INTRODUCCIÓN

El calor se elimina dentro de un sistema de refrigeración por medio de un

refrigerante. Para el hombre son conocidos muchos refrigerantes, de hecho

cualquier líquido que hierva una temperatura en alguna parte cercana al punto

de congelación del agua, puede enfriar y preservar los alimentos sin embargo

un punto de ebullición por debajo del que forma el hielo no es por sí mismo el

único aspecto que origina un buen refrigerante.

El refrigerante debe tener otras propiedades tales como la falta de toxicidad,

además de no ser explosivo ni corrosivo. Con un refrigerante que posea estas y

otras características el diseñador y técnico puede proyectar y proporcionar

servicio a un refrigerador en que la mayor parte de las piezas estén selladas en

contra de la humedad y suciedad y que además se encuentren protegidas de la

corrosión.

Anteriormente en la refrigeración doméstica por absorción se emplea el

amoniaco como refrigerante, y en la refrigeración por compresión se utilizan

generalmente los refrigerantes: FREON 12, FREON 13, FREON 21, FREON

22, FREON 113, FREON 114 y FREON 502. De todos ellos el más utilizado en

refrigeración doméstica por compresión es el FREON 12 y este es un

compuesto sintético: El dicloruro - difluorometano.

En vista de que estos refrigerantes FREONES son el enemigo número uno de

la capa de ozono en este momento ya se encuentran en el mercado los

refrigerantes sustitutos de estos.

Los nuevos refrigerantes o refrigerantes ecológicos se han elaborado a base de

HFC (hidrofluorocarbono) que no contienen nada de cloro.

Inicialmente hubo problemas con la lubricación pero actualmente los

fabricantes de aceites han desarrollado aceites de éster sintéticos y

solucionaron los problemas que se habían presentado.

Los refrigeradores que funcionan con FREON12 no necesitan modificar el

sistema si están en buen estado, continuaran funcionando durante varios años.

Para sustituir el Freon 12 por el 134 A se debe reemplazar el compresor, el

filtro secador y el capilar por elementos compatibles con el 134 A. Además

antes de cargar el 134 A es necesario eliminar el aceite mineral residual

presente en el circuito frigorífico.

ACERCA DE LOS REFRIGERANTES

Aunque las características más sobresalientes relacionadas con los diseños de

sistemas refrigerantes de hidrocarburo son los temas de seguridad, también

deben considerarse los aspectos generales de refrigeración. Esto incluye las

propiedades termodinámicas, la compatibilidad de materiales y la selección de

componentes.”

Selección del refrigerante.

Criterios estándares de selección:

1. Haga coincidir la presión de vapor del refrigerante con las condiciones

de funcionamiento.

2. Genere un buen rendimiento del sistema.

Refrigerantes combinados.

1. Se utilizan cuando el efecto del cambio de temperatura y de composición

no constituyen un problema.

La siguiente tabla proporciona una guía general y comparativa para la

selección del refrigerante y sus campos de aplicación. Para obtener más

información sobre la selección del refrigerante, comuníquese con el

representante de Asistencia Técnica de Productos Refrigerantes de HC.

Utilizar solamente productos de tipo refrigerante. Los hidrocarburos

comerciales contienen cantidades significativas de agua y otras impurezas que

podrían contribuir a la degradación del aceite y a la reducción de la vida útil del

compresor. Otro problema con el GLP comercial es que la composición de todo

hidrocarburo específico puede variar y cambiar drásticamente las propiedades

del refrigerante.

Campos de aplicación de los productos refrigerantes de HC

Refrigerante Campo de aplicación Reemplazo

HC-12a®Temperaturas

elevadas/medias, electrodomésticos, automóviles

R12R134a

HC-22a®Temperaturas

elevadas/medias, comercios, frigoríficos

R22R407cR410aR411a

HC-502a®

Temperaturas medias/bajas, comercios, industrias,

refrigeración de procesos industriales, enfriadores,

frigoríficos

R502R404aR408aR507a

PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES

Las propiedades físicas de un refrigerante determinan su aplicación. Las ya

conocidas propiedades termodinámicas y de transporte del refrigerante

contribuyen a predecir el comportamiento y funcionamiento del sistema. La

Tabla siguiente muestra las propiedades básicas.

REFRIGERANTES MAS UTILIZADOS PARA CAVAS Y REFRIGERADORES.

R-404.

El R-404A es un refrigerante de tipo HFC formado por 3 componentes (R-125,

R-143a y R-134a). Al ser un producto libre de cloro su ODP es cero, lo cual lo

hace no dañino para la capa de ozono y lo convierte en un producto definitivo.

Es una mezcla pseudoazeotrópica, con un deslizamiento mínimo, pero aun así

es recomendable cargar los equipos en fase líquida y prestar especial atención

a las fugas de refrigerante, ya que en casos de fuga grande o varias repetidas

será aconsejable la sustitución completa de la carga. Refrigerante de alta

seguridad reconocido por todos los fabricantes de equipos y componentes.

Aplicaciones

Es posible su utilización en varios segmentos. Transporte refrigerado.

Especialmente en equipos de congelación. Refrigeración. Se utiliza en

numerosas aplicaciones de refrigeración tanto comercial como industrial. En

media, baja y muy baja temperatura. Alta temperatura. Es posible su uso en

enfriadoras de agua y de agua glicolada. Posible reconversión de equipos con

R-22 y R-502 existentes. Requiere cambios en la instalación, consultar con el

fabricante del sistema El producto es compatible con la mayoría de materiales

utilizados en la actualidad, pero de todos modos se debe consultar con el

fabricante de los sistemas por si hubiera algún producto a considerar.

Lubricantes.

El R-404A requiere la utilización de lubricantes sintéticos del tipo poliolester

(POE), no siendo miscible con los aceites minerales o alquilbencénicos

tradicionalmente utilizados con CFC’s y HCFC’s. Se debe consultar con el

fabricante del sistema cual es el lubricante adecuado para su equipo. Una

característica importante a tener en cuenta es la alta higroscopicidad de estos

aceites.

Seguridad.

Se recomienda leer la Hoja de Datos de Seguridad del Material antes de su

utilización. Toxicidad. Producto de baja toxicidad, por lo que se puede utilizar

de forma segura en las aplicaciones a las que está destinado. Clasificado A1.

Inflamabilidad. Producto no inflamable según la norma ASHRAE 34, a 1

atmósfera y a 18 ºC.

Hay que prestar atención a las mezclas refrigerante aceite que sí podrían

resultar inflamables. Altas temperaturas pueden ocasionar la descomposición

del producto.

Fugas.

En caso de producirse una fuga importante de R-404A es recomendable

evacuar el recinto y ventilarlo bien. Los vapores son más pesados que el aire y

producen un desplazamiento de oxígeno.

Componentes

HFC-125 Pentafluoroetano 44%

HFC-143a 1,1,1 trifluoroetano 52%

HFC-134a 1,1,1,2 tetrafluoroetano 4%

Consideraciones medioambientales.

Los productos halogenados no pueden emitirse a la atmósfera, por lo tanto

deben recuperarse para su tratamiento o destrucción utilizando métodos

autorizados por la Comunidad Europea. Consultar la normativa vigente para

este tipo de productos.

Almacenamiento y Transporte.

Se recomienda leer la Hoja de Datos de Seguridad del Material antes de su

utilización. El producto, tanto en cilindros como en contenedores, debe

almacenarse en lugares ventilados, secos, fríos, alejados de fuentes de calor,

productos químicos corrosivos, explosivos, etc. Resguardar de la luz directa del

sol y no permitir que la temperatura del recipiente supere los 52 ºC.

Todos los recipientes, conducciones, bombas, etc, que se hayan utilizado con

este producto no deben ser expuestos a temperaturas extremas, tales como

soldaduras, hasta que se hayan extraído por completo.

Todos los recipientes y materiales utilizados con este producto deben estar

diseñados para el mismo y cumplir con la reglamentación oportuna. La

descomposición del producto por altas temperaturas produce compuestos

tóxicos y corrosivos.

El transporte de estos productos está contemplado en la normativa europea de

transporte por carretera ADR, por lo que hay que consultar los requisitos en la

misma antes de realizar cualquier transporte.

Manipulación

La manipulación del producto debe hacerse de acuerdo con las normas

adecuadas para el manejo de gases refrigerantes, utilizando las protecciones

adecuadas. Puesto que es una mezcla con deslizamiento, se recomienda su

carga en los equipos en fase líquida. La carga en fase vapor puede hacer que

la composición no sea la adecuada y podría dar problemas de rendimiento.

Prestar especial atención con las fugas.

Detección de fugas

Se deben utilizar detectores adecuados para estos productos sin cloro, como

son los detectores por diodo de platino o los que utilizan marcadores

fluorescentes (consúltenos).

R-12.

Características.

1. El diclorodifluorometano es un gas descolorido en la temperatura

ambiente, y a líquido no tóxico, inflamable, descolorido, transparente

bajo presión

2. Tiene estabilidad termal y química excelente

3. No corroe los metales excepto el magnesio y la aleación del magnesio

Especificaciones.

1. Fórmula: CCl2F2

2. Punto de ebullición (101.3KPa): -29.8oC

3. Temperatura crítica: 112.2oC

4. Presión crítica: 4116.2KPa

5. Densidad líquida: 1291.2kg/m2

6. Aspecto: descolorido y transparente

7. Olor: inodoro

El Difluordiclorometano es un representante del grupo CFC. Está caracterizado

por presentar un PDO alto (=1) y un elevado potencial de calentamiento global

(PCG = 8500). Es un gas claro con un olor específico, 4,18 veces más pesado

que el aire. Es uno de los más difundidos y seguros en la operación de los

refrigerantes. En una atmósfera que contiene una fracción en volumen mayor a

un 30% del R'12, la asfixia tiene lugar como resultado de la falta del oxígeno.

La concentración de tolerancia (CT) en particular bajo la exposición de dos

horas, corresponde a un contenido en el aire en términos de fracción en

volumen de 38,5...30,4%.

No es un explosivo, pero a una temperatura superior T > 330° C se

descompone con formación de cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno

anhidro y trazas del gas venenoso llamado fosgeno. Se mezcla en toda

proporción en aceites, no conduce la corriente eléctrica y se disuelve muy poco

en agua. La fracción en volumen de humedad en R-12 para refrigeradores

domésticos no debe exceder 0,0004 %. R12 deshidratado es neutral a todos

los metales.

Se caracteriza por una alta fluidez que facilita su penetración a través de los

pequeños poros del hierro comercial. Al mismo tiempo gracias a la alta fluidez

del R-12 los aceites refrigerantes penetran a través de las partes gomosas y

reduce su escape. Ya que el R-12 es un buen disolvente de muchas sustancias

orgánicas, durante la manufactura de almohadillas se usan gomas especiales,

sevanita o paronita. En los equipos de refrigeración, el R-12 fue ampliamente

usado para obtener temperaturas medias.

Refrigerante R22.

El Difluorclorometano se relaciona con el grupo de los HCFCs. 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 características

ecológicas del R - 22 son mejores que las del R-12 o del R-502. Es un as claro

con un débil olor a cloroformo, más venenoso que el R-12, no es explosivo ni

combustiona en atmósfera de oxígeno. Comparado con el R12, y el R22 es

menos soluble en aceite, pero fácilmente penetra a través de los poros y es

inerte a los metales. La industria de refrigeración produce aceites de alta

calidad para el R-22. Bajo temperatura más altas que 330° C, R22 se

descompone en presencia de metales produciendo las mismas sustancias que

R-12. Es poco soluble en agua. La fracción de humedad en el no debe exceder

0,0025%.

El coeficiente de transferencia de calor durante la ebullición y condensación es

25 - 30 % más alto que el de R-12. Sin embargo, R22 tiene más alta presión de

condensación y temperatura de descarga (en máquinas refrigerantes).

La concentración de tolerancia de este refrigerante en el aire es de 3000

mg/m3 bajo exposición de una hora. Este refrigerante es ampliamente usado

para obtener temperaturas bajas en dispositivos de refrigeración de

compresión, en sistemas de aire acondicionado y en bombas de calentamiento.

En dispositivos de refrigeración que operen con R22, es necesario usar aceites

minerales o alquilbencenos. Usted no puede mezclar R-22 con R-12 ya que se

formará una mezcla azeotrópica.

Por su poder de efectividad R-502 and R22 son relativamente similares. Los

dispositivos refrigerantes que usan R502 como fluido actuante pueden ser

adaptados para usar R22. Sin embargo, como se estableció arriba, R22 tiene

más alta presión de vapor saturado y consecuentemente más alta temperatura

de descarga.

Refrigerante R123

Se relaciona con el grupo HCFC. La temperatura de ebullición bajo presión

atmosférica es 27,9° C. El potencial de degradación del ozono es PDO = 0,02,

y el potencial de calentamiento global es = 90. La masa molecular es 152,9. El

refrigerante fue desarrollado para sustituir de los dispositivos refrigerantes al R

- 11. El efecto de refrigeración teórico del ciclo con R123 constituye el 0,86

relativamente al del R-11. La temperatura de condensación y la presión son

10 .. 15 % más baja que las del R11. En combinación con el R123, se

recomienda usar aceites refrigerantes alquilbencenos o la mezcla de aceite

mineral con alquilbencenos.

Refrigerante R502.

Una mezcla azeotrópica de los refrigerantes R22 y R115. La proporción en

masa de R22 constituye el 48,8%, y de R115, el 51,2%. Está relacionado con

el grupo de los CFCs. Tiene las siguientes características ecológicas: PDO =

0,33; PCG = 4300. No es explosivo, tiene baja toxicidad y es químicamente

inerte a los metales. R502 se mezcla en aceites, los coeficientes de

tranferencia de calor durante la ebullición y condensación son cercanos a los

valores correspondientes al R-22. R502 es muy poco soluble en agua. La

concentración de tolerancia de este refrigerante en el aire es de 3000 mg/m3.

Su efecto de refrigeración volumétrico es más alto y la temperatura de

descarga es aproximadamente 20° C más baja que la del R-22, que se

manifiesta positivamente sobre la temperatura de la bobina del motor eléctrico

durante la operación del compresor de refrigeración hermético. R502 fue usado

en dispositivos de refrigeración de compresión a temperatura baja.

El refrigerante R134a.

Fórmula Química CF3CFH2 (tetrafluoretano).

La molécula de R134a tiene más pequeño tamaño que el R12 lo cual lo hace

más peligroso al escape. El potencial de degradación del ozono es = 0, y el

potencial de calentamiento global es GWP = 1300.

El refrigerante R134a es no-toxico y no se enciende dentro del intervalo

completo de las temperaturas operacionales. Sin embargo en el caso de

ingreso de aire al sistema y haya compresión pueden formarse mezclas

combustibles. No deben mezclarse el R134a con el R12 porque se forma un

azeótropo de alta presión con proporciones en masa 50 - 50%. La presión de

vapor saturada de este refrigerante es un poco mayor que la del R12

(respectivamente 1,16 y 1,08 МPа a 45 °С). El vapor R134a se descompone

bajo la influencia de la llama con formación de productos venenosos e irritantes

tales como el fluoruro de hidrógeno.

De acuerdo con la clasificación ASHRAE, este producto se relaciona a la clase

А1. En el equipo de temperatura media (temperatura de ebullición -7° С y más

alta), el R134a tiene un desempeño próximo al R12.

El R134a se caracteriza no por una alta temperatura de descarga

(aproximadamente 8...10oС más baja que la del R12) y no altos valores de

presión de vapor saturado.

En capacidades de refrigeración operando bajo temperaturas de ebullición más

bajas que -15° С, los datos de energía del R134a son peores que aquellos del

R12 (el efecto de refrigeración del volumen específico es 6% más bajo a -18°

С). En tales capacidades es mejor usar refrigerantes con más baja temperatura

de ebullición o compresores con un incremento del volumen tiempo limitado por

los pistones.

En capacidades de refrigeración de temperatura media y sistemas de aire

acondicionado, el factor de refrigeración del R134a es igual o más alto que el

factor del R12.

En capacidades de refrigeración de alta temperatura, la productividad de

enfriamiento específica cuando se opera con R134a es también in poco más

alta (6% más a t = 0°С), que la del R12. Los intervalos de uso del refrigerante

R134a se muestran en la figura, y la dependencia de la productividad de

enfriamiento y el factor de refrigeración del punto de ebullición se muestra más

abajo en la figura.

Debido al considerable potencial de calentamiento global GWP, se recomienda

usar R134a en sistemas herméticos de refrigeración. La contribución del

R134a al efecto invernadero es 1300 veces tan alto como el del СО2. Así el

escape del R134a correspondiente a la carga de un refrigerador doméstico

(alrededor de 140 g) equivale a 170 kg de СО2. En Europa alrededor de 448 g

de СО2 se forma en la generación de 1 kWt/h de energía, es decir, esta

emisión del refrigerante corresponde a la producción de 350 kWt*h de energía.

Para la operación con el refrigerante R134a, se recomienda solamente los

aceites de refrigeración poliéster caracterizados por una elevada

higroscopicidad.

El R134a es ampliamente usado en todo el mundo como un sustituyente

principal del R12 en equipos de refrigeración que operan en el intervalo de

temperatura media. Se usa en aires acondicionados de automóviles,

refrigeradores domésticos, equipos de temperatura media de refrigeración

comercial, capacidades comerciales, sistemas de aire acondicionados en

edificios y áreas industriales, así como en transporte de refrigeración.

El análisis de las publicaciones extranjeras y los resultados de la investigación

en Rusia indican que la sustitución de R12 por R134a, que tiene alto potencial

de calentamiento, en compresores de refrigeración está relacionada con la

solución un grupo de tareas técnicas básicas entre las cuales se encuentran:

El perfeccionamiento del desempeño de energía y el volumen de los

compresores herméticos.

El incremento de la inercia química del esmalte de los alambres del

motor eléctrico del compresor hermético.

El incremento de la capacidad deshumidificante del filtro deshidratante

debido a la elevada propiedad higroscópica del sistema aceite sintético -

R134.

Todo esto se refleja en un considerable incremento del costo del equipo de

refrigeración. Al mismo tiempo, en plantas de enfriamiento con agua que usan

compresores de hélice y centrífugos el empleo del R134a tiene cierta

perspectiva.

SIGNIFICADO DE LOS PREFIJOS EN LOS REFRIGERANTES

Una valiosa información, es comprender el significado de los prefijos CFC,

HCFC, HFC, PFC, and Halon. In CFCs and HCFCs, la primera "C" denota al

cloro (símbolo atómico Cl), le sigue la F que indica al fluor (símbolo atómico: F),

la "H" es para el hidrógeno (símbolo atómico: H) y la "C" final designa al

carbono (símbolo atómico: C). Los CFCs y HCFs constituyen una amenza para

la capa de ozono ya que es el cloro presente el responsable del efecto

degradante de la capa, por tanto los HFCs no son degradantes. PFC es un

prefijo especial que se debe leer como "perfluorcarbono". "Per" significa "todo"

por tanto los perfluorcarbonos tienen todos los enlaces ocupados por átomos

de fluor. Finalmente los halones son un término general para compuestos que

contienen C, F, Cl, H, y bromo (símbolo atómico: Br). Los códigos de los

Halones siguen un convenio diferente y será separadamente examinado.

Cuando usted decodifique la designación debe chequear los resultados de

acuerdo con los prefijos, por ejemplo un HFC no contiene cloro y su resultado

debe coincidir con este prefijo.

Prefijo Significado Átomos en la Molécula

CFC clorofluorcarbono Cl, F, C

HCFC hidroclorofluorcarbono H, Cl, F, C

HBFC hidrobromofluorcarbono H, Br, F, C

HFC hidrofluorcarbono H, F, C

HC hidrocarburo H, C

PFC perfluorcarbono F, C

Halon N/ABr, Cl (no en todos los casos),

F, H (no en todos los casos), C

Los compuestos usados como refrigerantes pueden ser descritos usando el

prefijo apropiado utilizado arriba o con los prefijos "R-" o "Refrigerante". Así

CFC-12 puede también ser designado como R-12 o Refrigerante 12.

A las mezclas de refrigerantes les son asignadas números de serie, con la

primera mezcla zeotrópica numerada como R-400 y la primera mezcla

azeotrópica numerada como R-500. Las mezclas que contienen los mismos

componentes pero difieren en sus porcentajes se distinguen mediante letras

mayúsculas. Por ejemplo, R-401A contiene 53% HCFC-22, 13% HFC-152a, y

34% HCFC-124, mientras R-401B contiene 61% HCFC-22, 11% HFC-152a, y

28% HCFC-124.

ELECCIÓN ACTUAL DEL REFRIGERANTE

CONCLUSIÓN