Estimación de la máxima carga admisible por sistema frigorífico

Aunque la reglamentación F-Gas puede parecer muy técnica y compleja, en Keyter nos ocupamos de simplificarlo para nuestros clientes. Ofrecemos un servicio 360º en el que nuestros equipos técnicos especializados se encargan de analizar cada proyecto de forma individual, brindando asesoramiento personalizado para garantizar las mejores soluciones en climatización. Quienes confían en Keyter pueden estar seguros de que cumplirán con todas las normativas, mientras optimizan la eficiencia y sostenibilidad de sus instalaciones. A continuación, os detallamos las claves para calcular adecuadamente la máxima carga admisible de refrigerante en los sistemas frigoríficos.

Los refrigerantes que van a estar presentes en nuestras instalaciones han pasado de ser del Grupo L1 (A1) y L2 (B1, A2L, B2L, A2 y B2) y L3 (A3 y B3). Este cambio implica que la Inflamabilidad sea un aspecto importante al planificar una instalación, fundamentalmente en la ubicación de los equipos.

El Real Decreto 552/2019, de 27 de septiembre, por el que se aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias, en su Instrucción IF-04 - Utilización de los diferentes refrigerantes

En su punto '3.2 Carga máxima admisible de refrigerante en general' indica las limitaciones de carga de refrigerante en un sistema dado, para determinarlo se debe tener en cuenta:

• Categoría de toxicidad del refrigerante.
• Categoría de inflamabilidad.
• Clasificación del local según su accesibilidad, de acuerdo con artículo 7.
• Tipo de emplazamiento según el artículo 6.2.

Veamos cada uno de estos puntos:

RSIF define Toxicidad como la “Propiedad de una sustancia que la hace nociva o letal para personas y animales debido a una exposición intensa o prolongada por contacto, inhalación o ingestión.”

A tal efecto se crean dos categorías de Toxicidad, Categoría A y B:

“Los refrigerantes deberán incluirse dentro de una de las categorías A y B basándose en su toxicidad:

CATEGORÍA A:

Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que pueden estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es igual o superior a una concentración media de 400 ml/m³ [400 ppm. (V/V)].

CATEGORÍA B:

Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que puedan estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es inferior a una concentración media de 400 ml/m³ [400 ppm. (V/V)].”

RSIF no define la Inflamabilidad, pero podemos asociarla a la capacidad de un refrigerante a propagar una llama en una mezcla homogénea de aire y refrigerante.

A tal efecto se crean cuatro categorías de Inflamabilidad:  1, 2L, 2 y 3.

“Los refrigerantes deberán incluirse dentro de una de las tres categorías, 1, 2 y 3 basándose en lo siguiente:

CATEGORÍA 1:

• Refrigerantes que no muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60°C y 101,3 kPa.

CATEGORÍA 2:

• Refrigerantes que cumplan las tres condiciones siguientes:
  • Muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60°C y 101,3 kPa.
  • Tiene un límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, igual o superior al 3,5% en volumen (V/V).
  • Tiene un calor de combustión menor que 19.000 kJ/kg.
• Dentro de este grupo la norma ISO 817 ha introducido el criterio de la disminución de riesgo a causa de la baja velocidad de propagación de la llama de ciertas substancias, estableciendo la categoría 2L, el cual además de satisfacer las tres condiciones anteriores presenta la siguiente característica: Velocidad de propagación de la llama inferior a 10 cm/s.

CATEGORÍA 3:

• Refrigerantes que cumplan las tres condiciones siguientes:
  • Muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60°C y 101,3 kPa.
  • Tiene un límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, inferior al 3,5% en volumen (V/V).
  • Tiene un calor de combustión mayor o igual que 19.000 kJ/kg.”

Como se observa, la Categoría 2L se introdujo a posteriori de la categorización inicial.

La facilidad de acceso al edificio, la movilidad dentro de él y el conocimiento de las medidas de seguridad de los ocupantes, definen la Accesibilidad del Edificio.

“Artículo 7. Clasificación de los locales según su accesibilidad.

1. Atendiendo a criterios de seguridad, los locales (recintos, edificios o parte de edificios) en los que se ubican las instalaciones frigoríficas se clasifican en las categorías siguientes:

Categoría A. Acceso general: Habitaciones, recintos o construcciones en los que:

•  las personas tienen limitada su capacidad de movimiento.
•  no se controla el número de personas presentes.
•  puede acceder cualquier persona sin que, necesariamente, tenga que conocer las precauciones de seguridad requeridas.

Categoría B. Acceso supervisado: Habitaciones, recintos o construcciones con un aforo limitado de personas, algunas de las cuáles deben necesariamente conocer con las precauciones generales de seguridad requeridas del establecimiento, principalmente ubicación de salidas de emergencia y zonas de paso.

Categoría C. Acceso autorizado: Habitaciones, recintos o construcciones a los que solo tienen acceso personas autorizadas, que conozca las precauciones de seguridad generales y específicas del establecimiento, principalmente ubicación de salidas de emergencia y zonas de paso, y en los que se desarrollan actividades de fabricación, procesamiento o almacenamiento de materiales o productos.

La ubicación de los equipos dentro del edificio nos dice la interacción que habrá con el refrigerante en caso de fuga, así se clasifican en cuatro tipos las instalaciones frigoríficas:

“Atendiendo a criterios de seguridad, los sistemas de refrigeración se clasifican en los siguientes tipos, según cuál sea su emplazamiento:

• Tipo 1: Sistema de refrigeración con todas las partes que contengan refrigerante estén situadas en un espacio ocupado por personas.
• Tipo 2: Sistema de refrigeración con los compresores, recipientes y condensadores situados en una sala de máquinas no ocupada por personas o al aire libre. Los enfriadores, las tuberías y las válvulas pueden estar situados en espacios ocupados por personas.
• Tipo 3: Sistema de refrigeración con todas las partes que contengan refrigerante estén situadas en una sala de máquinas no ocupada por personas o al aire libre.
• Tipo 4: Sistema de refrigeración en el que todas las partes que contienen refrigerante están situadas en el interior de una envolvente ventilada.”

En ella encontramos la columna Clase de Seguridad, con la Clasificación Toxicidad/Inflamabilidad.

Tabla de refrigerantes simplificada a los refrigerantes más empleados en climatización.

La Carga máxima de refrigerante para sistemas frigoríficos, se determinará a partir de este parámetro. Hacemos hincapié en el concepto de sistema frigorífico, no es el equipo completo, la definición de Sistema Frigorífico es:

“3. Definiciones.

3.1 Sistemas de refrigeración.

3.1.1 Sistemas de refrigeración (incluidas las bombas de calor).

Conjunto de componentes interconectados que contienen refrigerante y que constituyen un circuito frigorífico cerrado, en el cual el refrigerante circula con el propósito de extraer o ceder calor (es decir, enfriar o calentar) a un medio externo al circuito frigorífico.”

Por tanto, un equipo puede tener varios Sistemas Frigoríficos y cada uno estará limitado en su capacidad de refrigerante.

Tabla A. Requisitos de límite de carga para refrigerantes basados en su toxicidad.

Tabla B. Requisitos de límite de carga para sistemas de refrigeración basados en la inflamabilidad.

Al aplicar la Tabla B se pueden dar los casos:

Aplicar Factores de Tope

Son los siguientes:

• m₁ = 4 m³ × LII
• m₂ = 26 m³ × LII
• m₃ = 130 m³ × LII

En donde los valores de los límites inferiores de inflamabilidad (LII) son los que aparecen en la tabla A del apéndice 1 de la IF-02, en kg/m³. Los multiplicadores 4, 26 y 130 se basan en cargas 150 gr, 1 kg y 5 kg del refrigerante R-290.

Aplicar Apéndice 3

En el caso de existir partes conteniendo refrigerante en un espacio ocupado.

Cuando la carga de un refrigerante con inflamabilidad categoría 2L supera el valor m₁ x 1,5, la máxima carga de refrigerante admisible en el local se calculará con la ecuación:

Si la carga de refrigerante con categoría de inflamabilidad 2 o 3 supera m₁, la carga máxima en el local se calculará con la ecuación

o la superficie mínima el suelo A_min para poder instalar el sistema con carga m(kg) se calculará con ecuación.

Donde:

m_máx es la carga máxima permitida en el recinto en kg.

A es el área del recinto en m².

A_min es la superficie mínima del suelo.

LII es el límite inferior de inflamabilidad en kg/m³.

h₀ es la altura de instalación del aparato en m:

- 0,6 m para un emplazamiento al suelo.

- 1,8 m para un montaje en la pared.

- 1,0 m para equipos de ventana.

- 2,2 m para equipos de techo.

Existe otra opción, pero es para equipos no fijos, por lo que no la incluimos.

Aplicar Apéndice 4

• Refrigerantes A1 o A2L
• Ubicación Tipo 2
• Sistemas en los que la capacidad de enfriamiento (calefacción) de la unidad interior no supere el 25% de la capacidad total de enfriamiento (calefacción) de las unidades situadas en el exterior y donde las tuberías que atienden los equipos situados en el espacio ocupado en cuestión no están sobredimensionadas en relación con la capacidad del equipo.
• Sistemas donde las partes que contienen refrigerante de la unidad interior están protegidas contra la rotura del ventilador o el ventilador está diseñado para evitar que se rompa.
• ...

Este tipo de cálculos no deben hacerse sin conocimientos profundos de RSIF por lo que aconsejamos su uso por manos experimentadas.

Para calcularlo, se operará:

• Determinación de la Clasificación del Local por Accesibilidad
• Determinación de la Ubicación del Sistema

Carga por Toxicidad

• Determinación de la Categoría de Toxicidad según Tabla de Refrigerantes
• Calcular la Carga por Toxicidad como la mayor de:

o Carga máxima a partir de la Tabla A del Apéndice 1 de esta IF.

o 20m³ multiplicados por la carga máxima para toxicidad con sistemas de refrigeración sellados herméticamente.

o 150 gr para sistemas de refrigeración herméticamente sellados que utilicen refrigerantes de la clase de Toxicidad A.

Carga por Inflamabilidad

•  Determinación de la Categoría de Inflamabilidad según Tabla de Refrigerantes
• Calcular la Carga por Inflamabilidad como la mayor de:

o Carga máxima a partir de la Tabla B del Apéndice 1 de esta IF.

o m₁ x 1,5 para sistemas de refrigeración herméticamente sellados utilizando la categoría de Inflamabilidad 2L.

o m₁ para sistemas de refrigeración herméticamente sellados, utilizando la categoría de Inflamabilidad 2 y 3.

o 150 gr para sistemas de refrigeración herméticamente sellados.

Aplicar la menor de las Cargas por Toxicidad e Inflamabilidad.

Como se deriva de este documento, la importancia de la carga de refrigerante en los Sistema de Refrigeración es muy alta y limita, con refrigerantes Tipo 3 sobre todo, algunos tipos de Instalaciones.

Keyter se ha consolidado como un referente en el sector HVAC+R, destacando por su capacidad para ofrecer soluciones a medida que responden a los desafíos actuales de la climatización. A través de la integración de la ingeniería más avanzada y un enfoque personalizado para cada proyecto, Keyter garantiza equipos capaces de superar las expectativas en rendimiento, sostenibilidad y valor añadido.