Refrigerantes inflamables y normas de seguridad

El uso de refrigerantes inflamables en refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor (RACHP) genera cada vez más preguntas sobre seguridad y normativas. Este artículo aborda las dudas más comunes basándose en normas internacionales como EN 378 e IEC 60335, adaptadas a diversas áreas geográficas.

Cuanto más común se vuelve el uso de refrigerantes inflamables, más personas se ven involucradas y más preguntas surgen relacionadas con los requisitos de seguridad para su uso. En nuestro sector (refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor: RACHP), los requisitos de seguridad para el uso de refrigerantes inflamables se describen en diversas normas generales y de producto que se publican primero a nivel internacional y se adaptan sucesivamente a las diferentes áreas geográficas.

Como decíamos en la entradilla, el objetivo de las siguientes páginas es responder a algunas de las preguntas más frecuentes que hemos recibido últimamente en relación con el uso de refrigerantes inflamables en aplicaciones de RACHP. Se han tomado como referencias las siguientes normas de seguridad:

• EN 378:2016: norma europea general para sistemas de refrigeración y bombas de calor.

• IEC 60335-2-40 Ed. 7: norma internacional de producto que describe los requisitos particulares para bombas de calor eléctricas, aparatos de aire acondicionado y deshumidificadores.

• IEC 60335-2-89 Ed.3: norma internacional de producto sobre los requisitos particulares para aparatos de refrigeración comerciales y máquinas de hielo con unidad refrigerante incorporada o remota o motocompresor.

1º. ¿Se aplican las mismas restricciones al uso de refrigerantes inflamables para diferentes cantidades de refrigerante en el sistema?

En primer lugar, la cantidad de refrigerante en el sistema es un factor a tener en cuenta al elegir la norma de seguridad que se aplicará, cada una de las cuales describe diferentes restricciones y requisitos. De hecho, los fabricantes suelen preferir las normas de producto y, a menudo, intentan elegir una carga de refrigerante que esté permitida para el uso específico. Una vez que se ha seleccionado la norma, existen ciertos requisitos o restricciones que dependen de la carga de refrigerante.

Hay algunos requisitos específicos que se aplican solo para sistemas con una carga de refrigerante de más de 150 g y hasta la carga máxima permitida

Según la norma IEC 60335-2-40, la cantidad de refrigerante inflamable puede determinar si la unidad puede ubicarse en interiores y el tamaño de la sala. Las medidas de seguridad adicionales, como un flujo de aire de circulación o un sistema de hermeticidad mejorado, permiten colocar la unidad en una sala más pequeña para una carga de refrigerante determinada, o utilizar una mayor cantidad de refrigerante en la misma área. No obstante, los requisitos específicos (por ejemplo, evitar que altas concentraciones de refrigerante inflamable entren en contacto con componentes que sean una fuente de ignición) no dependen de la carga de refrigerante.

En el caso de la norma de seguridad IEC 60335-2-89, la mayoría de los requisitos se aplican a todos los equipos independientemente de la carga de refrigerante, sin embargo, hay algunos requisitos específicos que se aplican solo para sistemas con una carga de refrigerante de más de 150 g y hasta la carga máxima permitida. 

Por ejemplo, los aparatos con más de 150 g de refrigerante inflamable se fabricarán de manera que su funcionamiento no provoque vibraciones excesivas o puntos de resonancia en las tuberías conectadas al motocompresor. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la carga máxima de refrigerante permitida según la norma IEC 60335-2-89 es la misma independientemente del tipo de ubicación del sistema y el tamaño de la sala.

La norma general EN 378 establece diferentes clases de ubicación y categorías de acceso, que determinan la carga máxima de refrigerante que se puede utilizar teniendo en cuenta la clase de inflamabilidad (y toxicidad) del refrigerante. Por ejemplo, un sistema con una gran cantidad de refrigerante inflamable puede necesitar ubicarse en una sala de máquinas, con un cierto tipo de acceso, o en una sala con un recinto ventilado o al aire libre. Un ejemplo se presenta en la pregunta 3ª. Sin embargo, aparte de los requisitos según el tipo de ubicación y acceso, las demás indicaciones para el diseño e instalación del sistema no difieren para diferentes cargas de refrigerante.

2º. ¿Cuáles son las posibilidades de uso del refrigerante R-290 en cámaras frigoríficas con expansión directa en combinación con una unidad condensadora exterior?

De acuerdo con la información más reciente que tenemos, las cámaras frigoríficas prefabricadas podrían incluirse entre las unidades contempladas en la próxima versión de la norma de producto IEC 60335-2-89. Mientras tanto, la norma general de seguridad EN 378 se puede utilizar para diferentes tipos de cámaras frigoríficas. Las cargas máximas de refrigerante para el R-290 (propano) considerando las diferentes opciones incluidas en la norma EN 378-1 son las siguientes (considerando una superficie de la cámara de 50 m2 con una altura de 2,50 m):

Una vez que se ha seleccionado la norma, existen ciertos requisitos o restricciones que dependen de la carga de refrigerante

• Si el sistema está ubicado dentro del espacio ocupado, la carga máxima de R-290 es de 950 g, excepto para sistemas de confort humano que es de 535 g y para equipos no fijos que es de 1,1 kg.

• Si el sistema está en una sala de máquinas que cumple con los requisitos descritos en la norma EN 378-3 o al aire libre, la carga de refrigerante depende del tipo de acceso: 5 kg para acceso general, 10 kg para acceso supervisado y sin restricción de carga para acceso autorizado.

• Si la sala donde está ubicado el sistema tiene un recinto ventilado que cumple con los requisitos descritos en las normas EN 378-2 y EN 378-3, la carga máxima de refrigerante es de 7,4 kg. El recinto que contiene el sistema frigorífico no debe permitir que el aire fluya desde el recinto al espacio circundante y debe tener un sistema de ventilación que produzca un flujo de aire desde el recinto al aire libre a través de un conducto de ventilación. El sistema de ventilación puede ser continuo o activado por un sensor de fugas.

3º. ¿Cuál es la distancia mínima exigida entre un sistema de R-290 y otros equipos?

La última versión de la norma de seguridad IEC 60335-2-89 exige un ensayo para las unidades con más de 150 g de refrigerante inflamable, que implica ubicar una serie de sensores de fugas fuera de los límites del equipo y verificar que la concentración sea inferior al 50% del LFL para ese refrigerante en esos puntos. La distancia del sensor que se ubicará delante del equipo es de 0,5 m, y la distancia mínima de separación con la pared será la especificada en las instrucciones, la permitida por la construcción o 50 mm. Los demás detectores de fugas se colocan en las esquinas y a lo largo del eje del equipo. El objetivo de este ensayo es minimizar el riesgo causado por una fuente potencial de ignición fuera de los límites de la unidad.

Sin embargo, los ensayos requeridos por las normas de seguridad EN 378 e IEC 60335-2-40 no consideran las zonas alrededor de las unidades. En el caso de la norma EN 378, la presencia de posibles riesgos alrededor del equipo se verifica mediante una evaluación de riesgos. Al aplicar la norma IEC 60335-2-40, el fabricante indica en el manual la distancia mínima de la unidad a otros elementos, y ésta depende de muchos factores, como por ejemplo la carga de refrigerante o la clase de inflamabilidad.

4º. ¿Alguna sugerencia para bombas de calor aire-agua de interior con más de 150 g de R-290?

Según la norma IEC 60335-2-40, estas son las opciones para instalar una bomba de calor aire-agua con más de 150 g de R-290 (propano) en interiores:

• Ventilación mecánica en la habitación o sistema indirecto: estas opciones se pueden aplicar con sistemas que contengan hasta 5 kg de propano y no hay restricciones de tamaño de la habitación. La ventilación mecánica significa que el circuito frigorífico está provisto de un recinto separado que no permite ningún flujo desde el interior del recinto hacia la habitación. Para ello, el recinto del aparato debe tener un sistema de ventilación que produzca un flujo de aire desde el interior del aparato hacia el exterior a través de un conducto de ventilación de extracción.

• Flujo de aire de circulación integral, sistema de hermeticidad mejorada o ninguna medida: estos métodos se pueden aplicar con sistemas que contengan hasta 1 kg de propano y es necesario respetar un tamaño mínimo de la habitación, el cual depende de la carga de refrigerante. Por ejemplo, para una unidad con 800 g de propano, la superficie mínima de la sala es de 19 m2 si hay circulación de aire integrada, 27 m2 para un sistema de hermeticidad mejorada y 75 m2 para un sistema sin ninguna de estas medidas. Estos cálculos de la superficie de la sala se han realizado utilizando las fórmulas descritas en la norma IEC 60665-2-40 y considerando ho (altura de liberación) = 2,2 m.

Cabe señalar que el flujo de aire de circulación integral consiste en un ventilador integrado en el aparato, con circulación continua o activado por un sistema de detección de fugas. El sistema de refrigeración de hermeticidad mejorada debe superar una prueba de fugas con un equipo de detección que tenga una capacidad de 3 g por año de refrigerante o menos bajo una presión de al menos 0,25 veces la presión máxima permitida.

Claves en el uso de refrigerantes inflamables en RACHP

1. Las normas y restricciones dependen de la cantidad de refrigerante utilizado. Distintas normativas, como IEC 60335-2-40 y EN 378, definen requisitos específicos según la carga de refrigerante y su ubicación.

2. El refrigerante R-290 tiene distintos límites de carga según el entorno. Estos dependen de factores como ventilación, tipo de acceso y si el sistema está en una sala de máquinas o al aire libre.

3. Se requiere una distancia mínima para sistemas con más de 150 g de R-290. Las pruebas incluyen sensores de fugas para prevenir riesgos de ignición y garantizar la seguridad.

4. Las bombas de calor aire-agua tienen opciones específicas para cumplir con normas de seguridad. Métodos como ventilación mecánica o hermeticidad mejorada permiten instalar sistemas con más de 150 g de propano.

5. La norma EN 378 ofrece una amplia base para diseñar y evaluar sistemas. Se aplican diferentes categorías de acceso y clases de ubicación según la inflamabilidad y toxicidad del refrigerante.