Los sistemas de refrigeración comercial son componentes vitales de varias industrias, y dependen en gran medida de una diversa gama de gases y mezclas de gases que incluyen refrigerantes HFC y HFO. Esta dependencia persiste incluso en regiones donde se ha avanzado notablemente en la adopción de sistemas de refrigeración de_CO2. En sectores como los supermercados, los establecimientos de venta de alimentos al por menor, el sector de servicios alimentarios, las cámaras frigoríficas, los congeladores, las cámaras frigoríficas y las plantas de procesamiento de alimentos, estos refrigerantes desempeñan un papel crucial en la conservación de los productos perecederos y el mantenimiento de unas condiciones óptimas de almacenamiento.

¿Por qué son necesarios los detectores de gas refrigerante HFO y HFO?

La necesidad de detectores de HFC y HFO surge debido a varios factores. En respuesta al imperativo de mitigar el impacto de las fugas de refrigerantes en el cambio climático, se ha producido una creciente adopción de gases destinados a reducir el potencial de calentamiento global (PCG) de los refrigerantes. Esto ha llevado a un aumento de la utilización de refrigerantes clasificados A2L, a menudo denominados «ligeramente inflamables», cuya inflamabilidad añade otra capa de riesgo a la que plantean los refrigerantes clasificados A1, cuyo uso era antes más frecuente.

Aunque la mayoría de estos refrigerantes presentan una toxicidad aguda baja, las fugas de gases HFC y HFO pueden desplazar el oxígeno, lo que provoca molestias, peligro y la posibilidad de que se produzcan víctimas mortales.

A continuación se muestran ejemplos de lo que ocurre en una habitación no ventilada de aproximadamente ^50m3 / ^1750pies3 con fugas de R134a.

Fuga de R134a (lbs / kg)	Concentración de R134a (ppm)	Nivel de oxígeno (%)	Efecto en humanos
0	0	~21	Aire normal y fresco
46 / 21	100,645	~19	Reducción del aporte de oxígeno a las células, efecto adverso sobre la capacidad de funcionamiento
139 / 63	301,395	~15	Aumento del pulso, respiración rápida, alteración de la coordinación, procesos mentales comprometidos
185 / 84	402,581	~13	Náuseas, vómitos, riesgo de daño cardíaco permanente
255 / 116	553,547	~10	Convulsiones, incapacidad para moverse, pérdida de conciencia, pérdida de la vida

Las cifras anteriores se basan en una dispersión uniforme por toda la habitación. Sin embargo, esto es muy improbable porque los gases refrigerantes tienen un peso molecular mucho mayor que el aire y se hunden en la parte más baja de la habitación. Por tanto, es posible que a 0,5 m del suelo, una fuga de 21 kg tenga en realidad el mismo efecto de desplazamiento de oxígeno que 84 kg dispersados uniformemente por la habitación. Esto supone un peligro claro y real para la vida y la salud.

En muchos países, los marcos normativos y las normas industriales obligan a vigilar las fugas de gases HFC y HFO, ejemplificadas por normativas como F-Gas y EN378 en Europa, y ASHRAE 15 en Estados Unidos.

También es crucial reconocer que, en los sistemas de refrigeración, la aparición de fugas de refrigerante no sólo compromete la eficacia operativa, sino que también supone un riesgo de fallo del sistema con el paso del tiempo.

Además, las repercusiones van más allá de la preocupación por la eficiencia operativa, ya que la fuga de refrigerantes puede tener repercusiones económicas aún más importantes y agudas. La disminución de la eficacia y el posible fallo de los sistemas de refrigeración pueden ocasionar pérdidas sustanciales, sobre todo en lo que respecta a los productos perecederos o congelados en los que las temperaturas caen fuera de los límites de las normas de seguridad alimentaria. Esto pone de relieve que la supervisión eficaz del refrigerante y la prevención de fugas de refrigerante son imprescindibles no sólo para la integridad operativa, sino también para mitigar las pérdidas económicas asociadas a los productos estropeados.

Directrices para la aplicación de la detección de gases HFC y HFO

Los HFC y los HFO, al ser más densos que el aire, tienden a depositarse rápidamente en las zonas más bajas de una habitación, como las escaleras o los sumideros. Para optimizar la eficacia de la detección, los detectores de gas deben colocarse estratégicamente a niveles bajos, aproximadamente a 20 cm por encima del suelo o de la parte más baja de la habitación.

Es práctica habitual instalar detectores de gas muy cerca de las zonas identificadas como fuentes potenciales de fuga más probables, como válvulas, bridas, juntas y reductores de presión. Además, los detectores pueden situarse cerca de zonas con alta concentración de refrigerante, como compresores, depósitos/cilindros de almacenamiento, tuberías y conductos.

Es crucial tener en cuenta el flujo de aire y la ventilación, tanto natural como mecánica. Como el gas filtrado se dispersa gradualmente en el ambiente, puede verse influido por las corrientes de ventilación. Por lo tanto, se recomienda colocar los detectores de gas dentro de estas vías de flujo de aire para mejorar la eficacia de la detección.

NOTA: No existe una regla o norma general para establecer el número adecuado de sensores y su ubicación para cada aplicación. Por lo tanto, las orientaciones dadas pretenden servir de apoyo a los instaladores, y no como normas en sí mismas. Deben respetarse todas las normativas locales, estatales y nacionales.

Selección de sensores de refrigerantes HFC, HFO y A2L

Para la detección de refrigerantes HFC, HFO y A2L se suelen utilizar sensores semiconductores o sensores de infrarrojos, aunque están surgiendo otras tecnologías y cada vez están más disponibles para la detección de refrigerantes, aunque a menudo a un precio más alto en relación con lo que pueden conseguir. Los sensores semiconductores, también conocidos como sensores de óxido metálico, son un método de eficacia probada en la detección de gases refrigerantes para refrigerantes HFC y HFO y sus mezclas. Tienen una serie de ventajas. Son muy rentables, tienen una vida útil relativamente larga y, en general, unos costes de mantenimiento bastante bajos.

Los sensores semiconductores pueden ser sensibles a otros gases reductores y a cambios importantes de temperatura o humedad. Hay que tenerlo en cuenta a la hora de elegir el lugar de instalación. Por ejemplo, las ubicaciones cercanas a los lugares donde se repostan o recargan las carretillas elevadoras pueden ser un problema: los humos de hidrocarburos del combustible y los gases de hidrógeno de la carga eléctrica son gases reductores que reaccionan con un sensor semiconductor, lo que puede dar lugar a falsas alarmas. Estos problemas pueden, en la mayoría de los casos, mitigarse mediante una instalación cuidadosa de un sistema realizado con el conocimiento de cómo funciona un sensor de gas refrigerante concreto. Esto permite tener en cuenta tanto los puntos fuertes como los inconvenientes de un sensor, de modo que pueda colocarse en el lugar más eficaz para un emplazamiento concreto.

Los sensores de infrarrojos han demostrado ser una tecnología muy estable para su aplicación en detectores de gases refrigerantes y son inmunes a las interferencias cruzadas de otros gases típicos de las aplicaciones de refrigeración comercial. La compensación de temperatura elimina eficazmente la deriva debida a factores ambientales.

Existen sensores infrarrojos para detectar fugas de refrigerantes en un rango de partes por millón (ppm). Hay opciones para detectar niveles muy bajos, por debajo de 10-15 ppm, que suelen tener un coste más elevado y un factor de forma que se presta a sistemas centralizados aspirados. Para un sistema más distribuido que utilice detectores de refrigerante en los que el gas se difunde en el sensor, existen opciones más asequibles, que detectan con precisión a partir de 150 ppm, niveles aún significativamente inferiores a los designados para los sistemas de detección de gases refrigerantes basados en la seguridad por normas como ASHRAE 15 y EN 378. En ambos casos, se obtienen las ventajas de una mayor estabilidad, una vida útil más larga y la ausencia de interferencias cruzadas.

Para la detección de A2L (y de R290 / propano, aunque no es el tema de este artículo), existen detectores de refrigerante de formato muy pequeño que utilizan sensores de infrarrojos muy económicos. Estos detectan en un rango superior, leyendo en porcentaje Límite Inferior de Inflamabilidad (% LFL), que es la concentración a la que el refrigerante objetivo tiene el potencial de propagar una llama y causar una explosión. Sólo se utilizan para la detección de refrigerantes inflamables. Este tipo de detector es ideal para su instalación integrada en aparatos como bombas de calor, vitrinas refrigeradas, enfriadoras portátiles y otros sistemas de refrigeración autónomos. La certificación según normas como IEC 60335-2-40 y UL 60335-2-89 es ventajosa para los detectores de fugas de refrigerante de este tipo.

Detectores de gas adecuados para la detección de refrigerantes

En el mercado hay muchos detectores de gas. Sin embargo, no todos son adecuados para todas las aplicaciones. Los entornos en los que se instalan los detectores de gases refrigerantes pueden presentar algunos retos que no están presentes en otros sectores.

Un detector de fugas de refrigerantes HFC y HFO adecuado debe tener las siguientes características:

• Un tiempo de respuesta rápido: lo exigen las normas, pero lo más importante es que es esencial para la aplicación de detectar una fuga rápidamente en lugar de identificar cambios graduales en las condiciones atmosféricas a lo largo del tiempo.
• Rango de temperatura adecuado (por ejemplo, -40 °F – +122 °F / -40 °C – +50 °C): la supervisión de refrigerantes puede ser necesaria en temperaturas tan diversas como las típicas de una sala de máquinas, el suelo de un almacén de un supermercado, una cámara frigorífica y un congelador. Un detector de refrigerante con un rango de temperaturas que cubra todos estos casos de uso es importante para que un sistema que utilice los mismos detectores pueda instalarse en lugares con estos requisitos múltiples. Esto facilita procesos más sencillos de conectividad e integración con los sistemas de control, y un programa de servicio más eficaz.
• Clasificación IP adecuada para el entorno de instalación (por ejemplo, IP66, IP67): la naturaleza de la aplicación es que los detectores de fugas de refrigerante se encuentran en zonas que se lavan, a menudo con chorros de alta presión. Tienen que ser capaces de resistirlo sin sufrir la entrada de agua.
• Salidas para integración de sistemas, control y alertas de seguridad: los sistemas de detección de gases refrigerantes generalmente deben integrarse con otros elementos del sistema de seguridad (como alarmas audiovisuales, ventiladores de ventilación) y, a menudo, con sistemas de control de refrigeración. La integración necesaria debe identificarse pronto para poder seleccionar los detectores de gas adecuados, con la combinación necesaria de relés, salidas analógicas y protocolos de comunicación digital como Modbus.
• Para cualquier área zonificada como potencialmente explosiva, debe seleccionarse un detector con la certificación ATEX adecuada para esa zona.

La herramienta adecuada para el trabajo

Los requisitos de las aplicaciones de refrigeración son muy variados. La gama de detectores de gases refrigerantes disponibles es tan diversa como las aplicaciones a las que sirven. La primera pregunta que debe hacerse cualquiera que busque sistemas de detección de fugas de refrigerante es: ¿qué necesita conseguir? La respuesta debe ir un poco más allá de la respuesta obvia «detectar fugas de refrigerante», analizando por qué es un requisito para ellos y cuáles serán las medidas paliativas en caso de que se detecte una fuga de refrigerante.

Se consiguen buenos resultados en la detección de refrigerantes HFC, HFO y A2L cuando se combina una consideración meditada de estos factores con el conocimiento de cómo y dónde instalar eficazmente un sistema de detección de gases, las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de sensores y las características medioambientales y de integración de sistemas que se necesitan de un sistema de detección de fugas de refrigerantes.