CAPITULO 1

UF0414: Puesta en marcha yregulacin de instalaciones frigorficas

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ic editorial David Prez Casado

Captulo 1Fluidos refrigerantes

CAP 1 I Fluidos refrigerantes

1. lntroduccin

Los fluidos refrigerantes son imprescindibles en las instalaciones frigorfi-cas, ya que sin ellos no se conseguira la extraccin del calor de los medios arefrigerar.

Por eso se hace imprescindible conocer qu son estos fluidos, cules sonsus caractersticas y en qu circunstancias es ms adecuado usar uno u otrorefrigerante.

Adems, su conocimiento facilitar que su manejo, almacenamiento, y dis-tribucin se realicen de forma segura por todos los implicados en su uso.

2. Generalidades

La funcin principal de un refrigerante es la de absorber o liberar calor conel medio dentro de un margen de temperaturas deseado a travs de un cambiode estado, es decir, si el cambio se produce de lquido a gas se aporta energay el refrigerante absorber dicho calor. Si por el contrario, el cambio se producede gas a lquido se liberar energa, cediendo el refrigerante calor al medio quele rodea.

Para que un refrigerante cumpla con su funcin dentro de la instalacinfrigorf ica debe absorber todo el calor en el evaporador, la lnea de succin y elcompresor y desqargarlo en el condensado

Desgraciadamente todos los refrigerantes retornan al evaporador conservan-do una cierta porcin de calor, con lo cual se reduce la capacidad del refrige-rante para absorber calor en el lado de baja.

Se debe tener muy en cuenta que cuanto mejores sean las propiedadesdel refrigerante mejor ser el funcionamiento de la instalacin frigorfica, porlo que el comportamiento del fluido frigorgeno ser la clave para detectar siexiste algn problema en la instalacin frigorfica.

l9

Puesta en mareha y regulacin de nstalaciones frigorficas

Saba que...

La mayora de los refrigerantes son fabricados por el ser human0, pero existen refrigerantesnaturales como puede ser el agua (R-718), el amonaco (R-717) o el anhdrido carbnico.

3. Denominacin y clasificacin

A lo largo de la historia se han ido creando diferentes refrigerantes y conel paso del tiempo se han sustituido por otros con mejores propiedades, comoes el caso del R-11,'R-12, R-113, R-115, etc. que dejaron de producirse enel 2000 debido al deterioro que causaban a la capa de ozono en la estratos-fera. Estos refrigerantes se han sustituido por el R-123, R-134a, y algunasotras mezclas.

En la actualidad existe una gran variedad de refrigerantes utilizada en apli-caciones comerciales e industriales. Los refrigerantes se diferencian entre spor distintas propiedades, como pueden ser su punto de ebullicin, calor es-pecfico, calor latente, densidad y otros factores que afectan la habilidad delrefrigerante para transferir el calor.

La multitud de refrigerantes que existen en el mercado se distinguen por sucomposicin qumica.

10i


3.1 . Denominacin

Segn dice el Real Decreto l3g/2}Ilen su artculo 4.1:

Los refrigerantes se denoninarn o expresarn por su frnula 0 pr su denoninacinqunica, o, si procede, por su denoninacin sinbtica arfanunrica.La denominacin comercial se entender c0m0 un complenento y en ningn caso sersuficiente para denoninar el refrigerante.

cuando se hace referencia a los refrigerantes de forma global se sueren em_plear trminos como cFc, HcFc y HFC, y por tanto, uno de ros prrmeros pasosque hay que dar para una buena comprensin de los refrigerantes es conocerel significado de los prefijos CFC, HCFC y HFC.

La primera letra indica el cloro (smbolo qumico: cl), le sigue la letra F queindica el flor (smbolo qumico: F), la letra H indica el hidrogeno (smboloqumico: H) y la letra c final indica el carbono (smbolo quimico: c).

3.2. Clasificacin

como refrigerantes se encuentran compuestos inorgnicos, orgnicos (cFC,HCFC y HFC), mezclas azeotrpicas y mezclas zeotrpicas.

Si un refrigerante est formado por un solo tipo molcula se tratar de un compuestosimple o puro.

Si est compuesto por varios refrigerantes puros que no reaccionan entre s, se tratarde una mezcla.

i11

Puesta en marcha y regulacin de instalaciones frigorficas

Los refrigerantes se pueden clasificar de diversas formas siendo las mscomunes las que se mencionan a continuacin:

a. Por su naturaleza. La principal clasificacin de los refrigerantes se refie-re a su naturaleza y se tipifican como se muestra en la siguiente tabla.

C1ASIFICACIil DE REFRIGERA]IIES P|lR SU IIAIURATEZA

Glasificacin Itenominacin Composicin

c0itPUEsI0 lll0RGAillc0

R-7li Amoniaco NH3

H20AguaR-718

R-/44 Dixido de carbono c02

C|ti|PUESI|IS |tRGilIGfls

Hidrocarburos

R-170 Etano cH3CH3

R-290 Propano cH3CH2CH3

R-600 a lsobutano cH(cH3)2CH3

Halocarbonados

GL|RftHATflGEl{Allf,S (CFC)

ccr3FR-l I Triclorofluorometano

cclzF2R-12 Diclorodifluorometano

HtDR0Ct0R0HAtflGEllAD0s (Hctc)

R-22 Clorodifluorometano cHcrF2

R-l4lb 1. l-dicloro-1-fluoroetano cH3CCr2F

cH3CCrF2R-.142b 1-cloro-l. l-d ifl uoroetano

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CAP 1 i Fluidos refrigerantes


r HFC: estos refrigerantes no daan a la capa de ozono debido aque no contienen cloro. Son los refrigerantes que sustituyen alos CFC y HFCF.

r Mezclas azeotrpicas: el refrigerante, a una presin y temperaturaconstante, est compuesto de la misma cantidad de vapor que delquido, comportndose de forma similar a un refrigerante simple,por lo que el cambio de estado se produce a presin y temperaturaconstante.

Mezclas zeotrpicas: estn compuestos por dos o ms sustancias deforma que los cambios de estado se producen a presin constante,pero existe un deslizamiento de la temperatura (a temperatura noconstante). Como cada componente de la mezcla tiene su propiavolatilidad, para una presin determinada, la composicin variar enfuncin de la temoeratura.

b. Por su presin de trabajo. La clasificacin que se puede hacer de losrefrigerantes segn su presin se establece en:

r Baja presin: a presin atmosfrica su temperatura de ebullicin esalta, superior a +2O oC.

r Media presin: temperatura de ebullicin entre los +2OoC y los -30 "C.t Alta presin: tiene una temperatura de ebullicin baja, entre los

-30 oC y los -80 "C.t Muy alta presin: tiene una temperatura de ebullicin inferior a los

-80 "c.

c. Por su grado de peligrosidad para las personas. Esta clasificacin se es-tablece en funcin de la inflamabilidad y toxicidad de los refrigerantes,disti nguiendo tres grupos:

r Grupo de alta seguridad (L1): aquellos refrigerantes que no son com-bustibles ni txicos.

r Grupo de media seguridad (L2): en estos refrigerantes domina latoxicidad y pueden ser inflamables o explosivos al mezclarse conaire en un volumen igual o superior al3,57" del volumen.

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CAP 1 | Fluidos refrigerantes

Grupo de baja seguridad (L3): refrigerantes no txicos que puedenser explosivos al mezclarse con el aire en un volumen inferior del3.5% de volumen.

Clasificacin de refrigerantes mscomunes segn grado de seguridad

R-12

Grupo I R-22

R-l34 a

Grupo ll R-717

R-170

Grupo lll R-290

R-600

d. Por su funcin. Los refrigerantes tambin se clasifican atendiendo a sufuncin que puede ser de dos tipos:

r Refrigerantes primarios: es el refrigerante que se encuentra en elinterior del circuito frigorfico.

r Refrigerantes secundarios: es el refrigerante que se utiliza para el in-tercambio de calor entre el refrigerante primario y el medio a enfriar.

Codificacin

La codificacin de un refrigerante se detalla en la norma ANSI/ASHRAE 34:"Designacin y clasificacin de los refrigerantes"y tambin est indicada en elReal Decreto I38l2Ol1, de 4 de febrero, por el que se aprueba el reglamentode seguridad para instalaciones frigorficas y sus instrucciones tcnicas com-plementarias, en la instruccin lF 02, titulada "Clasificacin de los refrigeran-tes (f I u i dos f r i gorge nos) ".

i15

Puesta en marcha y regulacin de instalacones frgorficas

Los refrigerantes generalmente se conocen mediante una denominacinsimblica y numrica, cuya expresin comienza por "R-" seguida de un n-mero de dos o tres cifras y alguna o ninguna letra al final, (R-717, R-7I8,R- 134a...).

R_ _ _ _lIlI tv

| | * tl,i*ttdetomosdeflor| {, Nmero de tomos de H + II n'irero de tomos de C - INmero de tomos de cloro

a. La letra R que aparece en la izquierda indica que se trata de unrefrigerante.

b. El ltimo nmero (el primero por la derecha) corresponde al nmero detomos de flor de la molcula.

c. El penltimo nmero (a la izquierda del anterior) indica el nmero detomos de hidrgeno ms uno que contiene una molcula del compuesto.

d. El antepenltimo nmero corresponde al nmero de tomos de carbonomenos uno que contiene la molcula de dicho compuesto. No aparecersi este nmero fuese cero.

e. El resto de enlaces que queden libres al unirse los tomos que compon-gan la molcula de dicho compuesto sern completados con tomos dectoro.

f. Si en la comoosicin del comDuesto se encuentra el bromo se aade ala derecha de la regla general la letra B, y a la derecha de esta un n-mero que indica cuntos tomos de bromo contiene una molcula delcompuesto.

g. Si se trata de derivados cclicos, la denominacin se iniciar con una Cmayscula a la izquierda del nmero del refrigerante. En lo dems seexpresar como la regla general.

h. Cuando se trate de compuestos ismeros se tomar como referenciael ms simtrico en el que no aparecer ninguna letra despus de losnmeros. Segn aumente la asimetra de los mismos se colocarn lasletras a, b, c.

16i


i. En los compuestos no saturados se seguirn las reglas anteriores, perose pondr el nmero 1 en la posicin de la cuarta cifra por la derecha.

j. Para designar a los refrigerantes compuestos por mezclas azetropicasse usarn las denominaciones de sus componentes, colocando entreparntesis el porcentaje en peso que supone cada uno de ellos en lacomposicin. Asimismo se enumerarn con respecto a su temperaturade ebullicin de menor a mayor, tomando estos valores a la presin de1.013 bar absolutos (1 atmsfera).Nota: estas mezclas tambin se nombran por un nmero arbitrario degases de la serie 500.

k. Para la nomenclatura de las mezclas zeotrpicas de refrigerantes se usala denominacin de sus componentes, colocando entre parntesis elporcentaje en peso que supone cada uno de ellos en la composicin.Asimismo se enumerarn con respecto a su temperatura de ebullicin demenor a mayor, tomando estos valores a la presin de 1.013 bar abso-lutos (1 atmsfera). Estas mezclas tambin se nombran por un nmeroarbitrario de gases de la serie 4O0. Para diferenciar mezclas zeotrpicascompuestas por los mismos componentes, pero en diferentes proporcio-nes, se usarn las letras A, B, C, etc.

l. Los compuestos inorgnicos se nombrarn aadiendo al nmero 700 elpeso molecular del compuesto.

Ejemplo

La codificacin del clorodifluorometano se resolvera del siguiente mbdo:

I''9

(U

Rqq?ItlIIIV| | J nrimero de tomos de flor = 2tt'I,l, NmerodetomosdeH+ I = I + I =2{ Nmero detomos deC- I = I - 1 =0Nmero de tomos de cloro = 0


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CAP 1 | Ftuidos refrigerantes

Aplcacin prctica

En un supermercad0 existen diferentes vitrinas frigorficas que utilizan como refrigeranteel R-134a. clasifquelo segn naturaleza y seguridd, yjustidque su codificacin.s0ructrl

Segn la tabla I el refrigerante R-134a est dentro del grupo de los hidrohalogenados (HFC).

Dicha tabla establece que est dentro del grupo 1 de alta seguridad ya que no es ni inflamableni combustible.

Por tanto se realizar su codificacin de la siguiente forma:

I Se observa en la tabla 1 que su composicin es CH2FCF3. Lo primero sera poner la Rde refrigerante y despus:

El cuarto nmero despus de la R indica el nmero de tomos de flor que nay en sucomposicin: 4.

El tercer nmero despus de la R conesponde al nmero de tomos de hidrgeno ms L Enel compuesto se tiene H2 + 1= 3 hidrgenos.

El segundo nmero despus de la R sera el nmero de tomos de carbono menos uno. Eneste caso se obtiene 2C - 1 = L


119


Recuerde

Para que un refrigerante sea ptimo desde un punto de vista comercial y de seguridad debereunir una serie de caractersticas y propiedades determinadas.

Obviamente no existe un refrigerante "ideal" por lo que se debe escoger elque mayor nmero de ventajas ofrezca al diseo requerido.

4.1 . Caracterstcas

Las caractersticas de los refrigerantes hacen referencia a las propiedadesfsico-qumicas, es decir, aquellas propiedades que no determinan el calor queun refrigerante pueda absorber o liberar. Entre estas caractersticas o cualida-des pueden destacarse:

Miscibilidad con el aceite lubricante. Todos los compresores requierenlubricacin, por lo que se debe tener en cuenta el no escoger un refrige-rante que afecte a la funcin del aceite de lubricacin. Esta miscibilidadpresenta ciertas ventajas como la lubricacin de diferentes partes delsistema, por ejemplo en las vlvulas, pero tambin se cuenta con unaserie de inconvenientes como la dilucin del aceite, con lo que pierdesu principal funcin: la reduccin en la transferencia de calor o prdidasde control.

r No deben ser txicos ni venenosos. Los refrigerantes, desde su fabrica-cin hasta su empleo, son manejados por un gran nmero de personaspor lo que no deben suponer ningn peligro.lmportante: debido a que los refrigerantes son capaces de desplazar eloxgeno presente en el medio pueden ocasionar problemas de asfixiacuando se encuentran en elevadas concentraciones.

i21


r No debe ser explosvo ni inflamable. Es muy importante que los refrige-rantes no sean explosivos ni inflamables. Respecto a su inflamabilidad,los refrigerantes pueden ser clasificados en distintos grupos:

a. Grupo 1: no son inflamables en estado de vapor, sea cual sea suconcentracin en el aire, por lo que pueden utilizarse en grandescantidades en cualquier instalacin. Algunos de los refrigerantesque componen este grupo son el R-11, R-22, R-744, etc.

b. Grupo 2: se refiere a refrigerantes ligeramente inflamables aun in-dependientemente de que sean txicos. Su lmite de inflamabilidadinferior cuando forman mezcla con el aire, es igual o superior a3,5% en volumen. Entre estos refrigerantes se pueden encontrar elR-717. R-40 o el R-764.Nota: el R-40 y el R-764 ya no se emplean actualmente.

c. Grupo 3: su lmite de inflamabilidad inferior cuando forman mezclacon el aire, es inferior a 3,5Y" en volumen, lo que hace que seancombustibles en el momento que se combinan con aire. Entre ellosse pueden encontrar el R-170, R-290 y el R-600. Estos compues-tos han pasado a emplearse como combustibles ya que arden fcily rpidamente.

r Facilidad de localizacin de fugas. Dado que los refrigerantes tienengran facilidad para fugarse, los mayores avances se producen en el cam-po de la deteccin. En la actualidad se han desarrollado diversos apa-ratos con los que detectar fugas de cualquier refrigerante, como porejemplo el espectofotmetro que se emplea para detectar, en funcinde la longitud de onda para cuya medida est calibrado, lasdiferentessustancias fugadas a la atmsfera, ya que cada refrigerante tiene unalongitud de onda diferente.

r Cuando entre distintos refrigerantes se presentan las mismas caracters-ticas el refrigerante con ms tendencia a fugarse ser el que posea unmenor peso molecular. Esto es importante en las mezclas zeotrpicas,ya que el refrigerante con menor peso molecular se fugar en mayorproporcin, lo que variar la composicin de la mezcla.

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CAP 1 | Fludos refrigerantes

r No debe reaccionar con la humedad. Para tener un funcionamiento p-timo es imprescindible que el nivel de humedad presente en el refrige-rante no supere el mximo admisible. Es necesario tomar las medidasnecesarias para evitar que durante el proceso de instalacin o puesta enservicio de esta, la humedad entre en el sistema. Existen dos razonesprincipales por las que es necesario tomar precauciones:

1. Un exceso de humedad a bajas temperaturas puede ocasionar unacongelacin, con lo que obstruye el paso al refrigerante.

2. El refrigerante en presencia de agua puede producir una reaccinque genere como producto cidos corrosivos que daen y deteriorenel equipo.

En definitiva, la presencia de agua en un sistema de refrigeracin no esdeseable.

D,ebe ser un compuesto estable. Los refrigerantes deben presentar unaadecuada estabilidad en las instalaciones para las cuales se escogen.Los refrigerantes hasta ciertas temperaturas son estables dentro de lainstalacin frigorfica, pero cuando superan las temperaturas mximasde estabilidad pueden presentar ciertas anomalas, como puede ser ex-cesiva humedad, aire y alguna impureza. La tabla siguiente muestra elrango de temperaturas a las que resultan estables algunos de los refri-gerantes ms usados.

TEMPERATURA ilx|ilA ESTABTE ItE REFRIGERAIITES

REFRIGERA]IIE TEI'IPERATURA MilM $IgT120'C

135 a 150 oC

120.C

R-12

R-22

R-500

R-502 135 a 150'C

123


4.2. Propiedades termodinmicas

Este tipo de propiedades son las que tienen relacin con la circulacin delcator.

Son unas caractersticas que se presentan tabuladas, dividiendo por unlado las propiedades de saturacin de lquido y vapor, y por otro las propieda-des del vapor sobrecalentado. Ambas se presentan a intervalos de temperaturapero adems, las segundas tambin vienen indicadas a intervalos de presin.

Estas tablas son fciles de encontrar tanto en libros de texto, como en ma-nuales o boletines tcnicos.

Las que ms se emplean para resolucin de problemas y diseo son las tablas de propie-dades de saturacin.

Presin

Las presiones, tanto en el evaporador como en el condensador, deben sersuperiores a la presin atmosfrica. De hecho, si los niveles de la presin no seencuentran en los niveles aconsejados pueden suceder dos cosas:

r Si la presin en el evaporador es negativa, el sistema estar trabajandoa vaco, por lo que es muy probable que en el caso de entrada de unafuga entre aire al equipo. Es importante que la presin de evaporacinptima sea lo ms baja posible, con valores positivos.

r La presin en el condensador es un indicador de la robustez del com-presor y del condensador. Por lo tanto, mientras ms alta sea la presin,mayor robustez deber tener el equipo, traducindose en mayor coste.

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PRESIII{ES El{ ET TVAPflRADflR Y TII EI. GfIIIDIIISADIR

EVAPIRAD|R A -I5'C c0ilDEltsAD0R A 30.Clipo derefrigerante

PsigkPaPsigkPa

93,275411,8183R-12

R-22 296 28,2 1,192 158,2

bY27,6R-30

1,211025,216R-123

96,616701164R-134 a

R-170 1627 221,3 4,66 661,1

113,488016,4214R-500

R-502 348 35,9 I,319 176,6

R-717 Jb r 9,6 l,167 154,5

R-718

Temperatura

Existen tres temperaturas que son primordiales a la hora de realizar la elec-cin de un refrigerante. Estas son: la de ebullicin, la crtica y la de congelacin.

r Temperatura de ebullicin: siempre est referida a la presin atmos-frica normal de 101,3 kPa (0 psig). En los refrigerantes, el punto deebullicin debe ser bajo para que aun operando a presiones positivas, sepueda tener una baja temperatura en el evaporador. como ya se saDe,el punto de ebullicin se modifica si se cambia el valor de la presin.Normalmente, cuando el equipo se encuentra en funcionamiento. latemperatura de ebullicin del refrigerante en el evaporador est aproxi-madamente a unos 6 oc por debajo de la temperatura del evaporador. Enel momento que el sistema entra en parada, tanto el lquido refrigerantecomo el evaporador, igualarn sus temperaturas.

28,64,529,70,8

25


r Temperatura crtca: es una temperatura a considerar especialmente enel diseo del condensador, ya que ningn vapor se va a condensar a unatemperatura mayor de la crtica an teniendo presiones muy elevadas.

r Temperatura de congelacin: ha de ser inferior a la temperatura queexista en el evaporador. No se podr escoger un refrigerante que congele

, a la misma temperatura a la que trabaja el evaporador. La mayora de losrefrigerantes tienen temperaturas de congelacin muy bajas. Obsrveseen la tabla adiunta.

DIFERE}ITES TTMPERATURAS TAI{T|I El{ Et EVAPflRAIIflR C|lMf EII Tt CII{DEIISAIIIR

Iipo de refrigerante TEMPERATURIS EII'C

EBU|uclil CRfilCA CflilEEtACtilR-12 -29.8 ltz -158R-22 -40,7 96 -160R-30 40,6 216,1 -97

R-123 27,9 -107R-l34 a -26.5 t0l,l -103R-170 -88.6 32.3 -172

-45,4 82,2R-502 -46,7 7lR-717 -33,3 132,9 -78R-718 100 374,5 0

Volumen especfico

El volumen especfico de un refrigerante en fase vapor no es ms que elvolumen en metros cbicos (m3) o en litros (l) que ocupar un kilogramo derefrigerante en condiciones normales (temperatura de 20 oC y presin de unaatmsfera). Esta unidad es muy til para comparar densidades de gases.

26'1


En un sistema de refrigeracin, en el momento que se agrega calor al re-frigerante, este aumenta su temperalura y con ello su volumen especfico.lnversamente, si disminuye la temperatura del refrigerante, este disminuye suvolumen especfico.

El refrigerante debe tener un volumen especfico bajo en la fase de vapor, y un volumenespecfico alto en la fase lquida.

Entalpa

Esta propiedad indica la cantidad de calor que un f luido puede albergar porunidad de masa, por lo tanto sus unidades vienen expresadas en kcal/kg. Confrecuencia se emplean los cambios de entalpa que ocurren durante un procesode transferencia de calor, por ejemplo, el caudal msico del refrigerante (can-tidad de refrigerante que se tiene en el circuito) depende de la presin y de laentalpa. Se puede distinguir entre entalpa en fase lquida, entalpa de calorlatente y entalpa en fase vapor.

r Entalpa en fase lquida (hf): un lquido saturado es aquel que se en-cuentra en tales condiciones que en el momento que se produce unaporte de energa (calor) una parte de este pasar a fase vapor. Por tan-to, la entalpa en fase lquida hace referencia a la cantidad de calor quehay que aportar para enfriar o refrigerar un kilogramo de lquido.Ejemplo: si se tiene agua a presin atmosfrica y 100 "C, en el momentoque se produzca un aporte de energa se producir un cambio de fase.

r Entalpa de calor latente (hfg) 1e entalpa de evaporacin): es una pro-piedad que se determina a temperatura constante y es la cantidad decalor que un kilogramo de lquido necesita para cambiar a un kilogramode vapor. Durante ese proceso de temperatura constante coexisten lasdos fases (lquido y vapor).

,27


r Entalpa en fase vapor (hg): comprende la suma de los valores del calorsensible (calor que presenta un fluido antes de hervir) ms calor latente(una vez que el fluido se presenta en ebullicin). Su expresin se realizade la siguiente manera:

hg=hf+hfg

Con esta simple ecuacin se demuestra por qu los valores de entalpa sonmuy tiles a la hora de hacer clculos de transferencia de calor.

En la tabla siguiente se muestran los valores de entalpa de varios refrige-rantes a -15 oC, tanto en fase lquida (hf), calor latente (hfg) y en fase vapor(he)'

E]ITAIPAS EXISTEIITES EI{ L|lS DISII]IT|ISREFRISERAI{TES A UIIA TEMPERATURA DE -1 5 'C

Iipo de refiigerante E]{IAIPA A -l 5 'G (Kcaukg)

Lquido (hf) latente (hfg) Vapor (hg)

5,33R-t2 37,89 43,22

R-22 6,53 51,78 58,31

91,0090,050,94R-30

50,5343,87b,bbR-123

R-134 a 56,617,55 49,06

R-170 56,39 84,44 140,83

R-500 6,56 46,66 53,22

43,4637,46,06R-502

R-7t7 26,83 I 13,89 340,72

2A,

R-718 4,47 595,17 599,64

CAP I I Fluidos refrigerantes

Densidad

La densidad de cualquier sustancia se define como masa o peso por unidadde volumen. Las unidades en las que se expresa son kglm3, o tambin en kgl|.

La densidad es una propiedad que vara con la temperatura. por regla gene-ral, los lquidos se expanden al calentarse, por lo tanto, su densidad a elevadastemperaturas es menor que a bajas temperaturas. Sin embargo hay que tenerprecaucin con este criterio ya que la densidad en fase de vapor de los refrige-rantes tambin vara con la temperatura aunque en sentido inverso, es decir, ladensidad del vapor saturado aumenta si se incrementa la temperatura.

Ejemplo

A 4 oc de saturacin la densidad del R-22 es 24,03 g/1, pero a -18 oc es solamente 1 l,sg g/1.

como se indic anteriormente los valores del volumen especfrco se expre-san en volumen ocupado por unidad de masa, siendo este un valor inverso delvalor de densidad.

La densidad del R-22 a -15 oc es 1.334kg/1. Si se divide 1 entre ese valorse obtiene el valor del volumen especfico del R-22lcfuido a 15 oc, es decir,O.7496tlkg.

DEI{SIDADES DE [||S IISTII{TflS REFRIGERAI{IES

fpo de refrigerante 0ensidad a 30'G

tquido tkg/lI Vapor [g/ll1,2922 42,539R-12

f29


Puesta en marcha y regulacn de nstalacones frigorficas

>

I Puesta en marcha y regulacin de instalaciones frigorficas

CAP I I Fludos refrigerantes

Saba que...

Por lo general en un compresor n0 se produce un cambio de entropa apreciable, y por tanto,durante la compresin no es necesario un conocimiento profundo para utilizarla. Unica-mente es necesario conocer la entropa al inicio de la compresin (se puede obtener de lastablas termodinmicas para vapor sobrecalentado) y conociendo la presin de descarga essuficiente para recoger todas las propiedades de dicho vapor de descarga.

4.3. Control de pureza

Los refrigerantes llevan muchos aos utilizndose en instalaciones frigor-ficas, y su identificacin en cuanto a pureza es una preocupacin por parte demuchas organizaciones, tanto del sector pblico, como de empresas e indus-trias del sector privado.

Es necesario identificar los refrigerantes para saber su composicin y qucalidad presentan en las instalaciones frigorficas. Para ello se realizan losllamados anlisis qumicos que determinan los compuestos que aporta elrefrigerante.

Nota

Cualquier cliente que est autorizado a manipular refrigerantes enva los refrigerantes HCFCy HFC a una empresa autorizada, dicha empresa le realiza un anlisis qumico en un labo-ratorio para observar las posibilidades que tiene el refrigerante de regenerarlo o reciclarlo.

Con el anlisis de pureza se determina el contenido de humedad, acidez, siexisten incondensables y un estudio de cloruros y residuos no voltiles.

133

aPuesta en marcha y regulacin de instalaciones frigorficas

En el siguiente esquema se puede observar lo que ocurre desde que llega elrefrigerante a la empresa hasta que se le realiza un anlisis qumico.

Gestor autorizado

t"{T.

HCFC

HFC

Anlisis qumico

Destruir el residuo I I Reciclaje del residuo

5. Seguridad en el manejo, almacenamiento y distribucin conformea normatva y reglamentos vigentes

Los refrigerantes son productos potencialmente peligrosos que se presentanen recipientes a presin, y cuyo manejo puede representar riesgo laboral. Poreso en su manipulacin, transporte y almacenaje habr que tener presente loque indiquen los diferentes reglamentos aplicables segn las circunstancias.

Consejo

Cuando se almacenen refrigerantes.se debe saber qu tipo de recipiente se est utilizando.Ante cualquier duda se debe consultar a la empresa donde se adquiri el recipiente.

t--ch-t' I--l---[E.*lI Desmontaje II Recuoeracin I----r---[R"d;-_l---T---

ul

CAP I I Fluidos refrigerantes

El Real Decreto 795|2OIO, de 16 de junio, por el que se regula la co-mercializacin y manipulacin de gases fluorados y equipos basados en losmismos, as como la certificacin de los profesionales que los utilizan, es lanorma que regula la manipulacin y comercializacin de refrigerantes. Hay quetener tambin presente la Ley 2212011, de 28 de julio, de Residuos y SuelosContaminados, as como el Real Decreto 138/2011 por el que se apruebael reglamento de seguridad para instalaciones frigorficas y sus instruccionestcnicas complementarias. Tambin se tendr en cuenta la ITC MIE APQ-S delreglamento de almacenamiento de productos qumicos.

En cualquier manipulacin se debe tener presente el Real Decreto773/1997 , de 30 de mayo, sobre disposiciones mnimas de seguridad y saludrelativas a la utilizacin por los trabajadores de equipos de proteccin indi-vidual. En el caso de las instalaciones frigorficas, frente a la posibilidad dequemaduras por congelacin al entrar en contacto con refrigerantes lquidos,deber recurrirse al uso de proteccin para ojos, cara, manos, pies y piernas,etc. en funcin de la cantidad y tipo de refrigerante que se use,

Cabe destacar que cada uno de los refrigerantes tiene su propia presrnnominal, y se debe tener en cuenta este aspecto a la hora de manipular losdistintos f luidos frigorgenos.

Los refrigerantes pueden almacenarse en distintos recipientes siendo losms habituales los cilindros de almacenaje o tanques de una y de media tone-lada. Estos recipientes a su vez pueden ser desechables o retornables.

Los depsitos de almacenaje y distribucin deben estar perfectamente diseados para sumanipulacin.

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La zona donde se vayan a almacenar los refrigerantes deber estar perfecta-mente ventilada, fra y seca, y lejos del calor, llamas, productos qumicos quepuedan entrar en contacto con el refrigerante, etc.

En los cilindros de almacenaje debern tenerse en cuenta las siguientescaractersticas:

r El cilindro de almacenaje nunca deber superar los 52 "C.r No se debe llenar el cilindro ms del 80%.r Existen cilindros orovistos de vlvulas de alivio de presin.r Los cilindros deben ser comprobados cada 5 aos.r Deber mantenerse resguardado de la luz solar directa.

Cilindros de alnacenaniento de Efrgerantes

Los refrigerantes al ser gases a presin se consideran mercancas peligro-sas y su transporte debe realizarse segn el Reglamento del Transporte deMercancas Peligrosas por Carretera (Real Decreto 55112006, de 5 de mayo,por el que se regulan las operaciones de transporte de mercancas peligrosaspor carretera en territorio espaol). Se deben transportar en recipientes homo-logados, bien etiquetados y con una serie de documentacin: carta de porte,instrucciones escritas, etc.

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CAP 1 i Fluidos refrigerantes

6. Resumen

Los refrigerantes son uno de los componentes ms importantes de la ins-talacin frigorfica. Sin ellos ninguna instalacin frigorfica podra funcionar.

Hay que tener en cuenta tambin su clasif icacin y codificacin para saberde que estn compuestos, ya que el mismo refrigerante no se utiliza para todaslas instalaciones y dependiendo der tipo de instalacin para la que se empreese utilizar uno u otro.

Otro aspecto a tener en cuenta es la miscibilidad con el aceite, ya que srem-pre va a tener que mezclarse el refrigerante (en mayor medida) con el aceitedel compresor.

La contaminacin a la capa de ozono es una de las medidas ms penadaspor los organismos, as que hay que tener especial cuidado cuando se tratencon instalaciones que an contengan CFC o HCFC.

Es muy importante que siempre que se manipure un refrigerante se hagasiguiendo los reglamentos y normas aplicables a los distintos fluidos frigorge-nos, ya sea manipulacin, almacenamiento, distribucin, seguridad, carga derefrigerante, reciclado, etc.

Siempre que se almacene un refrigerante nunca se podr llenar el cilindropor encima de una capacidad superior al8o"/o ya que se pueden originar ries-gos de explosin.

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Ejercicios de repaso y autoevaluacin

1. Complete la siguiente frase:

.,Losrefrigerantesquemscontaminan|acapadeozonoson|os-|esiguen los refrigerantes que contaminan en menor cantidad y aquellosquenocontaminan|acapadeozonopornotenernadadec|oroson|0s-''.

2. 0u es un refrigerante inorgnico?

3. Compete la siguiente frase:

"El refrigerante que se encuentra en el interior del circuito frigorfico es el refrigerante

-

y el refrigerante que se utiliza para el intercambio de calor entre el refrige-ranteprimarioye|medioaenfriarese|re|rigerante-''.

4. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

"Los refrigerantes CFC an se pueden utilizar para la produccin ycomercializacin".

Verdadero Falso

"Los refrigerantes HFC no daan a la capa de ozono ya que n0 cbntienen cloro".

n Verdadero Falso

"Los refrigerantes tienen gran facilidad de fugarse".

Verdaderoc Falso

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,-


5. Relacione a qu tipo de compuesto pertenecen los siguientes refrigerantes.

a. R-502b. R-22c. R-290d. R.12

_ Hidrocarburos.

-

Mezclas azeotrpicas._ cFc.

-

HFCF.

6. 0u ocurre cuando se traiaa con la presin negativa en el evaporador?

7. Con qu color se representa el refrigerante R-404a?

a. Amarillo.b. Naranja.c. Verde.d. Blanco.

8. fndique qu se debe hacer si alealiza un control de pureza el refrigerante es CFC.

a. Destruirel residuo.b. Reciclarelresiduo.c. Devolvrselo al cliente.d. Todas las opciones son incorrectas.

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CAP 1 | Fludos refrigerantes

L EI rdrigerantc R-717, a qu gr,upo c inilamdffi !stgmo-?

10. DGfia h edehir cm fase Fmfda.

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CAPITULO 1

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