Cilindros de Gas Refrigerante: Tamaños, Capacidades y Normativas

Los fabricantes de gases refrigerantes los envasan en cilindros de colores, respetando el código de colores de AHRI (Air Conditioning, Heating & Refrigeration Institute), que a su vez utiliza el lenguaje PMS (Pantone® Matching System), un lenguaje internacional de impresión utilizado para los colores. El AHRI asigna los colores de acuerdo con el Standard 34 de ASHRAE siguiendo la siguiente clasificación:

Clasificación de Refrigerantes y Tipos de Cilindros

Clase I: Refrigerantes Líquidos

• Estos son refrigerantes que tienen un punto de ebullición superior a los 20° C (68° F).
• La presentación de estos gases normalmente se efectúa en un tambor.
• Ejemplos: R-11, R-113, R-123.

Clase II: Refrigerantes de “Baja Presión”

• Los envases de estos gases pueden soportar una presión interior máxima hasta de 500 psig.
• Ejemplos: R-12, R-134a y el R-22.

Clase III: Refrigerantes de “Alta Presión”

• Estos gases se envasan en cilindros que tienen una presión mínima de trabajo de al menos 500 psig.
• Ejemplos: R-13, R-23 y el R-503.

Clase IV: Refrigerantes Inflamables

• Estos refrigerantes, ya sean zeótropos o azeótropos, tienen la clasificación 2 ó 3 de inflamabilidad otorgada por ASHRAE en el Standard 34.
• Ejemplos: R-114B o el R-411A.

Ejemplos del Código de Colores AHRI para Cilindros de Gas Refrigerante

Fuente: AHRI Guideline N-2016: Assignment of Refrigerant Container Colors

Cambios Recientes en la Codificación de Colores

Los cambios significativos en el protocolo de color de los cilindros de refrigerantes comenzaron a implementarse desde enero del 2020, como bien estipula la Directriz N-2017 del Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración (AHRI): «Asignación de colores de contenedores de refrigerante». Las revisiones de estas directrices de AHRI especifican que todos los recipientes, tanques, boyas o cilindros de refrigerantes deberán contar con el mismo color de pintura RAL 7044. Esto con el propósito de reducir la confusión con los tanques o cilindros de refrigerante de colores similares.

Cilindros Desechables (DOT-39)

Los cilindros desechables son hechos con base en las especificaciones establecidas por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos (DOT - Department Of Transportation), el cual tiene una autoridad reguladora sobre todos los materiales peligrosos en el transporte comercial. Se les llama “cilindros de un solo viaje” y en nuestro país los conocemos como cilindros desechables o no recargables y siempre son referidos como “DOT-39”. Los cilindros desechables deben de cumplir con la Especificación 39.

Especificaciones y Pruebas de Seguridad

Por ejemplo, todos los cilindros utilizados por los CFCs están diseñados para poder contener las presiones generadas por el R-502, que es el refrigerante que tiene la presión más alta. Los cilindros desechables hechos para el R-502 deben de estar considerados para trabajar a una presión de servicio de 260 psig. La especificación DOT-39 estipula que los cilindros diseñados para soportar una presión de 260 psig, deben de ser probados a una presión de fuga de 325 psig. Un cilindro de cada 1000 se presuriza hasta el punto de falla o de fuga. El cilindro no debe fallar a una presión menor de 650 psig. Estas pruebas se hacen para asegurar que los usuarios tengan cilindros seguros y sin fugas.

Dispositivos de Seguridad en Cilindros Desechables

Cada cilindro está equipado con un dispositivo o fusible de alta presión, que liberará o venteará el gas antes de llegar a la presión de ruptura. Existen dos versiones de cilindros aprobados bajo la especificación DOT-39. El más común es un disco de ruptura o disco fusible, generalmente soldado en la parte superior (hombro del cilindro). Si la presión supera los 340 psig, este disco se romperá y el gas refrigerante será venteado a la atmósfera, previniendo una explosión del tanque.

Riesgos por Elevación de Presión

La presión interna de los cilindros puede elevarse por diferentes razones, pero la principal es el calor. Cuando la temperatura se eleva, el refrigerante líquido se expande. A este estado se le llama condición hidrostática. Cuando un cilindro alcanza esta condición, la presión interna se eleva rápidamente, aunque aumente ligeramente la temperatura del gas. Si el disco de ruptura o fusible de alivio no se abre, el cilindro puede explotar, ocasionando daños a los objetos cercanos, al técnico o, en el caso más grave, la muerte del técnico. No se debe de bloquear el fusible de venteo, de seguridad o disco de ruptura.

La presión de un cilindro también puede elevarse si se conecta al lado de la descarga de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado. En estos casos, el compresor puede crear presiones superiores a las que puede soportar el disco de ruptura del cilindro.

Peligros de Recargar un Cilindro Desechable

Los cilindros desechables son de acero. El óxido puede eventualmente debilitar la pared del cilindro, al punto de no poder contener al refrigerante. Los cilindros deben ser transportados en ambientes secos. Los muy oxidados deben de ser descargados.

Información de Seguridad y Manejo

Cada cilindro de refrigerante es rotulado con la información de seguridad y precauciones que se deben de tener en el manejo del gas. Esta información y la hoja de seguridad del refrigerante están disponibles con el fabricante del mismo y se pueden obtener fácilmente en sus sitios de Internet.

El Refrigerante R32: Características y Manejo Específico

El gas R32 es un refrigerante del tipo HFC puro, con un índice de Potencial de Calentamiento Atmosférico (PCA/GWP) muy bajo y una gran eficiencia y poder de refrigeración. Esto lo ha convertido en el refrigerante escogido por muchos fabricantes para sus nuevos equipos de aire acondicionado y bombas de calor domésticas.

Ventajas y Particularidades del R32

• No es un gas válido para retrofit (reconversiones de aparatos que utilizan R-410a) al ser considerado ligeramente inflamable.
• Se trabajará con una bombona especial, con la parte superior pintada en roja y la rosca irá en sentido contrario que con el R410a.
• Es recomendable acompañarse de una báscula para controlar cuánto gas sale de la bombona.
• El gas R32 dispone de un PCA dentro de los límites aceptados para gases refrigerantes utilizados en equipos nuevos con carga inferior a 3 kg puestos en el mercado a partir del 1 de enero de 2025 según el calendario de prohibiciones expuesto en la normativa F-GAS.
• Es un refrigerante más eficiente energéticamente que el R-410A y con un PCA (GWP) de 675, 68% inferior al R410A.
• Necesita menos cantidad de refrigerante por lo que, unido al bajo precio del mismo y al hecho de permitir recargas, resulta ser un refrigerante económico.

Regulación y Clasificación del R32

En diciembre de 2018 se aprobó el Real Decreto-ley 20/2018 que habilita a las empresas instaladoras RITE y a las empresas frigoristas nivel 1, a realizar la ejecución, mantenimiento, reparación, modificación y desmantelamiento de las instalaciones de sistemas de refrigeración no compactos (splits), que contengan refrigerantes de clase A2L, con un límite de carga de 1.842 kg. Hasta la aprobación de esta disposición transitoria únicamente los frigoristas nivel 2 podían instalar los equipos con R-32 y otros refrigerantes similares, al tener éstos una clasificación L2.

Aunque es similar al R410A, el R32 funciona a una presión más alta. La presión de vapor y la temperatura de descarga en compresión son muy altas. El R-32 está catalogado como ligeramente inflamable (A2L) según el estándar ASHRAE 34 y se recoge en el Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas. Se clasifica de esta forma porque su límite inferior de inflamabilidad es mayor de 0.1 kg/m3 a 23 ºC y 101 kPa y su calor de combustión es menor de 19.000 kJ/kg. Debido a esta clasificación, los envases de R-32 deben ser almacenados en lugares frescos y ventilados, alejado de llamas libres, chispas y lejos de focos de calor.

Procedimientos de Carga de Refrigerante

La carga de fluido refrigerante correcta es fundamental para el buen desempeño de un sistema de refrigeración. Es fundamental realizar el proceso de vacío utilizando una bomba que alcance 500 micra, con una capacidad de 3 CFMs o más.

Preparación y Verificación del Sistema

Se recomienda que el proceso de vacío se haga tanto por el lado de baja presión del sistema, conectado al pasador de proceso, cuanto por el lado de alta presión del sistema, en el tubo extra del filtro secador. Ese proceso debe mantenerse por 20 minutos luego de alcanzar el nivel esperado. Siempre se debe subrayar que, antes de recibir la carga de fluido refrigerante, el sistema necesita de un proceso de evacuación bien hecho, para retirar aire y humedad. Después de la limpieza del sistema, se debe verificar si hay fugas realizando la prueba de estanqueidad.

El profesional debe conferir en la etiqueta del compresor cuál es el tipo de fluido refrigerante compatible y verificar en el sistema de refrigeración cuál es la cantidad correcta para insertar. Si esa información no está disponible, consulte al fabricante del equipo. Luego de obtener la información sobre el tipo y la cantidad de fluido refrigerante recomendado para el sistema de refrigeración, se puede proceder con la carga.

Proceso de Carga

1. Use la tara para ajustar a cero la balanza (cuando disponible) y añada la carga de gas recomendada.
2. Conecte el cilindro receptor al tubo de proceso a través del manifold.

Concluida esa etapa, es el momento de cerrar las tuberías. Desconecte el compresor, rompa el tubo y suéldelo.

Riesgos de Carga Incorrecta

La operación de carga de fluido refrigerante exige mucho cuidado del técnico en refrigeración. Si hay carga en exceso, sobrará capacidad de refrigeración. La temperatura del evaporador será muy alta y no ocurrirá intercambio de calor. Además de eso, el compresor podrá succionar el fluido refrigerante líquido y romper las juntas del cilindro u otros componentes.

En caso de falta de fluido refrigerante, el sistema no tendrá desempeño adecuado, por su capacidad de refrigeración insuficiente. Una de las consecuencias de eso es que el compresor tiene de trabajar más, quedándose hasta el 100% del tiempo conectado - y eso provoca su desgaste y puede reducir su durabilidad. Una alteración de pocas gramas a más o a menos puede generar impactos negativos en la performance del sistema.

Ejemplos de Cantidades de Carga

En la refrigeración doméstica, la mayoría de los sistemas trabaja con una cantidad de fluido refrigerante inferior a 150 g. Para la refrigeración comercial esos números pueden alcanzar 900 g de gas. Eso hace que sea aún más importante seguir los procedimientos adecuados en la carga de gas, utilizando equipos correctos para esa operación. Se debe tener en cuenta, además, que las cargas varían mucho de acuerdo con el tipo de fluido refrigerante. Por ejemplo, un refrigerador de 280 a 300 litros normalmente necesita de 90 a 120 gramos de R134a. Pero si utiliza R600a, la carga será de 36 a 48 gramos.

Tipos de Refrigerantes Comunes y sus Propiedades

Un refrigerante es un producto químico líquido o gaseoso, fácilmente licuable, que es utilizado como medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina térmica.

• El gas refrigerante R22 es un hidroclorofluorocarbono (HCFC) ampliamente usado en todos los sectores de la refrigeración y climatización.
• Otro refrigerante es un HFC que sustituye al R-12 en instalaciones nuevas. Como todos los HFC no daña la capa de ozono.
• Algunos son una mezcla ternaria compuesta por R-125, R-143a y R-134a.
• También existe una mezcla ternaria no azeotrópica compuesta de R-32 y R-125 y R-134a, que es químicamente estable y tiene buenas propiedades termodinámicas.
• Este gas es una mezcla no azeotrópica compuesta de R-125 y R-32, utilizada fundamentalmente en los nuevos equipos de aire acondicionado que van apareciendo en el mercado.
• Por último, hay una mezcla azeotrópica compuesta por R-125 y R-143a.

Hidrocarburos como Refrigerantes: Seguridad y Manejo

Los hidrocarburos son refrigerantes naturales que presentan diferentes grados de inflamabilidad. Para evitar accidentes, los cilindros que contienen estas sustancias siguen un conjunto de protocolos y normativas de seguridad, así como etiquetados que indican su nivel de peligrosidad. Un hidrocarburo es un compuesto orgánico que consta sólo de átomos de carbono e hidrógeno. Los refrigerantes naturales, dado que son sustancias que se presentan de manera natural en la biósfera, tienen un bajo o nulo valor de potencial de calentamiento global (PCG).

Identificación y Etiquetado

De acuerdo con el manual Manejo Seguro de Hidrocarburos en el Sector Refrigeración y Aire Acondicionado (Semarnat, 2021), las dos características que pueden indicar el tipo de refrigerante que se encuentra al interior de un cilindro son el color del cilindro y la marcación, rotulado o etiqueta de éste. Luego, la manera más sencilla y segura de determinar el tipo de refrigerante contenido en un cilindro, tanque o boya es mirando la etiqueta con la cual el fabricante marca su producto, y en donde se podrán encontrar diferentes nombres o designaciones para la misma sustancia. En el caso de los hidrocarburos (HC), los tanques deben estar claramente etiquetados para identificar el tipo de refrigerante e indicar que el contenido es inflamable.

Medidas de Seguridad para Hidrocarburos

Es importante recalcar la necesidad de aplicar las medidas de seguridad y normativa para el buen manejo de hidrocarburos en el sector refrigeración y aire acondicionado en todas las etapas de operación; es decir, instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento. Además, debe ponerse énfasis en el uso de herramientas antiestáticas por parte de los técnicos.

Como medida de seguridad, es necesario conocer los límites de inflamabilidad y de explosividad de HC. El límite inferior de inflamabilidad (LII) es la concentración mínima de gas en el aire por debajo de la cual el fuego no es posible. El límite superior de inflamabilidad (LSI) es la máxima concentración de gas en el aire por encima de la cual el fuego no es posible. Si una mezcla de vapor combustible y aire por debajo del LII, significa que la mezcla es “demasiado pobre” para arder; por encima del LSI, es “demasiado rica” para arder. El límite inferior de explosividad (LIE) es la concentración mínima de gases, vapores o nieblas inflamables en el aire por debajo de la cual la mezcla no es explosiva. El límite superior de explosividad (LSE) es la concentración máxima de gases, vapores o nieblas inflamables en el aire por encima de la cual la mezcla no es explosiva.

Normativa Internacional de Peligrosidad: NFPA 704

A nivel internacional, uno de los métodos estándar para evaluar el nivel de peligrosidad que puede presentar una sustancia química es la norma estadounidense NFPA 704, elaborada por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA, por sus siglas en inglés). La NFPA 704 establece un rombo de seguridad de materiales peligrosos, que a su vez se subdivide en cuatro rombos más pequeños. Cada una de las divisiones corresponde a un color con un significado específico. El azul hace referencia a los peligros para la salud, el rojo indica la amenaza de inflamabilidad y el amarillo el peligro por inestabilidad. La sección blanca, en cambio, asigna indicaciones sobre los casos especiales para algunos materiales, indicando que son oxidantes, corrosivos, reactivos con agua o radiactivos.

Cilindros de Hidrocarburos: Diseño y Capacidad

Los refrigerantes hidrocarburos están disponibles en una variedad de tamaños de cilindros, tanto recargables como no recargables. Por ejemplo, los cilindros recargables están equipados con válvulas de alivio de presión. Algunos más emplean conexiones especiales (cuerda izquierda) para diferenciarlos de otros envases de refrigerante. Adicionalmente, hay cilindros que cuentan con una válvula automática de exceso de flujo dentro de la válvula de líquido. Esta última se cierra cuando el flujo de refrigerante fuera del cilindro sea demasiado rápido (por ejemplo, si la manguera de refrigerante se desconecta).

Cabe destacar que en países como México el manejo de cilindros de refrigerantes, su almacenamiento y su transporte están regulados por normas oficiales mexicanas como la NOM- 008-SESH/SCFI-2010, Recipientes transportables para contener Gas L.P. Los requisitos para los cilindros de refrigerante HC no son los mismos para gas propano y gas butano, usados como combustible.

Recuperación de Refrigerantes Inflamables

Para la recuperación de los refrigerantes inflamables, es de fundamental importancia evitar la transferencia de gases no condensables (GNC) al cilindro de recuperación. El GNC más común es el aire. Luego, el oxígeno presente en el aire creará una mezcla combustible crítica a presiones más altas con refrigerantes que contienen hidrógeno como pueden ser los HC, HCFC y HFC.

• Los cilindros de recuperación deben contar con el mismo potencial eléctrico que la unidad de recuperación (unión equipotencial). Esto con la finalidad de evitar descarga electrostática (ESD).
• Cuando un cilindro recuperador se carga más allá de su capacidad con refrigerante líquido y se almacena en condiciones de alta temperatura, la presión hidrostática puede ocasionar que la boya se fracture. Por lo tanto, los refrigerantes deben estar siempre seguros de que la válvula de alivio del tanque recuperador está instalada.

Los hidrocarburos líquidos tienen una densidad de menos de la mitad que la densidad de los refrigerantes fluorados. Por lo tanto, los HC ocupan más del doble del volumen dentro de un tanque. La capacidad de carga dependerá del volumen interno del recipiente y de la densidad del líquido del refrigerante a una temperatura de referencia.

Almacenamiento y Transporte de Cilindros HC

• El ingreso a las áreas de almacenamiento debe estar restringido. Sólo las personas autorizadas podrán tener acceso.
• Una buena práctica para el manejo seguro de cilindros HC es siempre contar con la información escrita donde proporciones los detalles de las sustancias transportadas (como las hojas de seguridad del refrigerante).
• Procura una ventilación adecuada en el vehículo.

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