Mezclas de refrigerantes para desafiar la eficiencia de los hidrocarburos

ESPAÑA: Los investigadores han identificado una serie de mezclas de refrigerantes que podrían proporcionar una alternativa más eficiente a los hidrocarburos puros en pequeños sistemas de refrigeración.

El isobutano (R600a) ha reemplazado al R134a como refrigerante dominante en refrigeradores/congeladores domésticos, mientras que el propano (R290) ha sido ampliamente adoptado como la opción ambiental preferida para aparatos de refrigeración comerciales independientes. Esto es particularmente cierto en Europa, donde la normativa sobre gases fluorados (517/2014) prohíbe el uso de refrigerantes con un PCA superior a 150 en sistemas de refrigeración de pequeña capacidad.

Además de tener un PCA muy bajo, los refrigerantes a base de hidrocarburos son conocidos por su eficiencia energética. Como estos gases cumplen los requisitos de toda la legislación medioambiental, hasta ahora parece que ha habido pocos esfuerzos para mejorar el rendimiento del refrigerante. Esto a pesar de las cifras que estiman que más de 1.500 millones de refrigeradores de hidrocarburos en todo el mundo representan aproximadamente el 2,6% del consumo eléctrico mundial.

Científicos del Grupo de Ingeniería Térmica del Departamento de Ingeniería Mecánica y Construcción de la Universitat Jaume I de Valencia han identificado un pequeño número de mezclas de refrigerantes que, en teoría, podrían proporcionar opciones energéticamente más eficientes que el R600a y el R290.

El grupo estudió 110.880 mezclas de refrigerantes y se evaluaron termodinámicamente frente a R600a y R290 para fines de refrigeración.

Los refrigerantes considerados para las mezclas fueron R290 (propano), R600a (isobutano), R600 (butano), R1270 (propileno), R152a, R32, R1234yf, R1234ze(E), R1233zd y R744 (CO2). Sólo se consideraron mezclas con un máximo de tres componentes. El GWP máximo de cualquier mezcla potencial se fijó en 150 y el deslizamiento efectivo máximo permitido en el evaporador fue de 10 K.

De ellas, solo se seleccionaron las mezclas que presentaban incrementos teóricos de COP de 0 a 15 % y variaciones en la capacidad de enfriamiento volumétrico de -30 a 30 % en comparación con R600a y R290. Finalmente, las mezclas restantes se optimizaron nuevamente con una variación de la fracción másica de cada componente del 0,5%.

Se encontró que las mezclas de R1234yf/R600a y R1270/R600a ofrecían un pequeño aumento en el COP, entre 0,3% y 0,6% y entre 0,1% y 0,8% respectivamente, en comparación con R600a. Se observó un pequeño aumento en VCC de entre 5,9% y 6,4% para la mezcla R1234yf/R600a y entre 6,3% y 11,2% para la mezcla R1270/R600a.

Las mezclas de R1270/R600, R152a/R600, R1234zeE/R600 y R290/R600 lograron aumentos de COP de entre 1,7%-5,3%, 3,3%-7,6%, 2,5%-4,4%, 2%-4,5%, 1,6%-8,6 %, respectivamente, pero el VCC disminuyó significativamente hasta un 28%.

De las posibles alternativas al R290, las mezclas formadas por una pequeña proporción de R744 con R290, R1234yf, R152a o R1234ze(E) alcanzaron COP superiores, entre el 3,4% y el 11,6%. El VCC, sin embargo, difirió considerablemente entre las mezclas. También identificó la mezcla de R32 y R290, que lograron un aumento en COP y VCC de entre 0,8% y 2,3% y 8,8% y 13%, respectivamente.

Los investigadores insisten en que está claro que existen algunas mezclas de refrigerantes que podrían ofrecer un pequeño aumento del COP en comparación con los hidrocarburos puros en sistemas pequeños. Aceptan, sin embargo, que será necesaria una validación experimental para confirmar las posibilidades reales de las mezclas identificadas.

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