Refrigerante R-410A

El refrigerante R-410A es una mezcla desarrollada como reemplazo definitivo del R-22 para diferentes aplicaciones de equipo original. En instalaciones nuevas, en equipo con la cantidad de carga adecuada y con tuberías de tamaño apropiado, el R-410A ha demostrado tener un EER (siglas en inglés de Clasificación de Eficiencia de Energía -Energy Efficiency Rating-) del 5 al 6% mayor que el R-22.

Joel Rubio Márquez

El R-410A también exhibe una mayor capacidad y presión de descarga que el R-22, permitiendo esto el diseño de equipos de aire acondicionado más pequeños y compactos.

El refrigerante R-410A también es una opción viable para reemplazar el R-13B1 en equipos existentes de muy baja temperatura.

PROPIEDADES QUÍMICAS
Es una mezcla binaria casi azeotrópica de HFC-32 y HFC-125 que presenta un deslizamiento de temperatura inferior a 0.2ºC. Ver Tabla 1.

Tabla 1
Componentes Propiedades Desventajas
50% R-32 Buenas características frigoríficas Inflamable, alta presión de trabajo
50% R-125 Reduce la inflamabilidad Bajo rendimiento frigorífico, alto efecto invernadero

Sus propiedades son muy similares a las de un azeótropo, por lo que se comporta como un solo refrigerante, su fraccionamiento es muy bajo, esto quiere decir que no se separa en el sistema y su composición no cambia en caso de una fuga.

Tabla:
T ºC P saturación R-22  (Psig) P saturación 410A (Psig)
-1 55 99
7 76 129
43 225 363
54 295 473

Las presiones de trabajo del R-410A son 60% más elevadas que el R-22. Ver Tabla 2.

El R-410A es un refrigerante ecológico debido a que no contiene cloro, por lo que no afecta la capa de ozono. Su efecto invernadero es equivalente al del R-22.

Sus características termodinámicas superiores permiten utilizar compresores más compactos, tuberías de menor diámetro, velocidades más altas y fabricar equipos más eficientes debido a que se tiene una menor pérdida energética.

LUBRICANTES PARA EL R-410A
El R-410A es incompatible con los aceites minerales debido a que no se mezcla adecuadamente con ellos, el aceite mineral no tiene la capacidad de disolverse uniformemente en el refrigerante ya sea en la fase líquida o de vapor, lo que dará lugar a una disminución del índice de aceite que regresa al compresor, provocando una falla temprana.

Los aceites especificados para el R-410A son los aceites Poliolésteres (POE), que al ser 15 veces más higroscópicos que los aceites minerales, requieren reducir al máximo su exposición al medio ambiente.

Los aceites POE nunca deben ser almacenados de una manera que estén expuestos al aire libre, y sólo deben abrirse justo antes de su uso. Todos los sistemas deben estar cerrados hasta que cualquier componente de reemplazo esté listo para su instalación.

Cuando es necesario remover humedad absorbida por los aceites POE, hay que usar un filtro desecador en la línea de líquido y se debe asegurar que el filtro es compatible para el R-410A. El contenido de humedad de los POE no debe exceder las 100 ppm

RETROFIT CON R-410A
El R-410A no es un sustituto directo del R-22. Las características termodinámicas superiores y sus altas presiones hacen difícil utilizarlo en sistemas existentes diseñados para R-22. En la mayoría de los casos los cambios obligatorios que se deben llevar a cabo en el sistema incluyen al compresor, la VTE o el tubo capilar, el condensador y en algunos casos, dependiendo del estándar aplicable de diseño para los componentes  de baja presión, el evaporador. También hay que eliminar el aceite mineral y sustituirlo por un aceite POE.

Si es necesario realizar un retrofit, se deben tomar en cuenta los siguientes puntos:

•  El compresor necesita un dispositivo para alivio de presión interna de rango más alto, entre 600-650 Psig, sus características de operación deben tomar en cuenta las presiones más altas de succión y de descarga del R-410A,  y debe utilizar un lubricante POE.
•  En el condensador el serpentín debe ser diseñado y probado para las presiones altas de R-410A. Lo mismo se aplica para el filtro desecador, el filtro requiere una clasificación de presión de operación mínima de 600 Psig, y sólo deben usarse filtros aprobados para el uso de R-410A.
•  La VTE también requiere parámetros específicos y variaciones de presión que deben ir con las características de operación del R-410A. Las VTE usadas con R-22 no deben utilizarse con R-410A. Los tubos capilares deben modificarse para cumplir los requisitos de operación del R-410A.
•  El evaporador también debe ser diseñado y probado para las presiones altas de este refrigerante. Los serpentines existentes utilizados con R-22 no deben ser usados.
•  Para interruptores de baja presión el parámetro típico para R-410A es alrededor de 40 Psig, comparado a 25 Psig con un interruptor de R-22.
•  Para interruptores de alta presión, el parámetro típico para R-410A es alrededor de 640 Psig.
•  Si se está utilizando un ciclo en los ventiladores, los interruptores de presión tendrán posiciones más altas comparadas con las de R-22.

Cada sistema de R-410A exige que cada componente esté diseñado para las presiones de este refrigerante.

HERRAMIENTAS R-410A
Manifold:
•  Los manómetros deben ser específicos para R-410A. No se pueden usar los convencionales debido a las altas variaciones de presión. Los manómetros, mangueras y variaciones de los indicadores necesitan ser elevados.
•  El manómetro de alta presión debe tener un rango de 0 a 800 Psig
•  El manómetro de baja presión debe tener una variación de 30 in de Hg de vacío a 250 Psig y debe poseer una característica de retardación de 500 Psig.
•  El parámetro estándar de trabajo en las mangueras es de 600 Psig, lo que no es adecuado para el R-410A, las mangueras para este refrigerante deben tener un parámetro de trabajo de 800 Psig, y un punto de ruptura de 4000 Psig. Este margen de seguridad de 5 a 1 es necesario para evitar una ruptura peligrosa en las mangueras.

Bomba de vacío:
•  Las bombas de vacío de R-22 pueden utilizarse siempre y cuando puedan alcanzar un vacío mínimo de 250 micrones.
•  Es preferible utilizar bombas de vacío de doble efecto con válvula antirretorno.

Recuperadora:
•  Las recuperadoras para R-410A deben ser diseñadas para evitar la mezcla de aceite y refrigerante.
•  La recuperadora más utilizada usa un compresor sin aceite.

Detector de fugas:
•  Debe ser específico para detectar R-410A.
•  Debe verificarse que los límites de detección son adecuados, alrededor de 23 g/año aproximadamente.

MEDIDAS DE SEGURIDAD
Las características de toxicidad e inflamabilidad del R-410A son similares a las del R-22. No es toxico ni inflamable bajo condiciones de operación normales.

No es inflamable a presiones y temperaturas atmosféricas, pero sí puede llegar a hacer combustión a presiones altas cuando está mezclado con aire. Nunca debe utilizarse aire para presurizar un sistema cargado con cualquier cantidad de R-410A para buscar fugas.

El vapor del R-410A es más pesado que el aire y lo desplaza si es liberado en un lugar confinado, provocando peligro de asfixia y pérdida de conciencia.

Se deben evitar fuentes de alto calor cerca de vapores de R-410A, ya que se pueden producir compuestos tóxicos. Los vapores liberados son muy fuertes causando irritación de la nariz y garganta. Se debe evitar bajo cualquier circunstancia cortar o soldar tuberías que contengan residuos de R-410A.

Por su rápida absorción de humedad puede quemar la piel. En caso de contacto con la piel se debe lavar la zona profundamente con abundante agua tibia por un periodo de 15 minutos.

El R-410A es una mezcla binaria casi azeotrópica de HFC-32 y HFC-125 que presenta un deslizamiento de temperatura inferior a 0.2º C

REGLAS DE SEGURIDAD PARA EL TRANSPORTE DE CILINDROS CON GASES REFRIGERANTES
Debido a su alta presión de vapor a cualquier temperatura, el R-410A tiene que ser guardado y manejado cuidadosamente.

Con la presión alta del R-410A los cilindros deben estar asegurados para evitar que vuelquen, caigan o resbalen, dañando el cilindro; si la válvula del refrigerante se quiebra, el refrigerante se escapa rápidamente propulsando el cilindro, pudiendo provocar heridas serias.

Las principales reglas de seguridad para el transporte de cilindros con gases refrigerantes son:
•  No golpear el cilindro, ni con el suelo, ni con un martillo u otra herramienta.
•  No calentar el cilindro con vapor o con un soplete de flama directa.
•  No transportar el cilindro cargándolo de la válvula.
•  No tratar de reparar la válvula.
•  No bloquear el disco de ruptura.
•  No rellenar/recargar un cilindro desechable.
•  Al abrir la válvula, hacerlo despacio, y cerrar después de usarlo.
•  No utilizar cilindros oxidados o deteriorados.
•  Los cilindros de R-410A no se deben almacenar por arriba de 52o C.

RECOMENDACIONES PARA UNA BUENA INSTALACIÓN
Carga del sistema:
•  Al cargar un sistema con R-410A debe realizarse con mucho cuidado para minimizar los efectos de fragmentación de los refrigerantes que lo componen.
•  El R-410A se debe cargar como líquido por la válvula de servicio en la tubería de succión. El flujo de líquido debe ser controlado en el manifold con la válvula de baja presión, debe asegurarse que el flujo es lo suficientemente bajo para evitar la entrada de líquido al compresor.

Tubería de cobre:
•  Utilizar tubo de cobre limpio y seco.
•  Los extremos de la tubería deben estar tapados para evitar la humedad.
•  Las soldaduras se deben llevar a cabo inyectando 2 Psig de nitrógeno a las tuberías.

Balanza electrónica:
•  Se debe cargar por peso, evitando sobrecargar el sistema.

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL
El equipo mínimo de protección personal que se debe utilizar al trabajar con R-410A, es similar al que se utiliza con cualquier otro refrigerante:

•  Camisa de manga larga y pantalón de trabajo, ambos preferentemente de algodón.
•  Guantes de piel o de nitrilo. Se debe tomar en cuenta que existen tres tallas de guantes, por lo que es necesario elegir la más adecuada.
•  Lentes de seguridad.
•  Zapatos de seguridad.
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REFERENCIAS:
Honeywell Genetron® AZ-20 Properties, Uses, Storage, and Handling. © 2006 Honeywell International Inc.
The Allocation and Phaseout of R-22. ©2003 Honeywell. All rights reserved.
www.quimobasicos.com.mx/default2.htm
www.poligaz.com/index.php/forane-410a
www.yapci.com/frio/Informacion/pdf/Refrigerante%20R-410A.pdf
www2.dupont.com/Refrigerants/es_MX/products/suva410a.html
www.lennoxcommercial.com/res/pres/elearning-r410a-Spanish/frame3.htm
Buenas Prácticas en Sistemas de Refrigeración y Aire Acondicionado. SEMARNAT