Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Mecánica

Licenciatura de Ingeniería Mecánica

Refrigeración Industrial

Laboratorio N°2

Clasificación de refrigerantes

Profesor:

Carlos Jaramillo

Estudiante:

Rafael Donado

Cédula:

8-852-794

Grupo:

1-NI-251

Fecha de Asignación:

8 de abril de 2016

Fecha de Entrega:

15 de abril de 2016

INTRODUCCION

La clasificación de los refrigerantes y sus condiciones de uso según algunos organismos de uso internacional y nacional. Las cuales pueden ayudar en el proceso de la obtención de alternativas de refrigerantes que contengan sustancias que no agoten la capa de ozono y en la búsqueda de tecnologías conexas e introducción de condiciones de seguridad y prevención de peligros. Los acrónimos son abreviaturas o siglas que usamos para abreviar nombres o descripciones, los usamos para facilitar la comunicación entre un grupo de personas con intereses comunes. Así, en el mundo de la mecánica, de los automóviles, refrigeración, etc., se usa una gran cantidad de acrónimos. Entre los acrónimos más usados tenemos los que condicionan el uso de los refrigerantes, punto focal de nuestra exposición en esta ocasión. AHRI Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración de los Estados Unidos ANSI Instituto Nacional de Normalización de los Estados Unidos UL Underwriters Laboratories. Pueden proporcionar información necesaria en cuanto a la forma de adoptar medidas con el mínimo de las alteraciones a estas sustancias o elementos conocidos como Refrigerantes.

CLASIFICACION DE LOS REFRIGERANTES Y LAS CONDICIONES PARA SU USO

Iniciamos indicando que el término refrigerante corresponde a sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia.

El refrigerante es el fluido de trabajo del ciclo el cual alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor, respectivamente.

Los refrigerantes a su vez deben tener características apropiadas para que cumplan y se puedan utilizar con los ciclos de vaporización debe poseer ciertas propiedades físicas, químicas y termodinámicas que lo hagan seguro mientras se esté usando.

No existe un refrigerante “ideal” ni que pueda ser universalmente adaptable a todas las

aplicaciones. Entonces, un refrigerante se aproximará al “ideal”, solo en tanto que sus

propiedades satisfagan las condiciones y necesidades de la aplicación para la que va a ser

utilizado.

Propiedades

Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca que los fluidos cumplan con la mayoría de las siguientes características:

Baja temperatura de ebullición: (evaporador);

Fácilmente manejable en estado líquido (que su capacidad de absorber calor sea controlable)

Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación.

No inflamable, no explosivo, no tóxico.

Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado.

No corrosivo: Para asegurar la larga vida de todos los componentes.

Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a

25-28kg/cmª) requieren un equipo extra pesado. La operación en vacío (menor a 0kg/

cmª) introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema.

Fácil detección y localización de pérdidas: Toda vez que estas producen contaminación en el sistema

Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación.

Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por

debajo de la que pueda operar el evaporador.

Alta temperatura crítica: La mayoría de los refrigerantes poseen críticas superiores a los 93°C.

Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor.

Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable.

Los Refrigerantes pueden ser clasificados:

Los refrigerantes azeótropos tienen la misma temperatura de evaporación y de condensación a una presión constante.

Los refrigerantes zeótropos tienen temperaturas de evaporación y condensación diferentes (temperatura – deslizamiento) a una presión constante.

Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración. Existe un número muy grande de fluidos refrigerantes, fácilmente licuables.

Los refrigerantes se identifican por números después de la letra R, que significa refrigerante. El sistema de identificación ha sido estandarizado por la ASHRAE (American Society of Heating and Air Conditioning engineers)

La intención de este standard es la de referirse, por un método simple, a los refrigerantes con números y letras, en vez de utilizar el nombre químico del gas, fórmula o marca.

La empresa DUPONT inventó este método y el uso público del sistema numérico para clasificar los gases fue autorizado en el año de 1956 y con el tiempo se volvió una norma utilizada por la industria. Posteriormente, ANSI y ASHRAE lo convirtieron en el Standard 34.

La tabla de seguridad para los gases refrigerantes, se basa en la toxicidad y la inflamabilidad del gas.

• Clase A: TLV/TWA 400 ppm o mayor

• Clase B: TLV/TWA 399 ppm o menor

La inflamabilidad también se clasifica:

• Clase 1: no propaga la flama

• Clase 2: baja propagación de flama

• Clase 3: alta propagación de flama

Los refrigerantes se pueden clasificar según la tabla número 2. Como se ve, un gas refrigerante “A1” significa que es uno de los gases más seguros con los que se puede trabajar, y el “B3” es el más peligroso. Los refrigerantes recomendados para las sustituciones, generalmente están clasificados como “A1”.

Tabla 3. Algunos refrigerantes que son compuestos puros del Standard 34

Número ASHRAE Clasificación de

Seguridad

Fórmula Empírica Nombre Químico

R-11 A1 CFC Triclorofluorometano

R-12 A1 CFC Diclorofluorometano

R-134a A1 HFC Tetrafluoroetano

R-290 A3 HC Propano

R-600 A3 HC Butano

R-600a A3 HC Isobutano

R-717 B2 Amoniaco

La función de un equipo frigorífico es producir una "transferencia de calor" desde un lugar de baja temperatura (recinto aislado) a un lugar de mayor temperatura (medio ambiente).

Hay varios sistemas para poder refrigerar:

Uno es el sistema por compresión: Consiste fundamentalmente en el empleo de refrigerantes que al ser sometidos a un descenso de presión su punto de ebullición disminuye ostensiblemente.

En el evaporador, el refrigerante ebulle absorbiendo calor del medio provocando un descenso en la temperatura de la cámara. Luego, el vapor de refrigerante que es comprimido y enfriado a presiones elevadas mediante agua o aire se licúa en el condensador.

Consta de 4 componentes principales:

Evaporador Compresor Condensador Dispositivo de expansión

Los refrigerantes HFCs se consideran de nueva generación, ya que han sido creados para sustituir a los CFCs y los HCFCs.

En un principio han sido considerados como ecológicos, por no dañar a la capa de ozono atmosférico. La presencia de flúor en su composición provoca que al ser emitidos se comporten como un gas de efecto invernadero y estos contribuyan al calentamiento global.

Por esta razón, tienen que ser sometidos a restricciones en cuanto a su uso para reducir al mínimo sus emisiones.

Algunos de los cuales se usan comúnmente: por lo general, el amoniaco, bióxido de azufre, propano, etano y cloruro de etilo, los cuales aún se usan en varias aplicaciones. Sin embargo, debido a que estas sustancias son tóxicas, peligrosas o tienen características no deseadas, han sido reemplazadas por otras creadas especialmente para usarse en refrigeración.

Su uso requiere una serie de precauciones entre las que se encuentra el conocimiento profundo del refrigerante.

• Hay que destacar que el uso de los hidrocarbonos como refrigerante siempre estará limitado y condicionado por las fuertes regulaciones aplicadas al uso de este tipo de gas.

• Se prevé que sean aplicados en sistemas combinados como refrigerantes secundarios, de manera que el refrigerante HC quede confinado en caso de fuga.

Sin embargo, debido a que estas sustancias son tóxicas, peligrosas o tienen características no deseadas, han sido reemplazadas por otras creadas especialmente para usarse en refrigeración.

Los Hidrofluorocarbonos (HFC"s)

Son sustancias que contienen hidrógeno, flúor y carbono. No contienen cloro y por consiguiente no dañan la capa de ozono,

Normatividad

Todas las normas nacionales e internacionales en vigor están sujetas a revisión. Cualquier referencia de una de ellas se considerará la última edición de la misma. Se insista a las Partes de acuerdos sujetos a dichas normas que tomen las medidas adecuadas para utilizar las versiones más actuales.

ANSI/ARI 700 Especificación de refrigerantes a base de fluorocarbono

ANSI/ASHRAE B16.5 Collarines de tuberías y sus accesorios

ANSI/ASHRAE 34 Designación numérica y clasificación de refrigerantes según su seguridad.

ANSI/ASME B31.5 Tuberías de refrigeración

ANSI/ASME B36.10M Tuberías de acero soldadas y de forjado sin costura

ANSI/UL 1963 Equipos de recuperación y reciclaje de refrigerantes.

ARI Standard 700 Norma de especificación para refrigerantes a base de fluorocarbono

ARI Standard 740 Norma para equipos de recuperación y reciclaje en refrigeración

ARI Standard 793 Especificación para fluorocarbonos y otros refrigerantes

AS 1571 Tuberías de cobre forjado sin costuras para la refrigeración y la climatización

La capa de ozono, es una capa frágil de gas que protege al Planeta Tierra, de la parte nociva de los rayos solares, y por consiguiente, ayuda a preservar la vida en el planeta.

De acuerdo a información que recabamos el Gobierno de Panamá a través del MINISTERIO DE SALUD apoya la prohibición del uso de refrigerantes que contengan sustancias que afectan directamente la capa de ozono, es de suma importancia poder mitigar los efectos adversos que estas sustancias producen en el momento se ser liberadas al ambiente.

Es así, como la Dirección General de Salud Ambiental, del Ministerio de Salud, con el lema “Salud Ambiental: Importancia de la salud humana y sus efectos por la contaminación de los océanos y desgaste de la capa de ozono”, viene fortaleciendo los acuerdos internacionales pactados en el Protocolo de Montreal.

La eliminación en Panamá, del consumo del gas refrigerante que contiene Hidrocloroflurocarbono o HCFC, ha sido parte de los compromisos internacionales que Panamá adquirió, así como también la eliminación del refrigerante R-14lb, y gradualmente la eliminación de R22, R23, R409 y otros HCFC.

De esta manera el Ministerio de Salud, en conjunto con la Autoridad Nacional de Aduanas, está controlando el tráfico ilícito de HCFC, que pueda entrar por nuestras fronteras, e inclusive por nuestra Zona Franca.

CONCLUSION

El exagerado crecimiento demográfico, está agotando aceleradamente los recursos naturales del planeta y saturando la capacidad de infraestructura, además de generar mayor contaminación, en la medida en que el hombre mantiene un constante crecimiento industrial para satisfacer sus necesidades y demanda soluciones de enfriamiento que promuevan confort a la población.

Lo que sin duda aumenta la gravedad que hoy reviste, la destrucción de la capa de ozono; cuyo agujero a alcanzado una extensión mucho mayor que el doble de la extensión territorial de los Estados Unidos, y sabiendo que la capa de ozono es la que nos protege de las mortíferas radiaciones ultravioleta proveniente del sol.

Hoy por hoy esto se ha convertido en un dolor de cabeza que enfrenta la humanidad.

Los estudios científicos desarrollados en los últimos años han demostrado que productos fabricados por la industria química son responsables de la destrucción progresiva de esta capa de ozono.

Esto ha llevado a las compañías a desarrollar cada vez más y mejores soluciones para las diversas situaciones que pueden presentarse ante los usuarios. Existen diversos tratados que limitan la producción de refrigerantes con potencial de agotamiento del ozono, los cuales impulsan un cambio con la programación de la salida para los refrigerantes a base de HCFC. Con el objeto de que en las próximas 2 décadas se logre controlar finalmente el reemplazo de los refrigerantes HCFC por su alto potencial de calentamiento global.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Los Refrigerantes en las Instalaciones Frigoríficas Capítulo 2

Ernesto Rodríguez Rodríguez

Impreso en España 2005 Thomson Editores Spain Paraninfo S.A.

Págs. 39 a 85

Buenas Prácticas en Sistemas de Refrigeración y Aire Acondicionado AHSRAE Standard 34

Ing. Gildardo Yañez

Impreso en México 2006

SEMARNAT y ONUDI

Págs. 55 a 57

Disponible en: www.ingenierogildardo.com

Autor:

Aguiar Villanueva Alejandra De La Paz

Altamirano Ibarria Sergio Alejandro

Gonzalez Chavez Fernando

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NAYARIT