Ciclo I301 REFRIGERANTES FRIGORIFICAS Y DE CLIMATIZACIÓN MODULO FORMATIVO 0135: MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES

Transcripción

1 MODULO FORMATIVO 0135: MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES FRIGORIFICAS Y DE CLIMATIZACIÓN CICLO FORMATIVO GRADO SUPERIOR DE MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Y DE FLUIDOS (IMA 301)

2 Los fluidos frigorígenos o refrigerantes son parte fundamental en los procesos de conservación, sobre todo en los alimentos. También se utilizan para conseguir ambientes con características climatológicas específicas en las que se controla la temperatura del aire y la humedad, como por ejemplo en secaderos de jamones, bodegas, etc. Denominación y clasificación. Codificación Los fluidos frigorígenos o refrigerantes, según el reglamento de seguridad para plantas frigoríficas, se definen como: Fluido utilizado en la transmisión de calor que, en un sistema de refrigeración, absorbe calor a bajas temperatura y presión, cediéndolo a temperatura y presión más elevadas. Este proceso tiene lugar, generalmente, con cambios de fase del fluido. En la práctica, cualquier fluido que pueda experimentar cambios de estado entre líquido y vapor, intercambiando calor con el medio ambiente que este en contacto, puede utilizarse como fluido frigorigeno. Pero en la realidad cualquier fluido no es válido como refrigerante, tiene que cumplir una serie de requisitos, tales como que tiene que evaporar a una temperatura inferior a la del ambiente que se quiere climatizar. En la actualidad los refrigerantes más utilizados son los derivados halogenados como los HCFC y los HFC, aunque en instalaciones comerciales se siguen utilizando sustancias de origen inorgánico como el NH 3 (amoniaco). También son utilizados como refrigerantes el dióxido de azufre (SO 2 ), el dióxido de carbono (CO 2 ) o el metilcloruro (CH 2 Cl 2 ). 1

3 Denominación Según el reglamento de seguridad para plantas frigoríficas, Real decreto 138/2011: Artículo 4. Refrigerantes. 1. Los refrigerantes se denominarán o expresarán por su fórmula o por su denominación química, o, si procede, por su denominación simbólica alfanumérica. La denominación comercial se entenderá como un complemento y en ningún caso será suficiente para denominar el refrigerante. Clasificación Según su naturaleza los refrigerantes se pueden clasificar en: Inorgánicos: o R717 Amoniaco NH 3 o R718 Agua H 2 O o R764 Anhídrido Sulfuroso SO 2 o R744 Dióxido de carbono CO 2 Orgánicos: Basados en la química del carbono. o Hidrocarburos HC: Formados por carbono e hidrogeno con diferentes tipos de enlace. Presentan buenas características como refrigerante. No son o Hidrocarburos halogenados: En función de su composición estos refrigerantes pueden clasificarse en tres grupos: CFC (clorolfuorocarbonos), HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y HFC (hidrofluorocarbonos). o Clorofluorocarbonos (CFC): son hidrocarburos totalmente halogenados, es decir, todos sus hidrógenos están sustituidos por cloro y flúor. Dejaron de fabricarse y usarse a partir de 1995 según lo acordado en el protocolo de Montreal. o Hidroclorofluorocarbonos (HCFC): o Hidrofluorocarbonos (HFC): derivados halogenados que no contienen cloro en su molécula oxidándose con gran rapidez en capas bajas de la atmósfera. Los HFC son considerados con potencial nulo de daño a la capa de ozono. Según su composición los refrigerantes se pueden clasificar en: Compuestos puros o simples: Formados por un solo tipo de molécula, por un único refrigerante puro. Mezclas: Constituidas por varios refrigerantes puros que no reaccionan entre sí. Las mezclas pueden ser: o Azeotropicas: Cuando los refrigerantes componentes de la mezcla en sus cambios de estado en el circuito frigorífico se comportan, a efectos prácticos, como si se tratara de un refrigerante simple. La mezcla cambia de estado a la misma temperatura y presión. 2

4 o Zeotropicas o no azeotropicas: Cuando los refrigerantes que componen una mezcla realizan sus cambios de estado a presión constante pero no a temperatura constante. Cada componente tiene diferente volatilidad, por lo cual, dada una determinada presión, su composición y temperatura de saturación serán diferentes a las de otra presión diferente. Cada refrigerante cambia de estado a una temperatura diferente, manteniéndose constante la presión en la fase de cambio de estado. Refrigerante Pto. Ebullición a 1 atm R º R134a -26.3º R º 3

5 Según la seguridad que presenten frente a un posible escape de la instalación, se clasifican según su toxicidad y su inflamabilidad. Toxicidad o Grupo A: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo, en el caso de escape o fuga, no supone efectos perjudiciales para los trabajadores que estén expuestos a dicho refrigerante durante una jornada laboral. o Grupo B: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo, en el caso de escape o fuga, no supone efectos perjudiciales para la mayoría de los trabajadores que estén expuestos a dicho refrigerante durante una jornada laboral. Inflamabilidad o Grupo 1: Refrigerantes que no son inflamables en estado de vapor, independientemente de la concentración en la que se encuentre el aire. o Grupo 2: Refrigerantes que muestran un límite inferior de inflamabilidad, cuando se o mezclan con el aire. Este limite es 3.5% en volumen. Grupo 3: Refrigerantes que con un límite inferior de inflamabilidad al 3.5% en volumen, cuando forman una mezcla con el aire. Grupos de seguridad de refrigerantes en función de la inflamabilidad y toxicidad Altamente inflamable A3 B3 Ligeramente inflamable A2 B2 No inflamable A1 B1 Baja toxicidad Alta toxicidad En función del grado de peligrosidad para las personas pueden incluirse en uno de los siguientes grupos: Grupo de alta seguridad (L1): Refrigerantes no inflamables y de acción toxica ligera o nula (A1). R12, R22, R134a Grupo de media seguridad (L2): Refrigerantes con acción toxica o corrosiva o inflamables o explosivos mezclados con aire en un porcentaje en volumen igual o superior a 3.5% (A2, B1, B2). R717 Grupo de baja seguridad (L3): Refrigerantes inflamables o explosivos mezclados con aire en un volumen inferior al 3.5% (A3, B3). R170, R600, R290 Codificación Serie 000 Serie 100 Serie 200 Serie 300 Serie 400 Serie 500 Serie 600 Serie 700 Serie 1000 Calendario de uso de los refrigerantes Compuestos incluidos en cada serie numérica Compuestos basados en metano Compuestos basados en etano Compuestos basados en propano Compuestos orgánico cíclico Mezclas zeotropicas Mezclas azeotropicas Compuestos orgánicos no incluidos en las demás series Compuestos inorgánicos Compuestos orgánicos insaturados La problemática más importante que vienen arrastrando los refrigerantes utilizados ha sido la destrucción de la capa de ozono a causa del cloro que contenían los refrigerantes de origen halógeno, 4

6 como los CFC (clorofluorocarbonos) y los HCFC (hidroclorofluorocarbonos). Además de la destrucción de la capa de ozono, los CFC también contribuyen al calentamiento global al absorber la radiación infrarroja por el efecto invernadero. 1ª Generación CFC s (contienen cloro, flúor y carbono) 2ª Generación HCFC s (contienen Hidrogeno, cloro, flúor y carbono) 3ª Generación HFC s (contienen Hidrogeno, flúor y carbono) 4ª Generación HFO s (contienen Hidrogeno, flúor, olefina (compuestos con doble enlace de carbono) y son compuestos insaturados), refrigerantes con cero agotamiento a la capa de ozono y muy bajo potencial de calentamiento global (GWP). 5

7 Características y propiedades Toxicidad Inflamabilidad Explosividad Posibilidad de detección de fugas Características físico-químicas No deben ser tóxicos No deben ser inflamable No deben ser explosivo Los refrigerantes no tienen olor Existen métodos para detectar las fugas característico, salvo alguno, NH3. de refrigerante. Aparatos electrónicos, ultrasónicos o adicción de aditivos ultravioletas. Características termodinámicas Temperatura de ebullición Temperatura a la que el Debe ser baja, aun operando a refrigerante cambia de liquido a gas presiones positivas. Estará relacionada con la temperatura ambiente del local que queramos refrigerar. Temperatura de congelación Ha de ser inferior a la temperatura que exista en el evaporador. No se podrá escoger un refrigerante que congele a la que trabaja el evaporador Temperatura critica Es una temperatura a considerar especialmente en el diseño del Debe de ser elevada. condensador, ya que ningún vapor se va a condensar a una temperatura mayor de la crítica aun teniendo presiones muy elevadas. Presión de condensación Debe de ser lo suficientemente baja para que determine la robustez del compresor y del condensador Volumen especifico Propiedades Volumen ocupado por unidad de masa de un material. Caudal másico Cantidad de refrigerante que se tiene dentro del circuito. Solubilidad en agua Capacidad para absorber humedad del ambiente. Solubilidad en aceite Capacidad de mezclarse con el aceite. Para los fluidos refrigerantes el volumen específico que nos interesa es el de vapor de refrigerante, que será el que determine la capacidad del compresor. Debe ser bajo en fase vapor y alto en fase liquida. Depende de la presión y entalpia del mismo, en cada parte del sistema. Deben de tener baja solubilidad con el agua. Debe ser completamente miscible con el aceite refrigerante para asegurar que sea arrastrado por el circuito frigorífico, retornando al carter del compresor. 6