Recuperación, Reciclado y Regeneración de Gas Refrigerante

Para muchos de los vinculados al quehacer de la refrigeración y climatización resulta muy conocido el efecto provocado por los gases refrigerantes a la atmósfera, a los cuales se les atribuye gran parte de la culpa del agujero en la capa de ozono.

Las sustancias como los clorofluorocarbonos (CFCs) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), al poseer cloro, reaccionan con la molécula del ozono produciendo una consecuencia fotoquímica en cadena, la cual acaba por romper la molécula de ozono.

Este daño generado en buena medida por los CFCs y los HCFCs se debe a las malas prácticas ejecutadas por técnicos y profesionales quienes durante años e incluso actualmente liberan los gases refrigerantes a la atmósfera porque no saben qué hacer con él.

Pero estas malas prácticas no sólo se siguen implementando con estos gases clorados, sino también con los gases considerados de nueva generación como el R-410A, creados para sustituir a los CFCs y a los HCFCs, gracias a que su Potencial de Agotamiento de Ozono (PAO) es cero, pues no contiene cloro y por ello se sostiene que son refrigerantes definitivos. Sin embargo tiene valores de Potencial de Calentamiento Global (PCG), lo que implica una influencia en el efecto invernadero.

También existen los refrigerantes llamados ecológicos como los hidrocarbonos (HC), los cuales son hidrocarburos, así como el Dióxido de Carbono (CO₂) y otros más.

Aunque estos últimos son llamados refrigerantes naturales por permanecer poco tiempo en la atmósfera, su uso aún no está muy difundido por las implicaciones técnicas y de seguridad que conlleva en los sistemas basados en estos tipos de refrigerantes.

No obstante, hay que tomar en cuenta que sin importar cuál sea el tipo de gas refrigerante que se utilice, se debe evitar hacer uso negligente de éste al dejarlo escapar a la atmósfera, ya que esta capa de gas acumula cada día múltiples partículas de contaminantes las cuales dificultan que parte de la radiación solar recibida por la Tierra, sea re-emitida al espacio, por lo que permanece en la atmósfera generando un sobrecalentamiento del planeta.

A propósito de lo dañino que pueden ser los gases refrigerantes, se han implementado una serie de políticas y medidas que conduzcan a revertir ese daño generado por estas sustancias.

En un mundo tan innovador como lo es la industria de la refrigeración y la climatización, las grandes empresas de este sector de la economía han impuesto normas y reglas, que han permeado hacia los poderes políticos de diversas naciones, haciendo que las regulaciones respecto a los refrigerantes se hayan convertido en ley, las cuales generan sanciones para todas las personas que efectúen malas prácticas con estos gases.

Debido a que la industria HVAC&R no se puede acabar ya que ocupa una parte fundamental en la economía mundial y cada día tiene más demanda, las compañías han puesto toda la voluntad de sus conocimientos e investigaciones para adaptarse a las exigencias medioambientales de los nuevos tiempos, por tal razón han aplicado considerables modificaciones a sus productos, haciéndolos cada días más amigables con la naturaleza y eficientes energéticamente.

Del mismo modo han  desarrollado tecnologías que posibiliten la continuidad del negocio, una de estas innovaciones es haber logrado el proceso de Recuperación, Reciclaje y Regeneración (Reclaim) de gas refrigerante.

De acuerdo a la guía 3-1990 de ASHRAE, se tienen las siguientes definiciones:

Recuperar: Significa remover el gas refrigerante, en cualquier condición, de un sistema y almacenarlo en un contenedor externo, sin analizarlo ni procesarlo.

Reciclar: Es limpiar el gas refrigerante para volverlo a utilizar, retirándole el aceite o haciéndolo pasar por múltiples dispositivos, tales como filtros deshidratadores, que reducen la humedad, la acidez y la presencia de sólidos. Este término usualmente se aplica a los procedimientos que se pueden implementar en sitio o en el taller de servicio.

Regenerar (Reclaim): Es el reproceso del gas refrigerante hasta que alcance las especificaciones de un gas nuevo. Este proceso utiliza destilación. Se requiere de un análisis químico del gas para determinar que alcanzó las especificaciones. Regenerar implica el uso de procesos y procedimientos que solamente se pueden ejecutar en un equipo reprocesador o en la planta del fabricante.

Todas las personas que ejercen alguna actividad en la industria HVAC&R tienen la obligación de proteger el medio ambiente de las emisiones de gases que contienen cloro

Consideraciones de la definición de Regenerar o Reclaim
El análisis químico es un procedimiento clave al regenerar el gas. La frase especificaciones de un gas nuevo, significa practicar un análisis químico para asegurar que se alcanzaron las especificaciones de pureza de acuerdo con el Estándar 700 de ARI. A pesar de haber alcanzado los niveles de pureza, después de haber reprocesado el gas, puede decirse que el refrigerante NO se regeneró, a menos que se le haya practicado el análisis químico.

Recuperación y Destrucción: Cuando un refrigerante recuperado de equipos de refrigeración y aire acondicionado se encuentra contaminado o mezclado con otros refrigerantes, no es factible su reciclaje o regeneración y por lo tanto no se podrá volver a utilizar. La mejor opción para un refrigerante contaminado o mezclado es enviarlo a un proceso para su disposición final y destrucción.

Actualmente existen muchas tecnologías para la destrucción de refrigerantes CFCs y HCFCs; estas tecnologías fueron evaluadas  y aprobadas por el Panel de Evaluación Técnica y Económica (TEAP, por sus siglas en inglés) del Protocolo de Montreal. (Tabla 1)

Los procesos anteriores están basados en el tratamiento que se le debe dar a los CFCs y a los HCFCs, los refrigerantes más dañinos, los cuales ya fueron descontinuados gracias a que fue cesada su fabricación, sin embargo en el mundo persisten millones de equipos que aún utilizan esta tecnología ya que adentrarse a la utilización del R-410A implica la renovación completa de la unidad de refrigeración o climatización y por lo tanto un costo significativo para aquellos que posean estos equipos. (Tabla 2)

Por tal razón como primer paso para mitigar la liberación de CFCs y HCFCs, cuyo cloro destruye la capa de ozono, se procedió a dejar de fabricarlo, no obstante, como se dijo anteriormente, la industria HVAC&R no se puede detener y mientras todas las personas toman conciencia y se vuelcan a la instalación de equipos de refrigerantes amigables con el medio ambiente, todos los relacionados a la refrigeración y climatización deben buscar  alternativas, de allí que estén tomando medidas relativas a la recuperación, reciclaje y regeneración de gas refrigerante.

En Europa y en los Estados Unidos las tecnologías para el tratamiento de los gases ha sido muy difundida, ya que estas regiones son unas de las máximas responsables en la liberación de gases clorados.

Siguiendo el marco de los Protocolos de Montreal y Kyoto, México ha incursionado en la recuperación, reciclaje y regeneración de gases refrigerantes a partir del mes de mayo de 2008, cuando se dio apertura en todo el país a 14 centros de tratamiento de refrigerantes con el objetivo de que ingenieros, técnicos y profesionales HVAC&R ejecuten buenas prácticas, ya que una vez recuperado y almacenado el gas, pueden llevarlo para su regeneración de tal manera que lo puedan volver a utilizar.

TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN
Puesto que una unidad de recuperación permitirá extraer de un sistema más refrigerante a base de fluorocarbono que cualquier otro método que se pueda emplear, su utilización debe considerarse la norma y no la excepción.

Los contratistas, técnicos y propietarios de los equipos deben asegurarse con tiempo de que podrán disponer del equipo de recuperación necesario. Su disponibilidad, refinamiento, variedad y demanda están en aumento y esto da lugar a que se utilicen más ampliamente.

Al igual que con las bombas de vacío, las unidades de recuperación funcionarán de modo más eficiente si la longitud de las mangueras de conexión es la más corta posible y su diámetro el más ancho posible. Un diámetro de 3/8” para la manguera debería ser la medida mínima pero, preferiblemente debe ser de 1/2”.

De cualquier manera, no debe utilizarse como excusa no emplear una unidad de recuperación simplemente porque no se le puede colocar próxima al sistema. Si hay que utilizar mangueras más largas, todo lo que sucederá es que la operación de recuperación tomará más tiempo. No hay ninguna razón aceptable ni excusa para dejar que los refrigerantes a base de fluorocarbono se escapen en el ambiente.

METODOLOGÍA PARA RECUPERAR GASES
La recuperación del gas refrigerante es la fase inicial para reparar o darle servicio a un equipo HVAC&R. Esto significa transferir el gas refrigerante, desde el sistema de refrigeración, hasta un cilindro recuperador. Cuando el refrigerante recuperado no está contaminado (a pesar de la quemadura de un compresor hermético o semihermético, u otra causa), se puede cargar nuevamente al sistema, una vez concluida la reparación del mismo. Si el gas recuperado presenta impurezas, antes de recargarlo al sistema debe pasar por un proceso de reciclado en sitio.

Para recuperar gas refrigerante existen las siguientes formas:

1. Recuperar el refrigerante en fase líquida.
2. Recuperar el refrigerante en fase gaseosa.
3. Recuperar líquido y vapor, sin separar el aceite del refrigerante (éste se va al cilindro recuperador tal cual se saca del sistema).
4. Recuperar líquido y vapor, separando el aceite del refrigerante.

Estas maneras de efectuar la recuperación poseen sus bondades y virtudes:

El método de recuperación de refrigerante líquido es bastante rápido de hacer, pero deja vapor en el sistema. En la forma de sólo vapor, la recuperadora retira todo el refrigerante, pero es considerablemente más lenta. Las recuperadoras que separan el aceite de sistemas de refrigeración o de aire acondicionado, no necesariamente son mejores de las que no lo hacen.

Algunos tipos de equipos de recuperación necesitan de un proceso de vacío previo antes de cada uso, sobre todo cuando se va a cambiar de gas refrigerante, por ejemplo, si se recupera R-12 de un sistema, y se va a recuperar R-22 de otro. Se deberá utilizar otro tanque recuperador para el R-22 al que hay que practicarle un vacío previo de al menos 1000 micrones. También hay que hacer un vacío previo de 1000 micrones a la máquina recuperadora.

PROCEDIMIENTO DE RECUPERACIÓN DE GAS

Verter el refrigerante en los tanques recuperadores es un procedimiento arriesgado. Se debe hacer usando el método descrito por el fabricante del refrigerante.

Hay que tener mucho cuidado de:

•  No llenar el cilindro en exceso.
•  No mezclar refrigerantes de diferente graduación ni poner refrigerante de un tipo en un cilindro cuya etiqueta está marcada para otro tipo.
•  Utilizar únicamente cilindros limpios, exentos de toda contaminación de aceite, ácidos, humedad, etc.
•  Verificar visualmente cada cilindro antes de usarlo y asegurarse de que se compruebe regularmente la presión de todos los cilindros.
•  Que el cilindro de recuperación tenga una indicación específica según el país a fin de no confundirlo con un recipiente de refrigerante virgen.
•  Que los cilindros tengan válvulas separadas para líquido y gas, y estén dotados de un dispositivo de alivio de la presión.

Para hacer más rápida la recuperación de gas, hay que mantener frío el tanque recuperador durante todo el proceso. Esto se puede lograr colocándolo en una cubeta con hielo. Mientras más frío esté el tanque, la presión del gas disminuye, pero si el equipo de donde se está recuperando el gas está a una temperatura ambiente, entonces el proceso de recuperado es más lento.

Como procedimiento previo a la recuperación de gas debe revisarse la posición de todas las válvulas y, si aplica, se debe verificar el nivel del aceite del compresor de la recuperadora. Es aconsejable recuperar el refrigerante líquido en un tanque recibidor. Debe recuperarse el líquido primero y después el vapor. Recuperar el refrigerante en fase gaseosa deja aceite en el sistema, minimizando la pérdida del mismo.

Cuando el compresor del sistema en mantenimiento no funciona, hay que entibiar el cárter del compresor. Esto contribuye a liberar el refrigerante atrapado en el aceite.

Recuperación en fase líquida
El refrigerante líquido puede ser recuperado por técnicas de decantación, separación o “push/pull” (succión y retroalimentación), con el consiguiente arrastre de aceite.

Las operaciones de “push/pull” se llevan a cabo usando vapor del cilindro para empujar el refrigerante líquido fuera del sistema.

Se conecta una manguera desde el puerto de líquido de la unidad, cuyo refrigerante se requiere extraer, a la válvula de líquido en el tanque recuperador. Se conecta otra manguera desde la válvula de vapor del tanque recuperador a la entrada de la succión de la máquina recuperadora y, finalmente, se conecta una tercera manguera desde la salida o la descarga de la máquina recuperadora al puerto de vapor del equipo.

El tanque recuperador succionará el refrigerante líquido (movimiento pull) de la unidad HVAC&R, cuando la máquina recuperadora haga disminuir la presión del cilindro. El vapor succionado del tanque recuperador por la recuperadora será entonces empujado de vuelta (movimiento push), es decir, comprimido hacia el lado que corresponde al vapor en la unidad HVAC&R desactivada.

Cuando la mayoría del refrigerante haya sido cargado del sistema al tanque recuperador, la recuperadora comenzará a ciclar, controlada por su presostato de baja presión de succión, removiendo el resto del refrigerante en forma de vapor. Cuando la recuperadora ya no continúe ciclando y se detenga por completo, se habrá recuperado todo el refrigerante posible.

Recuperación en fase gaseosa

Recuperación en fase gaseosa
La carga de refrigerante también se puede recuperar en forma de gas. En los grandes sistemas de refrigeración esto exigirá más tiempo que cuando se transfiere líquido, esto se debe a que el flujo de gas refrigerante es menor en fase gaseosa

Las mangueras de conexión entre las unidades de recuperación, los sistemas y los cilindros de recuperación deben ser de la longitud mínima posible así como del diámetro máximo posible, a los fines de aumentar el rendimiento del proceso.

El refrigerante, en fase de vapor, es normalmente aspirado por la succión de la máquina recuperadora y, una vez condensado, es enviado al tanque recuperador.

Recuperación líquido y vapor
Resulta relevante conocer el tipo y la cantidad de refrigerante que se va a recuperar. Siempre que sea posible, previamente hay que retirar las válvulas pivote o válvulas Schrader de los puertos de servicio. Es buena práctica de refrigeración utilizar mangueras con válvulas de bola integradas. Siempre es mejor tratar de retirar primero el líquido del sistema y después seguir con el vapor restante. Esta acción va a posibilitar la aceleración de la velocidad de recuperación del gas.

Con grandes cantidades de refrigerante, es mejor utilizar el método “push/pull”, ya que es tres veces más rápido que hacerlo directamente. Cuando sea posible, es recomendable recuperar gas del lado de alta y del lado de baja presión del sistema y utilizando mangueras cortas para el servicio. Mangueras largas aumentan el tiempo del proceso.

Si al comenzar a retirar líquido del sistema, el compresor suena hay que saber que eso lo daña reduciendo notablemente su vida útil. Es poco usual que pase, y no debe ocurrir bajo un procedimiento normal.

Siempre debe hacerse la recuperación del lado de vapor en el tanque recuperador, esto reduce la posibilidad de la presencia de refrigerante líquido remanente en las líneas. Hacerlo así garantiza un proceso más limpio. Durante la recuperación de gas, al momento de retirar las mangueras, pudiera salir una línea de refrigerante líquido al terminar.

El utilizar un filtro deshidratador en todos los procesos descritos, es una protección para la recuperadora. Esta recomendación adquiere relevancia, en particular, cuando se recupere gas refrigerante de un sistema en que se quemó un compresor.

TECNOLOGÍAS DE RECICLAJE
El reciclaje siempre ha sido parte de las prácticas de servicio en refrigeración. Los diversos métodos varían del bombeo del refrigerante hacia un recipiente, con mínima pérdida, hasta la limpieza del refrigerante quemado mediante filtros secadores. Hay dos tipos de equipos en el mercado: el primero se denomina de paso simple y el otro es de pasos múltiples.

Máquinas recicladoras de paso simple: Estos aparatos procesan el refrigerante a través de filtros secadores y/o mediante destilación. En muchos casos la destilación no conviene y la separación sería mejor. En este método se pasa de una vez del proceso de reciclaje a la máquina y de ésta al cilindro de depósito.

Máquinas de pasos múltiples: Éstas recirculan el refrigerante recuperado muchas veces a través de filtros secadores. Después de cierto tiempo o de cierto número de ciclos, el refrigerante se transfiere a un cilindro de almacenamiento. El tiempo no constituye una medida fiable para determinar en qué grado el refrigerante ha sido bien reacondicionado, debido a que el contenido de humedad puede variar.

Reciclado de Paso Simple

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Filtrado de pasos múltiples
La persona que esté utilizando el equipo de reciclaje debe tener en cuenta varios problemas en esta instancia: primero ¿habrá que reincorporar el refrigerante al mismo sistema? Si el sistema debe ser desmantelado por ejemplo, hay que considerar otros factores. Si el refrigerante es reincorporado, se debe considerar la condición que posee el refrigerante. Cuando ocurre la separación del aceite del refrigerante, la gran parte de los contaminantes están en el mismo.

Las máquinas recicladoras de refrigerante utilizan en su mayoría filtros secadores para extraer toda humedad y acidez restantes así como las partículas. En general, se considera aceptable reincorporar este refrigerante al sistema.

El verdadero problema se plantea cuando hay quemadura en el compresor. Esto sucede cuando se produce una falla eléctrica dentro del compresor del sistema de refrigeración y puede deberse a una diversidad de factores. La contaminación del refrigerante en este caso puede variar entre ligera y grave pero quien causa verdaderos problemas es el aceite.

Reciclado de Pasos Múltiples

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TECNOLOGÍAS DE REGENERACIÓN
La regeneración consiste en tratar un refrigerante para llevarlo al grado de pureza correspondiente a las especificaciones del refrigerante virgen, todo ello verificado por un análisis químico. A fin de lograr esto, como la máquina que se utilice debe cumplir con la norma ARI 700-93 (Tabla 3). Todos los fabricantes de refrigerantes así como de equipo recomiendan que el nivel de pureza del refrigerante regenerado sea igual al del refrigerante virgen. El elemento clave de la regeneración es que se efectúe una serie completa de análisis y que el refrigerante sea sometido a reprocesamiento hasta poder satisfacer las especificaciones correspondientes al refrigerante virgen.

Hay muchos tipos diferentes de equipos que pueden lograr el nivel de pureza pero es importante recordar, y esto debe verificarse con los fabricantes del equipo, que el refrigerante regenerado satisfaga las especificaciones correspondientes al refrigerante virgen.

Existen unidades comerciales para utilizar con el R-12, R-22, R-500 y R-502 que están diseñadas para el uso continuo exigido en un procedimiento de recuperación y reciclaje de larga duración.

Unidad de regeneración
Este tipo de sistema puede describirse así:

• El refrigerante es admitido en el sistema ya sea gaseoso o líquido.
• El refrigerante entra en una gran cámara única de separación donde la velocidad se reduce radicalmente, esto permite que el gas a alta temperatura se eleve. Durante esta fase, los contaminantes (astillas de cobre, carbón, aceite, ácido y otros) caen al fondo del separador para que se extraigan durante la operación de “salida” del aceite.
• El gas destilado pasa al condensador enfriado por aire y cambia a líquido.
• El líquido pasa a la(s) cámara(s) de depósito incorporada(s), donde se le baja la temperatura en aproximadamente unos 56º C (100º F) a una temperatura de subenfriamiento de 3º C a 4º C (38º F a 40º F).
• Un filtro secador reemplazable en el circuito elimina la humedad mientras continúa el proceso de limpieza para eliminar los contaminantes microscópicos.
• Si se enfría el refrigerante, la transferencia puede facilitarse cuando se efectúa a cilindros externos que se encuentran a la temperatura ambiente.

MANIPULACIÓN SEGURA DEL REFRIGERANTE RECUPERADO
Familiarizarse con el equipo de recuperación, leer el manual del fabricante y poner en aplicación todos los métodos prescritos y las instrucciones cada vez que se utilice el equipo, son las medidas principales para garantizar un proceso seguro de tratamiento del gas.

Las recomendaciones acertadas son:

• Los refrigerantes líquidos pueden producir quemaduras por el frío. Evitar la posibilidad de contacto utilizando guantes adecuados y vestimenta o camisas de manga larga.
• El refrigerante que se está recuperando puede provenir de un sistema muy contaminado. El ácido es uno de los productos de descomposición; puede haber tanto ácido clorhídrico como fluorhídrico (el ácido fluorhídrico es el único que puede atacar el vidrio). Debe tenerse sumo cuidado de que el aceite que se derrame de los vapores del refrigerante, no entre en contacto con la piel ni la superficie de la ropa al efectuar el servicio del equipo contaminado.
• Usar siempre ropa e implementos de protección como anteojos de seguridad, calzado protector, guantes, casco protector, pantalones largos y camisas de manga larga.
• Los gases del refrigerante pueden ser nocivos si se inhalan. Se debe evitar la absorción directa y disponer siempre de ventilación a nivel bajo.
• Asegurarse de que toda la alimentación eléctrica esté desconectada y que el equipo en el que se procederá a la recuperación no tenga nada en funcionamiento. Desconectar y dejar cerrada la alimentación con un dispositivo de cierre aprobado.
• No exceder nunca el nivel seguro de peso del líquido del cilindro que se basa en el peso neto. La capacidad máxima de todo cilindro en el 80% del peso bruto máximo.
• Cuando se mueva un cilindro, utilizar un equipo apropiado dotado de ruedas. Asegurarse de que el cilindro esté firmemente ajustado con correas cuando el equipo es un pequeño carro de mano. Nunca hacer rodar el cilindro sobre su base o acostado de un lugar a otro.
• Utilizar mangueras de calidad superior. Asegurarse de que estén unidas correcta y firmemente. Inspeccionar todas las uniones de mangueras fuertemente.
• Las mangueras y los alargues eléctricos presentan el riesgo de que se pueda tropezar con ellos. Prevenir un accidente de este tipo colocando barreras y carteles apropiados. Ubicar las mangueras donde el riesgo sea mínimo.
• Nunca debe calentarse un cilindro con un soplete de flama abierta.
• Colocar etiquetas en el cilindro o recipiente/contenedor de conformidad con lo que especifica la reglamentación.
• Si se trata de un trabajo de regeneración, ponerse en contacto con la planta de regeneración de preferencia para hacer los arreglos necesarios para el transporte.
• Asegurarse que todos los cilindros están en condición segura, tapados como corresponde y con la debida identificación.

CONSIDERACIONES PARA EFECTUAR UN CAMBIO DE GAS
No se recomienda el cambio de gas refrigerante en sistemas en donde los compresores hayan sido fabricados antes de 1973. Esto se debe a diferencias en los materiales usados para aislar al motor, cuya compatibilidad con los nuevos refrigerantes y lubricantes no ha sido evaluada.

En sistemas largos se recomienda no cambiar el aceite a las 24 horas, es mejor esperar unos cinco días, para impregnar todo el sistema más eficientemente con el nuevo lubricante.

Es importante considerar que los refrigerantes con un potencial alto de agotamiento de la capa de ozono, ya no estarán disponibles en el mercado, por lo que es necesario hacer la reconversión o sustitución de refrigerantes, para usar únicamente los que tengan un PAO bajo o nulo.

Cuando se tenga el caso de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado con compresor hermético de R-12 sin gas, precargado con aceite alkilbenceno, sólo se tiene que hacer vacío y proceder a cargarlo con una mezcla.
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