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Los Refrigerantes más utilizados (Informe)
Integrantes:
Francisco Pizarro Andrés Quiroga Antonio vera
Curso: sección 04 Fecha de entrega: 21/09/2012
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INDICE Introducción…………………………………………………………………… Introducción…………………………………………… …………………………………… …………… ..pág. 3 Refrigerante………………………………………………………………………………… ..pág.4-5 Refrigeración mecánica………………………………………………………………… mecánica…………………………………………………………………pág. pág. 4 Reseña Histórica…………………… Histórica…………………………………………… ……………………………………………… ……………………………… ……… .pág.6-7 Clases de refrigerantes………………………………………………………………………………… .pág.8-9 Clasificación………………………………………………………….……………..pág.9 Clasificación………………………………………………………….……………. .pág.9 Principales refrigerantes………………………………………… refrigerantes………………… ……………………………………………………… …………………………………… …… .pág.10-11 Refrigerantes comúnmente usados……………………………………………………………………………………… ..pág.11-36 El agua……………………………………………………………… .pág. 11 R 134……………………………………………… 134…………………………………………………………………. ………………….pág. pág. 12-13 R404A………………………………………………………………. .pág. 14-15 R407C………………………………………………………………. .pág. 16-17 R 410ª……………………………………………………………… ..pág. 18-19 R 717……………………………………………… 717…………………………………………………………………. ………………….pág. pág. 20-21 R 507……………………………………………… 507………………………………………………………………….pág. ………………….pág. 22 R 123……………………………………………… 123………………………………………………………………….pág. ………………….pág. 23 R 401ª………………………………………………… 401ª……………………………………………………………….. ……………..pág. pág. 24 R 401-b………………………………………………………………. 401-b………………………………………………………………. pág. 25 R 402ª…………………………… 402ª…………………………………………………… …………………………………… ……………pág. pág. 26 R 402b………………………………………………………………. .pág. 27 R-12……………………… R-12………………………………………………… ……………………………………………pág.28 …………………pág.28 R502…………………………………………………………………… pág. 29 R744…………………………………………………………………..pág.30 R744…………………………………………………………………..p ág.30 R728…………………………………………………………………..pág. R728…………………………………………………………………..p ág. 31 R290…………………………………………………………………..pág. R290…………………………………………………………………..p ág. 32-33 R600a………………………………………………………………..pág. R600a………………………………………………………………..p ág. 33-34 R 125…………………………………………………………………. pág. 34 R 143a……………………………………………… 143a………………………………………………………………. ……………….pág. pág. 35 R 32………………………………………………… 32……………………………………………………………………pág.36 …………………pág.36 Conclusión....……………………………………………………………… Conclusión....……………………………………………………………… .pág.37
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INDICE Introducción…………………………………………………………………… Introducción…………………………………………… …………………………………… …………… ..pág. 3 Refrigerante………………………………………………………………………………… ..pág.4-5 Refrigeración mecánica………………………………………………………………… mecánica…………………………………………………………………pág. pág. 4 Reseña Histórica…………………… Histórica…………………………………………… ……………………………………………… ……………………………… ……… .pág.6-7 Clases de refrigerantes………………………………………………………………………………… .pág.8-9 Clasificación………………………………………………………….……………..pág.9 Clasificación………………………………………………………….……………. .pág.9 Principales refrigerantes………………………………………… refrigerantes………………… ……………………………………………………… …………………………………… …… .pág.10-11 Refrigerantes comúnmente usados……………………………………………………………………………………… ..pág.11-36 El agua……………………………………………………………… .pág. 11 R 134……………………………………………… 134…………………………………………………………………. ………………….pág. pág. 12-13 R404A………………………………………………………………. .pág. 14-15 R407C………………………………………………………………. .pág. 16-17 R 410ª……………………………………………………………… ..pág. 18-19 R 717……………………………………………… 717…………………………………………………………………. ………………….pág. pág. 20-21 R 507……………………………………………… 507………………………………………………………………….pág. ………………….pág. 22 R 123……………………………………………… 123………………………………………………………………….pág. ………………….pág. 23 R 401ª………………………………………………… 401ª……………………………………………………………….. ……………..pág. pág. 24 R 401-b………………………………………………………………. 401-b………………………………………………………………. pág. 25 R 402ª…………………………… 402ª…………………………………………………… …………………………………… ……………pág. pág. 26 R 402b………………………………………………………………. .pág. 27 R-12……………………… R-12………………………………………………… ……………………………………………pág.28 …………………pág.28 R502…………………………………………………………………… pág. 29 R744…………………………………………………………………..pág.30 R744…………………………………………………………………..p ág.30 R728…………………………………………………………………..pág. R728…………………………………………………………………..p ág. 31 R290…………………………………………………………………..pág. R290…………………………………………………………………..p ág. 32-33 R600a………………………………………………………………..pág. R600a………………………………………………………………..p ág. 33-34 R 125…………………………………………………………………. pág. 34 R 143a……………………………………………… 143a………………………………………………………………. ……………….pág. pág. 35 R 32………………………………………………… 32……………………………………………………………………pág.36 …………………pág.36 Conclusión....……………………………………………………………… Conclusión....……………………………………………………………… .pág.37
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Introducción
El presente informe pretende dar a conocer los resultados obtenidos tras la realización de la investigación cuantitativa. Esta investigación fue elaborada con contenido clasificado desde la web por alumnos que se dedicaron a leer cada texto para entregar un informe de calidad por lo cual se tiene como principal principal objetivo dar a conocer los distintos tipo de refrigerantes existentes existentes hoy en el mercado de las empresas y en diversos tipos de mecanismos sistemáticos como en el automóvil. Esta investigación es para informar que existen diferentes tipos de refrigerantes que están vigentes hoy y se seguirán utilizando, se definirá a cada agente con sus respectivas características dejando clara la función que cumple como tal.
Se espera que el lector quede con el conocimiento necesario para identificar a cada elemento y sus características
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Refrigerante
Refrigeración mecánica: Se entiende por "refrigeración a todo proceso por el cual se puede obtener y mantener dentro de un recinto, teóricamente aislado, a una temperatura inferior a la del medio ambiente circundante. La obtención y mantenimiento de una baja temperatura implica la absorción o extracción de calor ya sea de un recinto, fluido o producto enfriado. La función de un equipo frigorífico es producir una "transferencia de calor" desde un lugar de baja temperatura (recinto aislado) a un lugar de mayor temperatura (medio ambiente). Hay varios sistemas para poder refrigerar, uno es el sistema por compresión: Consiste fundamentalmente en el empleo de refrigerantes que al ser sometidos a un descenso de presión su punto de ebullición disminuye ostensiblemente. En el evaporador, el refrigerante he bullé absorbiendo calor del medio provocando un descenso en la temperatura de la cámara. Luego, el vapor de refrigerante que es comprimido y enfriado a presiones elevadas mediante agua o aire se licúa en el condensador. Consta de 4 componentes principales:
Evaporador Compresor Condensador Dispositivo de expansión
Evaporador: Intercambiador de calor ubicado dentro del recinto que se desea enfriar al cual el refrigerante entra en estado líquido o mayoritariamente líquido a baja presión y por consiguiente a una baja temperatura de ebullición. Al entrar en contacto con las paredes del evaporador, comienza su evaporación con la consiguiente absorción de calor. Compresor: Succiona los vapores del refrigerante desde el evaporador y los comprime. En este elemento es donde debemos entregar la fuerza motriz necesaria para el funcionamiento del sistema, es decir, aquí se realiza el gasto de energía.
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Condensador: Es el segundo intercambiador de calor, tiene por finalidad condensar los vapores refrigerantes a alta presión provenientes del compresor. La condensación de estos vapores significa convertirlos en líquidos y para ello debemos enfriarlos. El calor extraído al refrigerante es entregado al medio ambiente. A la salida del condensador nos encontramos con líquido refrigerante a alta presión.
Dispositivo de expansión: Tiene como finalidad reducir la presión del líquido refrigerante proveniente del condensador y entregarlo como líquido a baja presión al evaporador. Esta reducción de presión es fundamental para poder lograr la evaporación del refrigerante en el evaporador.
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Reseña Histórica La práctica de la refrigeración, ha existido desde la época de las cavernas. Con frecuencia, en la historia se menciona el uso de hielo y nieve naturales para fines de enfriamiento. Los chinos, y después los romanos, los usaban para enfriar sus bebidas. En algunos lugares donde sólo tienen hielo en el invierno, lo almacenaban en fosos para usarlo en el verano. En lugares desérticos donde no disponían de hielo o nieve en ninguna época del año, como en Egipto, se utilizaba la evaporación del agua para el enfriamiento de bebidas, y hasta algunos dispositivos ingeniosos para hacer la estancia más confortable. El agua fue el primer refrigerante, con una larga historia de uso, continuando hasta nuestra época. Con el paso del tiempo, se han hecho mejoras en cuanto a su manejo y almacenamiento, pero aún se utiliza el hielo natural por todo el mundo. El uso histórico y fundamental del hielo, ha sido reconocido en una unidad de refrigeración: la tonelada de refrigeración, la cual se define como la cantidad de calor que se requiere para fundir dos mil libras de hielo en 24 hrs. En refrigeración se dio un gran paso adelante, allá por el año 1600, cuando se descubrió que una mezcla de hielo con sal, producía temperaturas más bajas que el hielo solo. En cierta manera, ésta fue la primera mejora sobre la naturaleza en el campo de la refrigeración. Durante la primera parte del siglo XIX, se desarrollaron máquinas para la compresión de vapor y se probaron muchos fluidos como refrigerantes, entre los que sobresalieron el amoníaco, bióxido de carbono, bióxido de azufre, cloruro de metilo y en cierta medida, algunos hidrocarburos. A finales del siglo, la refrigeración mecánica estaba firmemente establecida. Por muchos años (desde 1876), al amoníaco se le han encontrado excelentes propiedades como refrigerante, y desde entonces, ha sido el refrigerante más utilizado comúnmente. A principios del siglo XX, se desarrollaron las unidades domésticas y los refrigerantes en uso en ese tiempo, padecían de una o más propiedades riesgosas. Algunos eran tóxicos, otros inflamables, y otros más operaban a muy altas presiones. En 1928, el vicepresidente de una importante compañía de automóviles, C.F. Kettering, decidió que la industria de la refrigeración, si quería llegar a alguna parte, necesitaba un nuevo refrigerante seguro y estable, que no fuera tóxico, corrosivo ni inflamable, y que tuviera las características necesarias para poder usarse en equipos compactos. Kettering solicitó a Thomas Midgely que explorara la posibilidad de desarrollar dicho producto. Un grupo de químicos se pusieron manos a la obra e iniciaron la búsqueda de tal refrigerante. Sabían que las combinaciones de flúor eran muy estables, 6
Así que, experimentaron con algunos de los compuestos químicos comunes de carbono, cloro e hidrógeno, sustituyendo átomos de cloro e hidrógeno por átomos de flúor, y en poco tiempo, lograron sintetizar el diclorodifluorometano. En 1929 se le solicitó a una compañía química, que ayudara a desarrollar un proceso comercial práctico para la fabricación del nuevo refrigerante. Con este desarrollo nació la industria de los refrigerantes halogenados, ninguno de los cuales existía antes. El primero de ellos fue el Freón 12, que durante muchos años, fue el más popular De allí siguieron el Freón 11, el Freón 21, el Freón 114, y el Freón 22, cada uno con sus características especiales. Con el tiempo, se fueron desarrollando otros compuestos halogenados y creció la familia de los freones. Además de refrigerantes, se les encontraron otras aplicaciones, tales como propelentes, solventes, extinguidores de fuego, agentes espumantes y otros. Algunos años más tarde, otras compañías comenzaron a fabricar los compuestos halogenados con otros nombres comerciales. La producción de R-12 cesó en Estados Unidos en 1995, y el R-22 fue eliminado posteriormente [2010]. Se está empleando el R-134a y ciertas mezclas (que no atentan contra la capa de ozono) en remplazo de los compuestos clorados. El R410a (comúnmente llamada por su nombre comercial Puron) es una popular mezcla 50/50 de R-32 y R-125 que comienza a sustituir al R-22.
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Clases de refrigerantes Existen muchos tipos de refrigerantes, algunos de los cuales se usan comúnmente. En las primeras instalaciones de refrigeración se empleaban, por lo general, el amoniaco, bióxido de azufre, propano, etano y cloruro de etilo, los cuales aún se usan en varias aplicaciones. Sin embargo, debido a que estas sustancias son tóxicas, peligrosas o tienen características no deseadas, han sido reemplazadas por otras creadas especialmente para usarse en refrigeración.
Los clorofluorocarbonos CFC"S: Como su nombre lo indica, los clorofluorocarbonos (CFC"s) consisten en cloro, flúor y carbono. Como no contienen hidrógeno, los refrigerantes CFC son químicamente muy estables, inclusive cuando son liberados a la atmósfera. Pero debido a que contienen cloro en su composición, están dañando la capa de ozono. Permanecen en la atmósfera de 60 a 1700 años.
Los hidroclorofluorocarbonos HFC"s: Los hidroclorofluorocarbonos (HFC"s) son la segunda categoría de refrigerantes que están vigentes actualmente. Aunque contienen cloro, que daña la capa de ozono, los refrigerantes HFC"s también contienen hidrógeno, que los hace químicamente menos estables una vez que suben a la atmósfera.
Mezclas zeotrópicas: Están formadas por dos o más sustancias simples o puras, que al mezclarse en las cantidades preestablecidas generan una nueva sustancia, la cual tiene temperaturas de ebullición y condensación variables.
Mezcla azeotrópicas: Se identifica por un número de tres cifras que comienza con el 5.Está formada por dos o más sustancias simples o puras que tienen un punto de ebullición constante y se comportan como una sustancia pura, logrando mejores características de desempeño.
Los Hidrofluorocarbonos (HFC"s): Son sustancias que contienen hidrógeno, flúor y carbono. No contienen cloro y por consiguiente no dañan la capa de ozono.
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Clasificación: Por su composición química:
Los inorgánicos, como el agua o el NH3: Amoníaco
Los de origen orgánico(hidrocarburos y derivados):
Los CFC's, Clorofluorocarbonos, perjudiciales para la capa de ozono
Los HCFC's. Hidrocloroflurocarbonados
Los HFC's.
Los HC: Hidrocarburos (alcanos y alquenos)
Las mezclas, azeotrópicas o no azeotrópicas.
Por su grado de seguridad:
GRUPO 1: no son combustibles ni tóxicos.
GRUPO 2: tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones mayores de 3,5% en volumen mezclados con el aire.
GRUPO 3: tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones menores o iguales a 3,5% en volumen.
Por sus presiones de trabajo
Baja
Media
Alta Muy alta
Por su función
Primario: si es el agente transmisor en el sistema frigorífico, y por lo tanto realiza un intercambio térmico principalmente en forma de calor latente.
Secundario: realiza un papel de intercambio térmico intermedio entre el refrigerante primario y el medio exterior. Realiza el intercambio principalmente en forma de calor sensible.
Pueden ser perjudiciales para la capa de ozono: Índice ODP y ayudar al efecto invernadero: Índice GWP
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Principales refrigerantes
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Refrigerantes comúnmente usados
El agua: El agua como transmisor de calor El agua y el vapor son usados como transmisores de calor en diversos sistemas de intercambio de calor, debido a su disponibilidad, por su elevada capacidad calorífica, y también por su facultad de enfriar y calentar. El vapor condensado es un calentador eficiente debido a su elevado calor de vaporización. Una desventaja del agua y el vapor es que en cierta manera son corrosivos. En la mayoría de centrales eléctricas, el agua es utilizada como refrigerante, la cual posteriormente se evapora y en las turbinas de vapor se genera energía mecánica, permitiendo el funcionamiento de los generadores que producen electricidad. En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador nuclear. En un reactor de agua a presión, el agua actúa como refrigerante y moderador. Esto aumenta la eficacia del sistema de seguridad pasivo de la central nuclear, ya que el agua ralentiza la reacción nuclear, manteniendo la reacción en cadena.
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R 134 a (CH2F/CF3) El refrigerante marca R 134a, ha sido introducido, como reemplazo de los clorofluorocarbonos (CFC) en muchas aplicaciones. La producción de CFC es reemplazada por el hidrofluorucarbono. Este refrigerante no contiene cloro y puede ser usado en muchas aplicaciones que actualmente usan CFC-12. Sin embargo en algunas ocasiones se requieren cambios en el diseño del equipo para optimizar el desempeño del R134a en estas aplicaciones. Las propiedades termodinámicas y físicas y su baja toxicidad lo convierten en un reemplazo seguro y muy eficiente del R12 en muchos segmentos de la refrigeración industrial mas notablemente en el aire acondicionado automotriz, equipos domésticos, equipo estacionario pequeño, equipo de supermercado de media temperatura y chillers, industriales y comerciales. El Suva134a ha mostrado que es combustible a presiones tan bajas como 5,5 psig a 177 °C cuando se mezclan con aire a concentraciones generalmente mayores al 60% en volumen de aire. A bajas temperaturas se requieren mayores presiones para la combustibilidad. No deben ser mezclados con el aire para pruebas de fuga. En general no se debe permitir que estén presentes con altas concentraciones de aire arriba de la presión atmosférica. Se comercializan en cilindros retornables, cilindros desechables, cajas y latas. No es miscible con los aceites tradicionales del R12 (mineral y alquilbencénico); en cambio su miscibilidad con los aceites poliésteres (POE) es buena, por lo tanto debe de utilizarse siempre con este tipo de aceites. Evapora a –26ºC a presión atmosférica. Los HFC son muy higroscópicos y absorben gran cantidad de humedad. De los HFC el 134a es el único definitivo los demás se emplean para mezclas (R-125, R-143a, R-152a). Se detectan las fugas mediante busca fugas electrónicos o con otros medios como colorantes o el jabón de "toda la vida". Actualmente se comenta que los gases que pertenecen al grupo de los HFC agravan más el efecto invernadero y al recalentamiento del planeta que las emisiones de CO². El R134a es una sustancia con muy poca toxicidad. El índice por inhalación LCL0 de 4 horas en ratas es inferior a 500.000 ppm y el NOEL en relación a problemas cardíacos es aproximadamente 75.000 ppm. En exposiciones durante 104 semanas a una concentración de 10.000 ppm 12
no se ha observado efecto alguno. Los envases de R134a deben ser almacenados en lugares frescos y ventilados lejos de focos de calor. Los vapores del R134a son más pesados que el aire y suelen acumularse cerca del suelo.
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R404A El R404A es una mezcla ternaria compuesta por R125, R143a y R134a. Sus características termodinámicas lo constituyen como el sustituto ideal del R502 para el sector de la refrigeración en nuevas instalaciones para bajas y medias temperaturas. El R404A se caracteriza por su notable estabilidad química y de un bajo deslizamiento de temperatura (Glide), de 0,5 ºC. Su principal aplicación son las instalaciones nuevas para bajas y medias temperaturas. También existe la posibilidad de reconvertir una instalación de R502 a R404A, eliminando el 95% del aceite mineral o alquibenceno original, por un aceite polioléster. Es necesario cambiar el filtro secador y la válvula de expansión por una de R404A, y sobredimensionar el condensador. El R404A es una mezcla de refrigerantes a base de HFC, los cuales no son compatibles con los lubricantes tradicionales como aceites minerales que trabajaban con R502. El único lubricante idóneo para utilizar con el R404A es el aceite polio éster. El R404A es muy poco tóxico incluso con exposiciones prolongadas de tiempo. Los envases del R404A deben almacenarse en lugares frescos y ventilados lejos de fuentes de calor. Los vapores, en caso de fuga tienden a acumularse a nivel del suelo.
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R407C El R407C es una mezcla ternaria no azeotrópica compuesta de R32 (23%), R125 (25%) y R134a (52%). Es uno de los refrigerantes menos azeotrópicos que se utilizan en la actualidad; su deslizamiento de temperatura es de 7,4 ºC. Tiene presiones muy parecidas al R22, aunque su rendimiento y eficiencias energéticas son inferiores especialmente a bajas temperaturas. Químicamente es estable, tiene unas buenas propiedades termodinámicas, un bajo impacto ambiental y muy baja toxicidad. A pesar de que uno de sus componentes, el R 32, es inflamable la composición global de la mezcla ha sido formulada para que el producto no sea inflamable en situaciones en que se puede producir fraccionamientos de la mezcla. El R 407C tiene un deslizamiento de temperatura (efecto Glide) de 7,4 ºC. Es el sustituto definitivo del R 22, principalmente en el sector del aire acondicionado (temperaturas de evaporación superiores a -10 ºC). En estas situaciones su comportamiento es muy parecido al del R 22. El R 407C es una mezcla no azeotrópica, para obtener su máximo rendimiento y evitar fraccionamientos del mismo, debe de cargarse siempre el producto por fase líquida. Debido a que no es miscible con aceites minerales, el R 407C debe de utilizarse con aceites polioléster. La toxicidad del R 407C es muy pequeña, incluso después de estar sujeto a exposición. Los envases que contengan R 407C deben almacenarse es lugares frescos y ventilados, además de estar alejados de focos de calor.
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R 410A El R410A es una mezcla no azeotrópica compuesta de HFC 32 y HFC 125 (50/50), siendo ambos hidrofluorocarbonos que no contienen cloro, por lo que su potencial de destrucción de la capa de ozono es nulo. Además, para ofrecer una alternativa al R-22 más segura medioambientalmente hablando, ofrece mayores eficiencias en unidades optimizadas para su uso. Es el sustituto definitivo para el R 22 en nuevas instalaciones, en el sector del aire acondicionado comercial y doméstico. Es un producto químicamente estable, con un bajo deslizamiento (efecto Glide), de menos de 0.3 ºC y además porque se comporta en forma similar a un refrigerante de un único componente. De esta forma el servicio y la recarga de las unidades no presenta ningún tipo de problemas. A pesar del carácter inflamable del R 32, la formulación global del producto hace que este no sea inflamable, incluso en caso de fugas. Sus propiedades termodinámicas ofrecen unas eficiencias de energía superiores, experiencias en laboratorio han mostrado que el R 410A puede alcanzar incrementos del coeficiente de eficiencia energética de hasta 7% por encima del R 22 en equipos de aire acondicionado y, debido a que transfiere óptimamente el calor mejor que el R22, reduce los costes energéticos. Permite diseños más compactos de unidades. Debido a que este producto no es azeótropo debe transvasarse y cargarse siempre en fase líquida. El R 410A no es miscible con los aceites minerales; los aceites que se deben utilizar con este gas refrigerante son los poliolésteres. El R410A puede ofrecer una importante ventaja en el desarrollo de unidades eficientes, rentables y compactas que cumplan además con las regulaciones actuales y futuras sobre eficiencia medioambiental El R410A tiene muy baja toxicidad incluso después de repetidas exposiciones. Los envases que contengan R410A deben almacenarse en áreas frías y ventiladas lejos de fuentes de calor. En el caso de fugas los vapores se concentrarán a nivel de suelo desplazando al oxígeno del aire ambiente; en tal caso hay que tomar precauciones a la hora de evacuar el área afectada.
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Amoniaco R 717 (NH3) Es el fluido refrigerante más antiguo. En Europa alrededor del 60% de instalaciones de frío industrial funciona con amoniaco. Es un gas tóxico, es incoloro e irrespirable. Una concentración del 0.2% de volumen en el aire provoca riesgos mortales si lo respiramos más de ½h Si la concentración en el aire está entre el 15% y el 27% se forma una mezcla inflamable. Se autoinflama a los 650º. Es muy disolvente en agua. El amoniaco corroe al cobre y sus aleaciones. Se descompone a partir de 150º, por lo que obliga a los compresores a estar sobredimensionados, con la finalidad de rebajar la relación de compresión. Las fugas se localizan mediante el olfato o utilizando papel impregnado de fenolftaleina, este se torna rojo al contacto con el amoniaco. No tiene incidencia sobre la capa de ozono y no contribuye al efecto invernadero. El amoniaco es utilizado en las instalaciones de frío industrial tanto para la refrigeración, como para la congelación como para la conservación a baja temperatura. Es utilizado también en los sistemas de absorción.
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EFECTOS
moniaco en aire (ppm)
Olor perceptible
5 ppm
Olor fácilmente detectable
20-50 ppm
Efectos tolerables ante grandes 50-100 ppm exposiciones Malestar general, lagrimeo
150-200 ppm
Irritación seria en ojos, oídos, nariz, garganta
400-700 ppm
Espasmos bronquiales
1700 ppm
Exposición < a 1/1 h (puede ser 2000-3000 ppm letal) Edema grave, asfixia (muerte a 5000-10000 ppm corto plazo) Muerte instantánea
>10000 ppm
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R 507 Se trata de una mezcla azeótropa. Es decir que su T permanece constante durante el cambio de estado. Está compuesto de R 125 (50%) y de R 143a (50%) Es un compuesto definitivo (HFC), por lo que utilizaremos aceite del tipo POE La carga la podremos efectuar por la fase gaseosa o por la líquida. En caso de fuga no será necesario vaciar la instalación. En presencia de la llama se descompone produciendo gases tóxicos irritantes.
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Refrigerante 123 Es un sustituto viable para el freón 11 como refrigerante. Las propiedades termodinámicas y físicas del refrigerante 123 en conjunto con sus características de no-inflamabilidad lo convierte en un reemplazo eficiente del Freón 11 en chillers centrífugos. El refrigerante123 fue diseñado para trabajar en equipos nuevos existentes. Cuando se considere reacondicionamiento para refrigerante 123 de un equipo existente, debe considerarse el ciclo de vida útil del equipo, la diferencia de costo de operación y mantenimiento y el costo de reacondicionamiento. Los equipos nuevos que han sido diseñados para trabajar con el refrigerante 123 tienen menor costo de operación comparados con los equipos existentes. Debido a que tiene un olor tan leve que no se puede detectar por medio del olfato es necesaria una verificación frecuente de fugas y la instalación de detectores de fugas por áreas cerradas utilizadas por el personal. Se comercializa en tambores de 283,5kg, tambores de 90,72kg y tambores de 45,36kg. Su composición en peso es de 100% HFC-123.
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Refrigerante 401ª Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP39. Algunas aplicaciones de este Refrigerante son refrigeradores domésticos, congeladores, equipos de refrigeración para alimentos de media temperatura de humidificadores, máquinas de hielo y máquinas expendedoras de bebidas. Tiene capacidades y eficiencia comparables a las del Freón 12, en sistemas que operan con una temperatura de evaporación de -23°C (10°F) y superiores. Se comercializan en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de 56,7kg, cilindros desechables de 6,8kg y cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición en peso es de 60% HCFC22, 13% HCF-152ª y 27% HCFC-124.
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Refrigerante 401-b Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP66, provee capacidades comparables al CFC-12 en sistemas que operan a temperatura de evaporación debajo de los -23°C (- 10°F), haciéndolo adecuado para el uso en equipos de transporte refrigerado y en congeladores domésticos y comerciales. También puede sr utilizado para reemplazar en equipos que usan R-500. Se comercializa en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de 56,7kg y cilindros desechables de 13,61kg. Sus composición en peso es de 60% HCFC-22, 13% HFC-152ª y 27% HCFC-124.
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Refrigerante 402ª Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP80, remplaza al R502 en sistemas de media y baja temperatura. Tiene aplicaciones muy variadas en la industria de la refrigeración. Es usado ampliamente en aplicaciones de supermercados, almacenamiento y transporte de alimentos en sistemas de cascada de temperatura. Ofrece buena capacidad y eficiencia sin sufrir los incrementos de presión y temperatura en la descarga del compresor, lo cual si sucede cuando un equipo es convertido HCFC-22. Se comercializa en cilindros retornables (CME) de 49,9kg y cilindros desechables de 13.25 kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 38,5% HFC-125 y 2% de propano.
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Refrigerante 402b Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP81, todos los refrigerantes designados. HP fueron diseñados para reemplazar al R-502 en sistemas de refrigeración de temperatura media y baja. Está diseñado para el reacondicionamiento de equipos como máquinas de hielo. Además ofrece más alta eficiencia comparado con el R-502 y una capacidad relativamente mejor. Sin embargo el mayor contenido de HCFC-22 resulta en temperaturas de descarga de compresor en un rango de 14°C (25°F). Se comercializa en cilindros desechables de 5,9kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 38% HFC-125 y 2% de propano.
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Refrigerante R12 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 oC se descompone con formación de cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno anhidro y trazas del gas venenoso llamado fósgeno. 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.
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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 transferencia 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.
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El refrigerante R744 Fórmula Química СО2 (dióxido de
carbono) Es una sustancia barata, no tóxica, no combustible y ecológicamente limpia (ODP = 0, GWP= 1). El costo del dióxido de carbono es 100...120 veces más bajo que el R134a. El dióxido de carbono tiene una temperatura crítica baja (31 oС), un punto triple comparativamente alto (-56 oС), una presión relativamente alta en el punto triple (más que 0,5 МPа) y presión crítica (7,39 МPа).
Este puede servir como un refrigerante alternativo. Forma parte de la atmósfera y la biosfera de la Tierra, tiene las ventajas siguientes: bajo precio, serviciaje simple, compatibilidad con aceites minerales, materiales estructurales y de aislamiento. Al mismo tiempo, mientras usamos dióxido de carbono se requiere agua de enfriamiento del condensador de la máquina de refrigeración. Su alta presión crítica tiene también el positivo aspecto relacionado con el bajo nivel de compresión y como una consecuencia, la efectividad del compresor se hace considerable. Existen perspectivas positivas de usar el dióxido de carbono en sistemas de aire acondicionado en automóviles y trenes. También existen posibilidades de emplearlo en refrigeradores domésticos y bombas de calentamiento.
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El refrigerante R728. Fórmula Química N2 El nitrógeno líquido es usado como sustancia refrigerante criogénica en algunos países (Inglaterra, USA, etc.). Bajo la presión atmosférica, la temperatura de ebullición del nitrógeno es - 196 oС, y el calor especí fico de vaporización es 199 kJoule/kg. Es un refrigerante no tóxico y ecológicamente limpio. (ODP = О, GWP = 0). El método criogénico de
enfriamiento con nitrógeno líquido presupone su simple uso. Este método se realiza en sistemas donde el agente actuante no desempeña un proceso cíclico cerrado. En Rusia se han descubierto grandes reservas de gases subterráneos (alrededor de 340 billones de m3) con un alto contenido de nitrógeno, que hace más bajo el costo del nitrógeno natural comparado con el costo del nitrógeno obtenido por la licuación del aire y la separación fraccionada de sus componentes, que permitirá aplicar en escala industrial el método de enfriamiento en las máquinas para la rápida congelación de los productos alimenticios. Para incrementar el nivel de empleo del potencial de baja temperatura del nitrógeno gaseiforme, los especialistas han sugerido el sistema de suministro móvil del frio.
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El refrigerante R290. Fórmula Química С3Н8 (propano) El potencial de agotamiento del ozono es ODP = 0, y potencial de calentamiento global GWP = 3. Es caracterizado por el bajo costo y es no tóxico. Con el uso de este refrigerante no hay problema con la selección de materiales estructurales para las partes del compresor, condensador, y evaporador. El propano es fácilmente mezclable es aceites minerales. La temperatura de ebullición bajo la presión atmosférica es -42,1 oС. La ventaja del propano es también la baja temperatura de la salida del compresor. Sin embargo el propano como refrigerante tiene dos desventajas fundamentales. Primero presenta riesgo al fuego, segundo el tamaño del compresor debe ser mayor que el usado con R22. En las capacidades de refrigeración industrial, el propano ya ha sido usado durante muchos años. En años recientes, se sugiere el uso del propano en capacidades del transporte de refrigeración. En Alemania en 1994 fueron fabricados más de 1000 refrigeradores domésticos con propano, isobtano y sus mezclas. Similares refrigeradores están siendo fabricados en China, Brasil, Argentina, India, Turquía y Chile. De acuerdo con las estimaciones de los desarrolladores de este equipo, el factor de refrigeración al usar los hidrocarburos es casi el mismo (+(-)1%), que el operado con R12. Sólo se exigen pequeñas alteraciones en el diseño del compresor. Se usan los mismos aceites minerales, el mismo aislamiento, los mismos materiales sellantes, las tuberías del mismo diámetro y el procedimiento de servicio es casi el mismo. La temperatura de descarga se hace más baja que cuando se trabaja con R22 o R502. El propano puede ser cargado inmediatamente en el sistema donde hubo antes un refrigerante degradante del ozono. Como la investigación ha mostrado en este caso hasta el 10% de la productividad del frío se pierde en el sistema donde hubo antes R22 y 15 % si hubo antes R502. Un número de especialistas creen que esta reducción puede prevenirse mediante adición del polipropileno al propano. En Estados Unidos se prohíbe el uso de los hidrocarburos en refrigeradores domésticos. La Agencia de Protección del Medio Ambiente estadounidense provee en el caso de su uso el desencadenamiento de hasta 30 000 fuegos por año. La instalación de equipos de refrigeración comercial con propano en lugares públicos debe acompañarse de reglas especiales de seguridad. En caso de exceder la carga normada (más de 2,5 kg de R290), el equipo de refrigeración debe ser instalado en un lugar especialmente equipado con el incremento en los gastos.
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El refrigerante R600a Fórmula química С4Н10 (isobutano). En comparación con el R12 y el R134a, el isobutano tiene ventajas ecológicas considerables. Este gas natural no degrada la capa de ozono y apenas contribuye al efecto de invernadero (GWP = 0,001). La masa del refrigerante circulante en el agregado de refrigeración cuando se emplea el isobutano se reduce considerablemente (aproximadamente el 30%). La masa específica del isobutano es dos veces más altas que la masa específica del aire. El isobutano se disuelve fácilmente en el aceite mineral tiene más alto factor de refrigeración que el R12 y reduce la energía consumida. Las cualidades físicas del R600a comparada con el R12 y el R134a se dan en la tabla. El isobutano es combustible, fácilmente inflamable y explosivo., pero solo en la presencia de llama cuando el refrigerante alcanza la fracción volumétrica de 1,3 -8,5%. El límite inferior del riesgo explosivo (1,3%) corresponde a 31 g de R600a en un m3 del aire; el límite superior (8,5%) - 205 g of R600a en 1 m3 del aire. La temperatura de inflamación es 460°С.
En la actualidad, las compañías alemanas e italianas usan R600a en equipos de refrigeración doméstica. Compañías internacionales como "Electroluxcompressors" fabrican compresores que operan con isobutano. Los agregados de refrigeración con R600a se caracterizan por más bajo nivel de ruido debido a la baja presión en el contorno operacional del refrigerante. El uso del isobutano en los equipos de refrigeración existentes se relaciona con la necesidad de la sustitución de los compresores por compresores de mayor productividad de acuerdo al efecto refrigerante de volumen específico que el R600a casi duplica al del R12.
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Refrigerante R 125 Fórmula Química СНF2СF3 Perteneciente al grupo de los HFC, no contiene cloro en su estructura. El potencial de degradación del ozono es cero y el potencial de calentamiento global es, GWP = 860. La temperatura de ebullición a la presión atmosférica es -48,1 oС. Se recomienda sus so como componente puro o en mezclas alternativas para sustituir al R22, R502 y R12. El R125 no es combustible. Por su desempeño energético y coeficiente de transferencia de calor se sitúa detrás de los refrigerantes R22 y R502. Comparado con el R502, tiene una curva más abrupta de la dependencia característica de la presión de vapor saturado con la temperatura, la temperatura crítica es baja, y no es alta la temperatura específica del vapor caliente Ascendente, lo cual provoca la necesidad de incrementar el nivel de la compresión. Por esto las posibilidades de usar el R125 en los equipos de refrigeración que tengan condensadores con enfriamiento por aire son extremadamente limitadas. Al mismo tiempo, el R125 tiene más baja (comparado con R22 y R502) la temperatura de descarga y alto flujo másico bajo las presiones de baja succión. Los compresores de refrigeración de pistón que operan con R125 se caracterizan por su carga óptima del cilindro y en consecuencia tienen una gran eficiencia de volumen.
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R 143a refrigerant. Chemical formula CF3-СН 3 ( Trifluoroethanol ) El R143a tiene un potencial de agotamiento del ozono = 0 y un potencial de calentamiento global relativamente alto GWP = 1000, no es tóxico ni tampoco combustible, y no interactúa con los materiales estructurales ni de empacado. Los tres átomos de hidrógeno en la molécula del R143a contribuye a la buena solubilidad en aceites minerales. El calor específico de vaporización es 19,88 kJoule/mole a temperatura de ebullición normal lo cual es un poco más alto que el del R125 (18,82 kJoule/mole). La temperatura de descarga es más baja que la del R12, R22 y R502. Como el análisis energético ha mostrado, la efectividad energética del ciclo de dos etapas con R143a es cercana a la efectividad del ciclo con R502, más baja que la del R22, y más alta que las de R125. R143a. Interviene en las mezclas alternativas de composición multicomponente sugeridas para la sustitución del R12, R22 and R502.
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Refrigerante R 32 refrigerant. Fórmula química CF2H2 ( Difluoromethane ). Relacionado con el grupo HFC. El refrigerante R32 tiene un potencial de degradación de ozono ODP = О y bajos potenciales de calentamiento global GWP = 220, en comparación con R125 y R143a. No es tóxico pero presenta riesgo a la llama. Tiene un alto calor específico de vaporización 20,37 kJoule/mole a la temperatura de ebullición normal y una dependencia abrupta de la presión de vapor saturado con la temperatura y como resultado, el R32 se caracteriza por una elevada temperatura de descarga la cual es la más alta de todos los refrigerantes alternativos, excepto el amoniaco. El R32 es soluble en aceites de poliéster. Cuando es usado en capacidades de refrigeración, el R32 se caracteriza por una alta efectividad energética y productividad de enfriamiento, pero es ligeramente inferior al R22 y R717. El alto nivel de la compresión del R32 exige de modificaciones considerables en el diseño de la capacidad de refrigeración y en consecuencia eleva sus costos. Por tanto el R32 se recomienda para ser usado como un componente de mezcla alternativas de trabajo. Debido al pequeño tamaño de la molécula de R32 comparado con el de las moléculas derivadas del etano, es posible una selectiva pérdida de R32 a través de porosidades en el sistema de refrigeración, lo cual varía la composición de la mezcla multicomponente de trabajo.
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