El consumo de energía de un refrigerador doméstico se puede reducir en un 29% al tiempo que se mejora la capacidad de enfriamiento. Los investigadores reemplazaron el refrigerante R134a, ampliamente utilizado pero nocivo para el medio ambiente, por el R600a, más eficiente desde el punto de vista energético, dosificado con nanopartículas de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT). Este reemplazo de refrigerante directo puede ser implementado en el campo por técnicos capacitados, dice un ingeniero de la Universidad de Johannesburgo.

Esta prueba de refrigerantes con dosis de nanopartículas es la primera de su tipo, y los resultados se publican en Informes de energía , una revista de acceso abierto. El estudio puede ayudar a que la refrigeración doméstica sea más accesible para las familias de bajos ingresos.

El R134a es uno de los refrigerantes más utilizados en refrigeradores domésticos e industriales. Es seguro para muchas aplicaciones porque no es inflamable. Sin embargo, tiene un alto potencial de calentamiento global, contribuyendo al cambio climático. También provoca neveras, congeladores y equipos de aire acondicionado para consumir mucha energía eléctrica. El consumo de energía contribuye aún más al cambio climático.

Mientras tanto, un refrigerante más eficiente en energía puede resultar en facturas de electricidad mucho más bajas. Para hogares vulnerables, Como resultado, la seguridad energética puede mejorarse. La mejora de la economía energética y la gestión del lado de la demanda también pueden beneficiar a los planificadores de las empresas de energía, ya que el enfriamiento representa aproximadamente el 40% de la demanda de energía.

Las nanopartículas mejoran la reducción de potencia

Los refrigerantes nano ecológicos se han fabricado con agua y etilenglicol. Estudios anteriores mostraron un uso reducido de energía en la nano-refrigeración al dosificar los refrigerantes existentes con nanopartículas MWCNT. El proceso también resultó en una reducción de la fricción y el desgaste de los compresores de vapor de los aparatos. Pero investigaciones anteriores no probaron los efectos de los MWCNT en refrigerantes de hidrocarburo como el R600a.

En su nuevo estudio, Investigadores de la Universidad de Johannesburgo probaron el reemplazo directo del refrigerante R134a nocivo para el medio ambiente en un refrigerador doméstico fabricado para funcionar con 100 g de R134a.

Los investigadores sacaron el refrigerante R134a y el aceite de su compresor de un frigorífico doméstico. Utilizaron R600a dosificado con MWCNT con aceite mineral como lubricante. La nueva mezcla se introdujo en el frigorífico y se realizaron pruebas de rendimiento. Descubrieron que el refrigerante R600a-MWCNT daba como resultado un rendimiento y una capacidad de enfriamiento mucho mejores para el refrigerador.

"El refrigerador se enfrió más rápido y tuvo una temperatura de evaporación mucho más baja de -11 grados Celsius después de 150 minutos. Esto fue más bajo que los -8 grados Celsius para el R134a. También excedió el estándar ISO 8187, que requiere -3 grados Celsius a 180 minutos, "dice el Dr. Daniel Madyira.

La Dra. Madyira es del Departamento de Ciencias de la Ingeniería Mecánica de la Universidad de Johannesburgo.

"El uso de electricidad disminuyó en un 29% en comparación con el uso de R134a. Esta es una ganancia significativa de eficiencia energética para los usuarios de refrigeradores, especialmente para personas de bajos ingresos, " él añade.

Para obtener estas ventajas, la elección de nanopartículas MWCNT es fundamental, él dice. "Los MWCNT deben tener un tamaño de partícula a escala nanométrica, que es extremadamente pequeño. Las partículas también deben reducir la fricción y el desgaste, prevenir la corrosión y la obstrucción, y exhiben muy buena conductividad térmica, "dice la Dra. Madyira.

Manejo de la inflamabilidad

La nueva mezcla de refrigerantes presenta un riesgo potencial, sin embargo. A diferencia de R134a, R600a es inflamable. Por otra parte, es más eficiente energéticamente, y tiene un bajo potencial de calentamiento global. Algunos fabricantes de refrigeradores ya han adoptado la producción con R600a y estos aparatos están disponibles en el mercado.

"Para hacer un reemplazo directo seguro, no se deben utilizar más de 150 g de R600a en un frigorífico doméstico, "dice la Dra. Madyira." Antes del reemplazo, el frigorífico utilizó 100 g de gas R134a. Lo reemplazamos con 50 ga 70 g de R600a, mantenerse dentro de los parámetros de seguridad ".

El personal no capacitado no debe intentar este reemplazo directo, dice la Dra. Madyira. Bastante, debe hacerlo un técnico o tecnólogo capacitado en refrigeración.

"El aceite mineral se utiliza como aceite del compresor. Debe mezclarse con la concentración recomendada. Se necesitan un agitador magnético y un ultrasonicador para agitar y homogeneizar los ingredientes de la mezcla. La mezcla se puede introducir en el compresor. Después de eso, El R600a se puede cargar en el compresor del refrigerador, teniendo cuidado de no utilizar más de 150 g de gas, "dice la Dra. Madyira.

Un refrigerante mucho más eficiente desde el punto de vista energético, como la mezcla R600a-MWCNT, puede ahorrar mucho dinero a los consumidores. Los hogares vulnerables en climas cálidos en los países en desarrollo pueden beneficiarse aún más. Las personas de bajos ingresos en muchos países dependen de refrigeradores y congeladores domésticos para almacenar de manera segura los suministros de alimentos a granel. Esto reduce en gran medida el desperdicio de alimentos debido al deterioro o intoxicación alimentaria debido a alimentos almacenados incorrectamente. Estos electrodomésticos ya no son un lujo sino una necesidad, dice la Dra. Madyira. Sin neveras las personas pueden verse obligadas a comprar alimentos a diario en pequeñas cantidades ya precios mucho más elevados. Debido a que es posible que ya no sea necesario realizar compras diarias, el tiempo de viaje y los costos de compra de alimentos pueden ser mucho más bajos, así como.

La refrigeración también permite almacenar de forma segura suministros de alimentos más diversos, como frutas y verduras frescas. Los medicamentos que requieren enfriamiento se pueden almacenar en casa. Esto puede hacer que las dietas y la nutrición sean más equilibradas. y mejor salud física, más accesible para un hogar de bajos ingresos.

La energía de la red sigue siendo la regla para la refrigeración de bajos ingresos

Desde el punto de vista de la sostenibilidad, Puede ser preferible hacer funcionar la mayoría de los frigoríficos y congeladores domésticos con energía solar. Sin embargo, los paneles solares, Las baterías de respaldo y los refrigeradores de corriente continua (CC) siguen siendo demasiado costosos para la mayoría de las familias de bajos ingresos en las áreas atendidas por los servicios públicos de energía. Los frigoríficos de corriente alterna (CA) energéticamente eficientes que funcionan con energía de la red son más asequibles para la mayoría de las personas. Reducir aún más el consumo de energía con el refrigerante R600a-MWCNT puede reducir aún más los costos.

A medida que más hogares de bajos ingresos y pequeñas empresas encienden frigoríficos alimentados por la red, congeladores y aire acondicionado, la demanda de energía necesita una mejor gestión. En Sudáfrica, donde se realizó el estudio, La empresa de servicios públicos de energía estatal enfrenta enormes desafíos para satisfacer la demanda de manera constante. Apagones continuos de larga duración, conocido como deslastre de carga, se han implementado como una medida de gestión de energía del lado de la demanda. Reduciendo más de una cuarta parte del consumo de energía de los frigoríficos, Los congeladores y las unidades de aire acondicionado pueden liberar el suministro eléctrico nacional para mejorar la seguridad energética.