Refrigerantes y Coolants en la Industria Moderna: Innovación, Sostenibilidad y Aplicaciones Técnicas

Los refrigerantes y coolants son elementos fundamentales para la operación de los sistemas industriales contemporáneos, donde la estabilidad térmica, la eficiencia energética y la sostenibilidad determinan la competitividad global. En sectores como el automotriz, aeroespacial, metalmecánico, electrónico y de climatización (HVAC), estos fluidos garantizan el control térmico que mantiene la integridad estructural, evita fallas y prolonga la vida útil de los equipos.

En las últimas décadas, la evolución de estos compuestos ha respondido a un doble desafío: mejorar la eficiencia técnica y reducir el impacto ambiental. La sustitución de los refrigerantes halogenados de alto potencial de calentamiento global (GWP) por formulaciones naturales y HFO (hidrofluoroolefinas) marca un cambio estructural en la industria. Paralelamente, los coolants ecológicos, basados en propilenglicol y aditivos orgánicos, han desplazado a los anticongelantes tradicionales de etilenglicol y sales inorgánicas.

La aplicación de tecnologías inteligentes, como sensores IoT, análisis predictivo y simulación térmica computacional (CFD), abre una nueva era en la gestión del rendimiento térmico industrial. En este escenario, Bridge Chemical Company, con más de tres décadas de experiencia y certificaciones ISO 9001:2015 y AS9120:2016, se posiciona como socio técnico confiable en el suministro de refrigerantes y coolants de alta especialidad.

1. Introducción

El control térmico constituye uno de los pilares del desempeño industrial. Todo proceso de conversión energética o mecánica genera calor; su disipación controlada es vital para mantener la eficiencia y prevenir fallos. En este contexto, los refrigerantes —empleados en ciclos termodinámicos cerrados— y los coolants —utilizados en sistemas líquidos de transferencia de calor— actúan como mediadores entre energía, material y estabilidad.

El desarrollo histórico de estos fluidos se remonta al siglo XIX, con el uso del amoníaco (NH₃) y el dióxido de carbono (CO₂) en sistemas de refrigeración. La introducción de compuestos halogenados en el siglo XX, como los CFCs (clorofluorocarbonos), supuso un avance en seguridad y eficiencia, pero generó problemas ambientales graves, como el agotamiento de la capa de ozono. Este hecho derivó en la firma del Protocolo de Montreal (1987) y su Enmienda de Kigali (2016), que impulsaron la transición hacia refrigerantes sostenibles.

Actualmente, los retos principales giran en torno a la reducción del GWP, la eliminación de sustancias tóxicas y la mejora del rendimiento térmico. La integración de estos fluidos en sistemas inteligentes y normativamente regulados transforma su papel de insumo técnico a componente estratégico en la sostenibilidad industrial.

2. Fundamentos técnicos

2.1 Principios termodinámicos

El ciclo de refrigeración se basa en los principios de la termodinámica de los sistemas cerrados. Durante la evaporación, el refrigerante absorbe calor del entorno a baja presión; al comprimirse, aumenta su temperatura y libera calor en el condensador. Este proceso se representa en el diagrama presión-entalpía (P-h), donde las zonas de evaporación y condensación definen la eficiencia del sistema.

El coeficiente de desempeño (COP), definido como la relación entre la capacidad de enfriamiento y el trabajo de compresión, depende directamente de las propiedades del fluido. Refrigerantes como el R-32 y el R-1234yf presentan COPs superiores a 4, lo que implica que por cada unidad de energía eléctrica consumida, el sistema entrega cuatro unidades de refrigeración útil.

2.2 Propiedades fisicoquímicas

Las propiedades que determinan la idoneidad de un fluido son:

• Presión crítica y temperatura crítica: definen el rango operativo.
• Calor específico (Cp): cantidad de energía absorbida por unidad de masa y temperatura.
• Conductividad térmica (k): eficiencia en la transferencia de calor.
• Viscosidad dinámica: influencia en la circulación y bombeo del fluido.
• Compatibilidad química: interacción con metales y sellos.

En coolants, la mezcla típica es 50 % glicol–50 % agua desionizada, lo que proporciona un equilibrio entre punto de congelación (-37 °C) y punto de ebullición (108 °C a presión atmosférica). El propilenglicol (C₃H₈O₂) se prefiere por su baja toxicidad y biodegradabilidad en comparación con el etilenglicol.

2.3 Requisitos de desempeño

Los estándares ASTM D3306 y ASTM D6210 establecen ensayos de corrosión en cobre, aluminio y fundición, estabilidad térmica a 150 °C y resistencia al cavitado. En motores de combustión, la degradación del glicol puede generar ácido fórmico y glicólico, reduciendo el pH y acelerando la corrosión galvánica. Por ello, los aditivos inhibidores (boratos, benzoatos, molibdatos) son esenciales.

3. Clasificación de refrigerantes y coolants

3.1 Refrigerantes halogenados

Los CFCs y HCFCs dominaron el siglo XX, pero fueron restringidos por su alto Ozone Depletion Potential (ODP). El reemplazo por HFCs (como R-134a) eliminó el cloro, aunque mantuvo un alto GWP (>1300). La última generación, los HFOs (R-1234yf, R-1234ze), combina bajo GWP (<4) con propiedades termodinámicas comparables a los HFCs tradicionales.

Empresas como Honeywell y Chemours lideran la producción de estos fluidos bajo las marcas Solstice® y Opteon™, respectivamente, usados en automoción, climatización y electrónica.

3.2 Refrigerantes naturales

Los refrigerantes naturales —CO₂, NH₃, hidrocarburos— presentan un GWP casi nulo. El CO₂ (R-744), con un GWP = 1, es ideal para aplicaciones transcríticas, aunque requiere presiones de trabajo superiores a 70 bar.
El amoníaco (R-717) ofrece un excelente rendimiento, pero es tóxico y ligeramente inflamable, por lo que su uso se restringe a sistemas industriales con monitoreo permanente.

3.3 Coolants de base glicólica

Los IAT (Inorganic Additive Technology) utilizan silicatos y fosfatos, con duración de 2 años; los OAT (Organic Acid Technology) incorporan ácidos carboxílicos, con vida útil de hasta 5 años; y los HOAT (Hybrid) combinan ambas.
Actualmente, los coolants NOAT (Nitrited OAT) se aplican en motores diésel pesados para evitar cavitación en camisas húmedas.

4. Normativas y regulaciones internacionales

4.1 Normas técnicas

Las normas ASHRAE 15 y ASHRAE 34 clasifican los refrigerantes por toxicidad (A/B) e inflamabilidad (1/2/3). Los sistemas con amoníaco deben cumplir requisitos de ventilación y sensores de fugas.
La SAE J1034 define procedimientos de prueba de desempeño de coolants automotrices, mientras que la ASTM D1177 establece métodos para medir el punto de congelación.

4.2 Regulaciones ambientales

El Protocolo de Montreal estableció la eliminación de CFCs en 1996, y la Enmienda de Kigali fijó reducciones graduales de HFCs hasta 2047.
La EPA (EE. UU.) y la Comisión Europea (Reglamento F-Gas) supervisan las cuotas de producción y reciclaje.
En México, la SEMARNAT exige reportes anuales de importación de sustancias controladas y la CONUEE promueve refrigeración eficiente en su programa “Industria Verde”.
Además, las normas REACH y RoHS europeas restringen aditivos como el plomo y el cromo hexavalente en sistemas de enfriamiento.

5. Aplicaciones industriales

5.1 Sector automotriz

Los coolants de propilenglicol OAT son empleados en motores de aluminio y sistemas híbridos de baterías.
La sustitución de etilenglicol por propilenglicol reduce la toxicidad en un 95 % y prolonga la vida útil hasta 250 000 km.
En plantas mexicanas de Guanajuato y San Luis Potosí, los sistemas de gestión térmica incluyen monitoreo digital de concentración y conductividad para optimizar el mantenimiento predictivo.

5.2 Sector aeroespacial

Los refrigerantes aeroespaciales deben resistir condiciones de vacío y temperaturas extremas (-70 °C a 150 °C). Los fluidos de transferencia térmica basados en perfluorocarbonos (PFCs) y HFE (hidrofluoroéteres) son utilizados en satélites y componentes electrónicos de aviación*¹*.
Las normas NASA-STD-5019 y MIL-PRF-87252C definen requisitos de compatibilidad química y estabilidad dieléctrica.

5.3 Sector metalmecánico

En procesos de mecanizado, torneado y rectificado, los refrigerantes solubles o semisintéticos controlan la fricción y eliminan virutas.
La correcta formulación del aditivo anticorrosivo evita la oxidación de piezas recién mecanizadas, mientras que los biocidas controlan microorganismos en sistemas de recirculación.

5.4 Climatización (HVAC)

El sector HVAC experimenta una reconversión tecnológica: el R-410A está siendo reemplazado por R-32 (GWP = 675) y R-454B (GWP = 466).
La IEA (2024) estima que una mejora del 10 % en la eficiencia de los sistemas de aire acondicionado podría evitar la emisión de 150 Mt de CO₂ anuales.

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6. Nuevas tecnologías

6.1 Nanofluidos

Los nanofluidos son mezclas base de agua o glicoles con nanopartículas de cobre, óxido de aluminio o nitruro de boro.
Estudios del IIR (2023) reportan aumentos de 15–25 % en conductividad térmica y estabilidad superior en entornos vibratorios.
Sin embargo, la sedimentación y la compatibilidad con bombas siguen siendo retos técnicos.

6.2 Simulación y monitoreo inteligente

El uso de modelos CFD (Computational Fluid Dynamics) permite simular flujos térmicos y optimizar geometrías de radiadores y conductos.
Los sensores IoT miden en tiempo real temperatura, pH y concentración de glicoles, integrándose a sistemas SCADA o MES.
Bridge Chemical Company ha comenzado a implementar soluciones de trazabilidad térmica que integran estos datos en su red logística y de mantenimiento.

6.3 Recuperación y economía circular

La recuperación de refrigerantes mediante destilación y filtración al vacío reduce el desperdicio hasta en un 80 %.
Programas como Honeywell Reclaim y Chemours Clean Recovery han demostrado viabilidad económica en Norteamérica.
En México, el Programa Nacional de Gestión de Sustancias Agotadoras del Ozono (PNUD/SEMARNAT) promueve el reciclaje y recolección responsable de refrigerantes usados.

7. Retos ambientales y sostenibilidad

7.1 Impacto ambiental y ciclo de vida

El impacto de un refrigerante se mide por su Potencial de Calentamiento Global (GWP) y Potencial de Agotamiento del Ozono (ODP).
Los CFCs alcanzaban GWP > 4000; los HFOs lo reducen a <5.
Los análisis de ciclo de vida (LCA) revelan que hasta el 70 % de la huella de carbono de un sistema de refrigeración proviene del consumo eléctrico más que del gas mismo, por lo que la eficiencia energética es clave*²*.

7.2 Normativas y certificaciones verdes

Certificaciones como ISO 14001, LEED y GreenPro reconocen buenas prácticas en gestión térmica.
Empresas como BASF, Dow y Henkel lideran la transición hacia productos con bajo impacto ambiental y trazabilidad completa de materias primas.

7.3 Sostenibilidad en México

La política nacional en refrigeración sustentable se articula con la Estrategia de Transición Energética 2050 y la Agenda 2030, priorizando eficiencia y reciclaje de fluidos.
Bridge Chemical Company colabora con clientes industriales para sustituir líneas de refrigerantes de alto GWP por soluciones ecológicas, reduciendo riesgos regulatorios y costos de energía.

8. Panorama del mercado global y mexicano

El mercado mundial de refrigerantes alcanzó 18.7 mil millones USD en 2024 y crecerá 6 % anual hasta 2030.
La región Asia–Pacífico lidera el consumo con 45 % del total, seguida por América del Norte y Europa.
En América Latina, México representa más del 30 % del mercado regional debido al auge del nearshoring.

Según la Asociación Nacional de la Industria Química (ANIQ, 2024), la demanda local de coolants crece 8 % anual impulsada por los sectores automotriz y electrónico.
Bridge Chemical Company, con presencia en Chihuahua, Monterrey, SLP, Puebla, Celaya y Mexicali, posee ventajas logísticas frente a distribuidores centralizados.

9. Estudio de caso: Implementación de coolants sostenibles en plantas automotrices mexicanas

Entre 2023 y 2025, varias plantas automotrices en Guanajuato y San Luis Potosí sustituyeron sus sistemas de enfriamiento de motores y bancos de prueba por coolants de propilenglicol HOAT suministrados por Bridge Chemical Company.
El resultado:

• Reducción del 18 % en consumo energético por mejor transferencia térmica.
• Incremento del 22 % en vida útil del fluido.
• Disminución del riesgo de corrosión en un 60 %, validado mediante pruebas ASTM D1384.

Además, se implementó un programa piloto de monitoreo en línea con sensores de conductividad y concentración, integrados a un panel digital que alertaba desviaciones químicas.
El proyecto se alineó con los criterios ESG (Environmental, Social and Governance) y generó reportes de sostenibilidad auditables.

10. Conclusiones

Los refrigerantes y coolants representan más que simples fluidos térmicos: son vectores de eficiencia y sostenibilidad industrial.
La transición hacia formulaciones de bajo GWP, el uso de tecnologías inteligentes y la adopción de economía circular redefinen los estándares del sector.
El reto no es únicamente químico, sino estratégico: equilibrar desempeño, seguridad, normativa y responsabilidad ambiental.

Bridge Chemical Company demuestra que la combinación de asesoría técnica, certificación internacional y compromiso ecológico puede convertir la refrigeración industrial en un motor de competitividad sostenible para México y América Latina.

Referencias

American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). (2022). Standard 34-2022: Designation and Safety Classification of Refrigerants.
American Society for Testing and Materials (ASTM). (2021). ASTM D3306-21: Standard Specification for Glycol Base Engine Coolant for Automobile and Light-Duty Service.
American Society of Automotive Engineers (SAE). (2023). SAE J814: Engine Coolant Testing Procedures.
BASF SE. (2023). Advanced Coolant Technologies and Corrosion Inhibitors. Ludwigshafen, Germany.
Bridge Chemical Company. (2025). Reporte Estratégico Industrial 2025. Chihuahua, México.
Chemours Company. (2024). Opteon™ Low-GWP Refrigerants: Technical Data Sheet.
Dow Chemical. (2024). Ethylene Glycol and Propylene Glycol Coolant Formulations: Technical Bulletin.
Environmental Protection Agency (EPA). (2023). Transitioning to Low-GWP Alternatives in Refrigeration and Air Conditioning.
Honeywell International. (2023). Solstice® Refrigerants Technical Overview.
International Energy Agency (IEA). (2024). The Future of Cooling: Opportunities for Energy-Efficient Air Conditioning. Paris, France.
International Institute of Refrigeration (IIR). (2023). World Refrigeration Report 2023. Paris, France.
Mordor Intelligence. (2024). Global Refrigerants and Coolants Market Report 2024–2028.
Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD). (2023). Sustainable Cooling Technologies and Industrial Performance.
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). (2023). NOM-018-STPS-2015: Sustancias químicas peligrosas. México.
United Nations Environment Programme (UNEP). (2023). Kigali Amendment Progress Report. Nairobi, Kenya.
NASA. (2023). Thermal Control Systems for Aerospace Applications: Technical Manual..