Manual buenas practicas

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    14-May-2015
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un buen libro que me encontre en la web

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  • 1.NOTALas informaciones del presente manual tienen una finalidad educativa nicamente. Los procedimientos descritos son para uso exclusivo de personasque posean la pericia y la capacitacin tcnica apropiadas y para ser aplicados por su propia cuenta y riesgo.Cuando los procedimientos descritos difieran de los del fabricante de determinado equipo debern seguirse las instrucciones de dicho fabricante.La informacin tcnica y jurdica presentada es la vigente en la fecha de publicacin original. Debido a la rpida evolucin de la tecnologa y delos reglamentos en esta esfera, no se puede presumir que dicha informacin ser vlida en el futuro.UNIDO, FONDOIN y B+S Consultores no garantizan la aceptabilidad del funcionamiento la seguridad del operario ni de los aspectos ambientalesde ninguno de los equipos analizados. Cada actividad industrial exige la consideracin de los aspectos relacionados con la seguridad de los operariosy la debida eliminacin de los contaminantes y productos de desecho. Ni UNIDO, FONDOIN ni B+S Consultores pueden recomendar las opcionescorrespondientes a las nuevas tecnologas o a los nuevos refrigerantes que se mencionan en el manual ni en cuanto a su eficacia, aceptabilidad nifiabilidad. Tales tecnologas y refrigerantes han sido enumerados nicamente con la finalidad de dar al utilizador del manual una idea adecuada de lasposibilidades que pueden presentar los mismos despus de un suficiente desarrollo que los haga comercialmente viables y aplicables en un futurocercano. La mencin de toda empresa, asociacin o producto en el presente documento es al solo ttulo informativo y no constituye una recomendacin porparte de UNIDO, FONDOIN o B+S Consultores respecto a tal empresa, asociacin o producto, expresa ni implcitamente.MANUAL DE BUENAS PRCTICAS EN REFRIGERACINJORGE ALBERTO PUEBLA FONDOIN Av. Libertador, C.C. Los Cedros, Piso 5, La Florida, Caracas 1050 - Venezuela Telfs.: (0212) 731.2992 - 731.3932 - Fax: (0212) 731.0015 E-mail: [email protected] Depsito de LeyDepsito Legal: lf80020053633113ISBN: 980-12-1448-1Diseo de Diagramacin:Janet Salgado M.Diseo de Portada:Cograf Comunicaciones,C.A.Fotolito:Tecnoprint 2090, C.A.Impresin:Imprenta Negrn Central, C.A.Impreso en Venezuela - Printed in Venezuela

2. 3AGRADECIMIENTOAGRADECIMIENTOSEste manual fue editado por FONDOIN con el aporte de varias instituciones y personas, bajo la direccin delLicenciado Osmer Castillo.La investigacin cientfica y tcnica, as como la redaccin del mismo, fue realizada por Biosfera+SeguraConsultores, siendo su autor, el Ing. Jorge Alberto Puebla, quien cont con la colaboracin del licenciadoCarlos Julio Rivas S. y el ingeniero Rodrigo Rengifo.La coordinacin general del Manual, as como la verificacin tcnica, estuvo a cargo de la Sala Tcnica deFONDOIN, conformada por la Licenciada Carmelina Flores de Lombardi, los ingenieros Gianfranco Ruggieroy Pedro Sallent, el apoyo de los profesores Csar Oronel y Rafael lvarez, miembros del personal docente delLaboratorio de Fenmenos de Transporte, de la Universidad Simn Bolvar, de Sartenejas, Caracas.Destacamos tambin, la colaboracin del Doctor Ryuichi Oshima, el ingeniero Rodrigo Serpa, y del ingenieroJuan Carlos Reinhardt, miembros del personal tcnico de la Organizacin de las Naciones Unidas para elDesarrollo Industrial (ONUDI), quienes aportaron material de consulta, as como al Licenciado OsmerCastillo, presidente de FONDOIN, por su labor de coordinacin para la materializacin de este proyecto. 3. MANUAL DE BUENAS 4PRCTICAS ENREFRIGERACIN PRLOGOEn el 2005 se cumplen 20 aos del Convenio de Viena y 18 el Protocolo de Montreal; quiere decir que yahay una generacin crecida bajo la amenaza de la destruccin de la capa de ozono y de los efectos de la luzultravioleta.Es posible que muchas de esas personas no hayan podido percatarse del peligro que ha corrido la capa deozono, pero en cambio sern testigos del mayor logro colectivo tecnolgico ambiental de nuestro tiempo: laeliminacin de los CFC en todo el planeta y en todas sus aplicaciones, especialmente en la ms importante, larefrigeracin.Este cambio implica no slo el uso de otros refrigerantes ambientalmente ms favorables, sino tambin laconservacin y reutilizacin de los actuales para poder dar servicio a los equipos usados que an les quedanalgunos aos de vida.Pues bien, a lo largo de estos aos, el consumo mundial de CFC en los pases desarrollados y en desarrollo,ha alcanzado una reduccin por encima del 70% y el consumo restante ser eliminado antes de 2010; por esoeste ao, el 16 de septiembre, Da Mundial de la Capa de Ozono, el mundo entero podr celebrar estoslogros. En Venezuela el jbilo ser si se quiere mayor, pues adems de lograr una reduccin del consumo en elorden del 60%, el sector industrial que fabrica productos con CFC ya est reconvertido, la empresa fabricantenacional de CFC cierra su produccin a finales del prximo ao y el resto del consumo nacional, localizadoen el sector servicio que instala repara y mantiene los artefactos de enfriamiento de vieja tecnologa, ser elpunto focal del proyecto con ms alcance social y ambiental promovido y tramitado hasta ahora porFONDOIN.Gracias a los recursos del Fondo Multilateral y el apoyo de la Organizacin de las Naciones Unidas parael Desarrollo Industrial (ONUDI), este ao se inicia el Programa de Capacitacin en Buenas Prcticas, dirigidoa todos los tcnicos en refrigeracin de Venezuela. El Programa se desarrollar en 43 centros educativosdistribuidos en todo el territorio nacional, que ofrecern cursos intensivos durante un ao consecutivo. Con esteobjetivo, los centros educativos fueron dotados del equipamiento necesario para los cursos, que sernimpartidos por un cuerpo de instructores entrenados especialmente, siguiendo el Manual de Buenas Prcticaspreparado por FONDOIN.Este excelente Manual que se entregar a todos los cursantes, contiene el compendio de conocimientos quedebe tener todo tcnico para realizar su trabajo adecuadamente y en concordancia con la proteccin delambiente. Los tcnicos que aprueben el curso gozarn de una credencial particular que les otorgar FONDOIN,la cual podrn mostrar a los clientes en garanta de la capacitacin adquirida. La meta de FONDOIN es quedentro de un ao, en el Da Mundial de la Capa de Ozono, los 43 centros educativos, los 90 instructores y los3000 tcnicos capacitados, nos reunamos como un solo equipo para celebrar que ya en Venezuela, gracias alas Buenas Practicas impartidas, y al resto de los medidas tomadas, la Capa de Ozono no recibir mas gasesdainos provenientes de esta parte del planeta.Sr. Osmer Castillo Presidente del Fondo de Reconversin Industrial (FONDOIN) 4. 5NDICE NDICEPrlogo 4 4 Efectos de algunos refrigerantes sobreIntroduccin7 la capa de ozono y el calentamiento global 36Captulo I: La capa de ozono5 Sustitutos transitorios361 Causas y efectos de la destruccin5.1 Retrofitting o cambio de refrigerantes del ozono estratosfrico 9 de R12 a R134a 382 Riesgo para la salud y el ambiente 103 Calentamiento global-causas y efectos10 Captulo V: Sistemas de refrigeracin1 Sistemas de refrigeracin39Captulo II: Normativas y regulaciones2 Refrigeracin domstica39para proteger la capa de ozono 2.1 Componentes del circuito de refrigeracin1 Convenios internacionales 13 en neveras o congeladores domsticos 482 Legislacin nacional14 2.2 Procedimiento de carga para sistemas de refrigeracin domstica64Captulo III: Refrigeracin2.3 Diagnstico de fallas y reparaciones1 Consideraciones generales17en equipos de refrigeracin domsticos 662 Breve resea histrica 17 3 Refrigeracin comercial723 Refrigeracin mecnica 173.1 Componentes de circuitos de refrigeracin4 Objetivo de la refrigeracin mecnica18comercial e industrial745 Definiciones 183.2 Procedimiento de carga para sistemas6 Propiedades de los gases 22de refrigeracin comercial967 Cambio de estado de los gases22 4 Aire acondicionado1018 Grfico de Mollier 224.1 Procedimiento de carga para sistemas8.1 Anlisis del grfico 23de aire acondicionado1038.2 Ciclo mecnico de refrigeracin244.2 Diagnstico de fallas y reparaciones8.2.1 Lado de alta presin 25en equipos de aire acondicionado 1048.2.2 Lado de baja presin 25 5 Aire acondicionado automotriz 1078.2.3 Otros dispositivos 255.1 Procedimiento de carga para sistemas8.3 Relacin entre el ciclo de refrigeracin de aire acondicionado automotriz 109mecnica y el grfico de Mollier 26 6 Lubricacin del compresor 1128.4 Herramientas computacionales para el 6.1 Cambio de aceite 114clculo de sistemas de refrigeracin 266.2 Humedad y cidos - efectos sobre el lubricante114Captulo IV: Gases refrigerantes 6.3 Tipos de lubricantes 1151 Refrigerantes histricamente ms comunes 276.4 Reacciones de los lubricantes2 Tipo de gases refrigerantes y nomenclatura 28con la humedad 1162.1 Refrigerantes halogenados286.5 Eliminacin de la humedad 2.1.1Clorofluorocarbonos (CFC)28y otros contaminantes voltiles (GNC) 2.1.2Hidroclorofluorocarbonos (HCFC)28de un sistema de refrigeracin 1162.2 Mezclas29 7 Herramientas y equipos de servicio119 2.2.1 Mezclas zeotrpicas 29 2.2.2 Mezclas azeotrpicas29 Captulo VI: Consideraciones sobre2.3 Hidrocarburos y compuestos inorgnicos 29 la instalacin y mantenimiento 2.3.1 Hidrocarburos (HC)29 de sistemas 2.3.2 Compuestos inorgnicos31 1 Instalacin de sistemas1273 Consideraciones relativas a la salud y2 Inspeccin peridica y mantenimientola seguridad 35preventivo1273.1 Toxicidad35 3 Diagnstico efectivo de fallas 1283.2 Inflamabilidad 35 4 Fugas128 5. MANUAL DE BUENAS6PRCTICAS EN REFRIGERACIN4.1 Tipos de fugas1288 Procedimientos para la recuperacin de4.2 Mtodos de localizacin de fugas129refrigerante1394.3 Verificacin de la estanqueidad de un8.1 Procedimiento para recuperar refrigerantesistema sin usar refrigerante puro129 en un refrigerador domstico 1395 Sustitucin de componentes1308.2 Procedimiento para recuperar refrigerante5.1 Compresor 131 en un sistema de aire acondicionado 1395.2 Ajuste del sistema a las nuevas8.3 Procedimiento para recuperar refrigerantecondiciones de trabajo131 en un sistema de refrigeracin comercialde cmara fra 140Captulo VII: Recuperacin, reciclaje y8.4 Procedimiento para recuperar refrigeranteregeneracinen un sistema de aire acondicionado1 Definiciones 133autonotriz 141 1.1 Proceso de recuperacin 133 1.2 Proceso de reciclado133 Captulo VIII: Recomendaciones de 1.3 Proceso de regeneracin 133 buenas prcticas en refrigeracin2 Equipos y herramientas necesarias1 Seguridad personal 143 para la recuperacin133 2 Carga de refrigerante en un sistema144 2.1 Mquinas recuperadoras o recicladoras 133 3 Riesgos que presentan los hidrocarburos 2.2 Cilindros recargables para recuperar133 (HC) y mezclas que contienen 2.3 Otros equipos y herramientas134 hidrocarburos cuando son empleados3 Identificacin y pruebas de contaminacincomo refrigerantes 147 de los refrigerantes comunes134 4 Manejo, uso y almacenaje seguro de gases 3.1 Mtodos para identificar el tipo de comprimidos148 refrigerantes en sistemas 134 4.1 Recomendaciones para el manejo y uso 148 3.2 Mtodos de prueba de campo para 4.2 Recomendaciones para el almacenaje 149 refrigerantes y aceite134 4.3 Otras recomendaciones de manejo4 Mtodos de recuperacin de refrigerantesy almacenaje149 en sistemas 134 5 Tcnicas de trasegado seguras150 4.1 Recuperacin en fase vapor134 6 Ms consideraciones de buenas prcticas 4.2 Recuperacin en fase lquida135 en refrigeracin 1505 Aspectos importantes en la recuperacin de gases refrigenrantes 136 Anexos 1516 Mtodo de reciclaje de refrigerante138 Bibliografa 1557 Mtodo de regeneracin de refrigerante 138 6. 7INTRODUCCIN INTRODUCCINConsideraciones generales rigen el proceso, las etapas que caracterizan todoEste manual constituye, fundamentalmente, elsistema de enfriamiento y los componentes quematerial de apoyo para los instructores y intervienen.participantes en los cursos de capacitacin enEn el captulo IV, se hace una explicacinbuenas prcticas en refrigeracin.detallada de los diferentes tipos de refrigerantes:Los cursos estn dirigidos a los tcnicos que clasificacin, y nomenclatura segn su tipo; susprestan servicio en esta rea, con el objeto de propiedades y consideraciones acerca de lacapacitarlos para que realicen un mejor trabajo, sininflamabilidad y aspectos relativos a la seguridadque se produzcan emisiones de Sustanciaspersonal que debe observarse al momento deAgotadoras del Ozono [SAO] a la atmsfera y enmanipular estas sustancias.general, de cualquier refrigerante; y tambin paraSeguidamente, en el captulo V, se desarrollanpreservar la expectativa de vida til de los sistemas y ampliamente, las diferentes aplicaciones de laequipos a los que les hagan servicio y reduciendo elrefrigeracin y el aire acondicionado; as comodao al ambiente. tambin una serie de informaciones que ayudarn aLas buenas prcticas estn enfocadas en los tcnicos en el anlisis de fallas para los sistemasparticular, al manejo adecuado de las Sustanciascomunes y sus componentes. El captulo concluyeAgotadoras del Ozono, pero sin excluir a loscon una descripcin y explicacin de lasHidrofluocarbonos [HFC], que aunque no actan herramientas y equipos con los que se debe contarsobre la capa de ozono, contribuyen sensiblemente para realizar un buen trabajo de mantenimiento, asal calentamiento global del planeta que es tambincomo tambin la funcin y operacin de cada unoun dao ambiental de consecuencias catastrficas. de ellos.En el captulo VI, se podr encontrar una serie deconsideraciones relativas a la instalacin yOrganizacin del manualmantenimiento de sistemas de refrigeracin:El manual fue estructurado para que cadainspeccin peridica, mantenimiento preventivo,persona que lo consulte, pueda ubicar de manera diagnostico efectivo de fallas, tipos de fuga y losrpida y sencilla la informacin deseada. Para ello,mtodos e instrumentos.se utiliz un lenguaje sencillo y cotidiano paraPor ltimo, en los captulos VII y VIII, sefacilitar la comprensin de las definiciones yencuentran desarrolladas las tcnicas de buenasexplicaciones contenidas.prcticas en refrigeracin, aplicables a la elaboracinEl captulo I, comienza con una breve de un diagnstico correcto de fallas; limpieza internadescripcin de la capa de ozono, su importancia eny externa de sistemas de refrigeracin; retiro y cargala atmsfera, las causas, los efectos de su destruccin de los refrigerantes; prevencin de fugas; recu-y la relacin con el cambio climtico global. En el peracin de gases refrigerantes, almacenaje y encaptulo II, se describen las medidas que se hangeneral, manipulacin de recipientes a presin.tomado a escala mundial y local, para detener laTodo el temario desarrollado en este manual, hadestruccin de la capa de ozono; concluyendo estasido concebido para ayudar a los tcnicos departe, con una enumeracin de las normativasrefrigeracin a corregir los errores conceptuales, devigentes en Venezuela para proteger la capa deprocedimientos y de manejo, que inciden en elozono; as como las disposiciones relativas al buenconsumo innecesario y desmesurado de SAO,manejo y empleo de refrigerantes, equipos, aparatosmejorando la efectividad en los trabajos dey sistemas que utilizan estas sustancias para suinstalacin, mantenimiento y reparacin; lograndofuncionamiento.de esta forma, que los equipos y sistemas alcancenEl captulo III, se hace una breve sntesis de la el mximo de vida til prevista en su diseo originalrefrigeracin, su historia, su importancia y su y al mismo tiempo, contribuir con la conservacindesarrollo y se describen los principios bsicos quedel ambiente; y en especial, con la capa de ozono. 7. CAPTULO I:LA CAPA DE 9OZONO CAPTULO I LA CAPA DE OZONO1 Causas y efectos de la Si el ozono estratosfrico no logra formarse o sedestruccin del ozonodestruye disminuyendo su concentracin, la luzestratosfrico ultravioleta no seria absorbida y llegara a la superfi- cie, causando un efecto letal sobre todos los seresLa capa de ozono ubicada en la estratosfera, sevivos.extiende entre los 15 y los 45 Km por encima de la En la troposfera, el ozono se origina en pequeassuperficie del planeta. Como su nombre lo indica,cantidades durante las tormentas elctricas; pero aesta capa es rica en ozono que absorbe los rayos nivel del suelo, el ozono es un contaminante atmos-ultravioleta del sol, impidiendo su paso a la Tierra.frico que se forma a partir de la reaccin de las emi-El ozono es una forma de oxgeno cuya molcu-siones de los vehculos con otros contaminantes della tiene tres tomos, en vez de los dos del oxgenoaire, formando una mezcla nociva para la saludnormal, convirtindose en una sustancia muy reacti-conocida como "smog fotoqumico", tpica de ciu-va e inestable, txica an inhalada en pequeas can- dades muy contaminadas como Los ngeles ytidades durante perodos cortos. Ciudad de Mxico; las concentraciones de ozonoEn la estratosfera, el ozono se forma a partir del oxgeno superiores a 0,1ppm son peligrosas para la salud,del aire en presencia de la radiacin ultravioleta b;plantas y animales.ambos, oxgeno y ozono se mantienen en un equilibrio La capa de ozono protege la vida del planeta dedinmico en el cual el ozono se forma y se destruye con- la radiacin ultravioleta del sol; esta radiacin tienetinuamente, siendo la formacin mas rpida que launa longitud de onda menor que la de la luz visible,destruccin, por lo cual el ozono tiende a acumular- pero mayor que los rayos X. Dentro de este espectrose, alcanzando concentraciones de hasta 10ppm. se pueden distinguir tres tipos de radiacin ultravioleta:Perfil de la concentracin de ozono [O3] en la atmsfera.Radiacin ultravioleta A [UV-A], la mas cercanaRadiacin ultravioleta B [UV-B], tiene una longi-al color violeta de la luz visible, pasa en su totalidad tud de onda intermedia entre las dos anteriores,a travs de la atmsfera y llega a la superficie; es re- aunque es menos letal que la C, es tambin peligrosalativamente inofensiva, la emplean las plantas paraan en cantidades pequeas, pues produce cncer derealizar la fotosntesis y contribuye en pequeas dosispiel, cataratas y otros daos en la vista, afecta el sis-a fijar la vitamina A; sin embargo en exposiciones tema inmunolgico, y todas las formas de vida:prolongadas puede ser daina.microbios, algas, hongos, plantas, invertebrados yRadiacin ultravioleta C [UV-C], la de menor vertebrados; normalmente es totalmente absorbidalongitud de onda y mas cercana a los rayos X, letalpor la capa de ozono.para la vida tal cual la conocemos, es totalmenteEn 1974, dos qumicos de la Universidad deabsorbida por encima de la estratosfera, en la ionosfera.California: Sherwood Rowland y Mario Molina, 8. MANUAL DE BUENAS10PRCTICAS ENREFRIGERACINplantearon la hiptesis de que la acumulacin en la Protocolo de Montreal y sus Enmiendas, la capa deatmsfera de CFC, en presencia de radiacin ultravi-ozono estar restablecindose a partir del 2040,oleta, poda desencadenar la destruccin del ozonopero las trazas de CFC permanecern en la atmsferaestratosfrico. muchsimos aos ms. Es por lo tanto vital quePosteriormente, en la primavera austral de 1985 reduzcamos al mnimo y sin demora, las emisionesse comprob que la capa de ozono sobre la Antrtida de sustancias agotadoras del ozono.haba desaparecido en ms del 50%. As mismo,hacia finales de la dcada del 80 se haba comproba- 2 Riesgos para la salud ydo que efectivamente la destruccin de la capa deel ambienteozono se deba a la presencia en la estratosfera deSi la cantidad de ozono disminuye en la estratos-CFC, HCFC, y Halones, que liberan sus tomos defera, ms radiacin ultravioleta B alcanzar la super-ficie del planeta. Este aumento de radiacin pro-ducir un incremento significativo de casos de cncerde piel (melanoma y nomelanoma), cataratas y otraslesiones de la vista e insuficiencia en el sistemainmunolgico en los seres humanos. En el resto delos seres vivos aparecern efectos similares que mer-marn la produccin agrcola, la vida silvestre, losbosques y la diversidad biolgica, reduciendo la produc-cin de alimentos y la supervivencia. Los cambios en laestratosfera tambin tendrn consecuencias sobre elclima y favorecern la formacin de smog fotoqumico. 3 Calentamiento global - Reaccin qumica de los CFC con el ozono en la estratosfera. causas y efectoscloro y bromo por efecto de la radiacin ultravioleta El calentamiento global o "efecto invernadero" esB, estos tomos reaccionan con el ozono y loun fenmeno natural que se produce cuando parte dedestruyen, comprobndose totalmente la hiptesis de la radiacin infrarroja emitida por la Tierra, paraMolina y Rowland, que les hizo merecedores delperder el exceso de calor recibido del sol, es absorbi-Premio Nbel de Qumica en 1995.da en la troposfera por gases normalmente presentesEste efecto devastador sobre la capa de ozono esen el aire, como el vapor de agua, el dixido de car-causado por los CFC, tales como R11, R12 y R502 bono y el metano, entre otros, impidiendo que ese(que contiene CFC115), por los Halones extintores decalor escape al espacio y lo devuelve a la superficieincendio y en menor grado por los HCFC como elcomo una segunda fuente de calor.R22 y el R123.Este fenmeno hace que la temperatura diurna yTodos estos productos al ser liberados a la atms-nocturna en reas hmedas y boscosas sea menosfera, dado que son muy estables y permanecen intac- fluctuante que en zonas secas como los desiertos,tos decenas de aos, pueden ser transportados por las que presentan diferencias de temperatura muy mar-corrientes de aire, desde el hemisferio norte hasta elcadas entre el da y la noche por la carencia dePolo Sur y desde la superficie hasta la estratosfera, humedad del aire.donde son vulnerables a la luz ultravioleta, descom-Pero la acumulacin progresiva de dixido deponindose y liberando cloro el cual inicia el ciclocarbono en la atmsfera, producto de la combustinde destruccin del ozono. de carbn, petrleo y gas, aunado a la presencia deCada tomo de cloro que se libera puede des-los CFC, HCFC y Halones, han acentuado notable-truir hasta 10.000 molculas de ozono. Este ciclo mente la absorcin del calor desprendido por ladestructivo se presenta al comienzo de la primavera,Tierra, aumentando la temperatura promedio y cau-una vez finalizada la fase de oscuridad invernal, perosando cambios en el clima.es justamente durante el periodo invernal que los A medida que la presencia de los gases que cau-vientos y las bajas temperaturas favorecen la acumu-san este calentamiento siga en aumento, los efectoslacin de compuestos intermedios de cloro y bromo,sern catastrficos por las perdidas materiales pro-hasta la llegada del sol en la primavera, cuandoducto de las tormentas, inundaciones y sequascomienza la gran la destruccin de ozono. extremas que modificarn las ciudades, las costas,Se estima que si se cumple cabalmente el calen- las zonas de cultivo, la productividad, y la super-dario de eliminacin de los CFC establecido en el vivencia de las especies. 9. CAPTULO I:LA CAPA DE 11OZONO mizar los efectos de la destruccin de la capa de ozono y el incremento del calentamiento global. Adicionalmente, es tambin esencial que nos ase- guremos del uso eficiente de la energa a fin de reducir los efectos indirectos del calentamiento global.Se define el EFECTO TOTAL EQUIVALENTE DE RECALENTAMIENTO de la atmsfera, conocido como TEWI, por sus siglas en ingls, como: El Calentamiento Global.TEWI [Total Equivalent WarmingImpact] ndices pluviomtricos en descenso, incremento Efecto total equivalente de recalentamiento =de la desertificacin, temperaturas promedio anualesEfecto directo por emisiones de refrigerantesen aumento, aceleracin en el derretimiento delhielo de los casquetes polares y los glaciares, cam- +bios en los patrones de las corrientes ocenicas,Efecto indirecto por el consumo de energainundaciones de reas de baja altura adyacentes amares y ocanos, mareas ms altas y huracanes,tifones y ciclones de mayor potencia, sern los fen-menos con los que tendremos que lidiar a diario amedida que siga cambiando el clima de la Tierra. Los CFC, HCFC y los HFC, tienen altos poten-ciales de calentamiento, miles de veces superioresal del dixido de carbono y el metano; son prctica-mente indestructibles en la troposfera y sus periodosde vida superan en algunos casos los 100 aos. Demanera que estas sustancias que durante aos se con-sideraron los refrigerantes perfectos, hoy sabemosque son doblemente peligrosas: en la troposfera porla cantidad de calor que atrapan y emiten, convir-tindose en sper gases invernadero y en la estratos-fera por la avidez destructora de ozono. Al dejarlasescapar se contribuye directamente con ambascatstrofes y una vez que estas sustancias han pasa- Anlisis grfico cuantitativo del Calentamiento Global.do al aire no hay forma de retirarlas ni de neu-tralizarlas, se quedarn all haciendo dao muchoSi bien se ha enfocado este trabajo en la elimi-mas tiempo que el que nosotros pasaremos en la nacin de los gases refrigerantes que agotan la capaTierra, pero posiblemente si podremos sufrir y lamen-de ozono [SAO] por cuanto este es el alcance deltar los efectos. Por estas razones estos refrigerantes programa; no podemos ignorar que con posterioridadtienen que manejarse como sustancias peligrosas. se ha puesto en evidencia la accin de sustancias La refrigeracin contribuye al calentamiento global empleadas en refrigeracin que, an cuando noen dos formas: actan en el balance de ozono estratosfrico, tienen roles destacados en su contribucin al efecto inver- Directamente: por la emisin de refrigerantes a nadero. Es por ello que se incluyen menciones ala atmsfera debido a fugas en sistemas o por la li- dichos efectos, que hoy en da no pueden pasarse porberacin voluntaria y deliberada de gases refrige- alto.rantes en los procesos de reparacin y puesta fuerade servicio de equipos de refrigeracin. Los escenarios posibles en refrigeracin en el siglo XXI son mucho ms complejos de lo que fueron hasta Indirectamente: por la cantidad de energa el Convenio de Viena y en la actualidad, por las discu-elctrica consumida, la cual produce emisiones de siones sobre calentamiento global que se llevan a cabodixido de carbono cuando la energa es producida a la luz de los postulados del Protocolo de Kyoto, seen plantas trmicas, que utilizan combustibles de ori- complican an ms pues cuestionan soluciones, que sigen fsil para su operacin. bien ptimas para el problema del agotamiento del Es por lo tanto urgente que reduzcamos las emi- ozono no son apropiadas desde el punto de vista delsiones de refrigerantes a la atmsfera para mini-calentamiento global. 10. CAPTULO II: 13 NORMATIVAS Y REGULACIONES PARAPROTEGER LA CAPA DE OZONONORMATIVAS Y REGULACIONES PARACAPTULO II PROTEGER LA CAPA DE OZONO 1 Convenios duccin y el consumo de dichas sustancias. Uno de internacionales los aspectos resaltantes de este acuerdo es que establece una moratoria para los pases en desarrollo, en relacin con el cumplimiento del calendario de Convenio de Viena para la Proteccin de la reduccin de las sustancias y la obligacin de todos los Capa de Ozono, Gaceta Oficial N 34.818 del pases de informar anualmente las cantidades produci- 19 de julio de 1988. das, importadas y exportadas de cada sustancia, para Protocolo de Montreal relativo a lasverificar progresivamente el cumplimiento de las medi- Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono,das. Actualmente ha sido ratificado por 189 pases. Gaceta Oficial N 34.134 del 11 de enero de El avance cientfico y tecnolgico condujo a las 1989. Partes a realizar la primera Enmienda del Protocolo Enmienda de Londres al Protocolo de de Montreal en 1990. Esta es la Enmienda de Montreal, Gaceta Oficial N 4.580 Londres, en la cual se modifica el Calendario de Extraordinario, del 21 de mayo de 1993. Reduccin y se acuerda que el consumo y la produc- Enmienda de Copenhague al Protocolo decin de las 8 sustancias deben ser eliminados entre Montreal, Gaceta Oficial N 5.180 1994 y 1996, pero se continua la moratoria de 10 Extraordinario, del 4 de noviembre de 1997. aos para los pases en desarrollo y se crea el Fondo Enmienda de Montreal al Protocolo deMultilateral para la Aplicacin del Protocolo de Montreal, Gaceta Oficial N 37.217, del 12Montreal en los pases en desarrollo, de manera que de junio de 2001. puedan ir adoptando las nuevas tecnologas y elimi- Enmienda de Beijing, no ratificada aun pornando el consumo de las sustancias a medida que Venezuela.estn disponibles en el mercado. Convenio de Cambios Climticos Globales,En 1992, se acuerda la Enmienda de Gaceta Oficial N 4.825 Extraordinario del 27 Copenhague, que extienda la lista de las sustancias de diciembre de 1994. controladas y perfecciona el Calendario de Elimi- nacin tanto para pases desarrollados como para Protocolo de Kyoto, Gaceta Oficial N pases en desarrollo. Este calendario con algunos 38.081 de fecha 7 de diciembre de 2004. ajustes est vigente an.El Convenio de Viena, acordado en 1985 para la En 1997, con motivo de los 10 aos del Protocoloproteccin de la capa de ozono, establece el com-de Montreal se acuerda la Enmienda de Montreal,promiso de realizar las investigaciones cientficasque establece la obligacin de contar con un sistemacon el objetivo de mejorar el conocimiento de losde Licencias o similar, que permita controlar lasprocesos atmosfricos y desarrollar posteriores pro- exportaciones e importaciones de las sustancias, con eltocolos para controlar las sustancias agotadoras de la propsito de combatir el trafico ilcito de las mismas.capa de ozono. Actualmente 190 pases han ratifica-do el Convenio de Viena. En 1999, se acuerda la Enmienda de Beijing, que perfecciona el calendario de eliminacin de los"Protocolo de Montreal relativo a las Sustancias HCFC y del Bromuro de Metilo.que agotan la capa de ozono" fue acordado en sep-tiembre de 1987. El Protocolo identific las princi- En el siguiente cuadro aparece un resumen de laspales sustancias que agotan el ozono (CFC11, sustancias sujetas al Protocolo de Montreal y susCFC12, CFC113, CFC114, CFC 115 y tres halones) y Enmiendas, con los calendarios de eliminacinestableci los primeros lmites para reducir la pro- respectivos. 11. MANUAL DE BUENAS 14 PRCTICAS ENREFRIGERACINCalendario de eliminacin mundial de SAO Anexos del Protocolo de MontrealTipo de SAOEliminacin en pases desarrollados Eliminacin en pases en desarrollo (Artculo 5) (Artculo 5)A-ICFC(5 tipos principales)19962010A-II Halones 19942010B-IOtros CFC 19962010B-II Tetracloruro de carbono 19962010B-IIIMetilcloroformo 19962015C-ICFC 20302040C-II HBFC19961996C-IIIBromoclorometano20022002 E Bromuro de metilo 20052015Nota aclaratoria: Se consideran pases que operan al amparo del artculo 5 los pases en desarrollo que consumen anualmente menos de 0,3 kg percpita de SAO controladas enumeradas en el Anexo A: es decir CFC11, CFC12, CFC113, CFC114, CFC115 y los Halones.El Calendario de Eliminacin de los CFC en los Ley Orgnica de Aduanas, Gaceta Oficial Npases en desarrollo pasa por reducciones sucesivas 5.353 Extraordinario, del 17 de junio de 1999.de 50% en el 2005, 85% en el 2007 hasta llegar a la Ley sobre "Sustancias, Materiales y Desechosmeta de consumo 0 en los aos sealados. Si estePeligrosos", Gaceta Oficial N 5.554calendario se cumple a cabalidad, las investigaciones Extraordinario, del 13 de noviembre de 2001.cientficas y los modelos matemticos indican que la Decreto N 3.228, relativo a las "Normascapa de ozono habr recuperado los niveles de 1980para Regular y Controlar el Consumo, laen el 2040, pero si al contrario los pases hacen casoProduccin, Importacin, Exportacin y elomiso de los compromisos adquiridos, la capa deUso de las Sustancias Agotadoras de la Capaozono puede tardar ms de un siglo en recuperarse yde Ozono", Gaceta Oficial N 5.735el calentamiento global por efecto de estas sustanciasExtraordinario, del 11 de noviembre de 2004.se habr magnificado, produciendo cambios inima-ginables de consecuencias devastadoras en todos los Constitucin de la Repblica Bolivariana decontinentes.Venezuela, Artculo 127.El 11 de diciembre de 1992 se acord el "Es una obligacin fundamental del Estado, con la acti-Convenio para combatir el Cambio Climticova participacin de la sociedad, garantizar que laGlobal y luego en 1997 se acuerda el Protocolo de poblacin se desenvuelva en un ambiente libre de con-Kyoto que fija un calendario para reducir progresiva- taminacin, en donde el aire, el agua, los suelos, las costas,mente las emisiones de gases de efecto invernadero, el clima, la capa de ozono, las especies vivas, sean espe-estableciendo obligaciones diferentes para pases cialmente protegidos de conformidad con la ley."desarrollados y en desarrollo. Es importante sealarLey Penal del Ambiente, Artculo 47.que en el Protocolo de Kyoto figuran no solo los CFC"El que viole con motivo de sus actividadesy HCFC sino tambin los sustitutos HFC, de ah la econmicas, las normas nacionales o los convenios,importancia de incluir el manejo de estas sustanciastratados o protocolos internacionales, suscritos por laen el curso de capacitacin de las buenas prcticas Repblica, para la proteccin de la capa de ozonopara combatir la destruccin de la capa de ozono ydel planeta, ser sancionado con prisin de uno (1) ael calentamiento global.dos (2) aos y multa de mil (1.000) a dos mil (2.000)das de salario mnimo."Decreto N 3.228: Normas para Regular y2 Legislacin nacionalControlar el Consumo, la Produccin, Importacin, Constitucin de la Repblica Bolivariana deExportacin y el Uso de las Sustancias que agotan Venezuela de 1999. la Capa de Ozono. Convenios internacionales sobre la capa deA quin va dirigido el Decreto? ozono y cambio climtico ratificados por Venezuela, mediante leyes aprobatorias que El Decreto va dirigido a: se mencionan en el prrafo anterior. 1) Todos los ciudadanos y ciudadanas que fabri- Ley Penal del Ambiente, Gaceta Oficial N can, importan, exportan y comercializan las 4.358 Extraordinario, del 3 de enero de 1992. sustancias agotadoras de la capa de ozono. Decreto N 989, del Arancel de Aduanas,2) Todos los que fabrican, importan, exportan y Gaceta Oficial N 5.039 Extraordinario, del 6 comercializan cualquier equipo o artefacto que de febrero de 1996. utilice o contenga las sustancias sujetas al Decreto. 12. CAPTULO II:15NORMATIVAS Y REGULACIONES PARA PROTEGER LA CAPA DE OZONO3) Todos los que realizan instalaciones, reparaciones de ozono y que su uso debe ser eliminado progresi- y mantenimiento de los equipos y artefactos quevamente, segn el calendario establecido en funcin contienen o utilizan las mismas sustancias.del dao causado y de los avances tecnolgicos que4) Todos los dueos de equipos y artefactos que permiten agilizar el cambio, empleando sustitutos contienen las sustancias, que deben velar pormas favorables al ambiente. su mantenimiento y operacin correcta. No obstante, como existen una serie de equipos5) Todos los que se benefician de la cadena deo aparatos de vieja tecnologa que dependen todava enfriamiento para conservar alimentos, medici- de las sustancias controladas, el Decreto prev una nas, aclimatar espacios, vivienda, vehculos y serie de normas y procedimientos para permitir su otros, para lo cual se utilizan equipos o artefac-uso controlado, minimizando el dao ambiental y tos cuyos refrigerantes daan la capa de ozono.monitoreando las empresas que por razones de traba-6) Todos los ciudadanos y ciudadanas que resi-jo deben manejar estas sustancias. den en Venezuela sujetos a la Constitucin y las leyes de la Repblica y que son susceptibles a los daos como consecuencia de la destruccinCules son las sustancias sujetas al Decreto? de la capa de ozono y del calentamiento global.Las Sustancias agotadoras de la capa de ozonoaparecen en las Listas A, B, C, D y E del articulo 3Cmo podemos cumplir con las Normasdel Decreto 3228.del Decreto?El primer paso es conocer su contenido, teniendoQu prohbe este Decreto?como escenario el dao ambiental que se quiere1) Prohbe la importacin de 18 sustancias quedetener, la disponibilidad de sustitutos, avances tec- agotan la capa de ozono: CFC11, CFC12, Halnnolgicos, el programa de entrenamiento de buenas prac- 1211, Haln 1301, Haln 2402, otros 10 CFCticas, el uso racional de las sustancias, y el convencimien- del grupo I de la Lista B, el Bromoclorometano,to que si todos nos esforzamos y nos comprometemos en el Bromuro de Metilo y las mezclas comercialesesta cruzada, la capa de ozono puede salvarse. con estas sustancias: R500, R501, R502 R503, R505, Oxyfume 12 y Bromuro de Metilo conQu establece el Decreto? Cloropicrina, entre otras.El Decreto establece que hay una serie de sustan- 2) El Decreto tambin prohbe la fabricacin ecias que destruyen, en mayor o menor grado la capa importacin de equipos, artefactos, aparatos o Sustancias que daan la capa de ozono.Listas y GruposSustanciasCaractersticas y aplicacionesCFC11, CFC12, CFC113, CFC114, CFC115, Son las ms destructivas de ozono y tambinHaln 1211, Haln 1301 y Haln 2402 las que han sido ms utilizadas. Los CFC se hanLista A, Grupos I y IIutilizado principalmente como refrigerantes, enaerosoles, espumas sintticas y solventes. LosHalones son agentes extintores de fuego. Hoy enda todos tienen sustitutos.10 CFC, Tetracloruro de Carbono y Son 10 CFC menos utilizados; algunos se han1,1,1 Tricloroetano empleado como refrigerantes o carecen deLista B, Grupos I, II y III aplicaciones; las otras dos sustancias sonutilizadas como materia prima para CFC y comosolventes.38 HCFC, 34 HBFC y Bromoclorometano Algunos son sustitutos temporales de los CFC yse les conoce como sustancias de transicin porLista C, Grupos I, II y III tener menores potenciales de agotamiento deozono, pero la mayora carece de aplicacionesal igual que el Bromoclorometano.Bromometano o Bromuro de Metilo Es un plaguicida muy txico y peligroso que tienesustitutos para la mayora de sus usos en el pas.7 mezclas con CFC , 29 mezclas con HCFC y Son mezclas identificadas como productosLista D 2 con Bromuro de Metilo comerciales que se han utilizado mayormenteen refrigeracin, aunque las mezclas de HCFCtienen aplicaciones como sustancias de transicin.Nota: Pueden aparecer nuevas mezclas patentadas que contengan solo SAO, SAO y no-SAO o solo con No-SAO, las que contengan SAO estnsujetas al Decreto. 13. MANUAL DE BUENAS16PRCTICAS ENREFRIGERACINLnea base para aplicar el Calendario de reduccin.Calendario de reduccin. Lmite en Kg. 2005 2007 2010Sustancia Produccin ImportacinConsumo Lista A (Grupo I) y sus mezclas 50%85%100% Lista A, Grupo I: Lista B (Grupo II y III)50%85% 100% CFC111.114.7720 320.00020152035 2040 CFC123.672.1220 2.667.2530 20.00020.000 Lista C Grupos I , II y CFC113 CFC114, R506 01.000 1.000 sus mezclascongelamiento 85%100% CFC115, R502, R504 0500 500 Lista A, Grupo II (todo) 00 0chables; estos cilindros no pueden emplearse Lista B, Grupo I (todo)00 0para importar, vender ni trasvasar CFC, HCFC Lista B, Grupo II: ni sus mezclas. Tetracloruro de Carbono0 5.228.1495.228.149 1,1,1Tricloroetano 010.000 10.000 Lista C, Grupo III 0 00 Qu otras disposiciones contiene el Decreto? Lista D y mezclas0 00 Las empresas distribuidoras y vendedoras, as Lista E: R500, R501, R503 y R505 0 00 como las empresas del sector servicio que instalan, mquinas que empleen o contengan SAO; as reparan o hacen mantenimiento de sistemas y equipos como tambin las emisiones de SAO con moti- de refrigeracin y aire acondicionado, que emplean vo de reparaciones, limpieza y mantenimientolas sustancias controladas, tienen que utilizar cilin- de equipos de refrigeracin.dros recargables, deben disponer de equipos deLos equipos que utilizan sustancias agotadoras derecuperacin y deteccin de fugas, para evitar lasla capa de ozono abarcan una amplia variedad,emisiones a la atmsfera y contar con un personalresumida en las siguientes categoras: entrenado en el manejo de estos equipos. Equipos, aparatos o mquinas y bombas deEstas disposiciones deben cumplirse para la calor reversibles para acondicionamiento de inscripcin obligatoria, a partir de los seis meses de la aire, bien sea para edificaciones o para vehculos. fecha de publicacin de este Decreto, en el Registro de Actividades Susceptibles de Degradar el Refrigeradores, congeladores, mquinas y Ambiente (RASDA), a cargo del Ministerio del aparatos para producir fro, bombas de calor, Ambiente y Los Recursos Naturales [MARN]. refrigeradores y congeladores combinados, Adicionalmente se mantiene el Registro de produc- enfriadores de agua y de botellas, mostradores tores, exportadores e importadores de SAO, comple- y vitrinas refrigeradas, grupos frigorficos, mentando las condiciones para continuar en el mismo mquinas de hacer hielo, liofilizadores o y la obligacin de solicitar el permiso semestral para criodesecadores, deshumectadores, aparatos producir, importar y exportar las sustancias, previo de licuar gases, entre otros. cumplimiento de las condiciones para dicha solicitud. Vehculos terrestres o acuticos de carga o de Las empresas que importen sustancias prohibidas pasajeros que tengan compartimientos con bajo otra denominacin o mediante cualquier otro aire acondicionado o refrigerados. procedimiento fraudulento sern sancionadas porTodos estos equipos y aparatos se fabrican en la contrabando, de conformidad con la Ley Orgnica deactualidad con sustitutos; sin embargo hay aparatos, Aduanas. Igualmente estarn cometiendo un ilcitoequipos y mquinas fabricados aos atrs, que fun- aduanero quienes no presenten el permiso delcionan con CFC. En el Decreto 3228 se prohbe la Ministerio del Ambiente o incumplan con las normasimportacin de estos artefactos usados que con-de envasado. Quienes adquieran mercancas ingre-tengan o estn diseados para usar CFC.sadas mediante procedimientos ilcitos, tambin sern 3) Queda prohibido el envasado de SAO en cilin- sancionados tras el decomiso de la mercanca. dros a presin que por su diseo, vlvulas yLas infracciones al Decreto o su incumplimiento caractersticas de fabricacin, no pueden ser sern sancionadas de conformidad con lo establecido recargados, por lo tanto son envases dese-en las normas ambientales y de Aduanas. Atencin! Las sustancias que no daan la capa de ozono como el HFC134a, HFC23, HFC125, entre otras y algu- nas mezclas como R507, R508, R407 y R410, no estn sujetas al Decreto 3228, pero son sustancias que pro- ducen calentamiento global, por lo tanto son tambin sustancias peligrosas. Estas sustancias, como no estn controladas, se pueden importar en envases desechables; sin embargo al ser envases desechables no pueden ser recargados; los tcnicos que compren estos productos en envases no recargables no deben intentar recar- gar el envase ni reusarlo, sino que deben destruirlos por tratarse de envases de sustancias peligrosas. 14. CAPTULO III: 17 REFRIGERACIONCAPTULO III REFRIGERACIN 1 Consideraciones generales Durante la edad media los pueblos aprendieron a enfriar las bebidas y alimentos, observando que durante el invierno los alimentos se conservabanLa refrigeracin es una tcnica que se ha desarro- mejor.llado con el transcurso del tiempo y el avance de lacivilizacin; al igual que la mayora de las ciencias yEn 1626, Francis Bacon trat de preservar untcnicas, ha sido el resultado de las necesidades quepollo llenndolo con nieve.la misma sociedad va creando a medida que avanzanEn 1683, Antn Van Leeuwenhoek invent unlos inventos en diferentes campos. microscopio y descubri que un cristal de agua claroLa refrigeracin contribuye a elevar el nivel de contena millones de organismos vivos (microbios).vida de los pueblos de todos los pases. Los avanceslogrados en refrigeracin en los ltimos aos son elRefrigeracin artificialresultado del trabajo conjunto de tcnicos, artesanos, En 1834, Jacob Perkins solicit una de lasingenieros, hombres de ciencia y otros que han primeras patentes para uso de una mquina prcticaunido sus habilidades y conocimientos. de fabricacin de hielo.La base sobre la que se fabrican nuevas sustancias En 1880, Carl Linde inici el progreso rpido dey materiales la suministra la ciencia. Estos construccin de maquinaria de refrigeracin en baseconocimientos son aplicados al campo de la refri- a la evaporacin del amoniaco.geracin por aquellos que disean, fabrican instalany mantienen equipos de refrigeracin.Tambin en 1880 Michael Faraday descubre las leyes de la induccin magntica que fueron la baseLas aplicaciones de la refrigeracin son muy en el desarrollo del motor elctrico.numerosas, siendo unas de las ms comunes la conser-vacin de alimentos, acondicionamiento ambiental En 1930, qumicos de Dupont desarrollaron los(tanto de temperatura como de humedad), enfriamien-refrigerantes halogenados.to de equipos y ltimamente en los desarrollos tec-Desde entonces se crey haber encontrado en losnolgicos de avanzada en el rea de los ordenadores. refrigerantes halogenados la panacea en la refri- geracin; por su seguridad, no toxicidad, no inflama- bilidad, bajo costo y fcil manejo, entre otras ventajas. 2 Breve resea histrica No fue sino hasta los aos 80 cuando los cientfi- cos advirtieron sobre los efectos dainos de algunosLa historia de la refrigeracin es tan antigua como la productos qumicos sobre la capa de ozono en lacivilizacin misma. Se pueden distinguir dos perodos: Antrtida, preocupacin que condujo a la investi- 1. Refrigeracin natural. Relacionada totalmentegacin y seleccin de las sustancias potencialmentecon el uso del hielo.activas que podran estarlos generando. Desde 2. Refrigeracin artificial. Mediante el uso de entonces, los refrigerantes halogenados principal-mquinas.mente (aunque no son los nicos), quedaron seala- dos como los causantes de tales efectos.Los perodos ms sobresalientes de la evolucinde la refrigeracin son: Actualmente se investiga un sinnmero de proce- sos de refrigeracin tanto en el campo mecnico como en el elctrico, magntico y otros, segn las Refrigeracin natural aplicaciones y exigencias de temperaturas a procesar.Hacia el ao 1.000 AC, los chinos aprendieronque el uso del hielo mejoraba el sabor de las bebidas.Cortaron hielo en invierno y lo empacaban con paja3 Refrigeracin mecnicay aserrn y lo vendan durante el verano.Por la misma poca, los egipcios utilizaron reci-Definimos la refrigeracin mecnica como aque-pientes porosos colocndolos sobre los techos para lla que incluye componentes fabricados por el hom-enfriar el agua, valindose del proceso de enfria- bre y que forman parte de un sistema, o bien cerra-miento que generaba la brisa nocturna. do (cclico), o abierto, los cuales operan en arreglo a ciertas leyes fsicas que gobiernan el proceso deDurante el imperio Romano, estos hacan bajar refrigeracin.nieve y hielo de las montaas por cientos de kilme-tros, colocndolos en pozos revestidos de paja y As, disponemos de sistemas cerrados de refri-ramas y los cubran con madera.geracin mediante el uso de refrigerantes halogenados 15. MANUAL DE BUENAS18PRCTICAS ENREFRIGERACINcomo los CFC, HCFC, HFC y otros (sistemas deposicin, densidad y otras propiedades, si se trata deabsorcin de amonaco, de bromuro de litio, entre un fluido como el aire o el agua.los ms usuales); mquinas de aire en sistemas abier- Por consiguiente, se ha hecho necesario definirtos o cerrados (muy ineficientes); equipos de en- una serie de fenmenos que involucran el proceso defriamiento de baja capacidad (hasta 1 ton de refrig.) enfriamiento y tambin crear herramientas queque usan el efecto Peltier o efecto termoelctrico; faciliten tanto el uso de esas definiciones como laotros sistemas refrigerantes a base de propano ocomprensin directa a partir de las caractersticas debutano y para refrigeracin de muy baja temperatura cada fenmeno representado. Tal es el caso de losse utiliza CO2. diagramas, grficos y ecuaciones, por citar algunos.La criogenia en s constituye un rea altamenteespecializada de la refrigeracin para lograr tempe- 5 Definicionesraturas muy bajas hasta cerca del cero absoluto(-273C), cuando se trata de licuar gases como helio,hidrgeno, oxgeno, o en procesos de alta tecnologa Debemos saber que la tcnica de la refrigeraciny energa atmica.est ntimamente ligada con la termodinmica; esLa refrigeracin mecnica se usa actualmente en decir relacionada con la transferencia de calor. Conacondicionamiento de aire para el confort as comoel fin de entender bien la accin de los refrigerantescongelacin, almacenamiento, proceso, transporte ydentro de un sistema es necesario conocer las leyesexhibicin de productos perecederos. Ampliandoque gobiernan el proceso.estos conceptos, se puede decir que sin la refri-Temperatura: La temperatura de un cuerpo es sugeracin sera imposible lograr el cumplimiento de la estado relativo de calor o fro. Cuando tocamos unmayora de los proyectos que han hecho posible el cuerpo, nuestro sentido del tacto nos permite haceravance de la tecnologa, desde la construccin de ununa estimacin aproximada de su temperatura, detnel, el enfriamiento de mquinas, el desarrollo demodo anlogo a como la sensacin de esfuerzo mus-los plsticos, tratamiento de metales, pistas de pati-cular nos permite apreciar aproximadamente el valornaje, congelamiento de pescados en altamar, hasta lade una fuerza. Para la medida de la temperaturainvestigacin nuclear y de partculas, aplicaciones endebemos hacer uso de una propiedad fsica medibleel campo de la salud y otros. que vare con aquella, lo mismo que para la medidaClasificacin segn la aplicacin:de una fuerza empleamos alguna propiedad de uncuerpo que vara con la fuerza, tal como un resorte1. Refrigeracin domstica.en espiral. El instrumento utilizado para la medicin2. Refrigeracin comercial. de temperatura se denomina termmetro, en el cual3. Refrigeracin industrial.se emplean diversas propiedades de materiales que4. Refrigeracin marina y de transporte.varan con la temperatura, tales como: la longitud deuna barra, el volumen de un lquido, la resistencia5. Acondicionamiento de aire de confort.elctrica de un alambre o el color del filamento de6. Aire acondicionado automotrizuna lmpara, entre otros.7. Acondicionamiento de aire industrial. Escalas termomtricas: Se ha definido dos8. Criogenia. escalas de temperatura, una en el SistemaInternacional [SI], cuya unidad es el grado centgra- 4 Objetivo dedo [C] y la otra en el sistema ingls, en el cual launidad es el grado Fahrenheit [F]. la refrigeracin mecnica Ambas se basan en la seleccin de dos tempera-turas de referencia, llamados puntos fijos: el puntoEl objetivo de la refrigeracin mecnica es enfriar de fusin del hielo [mezcla de agua saturada de aireun objeto o ambiente por medio de los dispositivosy hielo] y el punto de ebullicin del agua, ambos adesarrollados por el ser humano para este fin.la presin de una atmsfera.Para lograr este propsito partimos de En la escala del SI [centgrada] el punto deconocimientos de la fsica de los materiales y en par-fusin del hielo corresponde al cero de la escala yticular, los gases, segn los cuales, el calor, comoel punto de ebullicin del agua a la divisin 100.forma de energa, siempre tiende a fluir hacia un con-En la escala del sistema ingls [Fahrenheit], estostorno ms fro. Este proceso fsico se efecta a mayorpuntos caractersticos corresponden a las divisioneso menor velocidad segn las caractersticas de32 y 212 respectivamente.resistencia que oponga el material por el cual el calorcircula, si es un slido; o segn la velocidad, forma, 16. CAPTULO III: REFRIGERACION19En la escala centgrada cada divisin es 1/100 Como la temperatura de fusin del hielo en la escalaparte del rango definido y se le denomina grado cen- Fahrenheit est 32F por encima del cero de estatgrado. En la escala Fahrenheit se obtiene dividien-escala, debemos sumarle esto al resultado anteriordo la longitud de la columna entre los puntos fijos en para encontrar su equivalencia: 27 + 32 = 59F.180 divisiones. Ambas escalas pueden prolongarseExpresado esto como una frmula:por fuera de los puntos de referencia. No existe unlmite conocido para la mxima temperatura alcan-zable, pero si lo hay para la temperatura mnima. tF = 9/5 tC + 32Este valor se denomina cero absoluto y correspondea - 273,2C.y su inversa:Escala absolutaTemperatura de fusinTemperatura de del hielo ebullicin del aguatC = 5/9 (tF - 32)Kelvin 273K373K Rankine 492R672R Frmulas stas muy fciles de memorizar y de gran utilidad cuando no se dispone de una tabla deExiste una tercera escala cuyo punto cero coin-conversin y se necesita hacer la conversin en elcide con el cero absoluto y tiene sus equivalencias en campo.la escala centgrada y Fahrenheit. Estas escalas seEnerga: Un cuerpo posee energa cuando esdenominan absolutas. La escala centgrada absoluta capaz de hacer trabajo mecnico mientras realiza unse denomina tambin Kelvin y la escala Fahrenheitcambio de estado. La unidad de energa trmica es elabsoluta se denomina Rankine. Las temperaturas dejoule [J], la kilocalora [kcal], y British Thermal Unitla escala Kelvin exceden en 273 las correspon-[Btu]; para la energa elctrica es el kilovatio horadientes de la escala centgrada y la escala Rankine[Kwh].en 460 a las de la escala Fahrenheit. Por lo tanto Energa cintica: es la energa que posee unlos puntos de fusin del hielo y de evaporacin en lascuerpo debido a su movimiento.escalas equivalentes absolutas sern: Energa potencial: es la energa debida a suExpresado en frmulas:posicin o configuracin. Energa interna: podemos elevar la temperatu- TK [Kelvin] = 273 + tC ra de un cuerpo, bien ponindolo en contactoTR [Rankine] = 460 + tF con otro segundo cuerpo de temperatura mselevada, o realizando trabajo mecnico sobrel; por ejemplo, el aire comprimido por unaEn virtud de que las escalas, centgrada ybomba de bicicleta se calienta cuando empu-Fahrenheit se dividen en 100 y 180 divisiones respec- jamos el pistn hacia abajo, aunque tambintivamente, el intervalo de temperatura correspon- podra calentarse colocndolo en un horno. Sidiente a un grado centgrado es 180/100 o sea 9/5 analizramos una muestra de este airedel intervalo de temperatura correspondiente a un caliente, sera imposible deducir si fue calen-grado Fahrenheit. tado por compresin o por flujo calorficoEl punto cero de la escala Fahrenheit est eviden-procedente de un cuerpo ms caliente. Estotemente 32F por debajo del punto de fusin delpromueve la cuestin de si est justificadohielo. Se consideran negativas las temperaturas por hablar del calor de un cuerpo, puesto que eldebajo del cero de cada escala. estado presente del cuerpo puede habersePara convertir una temperatura expresada en una alcanzado suministrndole calor o haciendoescala en su valor correspondiente en la otra escala, trabajo sobre l. El trmino adecuado pararecurrimos al siguiente razonamiento, a partir de undefinir este estado es el de energa interna. Laejemplo: una temperatura de 15C es un valor situa- energa interna de un gas a baja presin puededo 15 unidades en esa escala por encima del punto identificarse con la suma de las energasde fusin del hielo. Puesto que ya vimos que unacinticas de sus molculas. Tenemos eviden-divisin en la escala centgrada equivale a 9/5 decias exactas de que las energas de lasdivisin en la escala Fahrenheit, un intervalo de 15Cmolculas y sus velocidades, sea el cuerpocorresponde a un intervalo de 15 x 9/5 = 27F y porslido, lquido o gaseoso, aumentan al aumen-consiguiente esta temperatura se encuentra un inter-tar la temperatura.valo de 27F por encima del punto de fusin del hielo. 17. MANUAL DE BUENAS20PRCTICAS ENREFRIGERACINEquivalente mecnico del calor: La energa en mayor parte de los fines la diferencia es lo bastanteforma mecnica se mide en ergios, julios, kilo- pequea para que pueda considerarse despreciable.grmetros, o libras-pie; la energa en forma trmicaEs esencial aclarar la diferencia entre cantidad dese mide en calora, kilocalora o Btu.calor y temperatura. Estas expresiones suelen con-Se define la kilocalora como 1/860 Kw-h, luego,fundirse en la vida ordinaria. Para ello, un ejemplo:por definicin: Supuestos dos recipientes idnticos, montados1 cal = 4,18605 juliossobre mecheros de gas idnticos, uno de ellos con1 kilocalora = 4186,05 julio = 427,1 kgm una pequea y el otro con una gran cantidad deagua, ambos a la misma temperatura inicial, digamos1 Btu = 778.26 libras-pie20C; si los calentamos durante el mismo tiempoTrabajo: se lo representa por la letra [W], es el comprobaremos mediante termmetros, que la tem-resultado de aplicar una fuerza sobre un objeto y peratura de la pequea cantidad de agua se habr ele-obtener movimiento en el sentido de la fuerza aplicada. vado ms que la de la gran cantidad. En este ejemploCalor: se lo representa generalmente por la letra se ha suministrado la misma cantidad de calor a cada[Q]. Es una forma en que se manifiesta la energa. El recipiente de agua obtenindose un incremento decalor, como la energa mecnica, es una cosa intan- temperatura distinto. Continuando el experimento, sigible, y una unidad de calor no es algo que pueda nos proponemos alcanzar una misma temperaturaconservarse en un laboratorio de medidas. La canti- final, digamos 90C, es evidente que la alcanzaremosdad de calor que interviene en un proceso se mide ms rpidamente en el recipiente con menor cantidadpor algn cambio que acompaa a este proceso, y de agua, o lo que es igual, habremos necesitadouna unidad de calor se define como el calor nece- menor cantidad de calor en este caso; o sea para unsario para producir alguna transformacin tipo con- mismo rango de temperatura, las cantidades de calorvenida. Citaremos tres de estas unidades: la calora- necesarias han sido significativamente distintas.kilogramo, la calora-gramo y la unidad trmica En trminos termodinmicos se interpreta que elbritnica [Btu].calor es la forma de energa que pasa de un cuerpo a Una calora-kilogramo o kilocalora es la can-otro en virtud de una diferencia de temperatura entre tidad de calor que ha de suministrarse a unellos. kilogramo de agua para elevar su temperatura en un grado centgrado Termodinmica Una calora-gramo es la cantidad de calor queLa termodinmica estudia cuestiones eminente- ha de suministrarse a un gramo de agua paramente prcticas. Considera un sistema perfectamente elevar su temperatura en un grado centgrado.definido (el gas contenido en un cilindro, una canti- Un Btu es la cantidad de calor que ha de sum- dad de determinada sustancia, por ejemplo vapor de inistrarse a una libra de agua para elevar suun gas refrigerante que se expande al pasar por un temperatura en un grado Fahrenheit.orificio, etc.), el cual es obligado a actuar directa-Evidentemente, 1 calora-kilogramo = 1000 mente sobre el medio exterior y realizar, mediante lacaloras-gramogeneracin de fuerzas que producen movimientos,Puesto que 1 libra = 0,454 kilogramos y 1F =una accin til. No toma en consideracin los pro-5/9C, la Btu puede definirse como la cantidad de cesos internos de la materia que no afectan al mediocalor que ha de suministrarse a 0,454 kg de aguacircundante y que no tienen utilidad prctica o serpara elevar su temperatura en 5/9C, y equivale a:medidos, por ejemplo la accin intermolecular o1 Btu = 0,454 kilogramos X 5/9C = 0,252 kcal.entre los electrones interactuando entre s que solooriginan trabajo interno.Por consiguiente, Primer principio de la termodinmica1 Btu = 0,252 kcal = 252 calTrabajo y calor en ciclo cerrado: si consideramosdos estados posibles [U1] y [U2] de energa interna de Relacin cuyo valor es muy til recordar para cl- una sustancia (un gas refrigerante), definidos por: unaculos en el campo.presin, una temperatura y un volumen, p1, t1, v1 y Las unidades de calor definidas varan levemente p2, t2, v2; confinada en un sistema cerrado, com-con la temperatura inicial del agua. Se conviene ge-puesto de dos serpentines [A] y [B], separados por unneralmente utilizar el intervalo de temperatura entre compresor y un orificio de restriccin del flujo,14,5C y 15,5C en el sistema internacional SI y entreconectados a ambos de manera que la sustancia pase63F y 64F en el sistema ingls de medidas. Para ladel serpentn [A] al [B] por el compresor y del [B] al 18. CAPTULO III: REFRIGERACION 21[A] por el orificio, cerrando un circuito; para queEsto significa que el serpentn que se emplea parahaya un cambio desde uno de estos estados, [U1] al enfriar el gas (el condensador) debe manejar (entre-otro, [U2] hay que realizar un trabajo [W] sobre l, gar al medio externo de intercambio (aire o agua) lapara lo cual empleamos el compresor, enviando la suma del trabajo realizado por el compresor, ademssustancia hacia el serpentn [B], donde adopta ladel calor extrado de la mquina frigorfica.condicin de estado definida por p2, t2, v2. Poste-La bsqueda de la eficiencia es una meta princi-riormente se lo devuelve al estado inicial [U1], per-pal en refrigeracin y para medirla definimos lamitindole perder presin hasta el valor inicial relacin entre trabajo consumido [W] y calor extra-hacindole pasar por el orificio desde el serpentn [B]do [Q1], como:al serpentn [A], donde alcanza el estado definido Q1/Wpor p1, t1, v1. La expansin del gas produce un efec-to refrigerante que necesita absorber calor [Q]. Y como W = Q2 - Q1, la expresin para la efi- ciencia trmica queda:En el proceso descrito vemos que hemos pasadode una condicin de estado a otra mediante el aportede trabajo mecnico [W] y hemos vuelto a la condi-Q1cin de estado primitiva, no por va de trabajoEficiencia =Q2 - Q1mecnico, sino por absorcin de calor [Q].Se puede hacer la siguiente afirmacin, expresa-da en forma matemtica:El coeficiente de desempeo se usa para definir la eficiencia de un compresor. Se lo expresa como la U2 - U1 = Q - W relacin entre la cantidad de calor que el compresorDespejando [Q]:puede absorber, bajo condiciones de funcionamientoQ = U2 - U1 + Wnormalizadas, y la potencia elctrica suministrada aConocida como la expresin del primer principioeste para tal fin. Las unidades empleadas son:de la termodinmica: "La variacin de la energa [Btu/Wh] o Kcah/kwh].interna de una sustancia no depende de la manera A mayor capacidad de un compresor, aumentaen que se efecte el cambio [la trayectoria del tra- este valor por cuanto los componentes intrnsecosbajo] por el cual se haya logrado esa variacin".que consumen energa, tales como friccin, prdidasEs el principio fundamental en que se basa lade carga, etc. son proporcionalmente menores, as,refrigeracin y en la prctica significa que es imposi-en pequeos compresores empleados en refri-ble crear o destruir energa, tambin enunciadogeracin domstica este valor es del orden de 4 ~ 5como: "nada se pierde, nada se gana, todo se Btu/Wh, en tanto que en compresores de ma-transforma". yores capacidades, estos valores son tpicamente de 10 ~12 Btu/Wh. Segundo principio de la termodinmica Calor especfico: es numricamente igual a la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidadEl segundo principio de la termodinmica de masa de una sustancia para incrementar su tem-establece que "es imposible construir un motor o peratura en un grado. Las sustancias difieren entre smquina trmica tal que, funcionando peridica-en la cantidad de calor necesaria para producir unamente, no produzca otro efecto que el de tomar elevacin determinada de temperatura sobre unacalor de un foco calorfico y convertir ntegramente masa dada. Si suministramos a un cuerpo una canti-este calor en trabajo".dad de calor, que llamaremos Q, que le produce unaAplicado a mquinas frigorficas, las cuales elevacin t de su temperatura, llamamos capaci-pueden ser consideradas como motores trmicos fun- dad calorfica de ese cuerpo a la relacin Q/ t y secionando en sentido inverso, podemos establecer un expresa ordinariamente en caloras por grado cent-enunciado aplicable a estas: "es imposible construir grado [cal/C] o en British Thermal Units por gradouna mquina frigorfica que, funcionando peridica-Fahrenheit [Btu/F]. Para obtener una cifra quemente (segn un ciclo), no produzca otro efectocaracterice a la sustancia de que est hecho un cuer-que transmitir calor de un cuerpo fro a otro caliente." po, se define la capacidad calorfica especfica, o abre-Una mquina frigorfica toma calor [Q1] a baja viadamente calor especfico, a la capacidad calorfi-temperatura, el compresor suministra trabajo mecni- ca por unidad de masa de esa sustancia y lo deno-co [W] y la suma de ambos se expulsa al exterior enminamos c =capacidad calorfica/masa = Q/ t/m =forma de calor [Q2] a temperatura ms alta.Q/ t.mDel primer principio, esto se expresa: El calor especfico de una sustancia puede con-Q2 = Q1 + Wsiderarse constante a temperaturas ordinarias y en 19. MANUAL DE BUENAS22PRCTICAS ENREFRIGERACINintervalos no demasiado grandes. A temperaturaslos tomos en las molculas es denominadomuy bajas, prximas al cero absoluto, todos loscalor latente y no se puede medir con ter-calores especficos disminuyen, y para ciertas sustan- mmetro.cias se aproximan a cero. Entalpa: est identificada como una h y seCalor latente de vaporizacin: es el calor enexpresa en BTU/libra, o Kcal/kg. Es el resulta-BTU [KCAL] requerido para llevar 1 libra [1 kilo-do de la suma de la energa interna U y elgramo] de un fluido, de estado lquido a gaseoso encalor equivalente al trabajo hecho sobre el sis-estado de saturacin a presin constante. Este valor tema en caso de haber flujo. En estado esta-desciende inversamente con el cambio de presin. Lacionario es igual al calor total contenido o Q.temperatura se mantiene constante durante todo el Entropa: est identificada como S y se expre-proceso de cambio. sa en BTU/F*libra o Kcal/C*kg. El cambio deCalor latente de fusin: es el calor necesario enentropa es igual al cambio de contenido deBTU [KCAL] necesario para cambiar 1 libra [1kilo-calor dividido por la temperatura absoluta Tk.gramo] de una sustancia de estado slido a lquido.La temperatura se mantiene constante durante el 7 Cambio de estadoproceso. de los gasesLos cambios termodinmicos de un estado a otro Energa trmica - Formas de transmisintienen lugar de varias maneras, que se denominanLa energa trmica se puede transmitir como procesos:calor de tres maneras: Adiabtico: es aquel en el cual no hay entra-Radiacin: es la transmisin de energa cinticada ni salida de calor. El proceso de expansininterna en forma de emisin de ondas electromag-de un gas comprimido se entiende como adia-nticas de un cuerpo a otro (no necesita medio sli-btico porque se efecta muy rpido.do ni fluido). Isotrmico: el cambio se efecta a temperatu-Conduccin: se efecta en slidos y se entiende ra constante durante todo el proceso.como la transferencia de energa cintica como Isoentrpico: el cambio se efecta a entropavibracin molecular.constante.Conveccin: es la transferencia de energa trmi- Politrpico: el cambio se efecta segn unaca por el movimiento de masa.ecuacin exponencial.Se han enunciado solamente algunos de los prin-cipios termodinmicos que los tcnicos de refri-geracin deben reconocer y aplicar en sus activi-8 Grfico de Mollierdades cotidianas; pero es necesario profundizar en suTodos los gases refrigerantes tienen tabuladas susconocimiento y en el de todos los fenmenos fsicos propiedades en funcin de la temperatura, presin yque se producen en un sistema de refrigeracin. Sevolumen. Adems se han diseado herramientas derecomienda que los tcnicos adquieran estos ayuda para facilitar el entendimiento y clculo delconocimientos en cursos especializados. comportamiento de ellos durante los cambios deestado o en cualquier condicin que se encuentren. 6 Propiedades de los gases Para ello es necesario conocer la Presin o latemperatura si el gas est en cambio de fase, o conocerPara comprender bien un sistema de refrigeracinpresin y temperatura si es un gas sobrecalentado.es necesario conocer las propiedades fundamentalesde los gases refrigerantes empleados. El grfico de Mollier es una ayuda de gran valortanto para calcular como para visualizar un procesoLas propiedades de presin, temperatura y volu-y o analizar un problema en cualquier equipo que semen se dan por conocidos. Otras propiedades ter-est diagnosticando.modinmicas definidas son:Aqu es importante destacar que de la compara- Energa interna: est identificada como U y secin entre grficos de distintos gases, permite apre- expresa como BTU/libra, o Kcal/kg. Es pro-ciar las diferencias de presiones y temperaturas de ducida por el movimiento y configuracin deoperacin que se lograrn en un mismo sistema si se las molculas, los tomos y las partculas suba-efecta una sustitucin de refrigerante y las conse- tmicas. La parte de energa producida por elcuencias en cuanto a seguridad, prdida o ganancia movimiento de las molculas es llamada energade eficiencia y logro de la temperatura de trabajo sensible interna y se mide con el termmetro ydeseada. la energa producida por la configuracin de 20. CAPTULO III:23REFRIGERACION Grfico de Mollier. 8.1 Anlisis del grficoLa zona de vapor indica el paso de lquido a gas y ocurre a presin y temperatura constante, hasta que todo el fluido se haya evaporado. Por consiguiente,El grfico tiene en su ordenada la presin abso- durante este proceso vemos que la cantidad de lqui-luta [en psia o en Kg/cm2 absolutos] a escala logart- do va disminuyendo mientras que el vapor va aumen-mica y en la coordenada o abcisa, la entalpa en tando, cambiando solamente la entalpa.BTU/lbm o en Kcal/kgm a escala lineal. La lnea derecha de la curva indica el fin de laAhora bien, en este grfico encontramos tres evaporacin, se denomina lnea de vapor saturado yzonas bien definidas: en este punto se inicia el proceso denominado de Zona de lquido. recalentamiento y por lo tanto todo el gas es sobre- Zona de vapor (o cambio de estado de lqui-calentado. Despus de esa lnea todo el fluido o do a gas en la ebullicin). refrigerante poseer otras condiciones que dependen Zona de gas. de la temperatura y la presin.La lnea izquierda de la curva indica el inicio de El punto de unin de las lneas de lquido saturadola evaporacin y se denomina lnea de lquido saturado.y de vapor saturado se denomina punto crtico y enEn este punto se inicia la evaporacin del lquido (en l, tanto la temperatura como la presin se denominannuestro caso del refrigerante) y vara segn la presintemperatura crtica y presin crtica respectiva-y la temperatura.mente. En este punto el refrigerante puede estar como lquido o como vapor y no tiene un valor 21. MANUAL DE BUENAS24PRCTICAS ENREFRIGERACINdeterminado de calor latente de vaporizacin. PorLas lneas de volumen especfico constante delencima de este punto el gas no pasa a fase liquida a gas refrigerante estn indicadas en metros cbicospesar de la presin. por kilogramo del material [m3/kg] y estn dibujadasEl proceso de evaporacin bajo las condiciones en la zona de gas sobrecalentado. Esta informacinde presin o temperatura predeterminada, es progre-nos permite conocer las caractersticas del gas en unsivo y un punto cualquiera de l identifica por- punto y en particular, en el ciclo de refrigeracin,centualmente la cantidad de lquido convertido enpara conocer el volumen o la masa manejados por elvapor y se define como calidad del vapor y en el gr-compresor.fico podemos leer la entalpa [h] que le corresponde,La breve descripcin del grfico de Molliero sea la entalpa que el refrigerante tiene en ese [Figura IV-a] antes hecha se puede entender mejorpunto. Esas lneas estn dibujadas en la zona de con ejercicios de aplicacin en cada caso particular,evaporacin de arriba hacia abajo y naturalmente o con ejemplos, como veremos a continuacin.estn contenidas entre 0 (totalmente lquido) y 1(totalmente vapor). La suma de puntos de calidad 1corresponde a la lnea de vapor saturado 8.2 Ciclo mecnico dePor fuera de la curva de vapor, las lneas de tem- refrigeracinperatura constante estn dibujadas casi verticalmentehacia arriba en la zona de lquido y casi vertical- En el grfico siguiente se superponen un esquemamente hacia abajo en la zona de gas sobrecalentado.de un sistema de refrigeracin y un grfico de MollierLas lneas de entropa [s] constante estn dibu- para destacar la correlacin que existe entre ambosjadas en la zona de gas sobrecalentado. En el caso decuando se identifican los procesos que se llevan aun ciclo de refrigeracin, representan el proceso de cabo en cada uno de los cuatro componentes princi-compresin del refrigerante, el cual sucede isoen- pales de un sistema de refrigeracin con los puntostrpicamente.caractersticos que identifican cada uno de los pasos en el diagrama de Mollier.Diagrama de un ciclo bsico de refrigeracin. 22. CAPTULO III: REFRIGERACION 25Debemos recordar que el objeto de un proceso de estado de lquido a gas, extrayendo dicho calor de losde refrigeracin es extraer calor de los materiales: productos o del medio que se desea refrigerar.alimentos, bebidas, gases y de cualquier otro material El evaporador debe ser calculado para queque deseemos enfriar, valindonos de los principiosgarantice la evaporacin total del refrigerante y pro-de la fsica como del conocimiento del ingenio humanoducir un ligero sobrecalentamiento del gas antes desobre el comportamiento de los fluidos y materialessalir de l, evitando el peligroso efecto de entrada dedesarrollados durante el avance de la tecnologa.lquido al compresor, que puede observarse comoComo su nombre, ciclo, lo indica, se trata de un presencia de escarcha en la succin, lo cual prcti-proceso cerrado en el cual no hay prdida de materia camente representa una condicin que tarde o tem-y todas las condiciones se repiten indefinidamente.prano provocar su falla.Dentro del ciclo de refrigeracin y basado en la Cumpliendo el ciclo, el sistema se cierra nueva-presin de operacin se puede dividir el sistema enmente al succionar el refrigerante el compresor endos partes:condiciones de gas sobrecalentado. Lado de alta presin: parte del sistema queesta bajo la presin del condensador. 8.2.3 Otros dispositivos Lado de baja presin: parte del sistema queesta bajo la presin del evaporador. Adicionalmente, usualmente se insertan a ambosEl proceso bsico del ciclo consta de cuatro lados de presin (alta/Baja) en el sistema, con fineselementos. de seguridad y de control, varios dispositivos como son: 8.2.1 Lado de alta presinFiltro secador: su propsito es retener la humedad residual contenida en el refrigerante y al mismo tiempo filtrar las partculas slidas tanto deCompresor: (1-2) comprime el refrigerante en metales como cualquier otro material que circule enforma de gas sobrecalentado. Este es un proceso a el sistema. Normalmente se coloca despus del con-entropa constante y lleva el gas sobrecalentado de la densador y antes de la entrada del sistema de expan-presin de succin (ligeramente por debajo de la pre- sin del lquido. La seleccin del tamao adecuadosin de evaporacin) a la presin de condensacin, es importante para que retenga toda la humedaden condiciones de gas sobrecalentado. remanente, despus de una buena limpieza yCondensador: (3-4) extrae el calor del refriger- evacuacin del sistema.ante por medios naturales o artificiales (forzado). El Visor de lquido: su propsito es el de supervisarrefrigerante es recibido por el condensador en forma el estado del refrigerante (lquido) antes de entrar alde gas y es enfriado al pasar por los tubos hasta con- dispositivo de expansin. Al mismo tiempo permitevertir toda la masa refrigerante en lquido; su diseo ver el grado de sequedad del refrigerante.debe garantizar el cumplimiento de este proce-so, de lo contrario se presentarn problemas deSeparador de aceite: como su nombre lo indica,funcionamiento.retiene el exceso de aceite que es bombeado por el compresor con el gas como consecuencia de su mis-Para condensadores enfriados por aire, puede cibilidad y desde all lo retorna al compresor direc-decirse que la temperatura del refrigerante en un tamente, sin que circule por el resto del circuito decondensador debe estar 15K por encima de la tem- refrigeracin. Solo se lo emplea en sistemas deperatura promedio del aire alrededor de este (tem- ciertas dimensiones.peratura del condensador = temperatura ambiente+ 15C). Existen otros dispositivos que han sido desarrollados para mejorar la eficiencia del ciclo de refrigeracin,Dispositivo de expansin: (5-6) es el elemento tanto en la capacidad de enfriamiento (subenfriamiento),que estrangula el flujo del lquido refrigerante para como en el funcionamiento (control de ecualizacin);producir una cada sbita de presin obligando al o para proteger el compresor como es el caso de loslquido a entrar en evaporacin. Puede ser una vlvu- presostatos de alta y baja que bloquean el arranquela de expansin o un tubo de dimetro muy pequeo del compresor bajo condiciones de presiones enen relacin a su longitud [capilar]. exceso o en defecto del rango permitido de operacin segura, e impiden que el compresor trabaje en sobrecar- 8.2.2 Lado de baja presinga o en vaco y los filtros de limpieza colocados en la lnea de succin del compresor en aquellos casos en Evaporador: (6-7) suministra calor al vapor del que se sospeche que el sistema pueda tener vestigiosrefrigerante que se encuentra en condiciones de cambio no detectados de contaminantes. 23. MANUAL DE BUENAS26 PRCTICAS EN REFRIGERACIN 8.3 Relacin entre el ciclo constante. Este sobrecalentamiento nos permite ase- de refrigeracingurar que el refrigerante ser aspirado siempre como mecnica y el grfico gas. Esta parte del sistema es lo que se conoce como lado de baja presin del sistema. de Mollier En ocasiones se aprovecha la baja temperatura, a travs de una disposicin de las tuberas de retorno Es importante recordar que el grfico de Mollierde gas al compresor y el dispositivo de expansin (enindica en el eje horizontal (o abcisa) la variacin de lacaso de que este sea un tubo capilar), dispuestas enentalpa y en el eje vertical (u ordenada), la variacin contacto directo, en forma de intercambiador dede la presin absoluta. En el ciclo de refrigeracin calor, para subenfriar el refrigerante despus de la sali-ilustrado se ha presentado al mismo tiempo el cicloda del condensador, permitiendo ganar rendimiento delterico y el ciclo real. All, al analizar con atencinevaporador equivalente al segmento [4-5].podemos observar y visualizar todos los pasos que Adicionalmente, el profesional que analiza el dia-ocurren dentro del sistema de refrigeracin, as: grama de Mollier podr calcular para cualquier ciclo Arrancamos el proceso desde el punto 1 represen-diseado, la cantidad de calor que debe ser manejado entado en la figura. Involucra el proceso [1-2] corres-l y seleccionar el equipamiento necesario (compresor,pondiente al trabajo introducido por el compresorcondensador, vlvula de expansin, evaporador) segnque lleva el gas del punto 1 al 2 transcurriendo a la masa de refrigerante a circular por el sistema.entropa constante. El refrigerante sale en forma degas sobrecalentado y va perdiendo calor rpidamente(de 2 a 3), a presin aproximadamente constante.8.4 HerramientasLuego dentro del condensador, bien sea por medios computacionales paranaturales (conveccin natural) o por ventilacin forza- el clculo de sistemasda, se extrae el calor del refrigerante (de 3 a 4), proce-de refrigeracinso que transcurre a presin y temperatura constantes.All, el refrigerante pasa de ser vapor saturado seco(gas), en el punto 3, a lquido o vapor saturado hme- Se recomienda a los profesionales de la refri-do en el punto 4 y aproximadamente una vuelta antesgeracin que an no estn familiarizados con lade la salida del condensador. En la ltima parte del navegacin en Internet, que adquieran las habili-condensador, que corresponde al segmento [4-5], el dades necesarias para hacerlo, pues en Internet serefrigerante en forma de lquido experimenta un enfria-publican informaciones valiosas que deben sermiento adicional (tendiendo a la temperatura am- tenidas en cuenta para mejorar los procedimientosbiente) y menor que la temperatura de condensacin;empleados en servicios y se obtiene informacindenominando a esta parte zona de subenfriamiento.actualizada sobre las caractersticas y principios deLos procesos descriptos hasta ahora estn dentro de lo funcionamiento de gran cantidad de dispositivos y sis-que se defini como lado de alta presin del sistema.temas que pueden serle de valiosa ayuda en su trabajo. Luego de estar en el punto [5], se inicia una cada Debido a la complejidad de los clculos para unsbita de presin que ocurre en el dispositivo desistema de refrigeracin o para el acondicionamientoexpansin, correspondiendo a los puntos [5-6]. Estede ambientes, aunado a la tendencia y necesidad dees un proceso adiabtico, es decir que sucede aorden mundial cada vez mayor, de ser eficientesentalpa constante. Podemos observar que la salida energticamente hablando, se han desarrollado undel vapor en el punto 6 no corresponde con la lneagran nmero de herramientas computacionales (soft-de lquido saturado sino que se presenta como unaware) para la asistencia en el diseo de estos sistemas.mezcla de vapor con baja calidad (Baja sequedad).La Universidad Tcnica de Dinamarca, porEn ese punto se inicia el recorrido del vapor por el ejemplo, ha desarrollado un programa de clculo deevaporador entre los puntos 6 y 7, tomando el calorsistemas de refrigeracin que cubre diversos aspectosque necesita para completar la evaporacin a presin de diseo y aplicaciones, de libre acceso, que resul-y temperatura constantes y es en este proceso cuan-ta ser una herramienta de gran utilidad para explicardo se realiza el efecto de refrigeracin, o lo que eslos diversos fenmenos que se llevan a cabo en unigual el enfriamiento de las superficies que estn ensistema de refrigeracin. Tambin resulta de utilidadcontacto con el evaporador. Antes de salir del prctica como gua para el clculo efectivo de sis-evaporador (algunas vueltas) el refrigerante ha llega- temas y la toma de decisiones en el diseo. El idiomado a condiciones de saturado seco (gas) en 7 y sigue empleado es el ingls. La direccin de Internet [URL]calentndose hasta llegar a la succin del compresor en la WWW [World Wide Web] es:de 7 a 1, nuevamente a presin aproximadamente http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/UK/download.html 24. CAPTULO IV:GASES 27REFRIGERANTES CAPTULO IV GASES REFRIGERANTESLos refrigerantes son los fluidos de transporte queR11 [CFC11], (punto de evaporacin 23,8C),conducen la energa calorfica desde el nivel a baja empleado en chillers centrfugos y como agentetemperatura [evaporador] al nivel a alta temperatura espumante. SAO, cuya produccin y empleo est[condensador], donde pueden ceder su calor.actualmente siendo eliminado progresivamente.Los atributos que deben considerarse en los sis- R12 [CFC12], (punto de evaporacin - 29,8C),temas de compresin de vapor son:se le ha empleado desde su desarrollo en una amplia El punto de ebullicin normal. variedad de sistemas de refrigeracin y A/A; conoci- do como: Forane 12, Isotrn 12, Genetrn 12, Fren El punto de condensacin normal. 12 o simplemente refrigerante F12; SAO, cuya pro-Ambos deben encontrarse a temperaturas y pre-duccin y empleo est actualmente siendo eliminadosiones manejables y seguras para reducir los riesgos progresivamente.de entrada de aire al sistema. R22 [HCFC22], (punto de evaporacin -40,8C),Adicionalmente, el punto crtico debe ser lo ms empleado en A/A residencial. Si bien su PAO esalto posible para hacer ms eficiente el proceso demenor que el de los CFC, su produccin y empleoevaporacin. comenzar a reducirse a partir de 2016 y eliminadaLas propiedades trmicas deseadas en los despus de 2040.refrigerantes son: R502 [mezcla azeotrpica de R22 (48,8%) y Presiones convenientes de evaporacin yR115 (51,2%), (punto de evaporacin -45,4C),condensacin,empleado en refrigeracin industrial de baja tempe- Alta temperatura crtica y baja temperatura de ratura. Ya casi no se lo utiliza debido a su escasez.congelamiento, Ha sido sustituido por otras mezclas con menor PAO. Alto calor latente de evaporacin y alto calor R717 [NH3], amonaco, (punto de evaporacin -especfico del vapor,33C) se ha usado desde un principio en una amplia Baja viscosidad y alta conductividad trmica gama de aparatos y sistemas de refrigeracin yde la pelcula.recientemente se le sigue empleando en grandes instalaciones industriales y comerciales. Es txico, deOtras propiedades deseables son: accin corrosiva sobre las partes de cobre, zinc o Bajo costo.sellos que contengan estos metales; tiene elevado Qumicamente inerte bajo las condiciones decalor latente de evaporacin, y relacin de presin-operacin. volumen especfico, convenientes. Qumicamente inerte con los materiales con R744, [CO2] dixido de carbono, (punto de evap-que est construido el sistema de refrigeracin. oracin -78.5C) fue usado mucho tiempo como Bajo riesgo de explosin solo o al contactorefrigerante seguro; la exposicin en recintos cerra-con el aire. dos no es peligrosa a bajas concentraciones, pero Baja toxicidad y potencial de provocar tiene el inconveniente de requerir elevadas pre-irritacin.siones. Debe ser compatible y parcialmente miscibleR764, [SO2] dixido de azufre, (punto de evapo-con el aceite utilizado en el sistema. racin -10C) slo se us en pequeos equipos de refrigeracin. Es muy irritante y corrosivo y su uso en Las fugas deben ser detectadas fcilmente. grandes instalaciones resulta peligroso. Por tal razn No debe atacar el medio ambiente ni actuar su uso fue discontinuado.como agente catalizador que deteriore el R40, [CH3Cl] cloruro de metilo, tambin conoci-equilibrio ecolgico.do como clorometano o monoclorometano, (punto de evaporacin -23.8C) fue usado en unidades de 1 Refrigerantes aire acondicionado pequeas y medianas. Es alta- histricamente msmente inflamable (temperatura de ignicin 632C), comunes de uso altamente peligroso, anestsico en concentra- ciones del 5 al 10% por volumen y fue reemplazado por los CFC y HCFC. Pequeas cantidades deLos refrigerantes ms comunes, empleados humedad en el sistema producen congelamiento entradicionalmente en refrigeracin se mencionan a la vlvula de expansin.continuacin: 25. MANUAL DE BUENAS28PRCTICAS ENREFRIGERACIN 2 Tipo de gases refrigerantes Los refrigerantes halogenados ms comunes son y nomenclaturaclorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos e hidrofluorocarbonos. 2.1 Refrigerantes halogenados2.1.1 Clorofluorocarbonos[CFC] Llamados as por contener en su estructuramolecular tomos de cloro, flor o ambos.R12 (CFC12), nomenclatura cientfica: diclorodi-Sustituyeron a la mayor parte de los refrigerantes,fluorometano [CFl2Cl2], fue sintetizado en 1928 portales como el amonaco [NH3], el anhdrido carbni-cientficos de una transnacional automotriz iniciandoco [CO2], El dixido de azufre [SO2], el cloruro desu produccin en 1936. Fue ampliamente utilizadometilo [ClCH3], el dicloroetano [C2H4Cl2], cuandoen casi todos los equipos de refrigeracin domsticasu aplicacin cumpla los requerimientos del diseoy aire acondicionado de vehculos. An es muy po-del equipo, tanto en temperaturas como presiones.pular en los servicios de reparacin y justamente por Son qumicamente estables, de baja toxicidad, lo extensivo de su empleo, los instructores y tcnicoscon caractersticas trmicas muy buenas y hasta losdeben cerciorarse de que los participantes en losaos 70 fueron considerados ideales para la refri- talleres de capacitacin sobre BPR asimilen losgeracin; cuando las investigaciones sobre el dao conocimientos necesarios para evitar descargar vo-a la capa de ozono, los hicieron sospechosos deluntariamente al aire los refrigerantes puros o conta-participar en el proceso de degradacin del ozonominados de los equipos en servicio o mantenimiento.estratosfrico que protege al planeta contra laSu Potencial de Agotamiento del Ozono [PAO]radiacin UV B proveniente del sol. Hoy en da esases igual a 1 para el Protocolo de Montreal, valor igualhiptesis han sido cientficamente comprobadas.al del CFC11, que fuera establecido como referencia Son derivados halogenados de los hidrocarburos, para la medicin relativa de todas las SAO. Otrasmuy estables a nivel troposfrico, pero que se entidades consideran que el valor es 0,82.descomponen en la estratosfera como resultado de laOtros CFC, igualmente importantes por su uso enaccin combinada de la baja temperatura y la la industria son: CFC11, CFC113, CFC114, CFC115;radiacin ultravioleta (especialmente en el casquete todos ellos con elevado PAO (entre 0.8 y 1), con ca-polar antrtico). Dada la importancia de su rol, a par-ractersticas de Vida Media Atmosfrica [VMA] tantir de su invencin (dcada de 1930) en el avance de alta como 50 aos de permanencia para el CFC11,la industria de la refrigeracin y hasta nuestros das,102 aos para el CFC12 y 85 aos para el CFC113.nos detendremos a analizar cuidadosamente su Estos gases han sido utilizados como espumantes,influencia tanto en la industria como en el ambiente.propelentes de aerosoles, limpiadores en electricidad Los refrigerantes basados en hidrocarburos halo-y otras muchas aplicaciones.genados se designan con una letra "R" seguida de tresnmeros que indican:2.1.2 Hidroclorofluorocarbonos" El primero, el nmero de tomos de carbono[HCFC]menos 1." El segundo, el nmero de tomos de R22 (HCFC22), nomenclatura cientfica: mono-hidrgeno ms 1. clorodifluorometano [CHClFl2], Se comenz a fa-" El tercero, el nmero de tomos de fluor.bricar en 1936, tiene un potencial de destruccin del Ejemplo: Refrigerante R134a - FORMULA QUMICA:ozono [PAO] de 0,055. Es utilizado en sustitucinC2H2F4 del amonaco, especialmente en aire acondicionado y refrigeracin comercial. R > Refrigerante. Su bajo PAO, 18 veces menor al CFC12 y seis 1 > Nmero de tomos de carbono [C2] menos 1. veces menor al R502 (0,32), ha hecho que se le con- (En el ejemplo: 2 tomos de carbono [C2] - 1 = 1).sidere para sustituirlos en ocasiones cuando sea posi- 3 > Nmero de tomos de hidrgeno [H2] ms 1. ble su aplicacin como refrigerante de transicin, pero tambin dejar de fabricarse a partir del 1 de(En el ejemplo: 2 tomos de hidrgeno [H2] + 1 = 1). enero de 2014 en la Unin Europea y el 1 de enero 4 > Nmero de tomos de fluor [F4]. de 2040 en los pases firmantes del Protocolo de a > Ismero del 134 (disposicin de los tomosMontreal amparados en el Artculo 5.diferente). 26. CAPTULO IV: GASES29 REFRIGERANTESHCFC123 fue considerado sustituto ideal delEl R502 es una mezcla azeotrpica de HCFC22