NIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

GASES REFRIGERANTES

Henrry Mendoza c.

GASES REFRIGERANTES

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¿QUE ES UN REFRIGERANTES?

Teóricamente es cualquier fluido ó sustanciaque pueda absorber CALOR a una baja presióny a una baja temperatura, y que lo puedaliberar a una presión mayor y a unatemperatura mayor.

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El refrigerante transporta el Calor

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Lo puede hacer porque cambiade estado

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EVOLUCION DE LOS REFRIGERANTES

• Midgley y su equipo buscaban un refrigerante apropiado para aplicaciones domésticas que, a parte de presentar unas buenas propiedades termodinámicas, fuera lo menos tóxico e inflamable posible. Así, llegaron a los FREONES, grupo de fluidos CFC, siendo el primero de ellos el dicloro-difluoro-metano (CF2Cl2).

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• Comienzo siglo XX: ClCH3, SO2, NH3Buenas propiedades termodinámicas.Propiedades químicas inadmisibles: no seguros.

• 1930: se sintetizan CFC y HCFCThomas Midgley en 1928 sintetizó el R-12.Buenas propiedades termodinámicasBuenas propiedades químicas

• 1970: Consumo anual de CFC, 1 millón toneladas• 1987: Dest. capa ozono, Protocolo Montreal

Rowland y Molina (1974) descubren el efecto destructor del Cl y Brsobre el ozono.Compromiso a nivel internacional para eliminar gradualmente losrefrigerantes que dañan la capa de ozono.Se sintetizan nuevos refrigerantes: HFC

• 1997: Calent. Global – efecto invernadero, Protocolo de KyotoAfecta a HFC

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PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES

• PROPIEDADES TERMODINAMICA

Son aquellas que tienen relación con el movimiento del calor.

Presión. Debe operar con presiones positivas.

Temperatura. Debe tener una temperatura crítica por arribade la temperatura de condensación. Debe tener unatemperatura de ebullición baja.

Volumen. Debe tener un valor bajo de volumen específico enfase vapor, y un valor alto de volumen en fase líquida.

Entalpía. Debe tener un valor alto de calor latente devaporización.

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• PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

1. No debe ser tóxico ni venenoso.

2. No debe ser explosivo ni inflamable.

3. No debe tener efecto sobre otros materiales. No genere reaccionesquímicas con las sustancias o materiales dentro del sistema.

4. Fácil de detectar cuando se fuga.

5. No debe reaccionar con la humedad.

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

7. Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo eltamaño del compresor.

8. Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonabley asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario.

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NOMECLATURA

Fórmula química: CL2F2C

Nombre químico: Diclorofluormetano

Den. simbólico-numérica: R-12 (CFC-12)

Nombre comercial: Freón-12

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• Denominación simbólicaLa denominación simbólica numérica de un refrigerante se establece a partirde su fórmula química, consistiendo en una expresión numérica, que sigue ala letra ‘R’ (Refrigerante)

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Clasificación de los Refrigerantes

• Naturales.– Amoníaco [NH3], Anhidrido carbónico [CO2], Hidrocarburos

[HC].

• SintéticosHalogenados (CFC).

• Derivados de Hidrocarburos, donde el Hidrógeno es reemplazado por Cloro, Flúor.

Parcialmente Halogenados (HCFC).

• R-22

Denominados Ecológicos (HFC).

• Cloro es reemplazado por Hidrógeno.

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Clasificación de los Refrigerantes

Fluido Puro.

– No cambia su composición cuando evapora o cuandocondensa (un solo tipo de molécula).

CFC-11; CFC-12; HCFC-22; HFC-134a.

Mezclas.

– Compuestos por más de un tipo de moléculas.

– Refrigerantes series R400 y R500.

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COMPUESTOS PUROS

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• Substancias formadas por un solo tipo de moléculas ó componente.

• Las fugas del refrigerante no alteran su composición.• A una presión dada, la temperatura permanece

constante durante un cambio de estado (evaporación ycondensación).

MEZCLAS AZEOTROPICAS

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• Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ócomponentes y tiene la misma composición en la fase líquida oen la fase gaseosa.• Las fugas no alteran su composición.• Se identifican por un número de tres cifras que comienza con

la cifra “5”. Ejemplos: R-500; R-502; etc.R-502 = 48,8% de HCFC-22 + 51,2% de CFC-115

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MEZCLAS ZEOTROPICAS

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• Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ócomponentes y tiene diferente composición en la fase liquidaque en la gaseosa.• Las fugas sí alteran su composición.• Ejemplos: R-401A, R-401B, R-409A.• R-401 A = 53% R-22 + 13% R-152a + 34% R-124.

Ciclo de Refrigeración de un Refrigerante Zeotrópico.

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MEZCLAS CASI-AZEOTROPICAS

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• Mezcla Zeotropica con un deslizamiento detemperatura muy pequeño.

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Gases Refrigerantes

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Los gases puros ó los gases azeotropicosse cargan al sistema en fase gaseosa ó líquida

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Los gases zeotropicos ó mezclasse cargan al sistema en fase líquida

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OTROS FLUIDOS REFRIGERANTES

• R-717 – Amoníaco (NH3).

• R-718 – Agua (H2O).

• R-290 – Propano (C3H8).

• R-600a – Isobutano (C4H10).

• R-744 – Dióxido de carbono (CO2).

• Otros, etc.

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CÓDIGO DE COLORES PARA LOS CILINDROS DE REFRIGERANTES

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CRITERIOS PARA SELECCIONAR UN REFRIGERANTE SUSTITUTO

• Duración del refrigerante en la atmósfera.

• Potencial de agotamiento del ozono.

• Toxicidad e inflamabilidad del refrigerante.

• Presión de trabajo del refrigerante.

• Características de transferencia de calor.

• Compatibilidad con los materiales del sistema.

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Criterios para la elección de los Componentes de una Mezcla

• Factores a tener en cuenta.– Presión de Vapor– Propiedades para transportar lubricantes.– Compatibilidad con lubricantes.– Rendimiento termodinámico.– Costo.– Inflamabilidad.– Toxicidad.– Estabilidad.– Alteración del medio ambiente.

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REFRIGERANTESDENOMI

NACIÓN

ASHRAETIPO LUBRICANTE

TEMPERATURA

EVAPORACIÓN APLICACIONES

ALTA MEDIA BAJA

SUSTITUTOS DE R12 – DICLORODIFLUOROMETANO – CCl2F2

R134aHFC POE

X X REFRIGERADORES Y CONGELADORES

DOMÉSTICOS

REFRIGERACIÓN COMERCIAL

CHILLERS

AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ

R401AHCFC

ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE

TEMPERATURA MEDIA

CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO

“WALK IN”

R401BHCFC

ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X MEJOR OPCIÓN PARA SUSTITUIR R12 EN

CONGELADORES

SUSTITUCIÓN DE R12 EN EQUIPO DE

TRANSPORTE REFRIGERADO

R409AHCFC

ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE

TEMPERATURA MEDIA

CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO

“WALK IN”

REFRIGERANTESDENOMI

NACIÓN

ASHRAETIPO LUBRICANTE

TEMPERATURA

EVAPORACIÓN APLICACIONES

ALTA MEDIA BAJA

SUSTITUTOS DE R22 – MONOCLORODIFLUOROMETANO – CHClF2

R407C HFC POLIOLÉSTER X

EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO DE

DESPLAZAMIENTO POSITIVO.

EQUIPOS NUEVOS DE AIRE

ACONDICIONADO COMERCIAL Y SERVICIO

LIGERO.

SERVICIO DE EQUIPOS DE AIRE

ACONDICIONADO RESIDENCIAL Y AIRE

ACONDICIONADO COMERCIAL Y SERVICIO

LIGERO

CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE

DEL EQUIPO.

R410AHFC POLIOLÉSTER X

EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO DE

DESPLAZAMIENTO POSITIVO.

EQUIPOS NUEVOS DE AIRE

ACONDICIONADO RESIDENCIAL Y

COMERCIAL Y BOMBAS DE CALOR

DISEÑADOS PARA R410A.

PUEDE SER USADO EN ALGUNOS

SISTEMAS DISEÑADOS PARA R22, PERO

REQUIERE CAMBIOS MAYORES

CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE

DEL EQUIPO

REFRIGERANTESDENOMI

NACIÓN

ASHRAETIPO LUBRICANTE

TEMPERATURA

EVAPORACIÓN APLICACIONES

ALTA MEDI

A

BAJA

SUSTITUTOS DE R502 – MEZCLA AZEOTRÓPICA – CHClF2 + CClF2CF3

R404A HFC POLIOLÉSTER X X X EQUIPO NUEVO Y REEMPLAZO DE R502

EN EQUIPO DE TRANSPORTE COMERCIAL

DE SUSTANCIAS REFRIGERADAS.

R507 HFC POLIOLÉSTER X X X EQUIPO NUEVO Y REEMPLAZO DE R502

EN EQUIPO DE TRANSPORTE COMERCIAL

DE SUSTANCIAS REFRIGERADAS.

R408A HCFC ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN COMERCIAL

EXISTENTE.

R402A HCFC ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN COMERCIAL

EXISTENTE.

R402B HCFC ACEITE MINERAL

O

ALKILBENCENO

X X MÁQUINAS FABRICADORAS DE HIELO Y

OTRAS APLICACIONES SELECCIONADAS.

REFRIGERANTESDENOMI

NACIÓN

ASHRAETIPO LUBRICANTE

TEMPERATURA

EVAPORACIÓN APLICACIONES

ALTA MEDIA BAJ

A

SUSTITUTO DE R11 – TRICLOROFLUOROMETANO – CCl3F

R123 HCFC ACEITE

MINERAL

X X CHILLERS CENTRÍFUGOS NUEVOS Y

EXISTENTES.

CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE

DEL EQUIPO.

SUSTITUTO DE R114 – DICLOROTETRAFLUOROETANO – C2Cl2F4

R124 HCFC ALKILBENCENO X X REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL Y AIRE

ACONDICIONADO

AIRE ACONDICIONADO EN ALTA

TEMPERATURA AMBIENTE.

SUSTITUTO DE R13 / R23 / R503 –

R508B PFC POLIOLÉSTER POR DEBAJO DE -

40ºF

EQUIPO NUEVO Y Y EXISTENTE CON

TEMPERATURAS DE EVAPORACIÓN POR

DEBAJO DE -40ºF

SUSTITUTO DE R500 – MEZCLA AZEOTRÓPICA – CCl2F2 + CH3CHF2

R401B HCFC ACEITE

MINERAL O

ALKILBENCENO

X X PRESENTA LA MAYOR SIMILITUD CON

EL R500.

Agotamiento de la capa de ozono• Los fluidos utilizados deben de tener un potencial de

agotamiento de la capa de ozono nulo (ODP = 0).

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ODP (Potencial de agotamiento del ozono):Parámetro que cuantifica el potencial efectode destrucción de la capa de ozono de unrefrigerante en relación con el R11 (CFC),cuyo potencial se toma como referencia(ODPR11=1).

Efecto invernadero

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Los fluidos frigoríficos utilizados deben poseer una baja capacidad deproducir efecto invernadero.

Potencial de efecto invernadero del refrigerante

Cuando el refrigerante se difunde directamente a la atmósfera (fuga), llamadoefecto directo (ED).

GWP (Potencial deCalentamiento Global):Parámetro definido paraevaluar el potencial decalentamiento globaltomando comoreferencia el CO2(GWPCO2 = 1)

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R-134aCompuesto Puro

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Ventajas• Su Potencial deDestrucción de Ozono escero.• Esta constituido por unsolo tipo de moléculas• Las fugas no alteran sucomposición .• Solo se tiene un set detemperatura-presión paraajustar el sistema.

Desventajas• No es miscible con aceitemineral o alkilbenceno, por locual, se necesita cambiar elaceite del sistema derefrigeración a Polyol éster,que es un aceite caro y demanejo especial.(>95%)• Se recomienda paraaplicaciones de temperaturamedia y alta. A bajastemperaturas, su capacidadbaja significativamente.• (-10% a -23°C)

R-401A (MP-39)HCFC-22=53%, HCFC-124=34%, HFC-152a=13%

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Ventajas• Es un reemplazo paraaplicaciones de temperaturamedia de -18°C a 0°C.• La modificación de equipospara su uso es maseconómica que para elHFC-134a.• Utiliza aceite alkilbenceno yusualmente no se necesitahacer múltiples cambios deaceite.

Desventajas• Es un reemplazoprovisional dado quecontiene HCFC´s.• La fuga del refrigerantecambia su composición ydespués de varias fugasse recomienda extraer elrefrigerante y cargar elsistema con refrigerantenuevo.• Tiene un deslizamiento detemperatura de 8°F.

Refrigerantes Nuevos

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