Tema 3.
Refrigerantes
Tipos, propiedades y particularidades de los refrigerantes y aceites empleados en climatización de vehículos. Refrigerantes y sistemas futuros, incluido el R1234yf. Particularidades del manejo de los diferentes sistemas.
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Características de un buen refrigerante • Alto calor latente de evaporación. • Temperaturas adecuadas de evaporación de acuerdo a la aplicación • Miscibilidad ( buena mezcla) y compatibilidad con aceites • Presiones de condensación bajas. • No inflamable, no explosivo, no tóxico, no corrosivo • Químicamente estable • Fácil detección y localización de fugas • Bajo punto de congelación • Alta temperatura crítica • Moderado volumen específico de vapor • Bajo costo
• El calor latente de evaporación es el calor absorbido a pasar de estado líquido a gaseoso. • Los refrigerantes utilizados en congeladores necesitan una temperatura de evaporación más baja a los utilizados en aire acondicionado. • El refrigerante es el encargado de transportar el aceite por el circuito para lograr una adecuada lubricación del compresor. • Las presiones de condensación altas requieren elementos más robustos, sistemas de sellado mejores y son potencialmente más peligrosas. • Si el refrigerante se congelara, el circuito no funcionaría. • La alta temperatura crítica nos dará un margen más amplio de presiones de trabajo. • Si el volumen específico de vapor es bajo se necesitarán compresores muy grandes que ocuparan gran espacio.
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Conceptos de química orgánica
F Cl C H F ACEITUNA
F
F F C
H
H
C F
• Con efectos didácticos, podemos comparar una molécula con una banderilla. En la banderilla podemos incluir varios ingredientes diferentes o hacer la mismas con un único ingrediente. • El elemento principal en química orgánica es el carbono. Dicho elemento se combina con hasta 4 diferentes (se pueden clavar en el hasta cuatro palillos) • Si uno de estos elementos es un átomo de carbono, este segundo elemento se podrá combinar con hasta otros 3. • En el caso de refrigerantes los ingredientes habituales son cloro, flúor e hidrógeno. • Los átomos de carbono se pueden unir entre ellos por enlaces, simples, dobles o triples. Es como si pusiéramos dos palillos para unir entre si dos aceitunas.
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Tipos de refrigerantes Por composición química
Por su seguridad
• CFC: Cloro Fluor carbonados • HCFC: Hidro Cloro Fluor Carbonados • HFC: Hidro Fluor Carbonados • PFC: Per Fluor Carbonados (sin hidrógeno) • HC: Hidro Carburos • Mezclas de gases.
• Grupo 1: No combustibles, no tóxicos • Grupo 2: tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones mayores del 3.5% en volumen mezclados con aires • Grupo 3: tóxicos, corrosivos o explosivos a concentraciones menores o iguales del 3.5% en volumen mezclados con aires
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Denominación refrigerantes
Wikipedia
• El sistema de nomenclatura consiste en "prefijo01234a", donde: – – – – –
0 = Número de dobles enlaces. (Se omite si es cero). 1 = Número de átomos de carbono - 1. (Se omite si es cero) 2 = Átomos de hidrógeno + 1 3 = Átomos de flúor 4 = Átomos de cloro reemplazados por átomos de bromo (se le añade el prefijo B), o átomos de yodo (se le añade el prefijo I). (Se omite si es cero). – a = Letra o letras añadidas para identificar los isómeros. En el caso de un haloalcano de dos carbonos, el isómero "normal", sin letra, para una numeración es aquel que tiene la menor diferencia de masas entre los carbonos. A continuación las letras a, b, etc. son adjudicadas sucesivamente a cada isómero conforme la diferencia de masas se aleja de la del "normal".
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Ejemplo denominación refrigerante 1 = Número de átomos de carbono - 1. (Se omite si es cero) 2 = Átomos de hidrógeno + 1 3 = Átomos de flúor
F Cl
C F
R_ _ 22
H
F
F
F
C
C
F
H
R_ 134 a
H
(1,1,1,2 Tetrafluor etano)
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Isómeros 1 = Número de átomos de carbono - 1. (Se omite si es cero) 2 = Átomos de hidrógeno + 1 3 = Átomos de flúor
F
F
F
C
C
F
H
R_ 134 a
(1,1,1,2 Tetrafluor etano)
H H
F
F
C
C
F
F
R_ 134 b
H
(1,1,2,2 Tetrafluor etano)
• Los isómeros tienen los mismos elementos y las mismas cantidades, pero su distribución en la molécula es diferente.
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Refrigerantes
• Los refrigerantes que se han utilizado tradicionalmente en sistemas de aire acondicionado de vehículos han sido R12 y R134a. • Actualmente el uso de R12 está TOTALMENTE prohibido como refrigerante, incluso en la reparación de circuitos que llevaran dicho refrigerante. • El R134a está en vías de sustitución por otro refrigerante R1234yf, aunque se pueden seguir fabricando equipos con dicho refrigerante y se puede continuar usando en las reparaciones. • El uso de envases monodosis está prohibido en la CEE, y sólo se pueden utilizar envases reutilizables por personal autorizado. • El R12 por contener cloro en presencia de llama o altas temperaturas puede producir fosgeno, gas altamente tóxico responsable del mayor número de muertes por armas químicas durante la primera guerra mundial, por lo que no se debe fumar durante su manipulación. • Debemos utilizar refrigerantes procedentes de proveedores de reconocido prestigio. Actualmente se han detectado refrigerantes de mala calidad, con componentes tóxicos o que pueden dañar el circuito de aire acondicionado. Algunos fabricantes de automóviles han emitido comunicados a su red informando de la existencia de dichos refrigerantes.
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R134a • Gas refrigerante que sustituye al R12 en instalaciones frigoríficas. No daña la capa de ozono. Tiene gran estabilidad térmica y química, baja toxicidad y no es inflamable. • No es miscible con los aceites minerales empleados con R12. • Debe ser almacenado en lugares frescos, ventilados y lejos de focos de calor. • Sus vapores son mas densos que el aire y se suelen acumular en el suelo
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Tabla de presiones de condensación del R134a Presión de vapor R134a 20 19 18 17 16
) 15 s b 14 a 13 r 12 a 11 B ( 10 n 9 ó i 8 s 7 e 6 r P 5
Líquido Gas
4 3 2 1 0
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
T ºC
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Mezclas azeotrópicas • Son mezclas de varios gases, que dan como consecuencia unas presiones de trabajo en el circuito similares a las de R12 + R134a. • Al ser compuestos diferentes, la permeabilidad a través de mangueras es diferente, por lo que su composición evolucionará con el tiempo
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Aceites
Utilizar solamente los aceites recomendados por fabricante del equipo o del compresor
PAG (R134a) Viscosidad
Ester
IMPORTANTE: Leer ficha de seguridad del aceite. Mineral (R12)
• El aceite es un elemento de vital importancia a la hora de garantizar la vida del compresor. • Los aceites refrigerantes sintéticos son altamente higroscópicos ( absorben la humedad), por lo que hay que mantener los envases sellados y cerrarlos inmediatamente después de su uso. • Cada fabricante de compresores utiliza un tipo de aceite, y este puede variar dentro del mismo fabricante dependiendo del tipo de compresor. • Se recomienda utilizar el aceite original recomendado por el fabricante del vehículo o compresor. • Los sistemas con R12 utilizaban aceite base mineral específico para refrigeración. • Los sistemas con R134a utilizan normalmente aceites sintéticos tipo PAG (polialquileglicol). • EL aceite sintético con base éster, se utiliza en ocasiones en sistemas de R12 reconvertidos a R134a. • Se recomienda utilizar guantes durante la manipulación de aceites.
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Conexiones en función del refrigerante
Adaptadores para “retrofitting”
• Los sistemas de R12 llevan conexiones de carga tipo rosca. • En los sistemas de R134a las conexiones son de tipo rápido. • El los sistemas reconvertidos (retrofitting) de R12 a R134a, se deben poner adaptadores en las válvulas de carga para evitar errores. • Los sistemas con R1234yf llevarán válvulas de carga diferentes a las de R134a y R12.
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