Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERA INDUSTRIAL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECATRONICA

CURSO: REFRIGERACION APLICADA

TEMA:REFRIGERANTES HALOGENADOS

DOCENTE:ING. MAGNOLIO HUACCHILLO CALLE

ALUMNO: ALBERT VASQUEZ MORE

PIURA PERU

2013

INTRODUCCIN

La utilizacin de los procesos qumicos mediante mezclas refrigerantes se puede considerar como una etapa intermedia entre el frio natural y el frio artificial; y desde la antigedad se conoca que aadir ciertas sales como por ejemplo el nitrato sdico, el agua, se conseguir disminuir la temperatura. Este procedimiento era muy utilizado en el siglo IV.

Un refrigerante es cualquier cuerpo o substancia que actu como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o substancia. Desde el punto de vista de la refrigeracin mecnica por evaporacin de un lquido y la compresin de vapor, se puede definir al refrigerante como el medio para transportar calor desde donde lo absorbe por ebullicin, a baja temperatura y presin, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta temperatura y presin.

Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeracin. Existe un nmero muy grande de fluidos refrigerantes, fcilmente licuables.Los refrigerantes se identifican por nmeros despus de la letra R, que significa refrigerante. El sistema de identificacin ha sido estandarizado por la ASHRAE (American Society of Heating and Air Conditioning engineers)

MARCO TEORICOANTECEDENTES DE LOS REFRIGERANTESLa prctica de la refrigeracin, ha existido desde la poca de las cavernas. Con frecuencia, en la historia se menciona el uso de hielo y nieve naturales para fines de enfriamiento. Los chinos, y despus los romanos, los usaban para enfriar sus bebidas. En algunos lugares donde slo tienen hielo en el invierno, lo almacenaban en fosos para usarlo en el verano. En lugares desrticos donde no disponan de hielo o nieve en ninguna poca del ao, como en Egipto, se utilizaba la evaporacin del agua para el enfriamiento de bebidas, y hasta algunos dispositivos ingeniosos para hacer la estancia ms confortable. El agua fue el primer refrigerante, con una larga historia de uso, continuando hasta nuestra poca. Con el paso del tiempo, se han hecho mejoras en cuanto a su manejo y almacenamiento, pero an se utiliza el hielo natural por todo el mundo. El uso histrico y fundamental del hielo, ha sido reconocido en una unidad de refrigeracin: la tonelada de refrigeracin, la cual se define como la cantidad de calor que se requiere para fundir dos mil libras de hielo en 24 horas.

En refrigeracin se dio un gran paso adelante, all por el ao 1600, cuando se descubri que una mezcla de hielo con sal, produca temperaturas ms bajas que el hielo solo. En cierta manera, sta fue la primera mejora sobre la naturaleza en el campo de la refrigeracin.

Durante la primera parte del siglo XIX, se desarrollaron mquinas para la compresin de vapor y se probaron muchos fluidos como refrigerantes, entre los que sobresalieron el amonaco, bixido de carbono, bixido de azufre, cloruro de metilo y en cierta medida, algunos hidrocarburos.A finales del siglo, la refrigeracin mecnica estaba firmemente establecida.Por muchos aos (desde 1876), al amonaco se le han encontrado excelentes propiedades como refrigerante, y desde entonces, ha sido el refrigerante ms utilizado comnmente.

A principios del siglo XX, se desarrollaron las unidades domsticas y los refrigerantes en uso en ese tiempo, padecan de una o ms propiedades riesgosas. Algunos eran txicos, otros inflamables, y otros ms operaban a muy altas presiones. En 1928, el vicepresidente de una importante compaa de automviles, C.F. Kettering, decidi que la industria de la refrigeracin, si quera llegar a alguna parte, necesitaba un nuevo refrigerante seguro y estable, que no fuera txico, corrosivo ni inflamable, y que tuviera las caractersticas necesarias para poder usarse en equipos compactos. Kettering solicit a Thomas Midgely que explorara la posibilidad de desarrollar dicho producto. Un grupo de qumicos se pusieron manos a la obra e iniciaron la bsqueda de tal refrigerante. Saban que las combinaciones de flor eran muy estables, as que, experimentaron con algunos de los compuestos qumicos comunes de carbono, cloro e hidrgeno, sustituyendo tomos de cloro e hidrgeno por tomos de flor, y en poco tiempo, lograron sintetizar el diclorodifluorometano.

En 1929 se le solicit a una compaa qumica, que ayudara a desarrollar un proceso comercial prctico para la fabricacin del nuevo refrigerante. Con este desarrollo naci la industria de los refrigerantes halogenados, ninguno de los cuales exista antes. El primero de ellos fue el Fren 12, que durante muchos aos, fue el ms popular De all siguieron el Fren 11, el Fren 21, el Fren 114, y el Fren 22, cada uno con sus caractersticas especiales.

Con el tiempo, se fueron desarrollando otros compuestos halogenados y creci la familia de los freones. Adems de refrigerantes, se les encontraron otras aplicaciones, tales como propelentes, solventes, extinguidores de fuego, agentes espumantes y otros. Algunos aos ms tarde, otras compaas comenzaron a fabricar los compuestos halogenados con otros nombres comerciales.

REFRIGERANTES HALOGENADOSExisten muchos tipos de refrigerantes, algunos de los cuales se usan comnmente. En las primeras instalaciones de refrigeracin se empleaban, por lo general, el amoniaco, bixido de azufre, propano, etano y cloruro de etilo, los cuales an se usan en varias aplicaciones. Sin embargo, debido a que estas sustancias son txicas, peligrosas o tienen caractersticas no deseadas, han sido reemplazadas por otras creadas especialmente para usarse en refrigeracin.

Los clorofluorocarbonos CFC

Como su nombre lo indica, los clorofluorocarbonos (CFC) consisten en cloro, flor y carbono. Como no contienen hidrgeno, los refrigerantes CFC son qumicamente muy estables, inclusive cuando son liberados a la atmsfera. Pero debido a que contienen cloro en su composicin, estn daando la capa de ozono. Permanecen en la atmsfera de 60 a 1700 aos. Aqu tenemos al R-11 y R-12.

Los hidroclorofluorocarbonos HCFC

Los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) consisten en hidrogeno, cloro, flor y carbono. Son la segunda categora de refrigerantes que estn vigentes actualmente. Aunque contienen cloro, que daa la capa de ozono, los refrigerantes HCFC tambin contienen hidrgeno, que los hace qumicamente menos estables una vez que suben a la atmsfera. Aqu tenemos al R-22.

Los Hidrofluorocarbonos (HFC)

Son sustancias que contienen hidrgeno, flor y carbono. No contienen cloro y por consiguiente no daan la capa de ozono. Aqu tenemos al R-134a.

Figura 1. Refrigerantes Halogenados

LOS CLOROFLUOROCARBONOS CFC

Refrigerante R-11

Nombre Qumico:Triclorofluormetano Formula Qumica:CCl2FPeso molecular:137,4 grPunto de ebullicin en C 1.013 Bar:23.8El Triclorofluormetano, es un gas pesado (4,74 veces tan pesado como el aire), relacionado al grupo de los CFCs. Se caracteriza por un alto PDO (PDO = 1). De acuerdo con el Protocolo de Montreal desde Enero de 1996 debi detenerse la produccin del R -11. Para el organismo humano el R-11 es inofensivo, no es explosivo, se disuelve en toda proporcin en aceites minerales. Es insoluble en agua, permitiendo una proporcin de humedad en masa no mayor que 0,0025%. El refrigerante deshidratado es neutral a todos los metales, excepto a las aleaciones que contienen ms de un 20 % de magnesio. La temperatura de ebullicin normal es de 23,8 C. El efecto refrigerante volumtrico de R11 es bajo, es usado en mquinas de refrigeracin bajo temperatura de ebullicin por encima de -20 C. R11 fue ampliamente usado en aire acondicionados industriales, compresores de turbinas de potencia media y alta.

Figura 2. Refrigerante R-11

Refrigerante R-12

Nombre Qumico:DiclorodifluormetanoFormula Qumica:CCL2F2Peso molecular:120,9 grPunto de ebullicin en C 1.013 Bar:-29,8El Diclorodifluormetano es un representante del grupo CFC. Est caracterizado por presentar un PDO alto ( =1) y un elevado potencial de calentamiento global (PCG = 8500). Es un gas claro con un olor especfico, 4,18 veces ms pesado que el aire. Es uno de los ms difundidos y seguros en la operacin de los refrigerantes. En una atmsfera que contiene una fraccin en volumen mayor a un 30% del R'12, la asfixia tiene lugar como resultado de la falta del oxgeno. La concentracin de tolerancia (CT) en particular bajo la exposicin de dos horas, corresponde a un contenido en el aire en trminos de fraccin en volumen de 38,5...30,4%. No es un explosivo, pero a una temperatura superior T > 330 C se descompone con formacin de cloruro de hidrgeno, fluoruro de hidrgeno anhidro y trazas del gas venenoso llamado fosgeno. Se mezcla en toda proporcin en aceites, no conduce la corriente elctrica y se disuelve muy poco en agua. La fraccin en volumen de humedad en R-12 para refrigeradores domsticos no debe exceder 0,0004 %. R12 deshidratado es neutral a todos los metales. Se caracteriza por una alta fluidez que facilita su penetracin a travs de los pequeos poros del hierro comercial. Al mismo tiempo gracias a la alta fluidez del R-12 los aceites refrigerantes penetra a travs de las partes gomosas y reduce su escape. Ya que el R-12 es un buen disolvente de muchas sustancias orgnicas, durante la manufactura de almohadillas se usan gomas especiales, sevanita o paronita. En los equipos de refrigeracin, el R-12 fue ampliamente usado para obtener temperaturas medias.

Figura 3. Refrigerante R-12

LOS HIDROCLOROFLUOROCARBONOS HCFC

Refrigerante R-22

Nombre Qumico:ClorodifluormetanoFormula Qumica:CHClF2Peso molecular:86,5 grPunto de ebullicin en C 1.013 Bar:-40,8El gas refrigerante R-22 es un hidroclorofluorocarbono (HCFC) ampliamente usado en todos los sectores de la refrigeracin y climatizacin. Tiene un bajo valor de ODP y unas excelentes propiedades termodinmicas que hacen que este refrigerante sea idneo para aplicaciones de alta y media temperatura en instalaciones fijas, transporte refrigerado y aire acondicionado.

El R-22 se podr utilizar como refrigerante puro en la recarga de instalaciones existentes hasta el ao 2010. A partir de esta fecha estar prohibida su utilizacin, y nicamente estar permitido el uso de R-22 reciclado hasta el ao 2015. Actualmente ya existen sustitutos directos del R-22 como son el R417A, R422A y R422D (consultar sus correspondientes fichas tcnicas).

Debido a sus excelentes propiedades termodinmicas el R22 se utiliza como componente en mezclas de refrigerantes como el R403B, el DI36, DI44, etc., para aplicaciones de media y baja temperatura.

Tiene un bajo potencial de agotamiento de la capa de ozono (PDO = 0,05) y un potencial de calentamiento global no muy alto PCG = 1700, es decir las caractersticas ecolgicas del R - 22 son mejores que las del R-12 o del R-502. Es un as claro con un dbil olor a cloroformo, ms venenoso que el R-12, no es explosivo ni combustiona en atmsfera de oxgeno. Comparado con el R-12, y el R-22 es menos soluble en aceite, pero fcilmente penetra a travs de los poros y es inerte a los metales. La industria de refrigeracin produce aceites de alta calidad para el R-22. Bajo temperatura ms altas que 330 grados C, R22 se descompone en presencia de metales produciendo las mismas sustancias que R-12. Es poco soluble en agua. La fraccin de humedad en el no debe exceder 0,0025%. El coeficiente de transferencia de calor durante la ebullicin y condensacin es 25 - 30 % ms alto que el de R-12. Sin embargo, R22 tiene ms alta presin de condensacin y temperatura de descarga (en mquinas refrigerantes). La concentracin de tolerancia de este refrigerante en el aire es de 3000 mg/m3 bajo exposicin de una hora. Este refrigerante es ampliamente usado para obtener temperaturas bajas en dispositivos de refrigeracin de compresin, en sistemas de aire acondicionado y en bombas de calentamiento. En dispositivos de refrigeracin que operen con R22, es necesario usar aceites minerales o alquilbencenos. Usted no puede mezclar R-22 con R-12 ya que se formar una mezcla azeotrpica.Por su poder de efectividad R-502 and R-22 son relativamente similares. Los dispositivos refrigerantes que usan R502 como fluido actuante pueden ser adaptados para usar R-22. Sin embargo, como se estableci arriba, R-22 tiene ms alta presin de vapor saturado y consecuentemente ms alta temperatura de descarga.Compatibilidad con materiales:El R-22 es un refrigerante muy estable y se puede utilizar con la mayora de los materiales usados normalmente en la refrigeracin: sin embargo se deben evitar metales como magnesio, zinc, y aleaciones de aluminio con contenidos de magnesio superiores al 2%. El R-22 es compatible con la mayora de plastmeros y elastmeros, pero normalmente su comportamiento con estos materiales depender tambin de la temperatura de trabajo y del tipo de aceite utilizado. Como norma general la compatibilidad del R-22 con el Neopreno, la Goma Butlica y la Buna S es buena; entre los plastmeros, el PVC, El R-22 es miscible con los aceites minerales, alquilbencnicos y poliolsteres(POE).

Toxicidad y almacenamiento:El R-22 es una sustancia con muy poca toxicidad. El valor del LC50 (4 horas) en ratas es de 219.000 ppm. El valor del TLV de 1.000 ppm (8horas TWA) es recomendado por ACGIH (1998-1999). Los envases de R-22 deben almacenarse en lugares frescos, secos y ventilados alejados de fuentes de calor. En caso de fuga de R-22 los vapores son ms pesados que el aire y se acumularn a nivel del suelo.

Figura 4. Grfica de presiones del R-22

Figura 5. Refrigerante R-22Transporte y almacenamiento de refrigerantesEl almacenamiento de refrigerantes sigue algunas normas. Los contenedores utilizados para el manejo de refrigerantes ya sea a granel, en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algn color. En aos recientes, con el surgimiento de una gran cantidad de nuevos refrigerantes para reemplazar a los CFC y algunos HCFC, la codificacin de colores no se hace arbitrariamente. La mayora de los fabricantes se apegan a los lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute), para la asignacin de colores a los contenedores de refrigerantes.

Esta codificacin, permite a los tcnicos y contratistas identificar rpida y fcilmente el refrigerante, por el color del contenedor, evitando mezclar accidentalmente diferentes refrigerantes en un sistema.Otras consideraciones que deben tomarse para almacenar refrigerantes son que los cilindros debern almacenarse en el exterior y nunca en establecimientos residenciales. Segn lo disponga la autoridad que tenga jurisdiccin, los cilindros pueden conservarse en establecimientos comerciales o industriales de acuerdo con las siguientes pautas de almacenamiento:

Las cantidades que se almacenen debern colocarse en reas o cajas especiales y especficas. El acceso a las zonas de almacenamiento deber estar restringido nicamente para personal autorizado. Estos lugares debern sealizarse con avisos que prohban fumar y la utilizacin de fuentes potenciales de ignicin. Los cilindros que contengan refrigerantes debern almacenarse al nivel del suelo, nunca en stanos. Los cilindros debern almacenarse en posicin vertical y debern contar con un fcil acceso.

CONCLUSIONESConcluimos que los tres aspectos importantes de los refrigerantes son:Su importancia en la vida del ser humanoSus efectos ambientalesLa bsqueda de sustitutos de los refrigerantes nocivos por refrigerantes amigables con el medio ambiente.

1.- Los refrigerantes son vitales en el desarrollo de la vida del ser humano, ya que nos permiten tener el control sobre la temperatura en diversos aspectos necesarios, desde el hogar hasta procesos industriales.

2.- Los refrigerantes a pesar de que son de gran importancia tanto en el hogar como en la industria no siempre son recomendables debido a que se ha llegado a la conclusin que muchos de ellos tienen efectos nocivos en la capa de ozono, ya que se ha comprobado que las altas emisiones de gases como los CFC han degradado considerablemente la capa de ozono provocando como consecuencia inmediata el calentamiento global.

3.- Seria de gran importancia sustituir los refrigerantes nocivos por otros ms amigables con el medio ambiente, aunque esto represente un gasto adicional o importante en la industria, pues de no hacerlo, provocaremos daos en la vida de nuestro planeta y es un problema que a todos nos compete.