REFRIGERACIÓIN POR COMPRESIÓN FLUIDOS REFRIGERANTES

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Tomás Segura Henríquez
hace 7 años
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1 REFRIGERACIÓIN POR COMPRESIÓN FLUIDOS REFRIGERANTES

2 REFRIGERANTE Es un fluido que actúa como agente de enfriamiento, el cuál alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor, respectivamente Los primeros refrigerantes utilizados (en las primeras máquinas de producción mecánica de frío en 1867) fueron el amoniaco (NH3), el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2). Pero por ser tóxicos, explosivos y corrosivos, su utilización estaba restringida a usos industriales

3 Amoníaco (NH3) Sigue siendo uno de los refrigerantes mas empleados en instalaciones de gran tamaño (fábricas de hielo, grandes almacenes de refrigeración y/o congelación, etc.), debido a que es el refrigerante conocido que tiene el mayor efecto frigorífico (alto calor latente de evaporación). Es uno de los más baratos y fáciles de conseguir y tiene gran estabilidad química, no afecta el medio ambiente y no contribuye al efecto invernadero. Como inconveniente es que es irritante para el humano y puede llegar a ser explosivo en grandes concentraciones, pero puede ser detectado fácilmente por el olor por lo que se emplea en industrias con alto nivel de control CO2 A pesar de los efectos en el calentamiento de la atmósfera, la industria de la refrigeración está considerando al CO2 como uno de los refrigerantes del futuro, como medida tendiente a la conservación de la energía

4 A partir de 1928, se empezó el empleo de hidrocarburos halogenados llamados freones Los freones son un grupo de refrigerantes de bajo peso molecular fundamentalmente derivados del metano y el etano en los que alguno o todos sus átomos de H se han sustituidos por halógenos normalmente flúor, cloro y bromo. En función de su composición estos refrigerantes pueden clasificarse en tres grupos: Refrigerantes CFC (clorofluorocarburos) Ejemplo R-12 y R-500 Refrigerantes HCFC (hidroclorofluorocarburos) Ejemplo R-22 Refrigerantes HFC (hidrofluorocarburos) Ejemplo R- 134A, R-407C Entre 1928 y 1980, los refrigerantes más usados fueron los freones R-12 y R-22. El primero era empleado para pequeños refrigeradores y el segundo para refrigeradores y congeladores comerciales y residenciales

5 POTENCIAL DE DESTRUCCIÓN DE OZONO (ODP) Cuando se elimina la capa de ozono se crea un agujero por donde entran a la atmósfera los rayos UV emitidos por el sol y que provocan en el ser humano diversos trastornos (cáncer de piel, debilitamiento del sistema inmunológico, cataratas), pero también afectan los ecosistemas, los cultivos, la vida acuática e incluso el sistema radiactivo de la atmósfera El ODP (Ozone Depletion Potential) es la medida de la capacidad destructiva de un compuesto químico frente a la capa de ozono

6 En la década de los 80 s se postuló que los CFC (clorofluorocarburos) tenían efectos dañinos para la capa de ozono Debido a su alta estabilidad, tienden a migrar hacia las capas superiores de la atmósfera donde por efecto de la luz se libera un átomo de cloro como radical libre (radical cloro) altamente reactivo y con gran afinidad por el ozono, que al reaccionar con éste, rompe la molécula de ozono. La reacción es catalítica, se estima que un solo átomo de cloro destruye hasta 30, 000 moléculas de ozono El CFC permanece aproximadamente 2 años en la atmósfera donde se encuentra el ozono

7 El refrigerante R-11 (triclorofluorometano CCl 3 F) es el más destructivo de los refrigerantes por tener 3 átomos de cloro y se le ha dado un valor arbitrario de ODP =1 El Protocolo de Montreal, (Canadá, 1987) acuerdo internacional para la protección de la capa de ozono, estableció primero la eliminación de los CFC (clorofluorocarburos) de mayor contenido en cloro (R-12 y R-11) (a partir de 2002) y posteriormente la retirada gradual de los HCFC (hidroclorofluorocarburos) (R-22) (hasta el 2040) Los HFC (hidrofluorocarburos) no poseen cloro en su molécula por que tienen un ODP=0 y no tienen actualmente ninguna limitación para su uso debido a su nulo efecto sobre la capa de ozono. Los HFC son conocidos con el nombre de "refrigerantes verdes", ejemplos el R-407C, el R-134A y el R-410A

Los nuevos refrigerantes HFC están sustituyendo a los CFC y HCFC: USO O SERVICIO Refrigeración Comercial y Doméstica Refrigeración y Congelación Comercial y Doméstica CFC/HCFC (prohibido) HFC

8 Los nuevos refrigerantes HFC están sustituyendo a los CFC y HCFC: USO O SERVICIO Refrigeración Comercial y Doméstica Refrigeración y Congelación Comercial y Doméstica CFC/HCFC (prohibido) HFC (sustituto) R-12 (CFC) R-134A, R-409, R-401A, R-401B R-22 (HCFC) R-407C Transporte Refrigerado R-500 (CFC) R-401B Cámaras de Enfriamiento Vitrinas de Súper Mercados Aplicaciones Industriales Transporte refrigerado R-502 (CFC) R-404A, R-408, R-402A

9 Por otra parte, el GWP o Global Warning Potencial mide la capacidad de una sustancia para producir efecto invernadero o de calentamiento global del planeta. Convencionalmente se ha establecido un valor de GWP para el CO 2 =1 Todos los gases refrigerantes contribuyen al calentamiento de la tierra. A partir del Protocolo de Kyoto existen compromisos por parte de la Unión Europea y muchos países mas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los gases que pertenecen al grupo de los HFC (hidrofluorocarburos) contribuyen al efecto invernadero y al recalentamiento del planeta, debido a que tienen capacidad para absorber los rayos infrarrojos. Incluso son más severos que las emisiones de CO 2 (Ej: R-134 tiene un GWP =1300) por lo que se usan sólo en circuitos cerrados. Es necesario seguir regulando la producción de estos refrigerantes y establecer que refrigerantes se utilizarán en el futuro.

10 Los refrigerantes deben reunir ciertas características: Característica del refrigerante Seguridad No dañino al ambiente Buenas propiedades físicas y termodinámicas Bajo costo Funcionalidad Propiedades No tóxico, no explosivo y no inflamable - No dañino a la capa de ozono - Sin efecto invernadero - Fácil detección de fugas (por olfato) - Fácilmente desechable - Alto calor latente - Bajo volumen del vapor - Baja temperatura de congelación - Bajo costo por kilogramo - Alto radio calor latente /costo - Fácil disponibilidad - Estabilidad química - No corrosivo - GRUPO 1: No son combustibles ni tóxicos. Incluye todos los refrigerantes halogenados más utilizados. (R11,R12, R22, R113, R114, R500, R502) - GRUPO 2: Tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones mayores de 3,5% en volumen mezclados con el aire. (Amoniaco, Anhídrido Sulfuroso (SO2), cloruro de metilo) - GRUPO 3: Tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones menores o iguales a 3,5% en volumen. (Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno y Metano). -Una pequeña cantidad de fluido absorbe gran cantidad de calor - Equipos mas pequeños (líneas de aspiración y compresión) - Evitar congelación en el evaporador Cuando el calor latente es alto, la masa del refrigerante circulando es pequeña y si el volumen específico del vapor es bajo, se tendrá un gran aumento en la capacidad y eficiencia del compresor, lo que disminuye el consumo de potencia y permite el uso de un equipo pequeño y mas compacto. - Que soporte repetidos cambios de estado - Que no ataque el material del sistema

11 Nomenclatura: Los refrigerantes pueden identificarse por un código (una R y 3 cifras) adoptado internacionalmente siguiendo las siguientes reglas: La primera cifra indica el número de átomos de Carbono menos 1 (C-1) La segunda es el número de átomos de Hidrógenos más 1 (H + 1) La tercera se refiere al número de átomos de fluor (F) R-(C-1)-(H+1)-(F). El resto de valencias, salvo que se indique lo contrario, quedan cubiertas con cloro. Si la molécula contiene átomos de Bromo se procede a añadir a la derecha una B seguida del número de dichos átomos. Cuando sólo aparezcan dos cifras se entiende que la primera no escrita será cero. EJEMPLO: R-11 (C Cl 3 F) (Triclorofluorometano) Carbonos: 1-1 = 0 Hidrógenos: 0+1 = 1 R-011 R-11 Flúor: 1 (Resto: 3 átomos de Cloro) Las mezclas de refrigerantes azeótropos (disolución de 2 o más líquidos cuya composición no cambia por destilación) se expresan por las denominaciones de sus componentes intercalando entre paréntesis el porcentaje en peso correspondiente a cada uno. También pueden designarse por un número de la serie 500 completamente arbitrario. (R-500, R-502). Las mezclas no azeotrópicas se designan con la serie 400 (R-404, R-408, R-409). Los refrigerantes de los compuestos inorgánicos corresponden a la serie 700 y se identifican añadiendo al 700 el peso molecular del compuesto. Por ejemplo, el amoniaco (NH3) que se denomina R-717, el anhídrido carbónico (CO2) es el R-744 y el anhídrido sulfuroso (SO2) se denomina R Los de la serie 600 son derivados del isobutano como el R-600

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