los materiales que integran la instalación frigorífica.. frigorífica • Dieléctrico. • Buena solubilidad eléctrica • Reducida solubilidad en agua. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Características de Seguridad y operación Hidrógeno • No tóxico (Grupo A) + No inflamable (Grupo 1) + No explosivo • Facilidad de manipulación Inflamable fl bl Tóxico • Facilidad de detección de fugas • Buena interacción con el lubricante • Comportamiento inocuo frente a la humedad Cloro Elevados tiempos de vida en la Atmósfera Características Medioambientales • ODP = 0 (realidad en Europa a partir del 1/1/2015) • Bajo GWP (a partir del 1/1/2022 GWP<150) • Con el mayor rendimiento posible (Para que el TEWI sea lo más bajo posible) Otros aspectos • Permitido por la normativa (F-Gas, UE 517/2014 ) • Libre de impuestos (Ley 16/2013) • Bajo Coste Flúor Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Características Medioambientales OJO con los estudios basados en el TEWI (Total Equivalent Warming Impatc) Hay parámetros difícilmente evaluables de forma objetiva que pueden alterar el resultado. CO2 (kg) HFC (kg)·GWP=CO2 (kgeq) GWP = Global Warming Potential L = Ratio anual de fugas (kg/año) HFC n = Vida operativa de la instalación (año) m = Carga de refrigerante (kg) α = Factor de recuperación/reciclaje (0 ‐1) EFECTO DIRECTO EFECTO EFECTO INDIRECTO TEWI = ( GWP × m × L × n ) + ( GWP × m × [1‐α] ) + ( n × Ean × β ) Fugas refrig. durante g g funcionamiento Pérdida durante recuperación de refrig. Consumo de energía Ean = Consumo anual de energía eléctrica (kWhe) β = Factor de emisiones de CO2 en generación eléctrica (kg CO2/kWhe) Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Características Medioambientales COP 1 1,25 1,5 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 GWP= 1000 GWP 4.000 3.150 2.500 1.500 750 400 150 50 1 COP= 2,5 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Refrigerantes Actuales GWP<1500 Naturales Orgánicos Hidrocarburos Sintéticos Inorgánico HFC puros HFO puros Mezclas Agua R134a R1234yf R450A R600a Amoniaco R32 R1234ze(E) R448A R290 CO2 R152a R1234ze(Z) R449A R161 R1233zd(E) R513A R1336mzz R454B R1270 …. Fluido R22 Fluidos disponibles en el mercado i id permitidos por Protocolo de Montreal (excepto R22) TNBP Familia HCFC T_descarga isentrópica desde NBP hasta Pk(40ºC) Grupo Tcrit PM T-NBP qv - NBP GWP - NBP Panorámica Actual de los Refrigerantes. Seguridad (ºC) (kg/kmol) (ºC) (kJ/kg) (kJ/m3) WGI-AR5 Pcrit (bar) 49,9 96,1 86,47 Std-34 -2013 234 1087 88 A1 Escenario que afrontamos. -41,09 1760 COP (To=-10; Tk=40) COP (To=-30; Tk=40) 4,11 2,48 R161 HFC 50 1 50,1 102 1 102,1 48 06 48,06 -37 84 -37,84 425 1081 80 A3 4 4 15 4,15 2 51 2,51 R152a HFC 45,2 113,3 66,05 -24,32 330 1101 65 A2 138 4,24 2,56 R32 HFC 57,8 78,1 52,02 -51,91 382 1128 142 A2L 677 3,95 2,38 R134a HFC 40,6 101,1 102,03 -26,36 217 1128 50 A1 1300 4,03 2,38 R407F HFC 47,5 82,7 82,06 -46,33 257 1135 75 A1 1674 3,71 2,20 R410A HFC 49 0 49,0 71 3 71,3 72 59 72,59 -51,70 51 70 273 1126 93 A1 1924 3 77 3,77 2 25 2,25 R125 HFC 36,2 66,0 120,02 -48,36 164 1102 47 A1 3170 3,30 1,83 R404A HFC 37,3 72,0 97,60 -46,50 201 1089 54 A1 3943 3,54 2,03 R507A HFC 37,0 70,6 98,86 -47,01 197 1088 53 A1 3985 3,52 2,01 R143a HFC 37,6 72,7 84,04 -47,52 227 1068 59 A2L 4800 3,64 2,11 R23 HFC 48,3 26,1 70,01 -82,25 240 1103 - A1 12400 - - R508B HFC 37,7 11,2 95,39 -87,83 165 1071 - A1 13000 34,29 14,69 R444B HFC/HFO 48,6 97,1 83,51 -42,59 262 1129 63 A1 295 3,68 2,18 R450A HFC/HFO 40,7 , 105,9 , 109,00 , -25,04 , 203 1114 43 A1 547 3,94 , 2,30 , R513A HFC/HFO 3,66 97,50 108,76 -28,38 195 1093 41 A1 573 3,88 2,26 R448A HFC/HFO 41,9 85,0 96,95 -42,65 218 1122 56 A1 1273 3,67 2,15 R449A HFC/HFO 41,0 85,0 97,36 -41,87 217 1121 55 A1 1282 3,69 2,16 R452A HFC/HFO 3,74 75,50 110,75 -45,07 184 1104 43 A1 1945 3,46 1,97 R1234ze HFO 36,3 109,4 114,04 -19,27 196 1103 40 A2L 1 3,98 2,32 R1234yf HFO 33,8 94,7 114,04 -29,78 180 1066 40 A2L 1 3,76 2,15 R718 Inorgánico 220,6 100,8 18,02 99,61 2257 1333 40 A1 0 - - R717 Inorgánico 113 3 113,3 132 3 132,3 17 03 17,03 -33,59 33 59 1370 1204 173 B2L 0 4 28 4,28 2 57 2,57 R744 Inorgánico 73,8 31,0 44,01 -54,33 347 5230 132 A1 1 3,31 1,92 Propileno Orgánico 45,6 91,1 42,08 -47,91 439 1023 70 A3 2 3,96 2,37 R600a Orgánico 36,3 134,7 58,12 -12,08 365 1020 40 A3 3 4,11 2,43 R290 Orgánico 42 5 42,5 96 7 96,7 44 10 44,10 -42 42,41 41 426 1017 56 A3 3 3 97 3,97 2 35 2,35 Etano Orgánico 48,7 32,2 30,07 -88,82 490 994 - A3 6 - - p, v Tcrit, COP, , t, T(debidas a P) Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Refrigerante GWP100 HFC‐23 12400 HFC‐236fa 8060 R218* 7000 HFC‐143a 4800 HFC‐227ea 3350 HFC‐125 3170 HFC‐43‐10mee 1650 HFC‐236ea HFC 236ea 1330 HFC‐134a 1300 HFC‐236cb 1210 HFC‐134 1120 HFC‐245fa 858 HFC‐365mfc 804 HFC‐245ca 716 HFC‐32 677 HFC‐143 353 HFC‐152a HFC 152a 148 HFC‐41 116 HFC‐152 16 R170 6 HFC‐161 4 R600* 4 R600a 3 R290* 3 R1270 2 HFC‐1336mzz HFC 1336mzz 2 HFC‐1234yf 1 HFC‐1234ze 1 R744 1 RE170 1 Tasa €/kg teq_CO2/kg_refr 100 12,4 100 8,06 100 7 96 4,8 67 3,35 63,4 3,17 33 1,65 26 6 26,6 1 33 1,33 26 1,3 24,2 1,21 22,4 1,12 17,16 0,858 16,08 0,804 14,32 0,716 13,54 0,677 7,06 0,353 0 0,148 0 0,116 0 0,016 0 0,006 0 0,004 0 0,004 0 0,003 0 0,003 0 0,002 0 0,001 0 0,001 0 0,001 0 0,001 0 0,001 Refrigerante R508B R451A R451B R444B R446A R450A R447A R513A R413A R448A R449A R426A R407C R437A R407F R407A R410A R452A R427A R417A R424A R422A R407B R422D R434A R428A R404A R507A Grupo A2 A2L A2L A2L A2L A1 A2L A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 GWP100 0 133 146 283 461 547 572 573 1144 1273 1282 1371 1624 1639 1674 1923 1924 1945 2024 2127 2212 2473 2547 2847 3076 3417 3943 3985 Tasa €/kg 0,00 0,00 0,00 5,66 9,21 10,93 11,43 11,45 22,88 25,47 25,64 27 41 27,41 32,48 32,77 33,48 38 47 38,47 38,47 38,90 40,48 , 42,55 44,24 49,47 50,93 56,95 61,51 68,34 78,86 79,70 teq_CO2/kg_refr 0,00 0,13 0,15 0,28 0,46 0,55 0,57 0,57 1,14 1,27 1,28 1 37 1,37 1,62 1,64 1,67 1 92 1,92 1,92 1,95 2,02 2,13 , 2,21 2,47 2,55 2,85 3,08 3,42 3,94 3,99 Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Selección del refrigerante según condiciones de trabajo 40 30 21 13 5 -3 -10 -17 -23 -29 -35 -40 -46 -51 -56 -60 -65 -69 -73 Para la T de evaaporación, la presión > 1 ar 60 50 Presión de cond densación < P ressión critica 162 144 127 112 97 84 72 Presión mínima de trabajo > 1 bar 148 121 99 81 67 55 45 37 30 24 20 16 13 11 9 7 6 5 4 3,3 2,7 2,2 1,8 15 1,5 1,2 1,00 0,82 0,67 0,55 0,45 0,35 0 35 0,3 0,25 0,20 0,16 0,13 0,11 , 0,09 0,07 0,06 0,05 bar ºC Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Selección del refrigerante según condiciones de trabajo 162 144 127 112 97 84 72 60 50 40 30 21 13 5 -3 -10 -17 -23 -29 -35 -40 -46 -51 -56 -60 -65 -69 -73 Presión de con ndensación < P reesión critica 4 3 2 ln (P) bar Para la T de evvaporación, la preesión > 1 ar 5 1 0 Presión mínima de trabajo > 1 bar ‐1 1 ‐2 ‐3 2,30E‐03 2,80E‐03 3,30E‐03 3,80E‐03 1/T (K‐1) 4,30E‐03 4,80E‐03 148 121 99 81 67 55 45 37 30 24 20 16 13 11 9 7 6 5 4 3,3 2,7 2,2 1,8 15 1,5 1,2 1,00 0,82 0,67 0,55 0,45 0,35 0,3 0,25 0,20 0,16 0,13 0,11 0,09 0,07 0,06 0,05 bar ºC CO2 Amoniaco Etano Propano Propileno R161 (GWP:4) R1234 f (GWP<4 4) R1234yf (GWP<4.4) R444B (GWP:295) R513A (GWP:573) R32 (GWP:716) R449A (GWP:1281) R448A (GWP:1274) Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Hidro‐Fluoro‐Olefinas (HFO) R1234yf Compuestos formados por átomos de flúor, hidrógeno y carbono, con enlaces insaturados en los enlaces entre átomos carbono. carbono HFC Son moléculas más inestables que los HFC convencionales debido a la inestabilidad del enlace doble. Esto reduce su tiempo de vida en la atmósfera, reduciendo el valor de GWP En lo que a la Seguridad se refiere, presentan dos aspectos negativos: ‐ Ligera Inflamabilidad. ‐ Descomposición a relativas altas temperaturas formando ácido fluorhídrico. ‐ Pese a ser HFC, la UE no los incluye en la definición de HFC y, por lo tanto, no participan en el calendario de reducción de éstos en el mercado. Panorámica Actual de los Refrigerantes. Escenario q que afrontamos. Hidro‐Fluoro‐Olefinas (HFO) Fabricantes: ‐ R1234yf : sustituto del R134a en vehículos ‐ R1234ze(E) y R1233zd(E): utilizados en enfriadoras. ‐ R1233zd(E) y R1225ye(Z): agentes espumantes y para enfriadoras ‐ R1336 R1336mzz: utilizado tili d como agente t espumante t y en bombas b b d calor de l d alta de lt temperatura, debido a su no inflamabilidad. pero mezclado con R32 ‐ R1123 (Ashagi g Glass Co): sustituto del R410A y del R32, p ‐ R448A (N40): diseñado para sustituir al R33 y al R404A en aplicaciones de media y baja temperatura. ‐ R450A (N13): diseñado para sustituir al R134a en aplicaciones de media temperatura. ‐ R449A (XP40): diseñado para sustituir al R404A y R507A ‐ R513A (XP10): diseñado para sustituir al R134a ‐ DR‐55 y DR5A: diseñados para sustituir al R410A Proyecto: Aplicación del CO2 Transcrítico Panorámica Actual de los Refrigerantes FIN IES Llombai, Burriana 30-11-2015
