Los refrigerantes son fundamentales en nuestra vida diaria. Están presentes en el aire acondicionado que usamos en casa, los sistemas de refrigeración industrial que mantienen frescos nuestros alimentos y los equipos que transportan mercancías perecederas. También juegan un papel esencial en garantizar temperaturas confortables en oficinas, hospitales, vehículos y grandes edificios.
Sin embargo, estos compuestos químicos, invisibles en el día a día, tienen un impacto significativo en el cambio climático, y es importante entender su rol para gestionarlos correctamente.
¿Qué son los refrigerantes y por qué es importante conocerlos?
Los refrigerantes son sustancias diseñadas para absorber y liberar calor, permitiendo que los sistemas de refrigeración y aire acondicionado enfríen espacios o mantengan productos a temperaturas específicas. A lo largo del tiempo, diferentes tipos de refrigerantes han sido utilizados, cada uno con ventajas técnicas, pero también con impactos en el cambio climático importantes.
Antes: CFC y HCFC
- CFC (Clorofluorocarbonos): Compuestos químicos que se usaban ampliamente en refrigeración hasta los años 90. Si bien eran efectivos, demostraron ser extremadamente dañinos para la capa de ozono, una barrera protectora en la atmósfera que nos protege de los rayos ultravioleta.
- HCFC (Hidroclorofluorocarbonos): Introducidos como una alternativa “menos dañina” a los CFC, los HCFC también tienen un impacto en la capa de ozono, aunque menor. Sin embargo, ambos compuestos tienen un alto Potencial de Calentamiento Global (GWP), lo que significa que contribuyen significativamente al calentamiento global.
Por estas razones, los CFC y HCFC fueron eliminados progresivamente gracias al Protocolo de Montreal (1987) y reemplazados en gran medida por los HFC.
Hoy: HFC (Hidrofluorocarbonos)
Los HFC son ahora los refrigerantes más comunes. Aunque no dañan la capa de ozono como sus predecesores, su impacto climático sigue siendo preocupante debido a su alto Potencial de Calentamiento Global, que puede ser miles de veces mayor que el CO₂.
- Ejemplos comunes de HFC: R-410A: Muy utilizado en aires acondicionados residenciales y comerciales. Tiene un GWP de 2.088, lo que significa que un kilogramo emitido equivale a 2.088 kg de CO₂. R-134a: Usado principalmente en sistemas de aire acondicionado de vehículos y refrigeración comercial. Tiene un GWP de 1.430.
Refrigerantes más avanzados y el R-32
Para reducir el impacto en el cambio climático, la industria ha comenzado a implementar refrigerantes alternativos con menor GWP, como:
- R-32 (Difluorometano): Considerado una opción de “nueva generación”, el R-32 tiene un GWP de 675, mucho menor que el R-410A. Es más eficiente energéticamente y tiene menor impacto en el cambio climático. Por estas razones, está siendo adoptado en sistemas de aire acondicionado domésticos y comerciales como una alternativa más sostenible.
- CO₂ (Dióxido de Carbono): Usado en sistemas de refrigeración comercial e industrial. Tiene un GWP de solo 1, pero requiere equipos más avanzados debido a sus altas presiones de operación.
- NH₃ (Amoníaco): Popular en sistemas industriales por su eficiencia, aunque su toxicidad limita su uso a aplicaciones controladas.
- Hidrocarburos (HC): Como el isobutano (HC-600a), usado principalmente en refrigeración doméstica. Son altamente eficientes y tienen un GWP muy bajo, pero presentan riesgos de inflamabilidad.
¿Dónde encontramos estos refrigerantes?
Los refrigerantes están presentes en múltiples sistemas que usamos a diario, desde los más simples hasta los más complejos. Para comprender su impacto y gestionar sus emisiones, es importante identificar dónde los encontramos y cómo funcionan en cada contexto.
1. Refrigeración doméstica:
Este es el uso más común y cercano a todos nosotros. Incluye heladeras y freezers en los hogares, que generalmente usan refrigerantes como R-134a o isobutano (HC-600a). Aunque son pequeños, estos sistemas pueden liberar gases si no se manejan correctamente al final de su vida útil.
2. Refrigeración comercial
En esta categoría se incluyen los sistemas de supermercados, tiendas de alimentos y expendedoras automáticas. Aquí predominan refrigerantes como el R-404A y el R-507A, que son mezclas de HFC diseñadas para equipos más grandes. Además, el transporte refrigerado (camiones, contenedores y vagones) también entra en esta categoría, usando sistemas capaces de mantener productos sensibles a temperaturas específicas durante largos trayectos.
3. Procesos industriales
En industrias como la alimenticia, la petroquímica o el almacenamiento de productos a bajas temperaturas, se usan sistemas de gran capacidad que requieren refrigerantes robustos. Los más comunes son el amoníaco (NH₃) y el R-717, que son altamente eficientes pero deben manejarse con cuidado debido a su toxicidad.
4. Aire acondicionado estacionario
Este tipo de sistemas abarca desde el aire acondicionado en los hogares hasta equipos de gran capacidad instalados en oficinas, hospitales o centros comerciales. El R-410A es el refrigerante más común en esta categoría, aunque el R-32, con un menor GWP, está ganando popularidad por su eficiencia energética y menor impacto en el cambio climático.
5. Aire acondicionado móvil
Los vehículos, camiones y trenes utilizan sistemas de aire acondicionado diseñados para espacios pequeños pero con altas demandas. El R-134a ha sido el estándar durante muchos años, aunque su impacto en el cambio climático está impulsando el desarrollo de alternativas más sostenibles.
¿Qué sistemas generan mayores emisiones?
En general, los sistemas más grandes y complejos, como los de refrigeración industrial o comercial, tienen mayores emisiones fugitivas debido a su tamaño y la cantidad de refrigerante que manejan. Sin embargo, no debemos subestimar el impacto de equipos más pequeños, como los splits domésticos, especialmente si no se les da un mantenimiento adecuado o se gestionan mal al final de su vida útil.
¿Cuándo se debe cuantificar las emisiones de gases refrigerantes?
Aunque no siempre son visibles, las fugas de refrigerantes pueden ocurrir en tres momentos:
- Durante la instalación: Cuando se cargan los equipos, especialmente si no vienen precargados de fábrica.
- En el uso diario: Por fugas en las conexiones o desgaste de los componentes. Es importante destacar que, en el mantenimiento de estos equipos, suele ser necesario recargar los gases refrigerantes.
- Al final de la vida útil: Si no se recuperan los gases correctamente durante la disposición del equipo.
¿Cómo se calcula la huella de carbono de los gases refrigerantes?
Existen diversas metodologías para cuantificar la huella de carbono a nivel organizacional. Entre las más populares se encuentran el GHG Protocol y la norma ISO 14064-1. Ambas son totalmente compatibles, por lo que cada empresa puede elegir la que mejor se adapte a sus necesidades. Nosotros optamos por la norma ISO, y si deseas conocer en detalle nuestras razones, te invitamos a leer aquí un artículo donde analizamos las ventajas y desventajas de cada enfoque.
GHG Protocol y los gases refrigerantes
El GHG Protocol es ampliamente reconocido por su enfoque práctico y su facilidad para medir y gestionar las emisiones de gases de efecto invernadero.
Este protocolo clasifica las emisiones en tres alcances:
- Alcance 1: Emisiones directas Son aquellas que provienen de fuentes que la empresa posee o controla directamente. Ejemplo: Las emisiones de los gases refrigerantes, que se liberan en forma de fugas en equipos de refrigeración y aire acondicionado. Dentro del Alcance 1 se incluyen las emisiones fugitivas: aquellas que resultan de fugas intencionales o no intencionales, como las pérdidas de refrigerantes en un sistema.
- Alcance 2: Emisiones indirectas por consumo de energía Se refieren a las emisiones asociadas a la generación de electricidad, calor o vapor que la empresa consume.
- Alcance 3: Otras emisiones indirectas Comprenden todas aquellas emisiones que ocurren a lo largo de la cadena de valor, como el transporte y la distribución de productos.
ISO 14064-1 y los gases refrigerantes
La norma ISO 14064-1, en su versión más reciente (2018), es una herramienta fundamental para que las empresas midan y gestionen su huella de carbono.
Esta norma establece un marco estandarizado para identificar, cuantificar y reportar las emisiones de gases de efecto invernadero, dividiéndolas en dos grandes categorías:
- Emisiones directas: Aquellas que provienen de fuentes controladas directamente por la empresa.
- Emisiones indirectas: Aquellas que se originan en fuentes que, si bien no están bajo el control directo de la empresa, son consecuencia de sus actividades.
Además, la ISO 14064-1 define un inventario de categorías de fuentes y sumideros de emisiones, dividido en seis categorías (1, 2, 3, 4, 5 y 6). Por ejemplo, en la Categoría 1 se incluyen diversas subcategorías, tales como:
- Combustión móvil
- Combustión fija
- Emisiones de procesos
- Emisiones fugitivas directas causadas por la liberación de GEI en sistemas antropogénicos
- Emisiones y remociones directas causadas por el uso del suelo, los cambios en el uso del suelo y la silvicultura (USCUS)
Dentro de esta estructura, las pérdidas de gases refrigerantes se clasifican en la subcategoría de emisiones fugitivas en sistemas antropogénicos. Desde la perspectiva de la norma ISO 14064-1, es esencial identificar, cuantificar y reportar estas emisiones con precisión, ya que suelen involucrar gases con un Potencial de Calentamiento Global muy elevado, como los HFC.
Para ello, al elaborar un inventario según la ISO 14064-1 se utilizan datos confiables provenientes de registros de mantenimiento, inventarios de refrigerantes y mediciones específicas, garantizando así una evaluación rigurosa y transparente.
Métodos para Calcular las Emisiones de Refrigerantes
La forma de calcular las emisiones de refrigerantes varía según los datos disponibles, el nivel de precisión requerido y los recursos de cada organización. En esta guía, te presentamos tres métodos de manera clara y detallada, para que puedas elegir el que mejor se adapte a tus necesidades.
1. Método de Evaluación Preliminar (Screening Method)
Este método es como una radiografía inicial: no ofrece todos los detalles, pero permite obtener una idea general de las emisiones. Es ideal para quienes están comenzando a medir sus emisiones de gases de efecto invernadero y necesitan una aproximación rápida y sencilla.
¿Cómo Funciona?
Este método se basa en el uso de factores de emisión estándar para cada tipo de equipo y refrigerante, utilizando promedios generales. Al ser un método sencillo, no requiere recopilar datos excesivamente complejos, y se enfoca en la etapa activa del año en curso.
¿Qué Necesitas?
- Tipo de equipo: (Ejemplo: aire acondicionado residencial, refrigeración comercial, etc.)
- Cantidad de unidades en operación.
- Tipo de refrigerante utilizado.
- Capacidad total del equipo (en kilogramos).
Además, se aplican factores para:
- Pérdidas durante la instalación (cuando se cargan nuevos equipos).
- Tasa de fugas anuales (fase operativa).
- Porcentaje de refrigerante restante al momento de la disposición (cuando se desechan equipos).
- Eficiencia de recuperación en la disposición final.
Pasos a Seguir
- Inventario de Equipos: Registra la cantidad de sistemas (por ejemplo, de aire acondicionado o refrigeración), el tipo de refrigerante que usan y la capacidad total en kg.
- Cálculo de Emisiones: Recuerda que en un inventario anual solo se calcula la etapa que se activa en ese año:
- Emisiones de Instalación: Si durante el año se cargaron nuevos equipos, estima las pérdidas con la fórmula:
donde:
- CNC_NCN es la cantidad de refrigerante cargada.
- k es el porcentaje de pérdidas (normalmente entre 1 % y 3 %)
- Emisiones Operativas: Para calcular las fugas durante el uso diario:
donde:
- C es la capacidad total del equipo.
- X es la tasa anual de fugas (por ejemplo, 10 %).
- T es el tiempo en años (generalmente 1 en un inventario anual).
- Emisiones por Disposición: Si en el año se desechan equipos, estima la cantidad de refrigerante remanente y la eficiencia en la recuperación:
donde:
- CD es la capacidad del equipo desechado.
- Y es el porcentaje del refrigerante restante.
- Z es el porcentaje recuperado.
Ventajas: Rápido y sencillo de aplicar. Perfecto para evaluaciones iniciales o diagnósticas.
Limitaciones: Menor precisión debido al uso de promedios generales. No permite identificar variaciones específicas entre diferentes equipos o condiciones operativas.
Ejemplo
Supongamos que tienes 10 unidades de aire acondicionado residencial, cada una con una capacidad de 1 kg de refrigerante R-410A. Según las directrices del IPCC, se utilizan los siguientes factores:
- Instalación: 1 % de pérdidas.
- Fugas anuales: 10 %.
- Disposición: 80 % de refrigerante restante y 80 % de eficiencia en la recuperación.
Si durante el año solo se registra la fase operativa, se calcularán únicamente las fugas:
Para convertir a CO₂ equivalente usando el GWP del R-410A (2.088):
1×2.088=2.088 kg CO₂e
En otro año, si se realiza la instalación o disposición, se aplicarán las fórmulas correspondientes en ese periodo.
2. Método de Balance de Materiales
Este método es el más preciso y detallado, ideal para organizaciones que cuentan con datos completos sobre el uso y gestión de refrigerantes. Es como realizar una auditoría minuciosa en la que se rastrea cada kilogramo, pero solo se consideran los cambios ocurridos durante el año en curso.
¿Cómo Funciona?
Se basa en registrar y comparar los inventarios de refrigerante al inicio y al final del período analizado, incorporando:
- Compras de refrigerante.
- Ventas o disposiciones.
- Cambios en la capacidad de los equipos (nuevas instalaciones o equipos retirados).
¿Qué Necesitas?
¿Qué Necesitas?
Inventario de Refrigerantes:
- Inicio del período (Inventario Inicial, 𝐼𝐵)
- Fin del período (Inventario Final, 𝐼𝐸)
Movimientos de Refrigerante:
- Compras (𝑃) (refrigerante adquirido durante el año).
- Ventas o Disposiciones (𝑆) (refrigerante que salió en el año).
Cambios en la Capacidad de Equipos:
- Capacidad Inicial (𝐶𝐵)
- Capacidad Final (𝐶𝐸)
Pasos a Seguir
- Registro de Inventarios: Anota el inventario al inicio (𝐼𝐵) y al final (𝐼𝐸) del año.
- Registrar Movimientos Durante el Año: Registra las compras (𝑃) y las ventas o disposiciones (𝑆).
- Registrar Cambios en la Capacidad: Documenta la capacidad inicial (𝐶𝐵) y final (𝐶𝐸).
- La fórmula para calcular las emisiones durante el año es:
Emisiones=(Inventario inicial−Inventario final)+Compras−Ventas+(Capacidad inicial−Capacidad final)
Que también se puede expresar como:
Ventajas: Alta precisión en la medición de emisiones. Ideal para reportes normativos y para diseñar estrategias de reducción de GEI.
Limitaciones: Requiere datos completos y organizados. Puede ser complejo para organizaciones con sistemas de registro menos sofisticados.
Ejemplo
Supongamos que, durante el año, los datos de tu sistema son:
- Inventario inicial: 50 kg.
- Inventario final: 40 kg.
- Compras: 20 kg.
- Ventas: 5 kg.
- Cambios en capacidad: Se instalaron equipos con 10 kg de capacidad y se retiraron equipos con 5 kg (neto +5 kg).
El cálculo sería:
Emisiones=(50−40)+20−5+(10−5)=10+15+5=30 kg de refrigerante
Si deseas convertir a CO₂ equivalente y usas el GWP del R-134a (1.430):
Emisiones=30×1.430=42.900 kg CO₂e
3. Método Simplificado de Balance de Materiales
Si el método completo te resulta demasiado complejo, el Método Simplificado de Balance de Materiales es una alternativa accesible y práctica, especialmente para empresas que externalizan el mantenimiento de sus equipos y disponen de datos menos detallados.
¿Qué Necesitas?
- Refrigerante usado en nuevos equipos.
- Refrigerante utilizado para mantenimiento.
- Refrigerante recuperado al desechar equipos.
- Capacidad de los equipos nuevos y retirados.
Pasos a Seguir
- Emisiones por Instalación: Si durante el año se cargaron nuevos equipos, se calcula:
Donde:
- 𝑃𝑁 es el refrigerante cargado en los nuevos equipos.
- 𝐶𝑁 es la capacidad de esos equipos.
- Emisiones Operativas: Se asume que el refrigerante adquirido para mantenimiento equivale a las emisiones operativas:
Donde:
- PS es el refrigerante utilizado para mantenimiento.
- Emisiones por Disposición: Si se desechan equipos durante el año, se calcula:
Donde:
- CD es la capacidad de los equipos desechados.
- 𝑅𝐷 es el refrigerante recuperado.
Ventajas: Más simple y rápido que el balance completo. Ideal para organizaciones pequeñas o aquellas que externalizan el mantenimiento.
Limitaciones: Menor precisión en comparación con el método completo. Puede no capturar todas las particularidades de cada equipo o situación.
Ejemplo
Supongamos el siguiente caso:
- Durante el año, se cargaron 15 kg de refrigerante en nuevos equipos con una capacidad total de 14 kg.
- Se usaron 5 kg para mantenimiento.
- Se desecharon equipos con 8 kg de capacidad y se recuperaron 6 kg.
El cálculo es:
Emisiones=(15−14)+5+(8−6)=1+5+2=8 kg de refrigerante
Si convertimos a CO₂e usando el GWP del R-32 (675):
Emisiones=8×675=5.400 kg CO₂e
¿Cuál es el Método Adecuado?
La elección del método dependerá de tus necesidades y del nivel de detalle de los datos disponibles:
- Método de Evaluación Preliminar: Ideal para obtener una idea rápida de las emisiones sin requerir gran cantidad de datos. Perfecto para evaluaciones iniciales o diagnósticas en la fase operativa de un año.
- Método de Balance de Materiales: Recomendado si buscas la máxima precisión y dispones de datos detallados. Es la opción más adecuada para reportes normativos y estrategias de reducción de emisiones, reflejando los cambios que ocurren en el año evaluado.
- Método Simplificado de Balance de Materiales: La alternativa ideal cuando se necesita un enfoque balanceado entre precisión y facilidad de implementación, especialmente en empresas con procesos de mantenimiento externalizados.
En situaciones donde la información sobre las pérdidas de GEI es limitada, se pueden utilizar estimaciones basadas en datos publicados y fórmulas validadas por expertos. Estas aproximaciones, aunque menos precisas, ofrecen una visión útil para la toma de decisiones sin sumar etapas que no se activan en el período.
Selección de Factores de Emisión
La correcta selección de los factores de emisión es un componente fundamental en la elaboración de inventarios de gases de efecto invernadero. Es importante que estos factores se apliquen únicamente a las emisiones directas, es decir, aquellas que se originan en fuentes controladas por la organización. Esto significa que no se deben incluir en este cálculo las emisiones derivadas de otras etapas del ciclo de vida del producto o equipo, como la fabricación de insumos, el transporte, el uso o incluso la disposición final, salvo que se contabilicen en categorías específicas de análisis del ciclo de vida.
Por ejemplo, en el caso de equipos técnicos que llegan al final de su vida útil, las emisiones directas producidas durante esta fase –como las emisiones de refrigerantes liberados durante el tratamiento o la eliminación de estos equipos– deben registrarse de forma separada, dentro de la categoría denominada “Residuos generados de actividades de la organización”. Esta categorización permite una mejor visibilidad y un análisis más preciso de dónde y cómo se generan las emisiones, facilitando la identificación de oportunidades para su reducción.
Al definir los factores de emisión, es importante tener en cuenta que estos deben estar alineados con metodologías reconocidas internacionalmente y con normativas vigentes (por ejemplo, las guías del IPCC y la norma ISO 14064).
Esto no solo garantiza la coherencia y comparabilidad de los datos, sino que también permite que las organizaciones puedan reportar sus emisiones de forma estandarizada y transparente.
La selección de factores de emisión adecuados también implica evaluar las condiciones específicas en las que opera la organización. Diferentes tecnologías, equipos y condiciones operativas pueden afectar la tasa de emisión de GEI.
Por ello, es recomendable actualizar y ajustar estos factores periódicamente para reflejar la realidad operativa y tecnológica actual de la empresa, evitando así subestimar o sobrestimar las emisiones.
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