Ciclos de Refrigeración : Refrigerantes

Los refrigerantes son sustancias que en absorben calor a baja temperatura y baja presión aprovechando que los líquidos, al evaporarse enfrían, como cuando un poco de alcohol se evapora en nuestra piel.

Clasificación:

En la clasificación de los refrigerantes utilizaremos el criterio de ASHRAE y las indicaciones de la EPA (Environmental Protection Agency). La ASHRAE clasifica los regriferantes de forma muy general en los siguientes tipos:

Derivados halogenados
Mezclas zeotrópicas
Mezclas azeotrópicas
Hidrocarburos saturados
Hidrocarburos insaturados
Compuestos orgánicos no alquílicos
Compuestos inorgánicos

Derivados halógenos saturados

Proceden del metano, etanol y propano por sustitución parcial o total de los átomos de hidrógeno por átomos de Cl, F. Pueden ser tipo:

CFC

Contienen Cl, F y C en sus moléculas. Se denominan clorofluorocarbonados. Estos refrigerantes dejaron de utilizarse a finales de 1994 en UEE y afínales de 1995 en el resto de países occidentales.

HCFC

Contiene H, Cl, F y C en su moléculas. Se denominan hidroclorofluorocarbonados. Dejarán de usarse en Europa a finales de 2014.

HFC

Contiene H, F y C en su molécula. Se denominan hidrofluorocarbonados. Son compuestos que no perjudican a la capa de ozono.

PFC

Sólo contienen F y C. Se denominan perfluorocarbonados. Son compuestos que no perjudican la capa de ozono.

Halones

Contienen H, Br, F y C en sus moléculas. Se denominan hidrobromofluorocarbonados. Les afecta la misma prohibición que a los contienen cloro en su molécula.

Derivados halógenos insaturados:

Porceden de hidrocarburos por sustitución parcial o total de los átomos de hidrógeno por átomos de F, Cl, o Br. Por ejemplo el R-1140 el 1-cloroeteno.

Mezcla Isotrópica

Son refrigerantes compuestos por una sustancia binaria que se comporta como un compuesto puro y que mantiene la misma composición tanto en la evaporación como en la condensación. Sus puntos de ebullición llegan a ser con mínima diferencia de temperatura; por ejemplo el R 507A, cuya composición es a partes iguales de R 125 (50%) y R143a (50%), esta mezcla tiene un deslizamiento entre ambos refrigerantes de solo 1°C, lo cual permite hacer recargas sin descompensar la mezcla. Las fugas no alteran su composición.

Mezcla Zeotrópia

Se trata de un refrigerante compuesto por una sustancia ternaria que no tiene la misma mezcla en la evaporación o condensación a una presión constante, este tipo de refrigerantes tienen la característica de que durante el cambio de fase (vapor a líquido / líquido a vapor) los componentes se puede segregar, es decir, separarse entre si, pero al final del cambio continua siendo el mismo refrigerante. A esto se le conoce como deslizamiento de temperatura o “glide”; aquí cabe mencionar que existen refrigerantes con un deslizamiento muy pequeño como, por ejemplo, el refrigerante R 404A, que es una mezcla de R 134a, R 125 y R 143a en proporciones de 4%, 52% y 44% respectivamente; en cuyo caso su extracción se sugiere que SIEMPRE DEBE SER EN ESTADO LÍQUIDO. Las fugas sí alteran su composición.

Mezclas Casi-Azeotropicas

Mezcla Zeotropica con un deslizamiento de temperatura muy pequeño.

Hidrocarburos saturados

Algunos hidrocarburos saturados pueden utilizarse directamente como refrigerante, otros forman parte de mezclas que se han propuesto como sustitutos de los CFC y HCFC. Por ejemplo el R-600, butanom es un componente minoritario del R -416 A.

Hidrocarburos insaturados:

Podemos decir lo mismo que lo dicho en el caso de saturados. Algunos hidrocarburos insaturados forman parte de mezclas propuestas como sustitutos de los CFC y HCFC. Por ejemplo el R-1270, el propileno, es un componente minoritario del R-411B.

Compuestos orgánicos no alquílicos

Entre ellos están el eter etílico, la metil-amina, el eter metílico y algunos más que deben mencionarse debido a su utilización pionera más que a su utilización actual, puesto que son inflamables y tóxicos.

Compuestos inorgánicos

Están los gases simples, o2, N2, etc., y los compuestos inorgánicos, H2O, NH3, CO2, etc.

Propiedades de los refrigerantes

Físicas

Las propiedades físicas dependen principalmente de la temperatura (excepto la masa molecular). Una información exhaustiva debería incluir una tabla de propiedades en función de la temperatura.

Propiedades químicas

Inflamabilidad

Respecto a la inflamabilidad es importante reconocer si lo es y la temperatura de autoignición.

Toxicidad

La toxicidad se medía antiguamente con una numeración dad Underwritens Laboratories. La numeración iba de 1 hasta 6, indicando el número bajo mucha toxicidad. Actualmente se utiliza el criterio de la A.C.G.I.H (American Conference of Covernmental Industrial Hygiene) de los Estadps Unidos. Fija valores de concentración máxima umbral o permisible para distintas sustancias o índice TLV (Threshold limit value). La AIHA (American Industrial Average) que representa el valor medio ponderado en el tiempo para una jornada nrmal de 8 horas en una semana laborable de 40 horas al que pueden estar expuestos los trabajadores de forma continua sin sufrir efectos adversos. El máximo valor permisible que no debe sobrepasarse, para la gran mayoría de refrigerantes halógenos, se ha establecido en 1000 ppm, una excepción es el R-123 con 30 ppm. Por suspuesto el NH3 es un gas tóxico y por tanto su TVL es mucho más bajo 25 ppm.

Compatibilidad con los materiales

Establece la tolerancia de los refrigerantes con los materiales con los estará en contacto. Por ejemplo el NH3 no es compatible con el cobre.

Compatibilidad con el aceite

Es un tema muy importante, los lubricantes son necesarios para engrasar las partes móviles del compresor y para sellar las camisas de los cilindros si es alternativo o las cavidades en el caso de un rotatorio. Un exceso de aceite en el compresor o en el evaporador alteraría las funciones de estos dos intercambiadores, sobre todo en el caso de existir separación entre fase líquida del refrigerante y el aceite.

Código para la identificación de refrigerantes