aire acondicionado

UNIDAD VII

Tratados Internacionalespara la Manipulación de

Refrigerantes CFCs

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IndiceUnidad VII : “Tratados Internacionales para la Manipulación de

Refrigerantes CFCs”

1. REFRIGERANTES....................................................................................................... 11.1. PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES ........................................................... 11.2. CLASIFICACIÓN ............................................................................................... 31.3. NOMENCLATURA DE LOS REFRIGERANTES........................................................ 5

2. RESEÑA.................................................................................................................... 72.1. RIESGOS PARA LA SALUD HUMANA..................................................................102.2. CÁNCER DE LA PIEL ........................................................................................102.3. CATARATAS ....................................................................................................102.4. SISTEMA INMUNITARIO ..................................................................................102.5. OTRAS REPERCUSIONES .................................................................................11

3. CALENTAMIENTO MUNDIAL DE LA ATMÓSFERA ........................................................123.1. DEFINICIONES................................................................................................123.2. CONTRIBUCIÓN DIRECTA DE LOS CFC .............................................................133.3. EL IMPACTO TOTAL EQUIVALENTE DE RECALENTAMIENTO (TEWI)...................13

4. CFC Y OTRAS SUSTANCIAS QUE CONTIENEN HALÓGENOS ........................................145. PROTOCOLO DE MONTREAL.....................................................................................15

5.1. CONTRIBUCIÓN ADICIONAL AL EFECTO DE INVERNADERO ..............................165.2. CONTRIBUCIÓN DIRECTA DE LOS CFC .............................................................175.3. CONTRIBUCIONES DIRECTAS E INDIRECTAS....................................................175.4. CÁLCULO DE LA CONTRIBUCIÓN MUNDIAL ......................................................18

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UNIDAD VII

TRATADOS INTERNACIONALES PARA LA MANIPULACIÓNDE REFRIGERANTES CFCs

1. REFRIGERANTES

Se designa en forma genérica, como REFRIGERANTES a las sustancias de trabajo con lasque operan los SISTEMAS DE REFRIGERACION.

En un sistema de refrigeración, tanto si es de refrigeración por compresión de vapor como sies de absorción, el efecto refrigerante es consecuencia del cambio de fase líquido-vapor oevaporación de¡ refrigerante. En consecuencia, cualquier sustancia que se evapore encondiciones adecuadas de presión y temperatura, sería potencialmente un refrigerante.

Son muchos los factores que hacen que, cumpliendo la premisa anterior, unas sustanciassean más adecuadas que otras.

1.1. PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES

Condiciones.- Las condiciones que debe cumplir una sustancia para ser usada comorefrigerante son:

a. El "RANGO TÉRMICO" de operación debe estar comprendido entre dos puntos:PUNTO CRÍTICO Y PUNTO TRIPLE.

TEMPERATURAS DE P. CRÍTICO Y P. TRIPLE DE ALGUNAS SUSTANCIAS

SUSTANCIA P.CRÍTICO P.TRIPLE°C 'F °C 'F

AGUA 374 705 0 32OXÍGENO -118 -181 -219 -362ALCOCHOL 240 464 -115 -175REFRIG. 12 112 234 -155 -274REFRIG. 22 96 205 -160 -256AMONIACO 133 271 -78 -108DIÓXIDO DE CARBONO 31 88 -57 -71

PT

PC

Pev

Pco

Tev Tc To Tco

Tev = Temp. del evaporador.Tc = Temp. de la cámara.To = Temp. Ambiente.Pco = Presión de condensación.Pev = Presión de evaporación.


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Condiciones de operación de un refrigerante

Presiones de evaporador y condensador: convenientes. Es decir, la presión delcondensador no debe ser muy alta respecto a la atmosférica y la del evaporador(Pev), no debe ser muy baja respecto a la atmosférica, siendo deseable que seamayor a la atmosférica.Calor latente de evaporación alto e igualmente alto calor específico del vapor, a lapresión del evaporador.Volumen específico del vapor a la presión del evaporador- reducido.No tóxico.No corrosivo.No inflamable.No debe atacar químicamente, ni el aceite lubricante ni al material comúnmenteutilizado en la instalación.Fugas fácilmente detectables por pruebas simples.Bajo costo.

Normalmente la comparación estándar de los refrigerantes se hace bajo lascondiciones de: -15 °C (5 °F), en el evaporador y 30 C (86 °F) en el condensador.


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VOLUMEN ESPECÍFICO DE VAPOR: Mientras menor es el volumen específico delvapor que sale del evaporador menor es la capacidad del compresor que se requiere.En consecuencia es deseable que el volumen específico del refrigerante usado, en lacondición de vapor a la salida del evaporador, sea menor.

CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN: Mientras mayor es el calor latente devaporización, se consigue un mayor efecto refrigerante útil (eru) por unidad de masadel refrigerante.

Esto quiere decir, que mientras mayor es el efecto refrigerante útil, menor es el flujode masa del refrigerante.

PRESIONES: Convendría que las presiones de evaporador y condensador (p.) seamayor que la atmosférica para evitar la tendencia a infiltraciones, existentes en laspartes de una instalación que está al “vacío". El salto de presiones, es decir ladiferencia, entre la presión del condensador y la del evaporador, debe ser pequeño.De este modo se requiere menor potencia de compresión.

TOXICIDAD: La toxicidad se refiere al grado en el cual el refrigerante resulta ser unatoxina o un veneno. Los refrigerantes halocarbonados (R-1 1, R-1 2, R-500 etc), sontodos no tóxicos; en tanto, que el amoníaco tiene algún grado de toxicidad. Esto nodebe llamar a confusión, pues casi todos los refrigerantes resultan ser asfixiantes auncuando no sean tóxicos, en tanto y en cuanto desplazan al oxígeno. Por este motivose debe mantener una buena ventilación en los lugares, en los que se almacenen oreparen equipos de refrigeración.

1.2. CLASIFICACIÓN

De acuerdo con la toxicidad o riesgo que puedan representar los refrigerantes, estosson clasificados por el AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE (ANSI) en tresgrupos en los que se refiere a la seguridad en su manipulación.

Las UNDERWRITER LABORATORIES los clasifican del 1 al 6, en este caso los másriesgosos corresponden a los mencionados números 1, 2 y los más seguroscorresponderían al número 6.

En todo caso hay que tener en cuenta que los refrigerantes halocarbonados si bien noson tóxicos ni inflamables, son además de asfixiantes, peligrosos desde el punto devista ecológico, pues se cuentan entre los factores causantes de la reducción de lacapa de OZONO, que nos protege de la radiación solar.

GRUPO 1: No tóxicos, ni inflamables, seguros.

GRUPO 2: Con algún grado de toxicidad y en algunos casos

inflamables.

GRUPO 3: Inflamables y en general, peligrosos; debe tenerse

mucho cuidado en su manipulación.


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Las moléculas de los refrigerantes cloro-fluorocarbonados (CFC) al ascender a la altaatmósfera y recibir la acción de los rayos ultravioleta se rompen y dejan átomos libresde cloro (Cl); los que, a su vez, rompen las moléculas de ozono (O3), es esta acción loque ha producido el adelgazamiento de la capa de ozono.

La capa de ozono juega el papel de filtro protector de la radiación ultravioleta lamisma que, a partir de cierta intensidad, es peligrosa para el ser humano y para labiósfera en general.

Protocolo de Montreal

El Protocolo de Montreal (Canadá) es un acuerdo internacional suscrito en 1987 yrevisado en 1989. el mismo que ante la evidencia científica de lo señaladoanteriormente, prescribió la reducción de la producción de CFC y recomendó labúsqueda de refrigerantes sustitutos. Los refrigerantes de tercera generación,propuestos a instancias del Protocolo de Montreal, reciben la designación de”'refrigerantes ecológicos".

Los refrigerantes controlados son:

R-1 1 TRICLOROFLUOR METANOR-12 DICLORO DIFLUOR METANOR-1 3 MONOCLORO TRIFLUOR METANOR-1 13 TRICLORO TRIFLUOR ETANOR-1 14 DICLORO TETRA FLUOR ETANOR-13B1 MONOBROMOTRIFLUOR METANOR-500 ACEOTROPIA DE 73.8% R-12 y 26.2% R-152aR-502 ACEOTROPIA DE 48.8% R-22 y 51.2% R-1 1 5R-503 ACEOTROPIA DE 40.1% R-23 y 59.9% R-13

Refrigerantes usados en refrigeración domésticaLos refrigerantes más usados en refrigeración doméstica son R-12 y R-22, enrefrigeración por compresión de vapor y R-717 en refrigeradores por absorción,siendo sus características las siguientes:

Refrigerantes de tercera generaciónA consecuencia del Protocolo de Montreal, hay una búsqueda incesante de nuevosrefrigerantes que deban actuar en reemplazo de los comercialmente existentes y quecomprometan la ecología. La nomenclatura técnica de identificación de los refrigeran-tes es la siguiente:CFC Cloro-fluoro-carbonesHCFC Hidro-cloro-fluoro-carbonesHFC Hidro-fluoro-carbonesBFC Bromocluoro-carbonesMP, HP Mezclas cuasiaceotróficas

Para medir el índice de afectación a lo ecológico se usan dos siglas:

ODP : (Ozono Depletion Potencial) coeficiente que mide el nivel deafectación a la capa de ozono, denominado DEPLECIÓN.

GWP : (Global Waming Potencial) coeficiente que mide el nivel decontribución al “efecto invernadero”.


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Nuevos Refrigerantes Sustitutos

ACTUALES ODP GWP FUTUROS ODP GWPR-11 o CFC-11 1 1 HCFC-123 0.019 0.020

HCFC-141b 0.092 0.097R-12 o CFC-12 1 3 HFC-134a 0.000 0.290

HrC-152a 0.000 0.0331-IP-33 0.030 0.250IIP-39 0.030 0.220

1.1P-52 0.030 0.170t.IP-56 0.030 0.020

R-500 o HCFC-500 0.74 22 0 MP-39 0.030 0.220R-502 o HCFC-502 0.28 3.50 4FC-143a 0.000 0.760

IIFC-125 0.000 0.650HP-62 0.000 0.800lip-Bo 0.020 0.630lip-81 0.030 0.520

R-113 o CFC-502 0.89 1.40 HCFC-123 0.019 0.020IICFC- 14 lb 0.092 0.097

R-114 o CFC-114 0.80 4.00 IICFC-124 0.021 0.100IICFC-142b 0.059 0.390HCFC-227 0.000 0.500

R-13 o CFC-13 0.70 2.50 IIFC-23 0.000 0.600R-1381 o BFC-1381 16.00 1.60 IIFC-32 0.000 0.130

IIFC-23 0.000 0.600

Los contribuyentes al aumento de la temperatura de la atmósfera terrestre son:

GASES QUE CONTRIBUYEN AL GRADO DE INFLUENCIAEFECTO INVERNADERODióxido de carbono (C02) 50 - 60%Metano (CH4) 10 - 20%Refrigerantes CFC, HCFC, HFC 15 - 20%Otros gases 10 - 15%

1.3. NOMENCLATURA DE LOS REFRIGERANTES

A continuación presentamos la nomenclatura (designación química) de los principalesrefrigerantes así como algunas características específicas de cada uno de ellos

REFRIGERANTE R-12Compuesto químico : difluordicloro metanoFórmula química : CC12 F2Designación comercial : FREON-12; GENERATION-12; FRIGEN-12Masa molecular : 120.93Características : estable, no inflamable, no tóxico, incoloro.Presiones de operación : 26.5 psia (180 kN/m2)a -15°C (5°F), 108 psia (735

KNim2) a 30"CCalor latente : 68.2 BTU/Lb (159 kJ/kg) a –15°C (5°F)Es un calor latente relativamente bajo, requiere mayores flujos de refrigerante,permite sistemas de refrigeración sencillos.


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Volumen específico : 1.46 ps3/Lb a 5"F (-15"C) relativamente.Presión crítica : 597 psia (4060 kN/rv)Temperatura crítica : 234" F (1 12'C).

REFRIGERANTE 22Compuesto químico : Difluor monocioro metanoFórmula química : CHCIF2

Designación comercial : FREON-22; GENERATRON-22; FRIGEN-22Masa molecular : 86.48Características : estable, no tóxico, no corrosivo, no inflamable.Presiones de operación : 43 psia (290 kN/m2) a -15 C (5°F) 173 psia (1175

kNIm22) a 30 C (86° F) mayores que las del R-12.Calor latente : 93.21 BTU/Lb (216.5 kJ/kg) a –15°C (5°F) mayor

calor latente que el R-12.Volumen específico : 1.24 Pies3 /Lb a 5 °F (-15°C) menor que el del R-12.Presión crítica : 716 psi a (4870 kNIm2)Temperatura crítica : 205 °F (96 °C) su costo es mucho mayor que el del

R-12.

REFRIGERANTE 717Compuesto químico : AmoníacoFórmula química : NH3

Designación comercial : FREON-717; GENETRON-717; FRIGEN-717Masa molecular : 17.03

Características:Tóxico, explosivo a ciertas concentraciones, inflamable en concentraciones de 16 a25%, ataca químicamente al cobre, se usa con restricciones en sus aplicaciones.Desde un punto de vista termodinámico tiene muy buenas propiedades y rendimiento.

Presiones de operación : 34.3 psia (233 kNIm2 ) a - 1 5 °C (5 F) 169.2 psia(1150 kN/m2) a 30 °C(86° F).

Calor latente : 565 BTU/Lb (1315 kJ/kg) a -15'C (S"F) mayor queR-12 y R-22.

Volumen específico : 8.15 pies3/Lb a -15 °C (5° F) valor mayor que R-12y R-22.

Presión crítica : 1657 psia (11 272 kN/m2)Temperatura crítica : 271 ° F (133 °C).

REFRIGERANTE R-134aRefrigerante ecológico o de tercera generación reemplaza al R-12, no afecta la capade ozono.Compuesto químico : CF3 – CH2 ó C2 H2 F4

Designación comercial.- HFC 134aMasa molecular : 124.43Características :Refrigerante ecológico o de tercera generación. no tiene cloro (C1) y, por lo tanto, noafecta la capa de ozono no miscible con los aceites minerales.Presiones de operación: 0.1650 MPa a -15 °C (5 °F)0.771 MPa a 30 °C (86 °F)


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2. RESEÑA

Una capa protectora de la atmósfera ha permitido preservar la vida sobre la tierra durantemilenios. Dicha capa, compuesta de ozono, actúa como un escudo para proteger la tierra dela radiación ultravioleta perjudicial proveniente del sol. Por lo que sabemos, es algo propio yexclusivo de nuestro planeta. Si desapareciera, la radiación ultravioleta del sol esterilizaría lasuperficie del globo, aniquilando la mayor parte de la vida terrestre.

El ozono es una forma de oxígeno con tres átomos en vez de los dos habituales. El átomoadicional transforma el gas que respiramos en veneno; apenas un poco más de una mínimafracción del mismo es suficiente para causar la muerte en caso de inhalación. A través de losprocesos naturales de la atmósfera, las moléculas de ozono se crean y se destruyen sincesar. La radiación ultravioleta del sol descompone las moléculas de oxígeno en átomos queseguidamente se combinan con otras moléculas de oxígeno para formar el ozono. El ozonono es un gas estable y es particularmente vulnerable a la destrucción por los compuestosnaturales que contengan hidrógeno, nitrógeno y cloro. Cerca de la superficie de la tierra (latroposfera) el ozono es un contaminante cada vez más nocivo, un constituyente del smog(Y, la mezcla fotoquímica de niebla y humo y de las lluvias ácidas. Pero inocuo en laestratosfera, de 11 a 48 km por encima de la superficie terrestre, el gas azul y de fuerte oloracre es tan importante para la vida como el oxígeno mismo. El ozono forma un frágilescudo, curiosamente insustancial pero notablemente eficaz. Está distribuido tan finamenteen la estratosfera, de 35 km de profundidad, que si se pudiese concentrar en forma decinturón alrededor de la tierra su espesor no sería más grueso que el de la suela de unzapato (o sea, unos 3 mm). La concentración del ozono estratosférico puede variar con laaltura, pero nunca constituye mucho más de una cienmilésima de la atmósfera circundante.

Sin embargo, este filtro tan fino nos protege eficientemente de casi todos los peligrososrayos ultravioleta del sol; la capa de ozono absorbe la mayor parte de la peligrosa radiaciónUV-B (la radiación entre UV-A que pasa a través y UV-C que es capturada principalmentepor el oxígeno). Todo daño que se inflija a la capa de ozono dará lugar a un aumento de laradiación UV-B. Se han observado aumentos bien determinados de radiación UV-B en zonasque sufren períodos de intenso agotamiento del ozono. Toda radiación UV-B acrecentadaque llega a la superficie de la Tierra tiene la posibilidad de causar considerable daño almedio ambiente y a la vida sobre ella. Una pequeña disminución de la capa de ozono, segúnlos datos actuales, podría aumentar de manera insoportable la incidencia de cáncer de lapiel y podría conducir a la intensificación de una forma rara, pero más virulenta de cáncer,conocida como melanoma maligno cutáneo. La UV-B podría aumentar la incidencia deafecciones oculares, lo cual incluye cataratas, deformación del cristalino y la presbicia. Seestima que la incidencia de cataratas, principal causa de ceguera en el mundo, aumenteconsiderablemente.

La exposición a una mayor radiación UV-B podría también suprimir la acción del sistemainmunitario del organismo. La inmunosupresión por UV-B ocurre sea cual sea lapigmentación de la piel humana. Esos efectos podrían exacerbar las situaciones desalubridad deficiente de muchos países en desarrollo.


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Una mayor radiación UV-B podría también causar una disminución del rendimiento de lascosechas y dañar los bosques. Ello podría afectar a la vida en los océanos, causando daño alos organismos acuáticos, partes de la cadena marina de alimentación, lo cual podría darlugar a una disminución del pescado en la cadena alimenticia superior. Los materialesutilizados en las construcciones, pinturas, embalajes y otras innumerables sustancias,podrían degradarse rápidamente por un acrecentamiento de la UV-B.

El agotamiento del ozono estratosférico podría agravar la contaminación fotoquímica en latroposfera debido al aumento del ozono en la superficie de la Tierra, lugar donde noconviene que haya. La Tierra y sus habitantes, por lo tanto, tienen sumo interés enconservar el frágil estado de la capa de ozono.

Hay un consenso mundial en apoyo de la teoría de que el cloro que contienen las sustanciasquímicas artificiales liberadas en la atmósfera son responsables del agotamiento del ozonoen la estratosfera. Una gran parte de estos compuestos están constituidos por CFC yhalones (agentes de extinción de incendios), sustancias que obran muy eficazmente paraagotar el ozono. Los CFC han sido utilizados durante años como refrigerantes, disolventes oaceites de espumación.

La estructura estable de estos productos químicos, tan útiles en tierra, les permite atacar lacapa de ozono. Sin sufrir modificaciones, derivan hacia la estratosfera, donde la intensaradiación UV-C destruye los enlaces químicos, liberando el cloro que separa un átomo de lamolécula de ozono, transformándolo en oxígeno ordinario. El cloro actúa como catalizador,llevando a cabo esta destrucción sin sufrir él mismo ningún cambio permanente, de maneraque puede continuar repitiendo el proceso.

Los más peligroso de estos productos químicos es que tienen larga vida. El CFC-11 dura unpromedio de 50 años en la atmósfera, el CFC-12 un promedio de 102 años y el CFC-113 unpromedio de 85 años. Por lo tanto, las emanaciones de estas sustancias químicas influiránen el proceso de agotamiento del ozono durante muchísimos años.

AGOTAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO

La radiación ultravioleta del sol separa las moléculas de oxígeno en átomos queseguidamente se combinan con otras moléculas de oxígeno para formar el ozono. El cloro,liberado de las moléculas que lo contienen por la radiación, puede despojar a la molécula deozono de un átomo, dando lugar al ClO (monóxido de cloro) y al oxígeno normal. Porreacción con un átomo de oxígeno, el cloro puede liberarse nuevamente, volviendo aproducir una molécula de oxígeno normal. De esta manera, el cloro actúa como catalizador,logrando esta destrucción sin que él mismo sufra ninguna modificación permanente, con locual el proceso continúa repitiéndose. Así pues, cada molécula de CFC destruye miles ymiles de moléculas de ozono, alterando fuertemente el equilibrio natural.

Se ha comprobado también que los CFC –el cloro– constituyen la causa principal delfenómeno más dramático que se ha constatado en lo que atañe al agotamiento de la capade ozono. Cada primavera, en el hemisferio sur, aparece un "agujero" en la capa de ozonosobre la Antártida, tan grande como la superficie de los Estados Unidos. El "agujero" no esen realidad un agujero sino una región que contiene una concentración inhabitualmentebaja de ozono.


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En invierno, la atmósfera sobre la Antártida queda aislada del resto del mundo por unacirculación natural de vientos llamada remolino polar. Durante el invierno, con el frío y laoscuridad, se forman en la estratosfera las nubes estratosféricas polares (PSC). El cloroinactivo en la superficie de estas nubes se convierte en formas que pueden agotar la capade ozono por reacciones químicas con el ozono bajo la acción de la luz solar. El resultado esque, cada primavera, cuando reaparece el sol en la Antártida, el ozono se destruyerápidamente.

El "agujero" desaparece nuevamente cuando la estratosfera sobre la Antártida se calienta losuficiente como para dispersar las PSC y disolver los vientos que la aíslan del resto delmundo. Un aire rico en ozono fluye entonces para reaprovisionar la capa de ozono sobre laAntártida. La circulación del aire aportará también hacia el norte masas de aire con menosozono, mezclándolas con las concentraciones de ozono de otros lados y diluyéndolas. Estosfenómenos pueden, por lo tanto, afectar a grandes zonas del hemisferio sur.

En 1992 y 1993, cuando se produjeron los "agujeros" (hasta ahora los más grandes), elozono se había agotado en más del 60% con respecto a las observaciones anteriores. Elagotamiento se produce especialmente en alturas situadas entre 15 y 30 km sobre lasuperficie de la tierra, que son las que normalmente contienen la mayor cantidad de ozono.Cabe destacar que los efectos de los CFC en la capa de ozono parecen aumentar debido alas condiciones meteorológicas únicas de la zona, que crean una masa de aire aislada,sumamente fría, alrededor del Polo Sur.

Las reducciones de la capa de ozono observadas en el hemisferio norte no son menosangustiantes que las de la región antártica, aun cuando no se han formado agujeros debido,principalmente, a ciertos factores meteorológicos. No obstante, en enero de 1993, lacantidad de ozono en la totalidad de la región situada entre los 45° N y 65° N de latitud, eraentre un 12% y un 15% inferior a la normal. En el período comprendido entre febrero yjunio de 1993, se produjo una reducción media del 15% en la capa de ozono sobre Américadel Norte y Europa con una reducción máxima del 25% tanto sobre el hemisferio nortecomo sobre el hemisferio sur. Este es verdaderamente un problema mundial que exigesoluciones mundiales.

EFECTOS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE

La pérdida de la protección contra la radiación ultravioleta puede ocasionar graves perjuiciosa todos los organismos vivientes. La severidad de la situación aumenta por el hecho quepor cada disminución del 1% del ozono se produce un aumento de hasta el 2% deexposición a la radiación ultravioleta.

La vida vegetal y marina puede verse afectada negativamente por la mayor exposición a laradiación ultravioleta provocada por el agotamiento de la capa de ozono. Ensayos con laproducción del grano de soya han demostrado que la misma puede disminuir hasta el 20%con niveles de disminución del ozono inferiores al 25%. La sensibilidad del ecosistema de losocéanos puede verse afectado adversamente. El fitoplancton y las larvas de muchasespecies que viven en zonas situadas a varios metros debajo de la superficie del océano,podrían probablemente ser sensibles a una exposición más elevada a la radiaciónultravioleta. La mayor exposición tiene por resultado una menor productividad, lo cualsignifica una disminución de la vida vegetal y una reducción de la pesca procedente de losmares.


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2.1. RIESGOS PARA LA SALUD HUMANA

Mayores incidencias de cáncer de la piel, cataratas y el debilitamiento del sistemainmunitario constituyen efectos graves resultantes de la disminución del ozono y delos mayores niveles de radiación ultravioleta. Un estudio actual considera que laspersonas que viven cerca de la zona ecuatorial y, por lo tanto, más expuestas a losrayos directos del sol, están experimentando mayores incidencias de estos tresproblemas de salud.

2.2. CÁNCER DE LA PIEL

La mayor radiación UV-B da por resultado tres tipos de cáncer de la piel que afectan alos seres humanos. Los dos primeros, que son los más comunes, son los basases yescamosos. Estos crecimientos no malignos afectan a alrededor de medio millón depersonas anualmente en los Estados Unidos. Si se detectan rápidamente, estasafecciones son tratables y provocan muy pocas muertes prematuras. El Programa delas Naciones Unidas para el Medio Ambiente prevé un aumento del 26% en estoscánceres benignos de la piel por cada 10% de disminución del nivel del ozono. Elmelanoma maligno, si bien es menos común y afecta a un menor número de personasanualmente (25 000), es más perjudicial y provoca unas 5 000 muertes anuales. Larazón de la fuerte promoción de filtros solares para los que toman baños de sol esfácil de comprender. La EPA considera que podría haber otros 154 millones de casosy 3,2 millones de muertes. Si la utilización mundial actual de los CFC continuara, estoafectaría a la población mundial actual y a los que nacieran de aquí al año 2075. Elcáncer de la piel se ha visto aumentado al triple en Australia (que está más cerca dela Antártida) donde se han promulgado "alertas de ozono" durante años junto conadvertencias de utilizar lentes para sol y filtros solares.

2.3. CATARATAS

Las cataratas son opacidades que se forman en el cristalino y que limitan la visión. Sibien esta afección ocular puede ser producida por varias otras causas, pruebasconcluyentes apoyan la idea de que es provocada por un aumento de la exposición ala radiación ultravioleta. Sin los controles de los CFC como los que se están aplicandomediante el Protocolo de Montreal, la EPA estima que habría otros 18 millones decasos de cataratas (para la población en vida actualmente y nacida antes de 2075).Los controles podrían reducir el número de nuevos casos en un 92% durante esteplazo.

2.4. SISTEMA INMUNITARIO

Las investigaciones actuales hacen pensar que una mayor exposición a la radiaciónultravioleta debilita al sistema inmunitario del organismo que permite combatir algunaenfermedades. Se considera que hay una proliferación del herpes simple y delleishmaniasis, enfermedad parasítica común en los zonas tropicales, debido a lamayor radiación ultravioleta.


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2.5. OTRAS REPERCUSIONES

La mayor radiación de UV-B podría además causar modificaciones en la composiciónquímica de varias especies de plantas, dando ello por resultado un rendimientoinferior de las cosechas y daños a los bosques. Se ha constatado que las cosechasmás vulnerables son las de arvejas, y frijoles, melones, mostaza y repollo. Una mayorproducción de radiación UV-B también disminuyó la calidad de ciertos tipos detomates, patatas, remolacha azucarera y grano de soya.

Cerca de la mitad de las variedades de semillas de conífera estudiadas había sufridolos efectos negativos de la radiación UV-B. Según parece, incluso los niveles actualesde radiación están limitando el crecimiento de algunas plantas (por ejemplo, elcenteno, el maíz y el girasol), pero es difícil formular previsiones cuantitativas deldaño debido a que también entran en juego otros factores ambientales.

La radiación UV-B puede también afectar análogamente a la vida oceánica, causandodaño a los organismos acuáticos hasta una profundidad de 20 m en aguas claras. Esparticularmente perjudicial para las pequeñas especies como, por ejemplo, elplancton, las larvas de los peces, los camarones y los cangrejos, así como las plantasacuáticas. Como todos estos organismos forman parte de la malla alimenticia marina,una disminución en su número puede dar lugar a una disminución de los peces en lacadena alimenticia superior. Las investigaciones demuestran que el ecosistemaacuático está ya bajo fuerte tensión en algunas zonas debido a la radiación UV-B yque un aumento de la misma puede tener graves efectos nocivos. Los países quedependen fuertemente de la pesca como fuente importante de alimentación, podríanverse gravemente afectados.

Al mismo tiempo, una disminución del fitoplancton marino privaría a los océanos delpotencial que tiene de crear depósitos de dióxido de carbono, contribuyendo así a unaumento de éste en la atmósfera y del consiguiente calentamiento mundial de la misma.

Los materiales utilizados en los edificios, pinturas, embalajes y numerosas otrassustancias, podrían degradarse por la UV-B. Los plásticos que se utilizan a laintemperie serían los más probablemente afectados y el daño podría ser más grave enlas regiones tropicales donde la degradación podría aumentar por las temperaturasmás elevadas y los niveles más elevados de insolación. El costo de tales daños podríarepresentar miles de millones de dólares anuales.

El agotamiento del ozono estratosférico agravaría la contaminación fotoquímica en latroposfera al proporcionar un catalizador más fotoactivo y acelerar así la creación deozono en la superficie de la tierra, donde lo es conveniente. La contaminaciónfotoquímica se produce predominantemente en las ciudades donde el humo de losescapes y las emisiones industriales están en su punto de mayor concentración. Nosolamente afectaría esto a la salud humana, sino que posee el potencial de dañar alas cosechas, ecosistemas y a los materiales de los que dependemos.

Cuando la luz solar descompone el ozono estratosférico, se acelera calor. Elagotamiento del ozono dará lugar por lo general a un enfriamiento de la estratosfera,lo cual cambiará la característica de los vientos estratosféricos y aportará unamodificación de las características meteorológicas mundiales y locales. El ozonomismo tiene fuerza radiante, o sea que es un gas de invernadero; la disminución delos niveles de ozono resultará, por lo tanto, en una disminución del calentamientomundial (compensada por otros gases como los CFC).


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3. CALENTAMIENTO MUNDIAL DE LA ATMÓSFERA

3.1. DEFINICIONES

La temperatura de la tierra se mantiene debido a un equilibrio entre el calor de laradiación solar que fluye desde el espacio y el enfriamiento debido a la radiacióninfrarrojo emitida por la superficie caliente de la tierra y la atmósfera que se escapavolviendo al espacio. El sol es la única fuente externa de calor de la tierra. Cuando laradiación solar, en forma de luz visible, llega a la tierra, una parte es absorbida por laatmósfera y reflejada desde las nubes y el suelo (especialmente desde los desiertos yla capa de nieve). El resto es absorbido por la superficie que se calienta y a su vezrecalienta la atmósfera. La superficie caliente y la atmósfera de la tierra emitenradiaciones infrarrojas invisibles.

Si bien la atmósfera es relativamente transparente a la radiación solar, la radiacióninfrarroja se absorbe en la atmósfera por muchos gases menos abundantes. Aunquepresentes en pequeñas cantidades, estas trazas de gases actúan como un manto queimpide que buena parte de la radiación infrarroja se escape directamente hacia elespacio. Al frenar la liberación de la radiación entrante, estos gases calientan lasuperficie terrestre.

En un invernadero, el vidrio permite entrar la luz solar, pero impide que una parte dela radiación infrarrojo se escape. Los gases en la atmósfera terrestre que ejercen unefecto similar se llaman "gases de invernadero". No se trata ni de nitrógeno ni deoxígeno, los principales componentes de la atmósfera, sino de trazas de gases queincluyen, por ejemplo, el vapor de agua, el dióxido de carbono y el ozono. El vapor deagua es el más importante gas natural de invernadero en la atmósfera. De los gasesde invernadero artificiales, los más importantes son el dióxido de carbono (C02), elmetano (CH4), el óxido nitroso (N20) y los halocarbonos de los cuales losclorofluorocarbonos son los más importantes. El ozono (0), principalmente en la parteinferior de la atmósfera, cuya concentración se ve afectada por las actividadeshumanas, es también un importante gas de invernadero. Aparte de los CFC, estosgases existen de modo natural. El vapor de agua tiene un papel preponderante en lacuestión del efecto de invernadero debido a que su concentración está vinculada a lade los demás gases a través de un mecanismo de retorno. El recalentamiento,producido por los demás gases de invernadero, aumenta la evaporación y hace que laatmósfera pueda retener más vapor de agua, aumentando a su vez elrecalentamiento.

Los diferentes gases absorben y atrapan cantidades variables de radiación infrarrojo.También persisten en la atmósfera por períodos diferentes e influyen en la químicaatmosférica (especialmente del ozono) de diferentes maneras. Por ejemplo, unamolécula de CFC-12 tiene más o menos el mismo efecto sobre la radiación que 16000moléculas de C02. El efecto de una molécula de metano es igual aproximadamente alde 21 veces del efecto del C021, pero la vida útil de la misma es mucho más corta.

El potencial de calentamiento mundial de la atmósfera (GWP) es un índice quecompara el efecto del recalentamiento en un lapso de tiempo para diferentes gasescon respecto a emisiones iguales de C02 (por peso).


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3.2. CONTRIBUCIÓN DIRECTA DE LOS CFC

Dado que la vida útil de los gases es diferente de la del CO2, se podrían calculardiferentes GWP, lo cual depende de la extensión de tiempo considerada. La vida útildel CO2 es del orden de los 200 años en la atmósfera; si se compara con el CO, sobreun plazo corto, un gas cuya vida útil es muy corta, se da relieve al potencial derecalentamiento de este gas y se subestima el potencial de recalentamiento del CO2.Tomando una extensión de tiempo de 500 años se pone de relieve el efecto del CO2 yse subestima la influencia del gas de vida útil corta en el período de los primeros 20 a50 años.

Por esta razón en la literatura se pueden encontrar diferentes GWP, según laextensión de tiempo considerada.

Diferencias en GWP para diferentes extensiones de tiempo

Normalmente se adopta una extensión de tiempo de 100 años. Remplazar el CFC-12por el HFC-134a implicaría una reducción por un factor de 6 en el calentamientomundial de la atmósfera si hay emanación del gas.

Utilizando el GWP de los gases junto con sus concentraciones previstas en el futuro dapor resultado escenarios de cambios climáticos en el próximo siglo, un aspecto querecibe más y más atención de los científicos y responsables de tomar decisiones entodo el mundo.

La contribución directa ya se está reduciendo gracias a la limitación de las emisiones,tanto por los métodos más estrictos, para evitar fugas en los sistemas derefrigeración, como por la recuperación de los CFC.

3.3. EL IMPACTO TOTAL EQUIVALENTE DE RECALENTAMIENTO (TEWI)

Además de la contribución directa de los CFC, que se produce únicamente cuando hayemisiones de la sustancia, debe considerarse la contribución indirecta debida alconsumo de energía de los sistemas de refrigeración. Esta contribución indirectarepresenta el número de kilogramos de CO2 vertidos en la atmósfera por laproducción de cada kilovatio-hora de electricidad utilizado para producir frío. Diversosexperimentos y cálculos han demostrado que la contribución indirecta de los sistemastermodinámicos al efecto de invernadero es considerablemente superior a lacontribución directa vinculada con la liberación de los CFC.

Por ejemplo, para un refrigerador doméstico que utiliza CFC-12 y que está aislado conespuma de poliuretano que contiene CFC- 11, la contribución indirecta (CO2desechado por la combustión en las centrales eléctricas) representa el 80% de lacontribución del sistema termodinámico al efecto de invernadero y los CFCdesechados en la atmósfera representan el 20% restante.Las contribuciones directas o indirectas se toman en cuenta en un coeficientedenominado impacto total equivalente de recalentamiento (TEWI).

GWT C02 CH4 CFC-11 CFC-12 HCFC-22 HFC-134a

20 años 1 63 4500 7100 4100 3200

100 años 1 21 3500 7300 1500 1200

500 años 1 9 1500 4500 510 420


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4. CFC Y OTRAS SUSTANCIAS QUE CONTIENEN HALÓGENOS

Los CFC se han utilizado ampliamente desde el decenio de 1950. El consumo mundial deCFC, que ha aumentado constantemente desde entonces, quedó sujeto a limitación a finalesde los años 1980 por el Protocolo de Montreal destinado a reducir y eliminar el uso de losCFC y de otras sustancias que contienen halógenos.

Los CFC se utilizan como disolventes, como impelentes en aerosoles, en la producción deespumas de poliuretano; estos usos representan cerca de 70% de todos los CFC producidos.También se emplean los CFC como líquido activo en muchos sistemas de refrigeración y deaire acondicionado y en bombas de calor. La industria de la refrigeración fue responsablede un cuarto del consumo mundial de CFC en 1986. Los utilizadores de pequeñas cantidadescomo, por ejemplo, los de las industrias de esterilización, consumieron el 5% restante deltotal mundial.

En 1986 se produjo aproximadamente un total de 1 000 000 de toneladas de CFC para suutilización en todo tipo de aplicaciones que incluían disolventes, impelentes así comorefrigerantes (no solamente para refrigeración), más unas 700 000 toneladas demeticloroformo (un disolvente que también está cubierto por el Protocolo de Montreal) y 250000 toneladas de HCFC-22 (sustancia también sujeta a control por el Protocolo deMontreal). También se utilizaron cantidades pequeñas de tetracloruro de carbono (el CTC estan dañino como los CFC en lo que atañe al agotamiento del ozono). En la Figura 9, (vertabla inferior) tomada del "Report of the Technology Review Panel", 1989, se puede ver elcalendario de reducción de los CFC establecido por el Protocolo de Montreal en 1989, comoporcentaje del consumo de 1986 para diferentes categorías en uso. En 1991 y 1994 se hanpublicado nuevos informes con calendarios más estrictos. La utilización mundial derefrigerantes a base de CFC fue de unas 230 000 toneladas métricas según el informe de1994 del Comité de opciones técnicas sobre refrigeración. El 85% de la utilización estádedicado a las operaciones de servicio. En cuanto al HCFC R22, su utilización es cercana a220 000 toneladas métricas.

La producción de CFC disminuyó en el período comprendido entre 1986-1993 y hubo unadrástica reducción en el uso de los CFC como impelentes de aerosoles, como agentes deespumación y como disolventes. Fue menor la disminución en el uso de los CFC enrefrigeración, de manera que la proporción del consumo de este sector, correspondiente a1992/1993, con respecto al total de CFC había aumentado a aproximadamente un 50%,pero la cantidad de CFC producida en 1993/1994 es menor a la producida en 1986.

En 1991, los CFC se utilizaban en los diferentes sectores de refrigeración que se indicanseguidamente:

Aplicación Porcentaje de CFCAire acondicionado en vehículos 49,0%Refrigeración comercial 26,0%Cámara frías/fabricación de alimentos 26,0%Aire acondicionado 11,5%Refrigeración doméstica 4,0%Transporte refrigerado 390%Utilización industrial 2,5%


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5. PROTOCOLO DE MONTREAL

El PNUMA se preocupó de la protección de la capa de ozono desde su creación en 1972. Enmarzo de 1985, el Convenio para la protección de la capa de ozono fue firmado en Viena. ElConvenio preveía futuros protocolos y especificaba procedimientos para las enmiendas y laresolución de discrepancias. En septiembre de 1987, se llegó a un acuerdo sobre lasmedidas concretas a adoptar y se firmó el Protocolo de Montreal sobre las sustancias queagotan la capa de ozono. En este Protocolo se dio el primer paso concreto para proteger lacapa de ozono, disponiéndose que para el año 1999 a más tardar se debía llegar a unareducción del 50% en la producción y el consumo de determinados CFC.

Mientras las naciones adoptaba el Protocolo en 1987, nuevas constataciones científicasindicaron que las medidas de control del Protocolo eran inadecuadas para restaurar la capade ozono. Además, los países en desarrollo expresaron preocupación sobre el vago lenguajetanto en materia de transferencia de tecnología a los países en desarrollo como en cuanto aasistencia financiera.

Como resultado de la Segunda Reunión de las Partes en Londres (1990), se alistaron losplazos de Montreal de manera que para el año 2000 a más tardar quedasen eliminadoscinco CFC (CFC-11, -12, -113, -114 v -115) y tres halones. El metilcloroformo debíacontrolarse y quedar eliminado en el año 2005 a más tardar. En Londres, se redactarondisposiciones especiales en el Protocolo en materia o transferencia de tecnología a los paísesen desarrollo y en cuanto a la creación de un Fondo Multilateral (para cubrir los costosconvenios de la aplicación del Protocolo).

Los grupos de evaluación del PNUMA llevaron a cabo una considerable cantidad de trabajosen 1991. Los grupos de expertos consideran tanto los recursos científicos como los medios ytecnologías existentes para remplazar y eliminar gradualmente las sustancias químicascontroladas. Basándose en estos informes, las Partes en el Protocolo de Montrealdeliberaron nuevamente respecto al acortamiento de los plazos de control.

Las Partes se reunieron por cuarta vez en Copenhague en noviembre de 1992 y convinieronen que todos los CFC, al igual que el metilcloroformo y el CTC, quedasen eliminados en1996 a más tardar, y que los halones se eliminasen en 1994 a más tardar. En cuanto a losHCFC, éstos quedarían eliminados en el año 2030 a más tardar, habiéndose establecido estafecha tardía debido, principalmente, a la necesidad de alentar primero el uso de los HCFC,de efecto menos agotador del ozono, como sustitutos de los CFC.

En virtud del Protocolo de Montreal, las fechas anteriores valen para las nacionesdesarrolladas; los países en desarrollo (o sea los que consumen menos de 0,3 kilogramos deCFC per cápita) están eximidos y tienen un período de tolerancia de 10 años.

En 1987, participaron en la redacción del Protocolo de Montreal únicamente 24 naciones; alrealizarse la reunión de Londres en 1990, este número se había visto aumentadoconsiderablemente. En diciembre de 1994, la situación era tal que habían ratificado elProtocolo de Montreal casi todas las naciones del mundo, 101 lo habían hecho en cuanto ala Enmienda de Londres y 39 en cuanto a la Enmienda de Copenhague.


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El logro de las metas del Protocolo de Montreal depende de una amplia cooperación entretodas las naciones del mundo. No es suficiente que los países desarrollados, que en 1986representaban el 85% del consumo de las sustancias agotadoras del ozono, participen en elProtocolo. La participación de los países en desarrollo, que consumían sólo el 15% en 1986es igualmente de importancia vital. El consumo de CFC en los países en desarrollo ha estadocreciendo a un ritmo mucho más elevado que los países desarrollados y podría anular elefecto del Protocolo en dos a tres décadas, si se mantuvieran al margen del Protocolo.

Ya en 1987 los países en desarrollo habían recibido incentivos para ajustarse al Protocolomediante un período de tolerancia de 10 años para la ejecución y la asistencia técnica(Artículos 5 y 10 del Protocolo). No obstante, por 1989 muchos de los países en desarrollomás importantes indicaron que las disposiciones eran inadecuadas. Sostuvieron que no eranellos los responsables del agotamiento de la capa de ozono y que cuando apenas estabancomenzando a desarrollarse económicamente y utilizar la tecnología de bajo costo, a basede CFC, adquirida de los países desarrollados, necesitaban ayuda con los costos.

Si debían comprometerse a observar los plazos estrictos para adoptar nuevas tecnologías,era necesario que se les proporcionasen las nuevas tecnologías y la ayuda financierarequerida para adoptarlas. Esta asistencia financiera debería ser complementaria a laasistencia extranjera actual y no una desviación. También sostuvieron que convendría quese crease un nuevo mecanismo para proporcionar esta asistencia dado que los organismosactuales como, por ejemplo, el Banco Mundial tenían más bien la tendencia a ayudar a lospaíses donantes. Las negociaciones relativas a este problema culminaron con la creación, enLondres, en 1990, de un nuevo mecanismo financiero, a través de un nuevo Artículo 10 delProtocolo de Montreal.

El mecanismo comprende un Fondo Multilateral y otro de cooperación multilateral, regional ybilateral. El Fondo comenzó a funcionar en 1991; en virtud del mismo, el PNUMA IMA esresponsable de la distribución de la informaci6n, de la capacitación y de la red deintercambio de información. El presente curso, sobre Buenos procedimientos enrefrigeración, es parte del programa de trabajo del PNUMA IMA relacionado con lacapacitación y las redes de intercambio de información en los países en desarrollo.

5.1. CONTRIBUCIÓN ADICIONAL AL EFECTO DE INVERNADERO

El efecto de invernadero es provocado por la radiación infrarrojo procedente del sueloque queda atrapada por ciertos gases atmosféricos. Se trata de un fenómeno naturalsin el cual la vida no sería posible sobre la tierra dado que ésta sería demasiado fríacon la temperatura media de –18°C en comparación con +15°C bajo las condicionesactuales.

Los componentes que causan el efecto de invernadero son:El vapor de agua.El CO2.Otros gases de “efecto de invernadero”.

Estos gases permiten a la radiación solar incidente pasar, pero absorben la radiacióninfrarrojo de ondas largas que vuelve de la superficie de la tierra, impidiendo así quese escape hacia el espacio. Al aumentar la temperatura del aire, también contribuyena aumentar el contenido de vapor de agua en la atmósfera, lo cual a su vez crea unefecto adicional de invernadero.


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Las actividades humanas aumentan la concentración de dichos gases, especialmentepor la combustión de los combustibles fósiles para las actividades industriales, lacalefacción o el transporte.

Aunque las proyecciones respecto al calentamiento de la atmósfera por el C02 varíanmuchísimo de un modelo matemático a otro, todos predicen que al doblar laconcentración atmosférica del CO2 aumentará la temperatura media de la tierra entre1,5° C y 4,5° C, provocando un gran número de consecuencias inciertas sobre el nivelde los océanos y la fauna, la flora y los recursos acuáticos, etc.

5.2. CONTRIBUCIÓN DIRECTA DE LOS CFC

Los productos a base de CFC tienen una capacidad de absorción de rayos infrarrojosmuy elevada y por lo tanto son gases de efecto de invernadero. El índice GWP(Potencial de calentamiento mundial de la atmósfera) caracteriza esta distribución conrespecto al CO2. El GWP puede definirse como el efecto integrado de la contribuciónadicional de un kilogramo de dicho gas en un lapso dado comparado con lacontribución de un kilogramo de CO2.

Su valor es, por lo tanto, totalmente variable según el plazo de integraciónconsiderado y esta duración debe ser siempre especificada.

5.3. CONTRIBUCIONES DIRECTAS E INDIRECTAS

Otro factor aumenta la complejidad de la estimación de la contribución de los CFC alefecto de invernadero, a saber, la contribución indirecta debida al consumo de energíade los sistemas de refrigeración. La mayor parte de este consumo de energía eseléctrico para los sistemas de compresión de vapor. Esta contribución indirectarepresenta el número kilogramos de C02 desechados en la atmósfera para laproducción de cada kilovatio-hora de electricidad utilizado para producir el frío.

Varios experimentos y cálculos han demostrado que la contribución indirecta de lossistemas termodinámicos al efecto de invernadero es considerablemente más elevadaque la contribución directa relacionada con la emisión de CFC.

Por ejemplo, para un refrigerador doméstico que utiliza CFC-12 y tiene aislación deespuma de poliuretano que contiene CFC- 1 1, la contribución indirecta (C02 emitidopor la combustión en las centrales eléctricas) representa el 80% de la contribución delsistema termodinámico al efecto de invernadero, y los CFC liberados en la atmósferarepresentan el 20% restante.

Gas 20 años 50 años 100 años 200 años 500 añosC02 1 1 1 1 1CFC-11 4500 4100 3400 2400 1400CFC-12 7100 7400 7100 6200 4100CFC-113 4600 4700 4500 3900 2500CFC-114 6100 6700 7000 7000 5800CFC- 1 15 5500 6200 7000 7800 8500HCFC-123 330 150 90 55 30HFC-134a 3100 1900 1200 730 400HCFC-22 4200 2600 1600 970 540


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5.4. CÁLCULO DE LA CONTRIBUCIÓN MUNDIAL

Se toman en cuenta tanto las contribuciones directas como indirectas en uncoeficiente llamado TEWI (impacto total equivalente del recalentamiento).

El TEWI es la suma de lo siguiente, expresado en kilogramos de CO2:

• La cantidad de C02 equivalente al GWP de un gas que contribuye al efecto deinvernadero;

• La cantidad de C02 producida por el consumo de energía.

Por ejemplo, para calcular el TEWI de un refrigerador doméstico que contenga xkilogramos de R-11 en la espuma de aislación de poliuretano, y kilogramos de R-12 enel sistema de enfriamiento, y que produce z kilogramos de CO2 para elabastecimiento de energía eléctrica la fórmula es:

TEWI = x GWPR11 +y GWPR12+ z

Estos cálculos se llevaron a cabo para un número de centrales eléctricas ordinarias delos Estados Unidos, lo cual incluye varias centrales alimentadas a carbón y petróleo.En otros países, donde predomina la producción de electricidad mediante energíahidroeléctrica o nuclear, la contribución directa del C02 es, por lo tanto, inferior.

El valor del índice depende del período de integración y de la estructura del suministrode energía del país debería otorgarse prioridad al diseño de nuevos sistemastermodinámicos y al mantenimiento o mejoramiento de su eficiencia energética, demanera que el calentamiento mundial de la atmósfera sea mínimo.

FIN DE LA UNIDAD

aire acondicionado

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