UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO AIRE ACONDICIONADO LOS REFRIGERANTES
Nombre: Tema: Docente:
ÍNDICE: 1._ Marco Teórico
---------------------------------------------
Pág. 2
1.1._ Concepto
---------------------------------------------
Pág. 2
1.2._ Historia
---------------------------------------------
Pág. 3
1.3._ En la actualidad
-------- ---------------------------------------- Pág. 4
1.4._ Identificación
----------------------------------------------- Pág. 5
1.5._ Características Características
----------------------------------------------- Pág. 6
2._ Clasificación.
----------------------------------------------------
2.1._ Según su composición
Pág. 7 Pág.
--------------------------------------------- Pág. 7
2.2._ Según el Reglamente Reglamente de Instalaciones Frigoríficas ----------------Pág. 10 2.3._ Según su función
---------------------------------------------Pág. 10
3._ Propiedades Generales.
-------------------------------------
Pág.11
3.1._ Propiedades Termodinámicas Termodinámicas
-------------------------------
Pág.11
3.2._ Propiedades Físico-Químicas
--------------------------------
Pág. 13
4._ Aplicación Industrial.
------------------------------------
Pág. 23
5._ Los Refrigerantes Ecológicos.
------------------------------------
Pág. 28
6._ Costos.
-------------------------------------------
7._ Cuadro Comparativo de Propiedades.
Pág. 30
----------------------------
Pág. 32
----------------------------------------------------
Pág. 36
9._ Citas Referenciales.
--------------------------------------------
Pág. 37
10._ Referencia Bibliográfica. Bibliográfica.
--------------------------------------------
Pág. 38
8._ Mapa mental.
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ÍNDICE: 1._ Marco Teórico
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Pág. 2
1.1._ Concepto
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Pág. 2
1.2._ Historia
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Pág. 3
1.3._ En la actualidad
-------- ---------------------------------------- Pág. 4
1.4._ Identificación
----------------------------------------------- Pág. 5
1.5._ Características Características
----------------------------------------------- Pág. 6
2._ Clasificación.
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2.1._ Según su composición
Pág. 7 Pág.
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2.2._ Según el Reglamente Reglamente de Instalaciones Frigoríficas ----------------Pág. 10 2.3._ Según su función
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3._ Propiedades Generales.
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3.1._ Propiedades Termodinámicas Termodinámicas
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Pág.11
3.2._ Propiedades Físico-Químicas
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Pág. 13
4._ Aplicación Industrial.
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Pág. 23
5._ Los Refrigerantes Ecológicos.
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Pág. 28
6._ Costos.
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7._ Cuadro Comparativo de Propiedades.
Pág. 30
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Pág. 32
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Pág. 36
9._ Citas Referenciales.
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Pág. 37
10._ Referencia Bibliográfica. Bibliográfica.
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Pág. 38
8._ Mapa mental.
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1._MARCO TEÓRICO: 1.1._ CONCEPTO: Se denomina refrigerante a aquella substancia que va a realizar la tarea de enfriar, es decir disminuir la temperatura, a un cuerpo u otra substancia que interacciona con él, actúa como un agente de enfriamiento. También se le llama fluido frigorígeno y es el elemento primordial en un sistema de refrigeración, en el cual absorbe calor a bajas temperaturas y presión mediante su evaporación y cede calor a temperaturas y presión más elevadas al condensarse.
Imagen N° 1:
Proceso de Refrigeración.
Es así que cualquier substancia que cambie de líquido a vapor y viceversa, puede funcionar como refrigerante, y su uso comercial útil va a depender del rango de presiones y temperaturas a que haga estos cambios. Existe un gran número de fluidos refrigerantes que son fácilmente licuables; no obstante, sólo unos cuantos son utilizados en la actualidad. Se han dejado de usar algunos refrigerantes como el R-11, R-12, R-113, R-115, etc., debido al deterioro que causan a la capa de ozono en la estratósfera. En su lugar, se van a utilizar otros refrigerantes como el R-123, el R-134. Los grandes fabricantes de refrigerantes, siguen trabajando en el desarrollo de nuevos productos con ciertas ventajas y características características que los hacen hacen más apropiados. apropiados. []
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1.2._ HISTORIA DE LOS REFRIGERANTES: Desde la antigüedad el hombre ha necesitado del uso de algún elemento para mantener a una baja temperatura sus alimentos y bebidas, también para mantener un ambiente fresco en épocas de estaciones muy calurosas, es así que el hombre uso como refrigerante al hielo, el agua en estado sólido, y nieves naturales los cuales podían obtener en invierno y almacenarlo en fosos para su utilización en épocas en las que lo necesiten. Es por ello que se puede decir que 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 aproximadamente dos mil libras de hielo en 24 horas. [] 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. En 1715, utilizando una mezcla de nieve y nitrato amónico, Daniel Gabriel Fahrenheit estableció el cero de su termómetro; en 1760 von Braun solidificó el mercurio a -40ºC. En el siglo XIX numerosos científicos estudiaron las leyes que rigen las mezclas frigoríficas, y las mezclas de hielo y sal común, que permiten disminuir la temperatura hasta -20ºC. Sin embargo, los métodos de refrigeración por estos productos, son discontinuos y de capacidad muy limitada, por lo que no se puede hablar de refrigeración hasta la invención de la refrigeración mecánica. La primicia de la obtención de frío por evaporación se adjudica a William Cullen, que hacia 1750 consiguió producir hielo mecánicamente con agua como refrigerante. Pocos años después, en 1754, Joseph Priestley descubrió el amoníaco y el dióxido de carbono, que mostraron poseer propiedades termodinámicas convenientes para ser usados en refrigeración. En el siglo XVIII, numerosos físicos y químicos, entre los que destaca Antoine Baumé, empleaban mezclas refrigerantes en el laboratorio. Baumé publicó Disertation sur l'éther ,2donde expone como consiguió hielo artificial. Sin embargo, ni Cullen ni Baumé explotaron su descubrimiento para fabricar hielo. Alrededor de 1761, Joseph Black, alumno de Cullen, desarrolló su teoría del calor latente de fusión y evaporación. En 1834 Jacob Perkins utilizó éter sulfúrico a baja presión como procedimiento de refrigeración en la primera máquina de compresión de vapor. En 1859 Ferdinand Carré patenta su máquina de absorción con amoníaco.
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En Australia fue James Harrison3 quien construyó la primera máquina, que fue instalada en la cervecería de Glasgow & Thunder, en Berdigo, Victoria, en 1860 y allí funcionó durante muchos años. En 1863 Charles Tellier patentó el éter metílico. Luego en 1872, Robert Boyle investiga las mezclas refrigerantes y patenta el primer compresor con amoníaco. Por las mismas fechas Thadeus S.C. Lowe introduce el CO2. Poco después, en 1874, Raoul-Pierre Pictet patenta un compresor con SO2 y en 1878 el francés Vincent utiliza el cloruro de metilo CH3Cl Se puede ver cómo el éter, muy peligroso, dio paso al amoníaco, al dióxido de azufre, al cloruro de metilo y al dióxido de carbono, pero siguieron teniendo graves inconvenientes; El amoníaco es tóxico, inflamable y ataca al cobre, el cloruro de metilo es tóxico y explosivo en mezcla con el 10 a 15 % de aire, el dióxido de azufre es tóxico y agresivo con los metales, por lo cual, continuó la búsqueda de refrigerantes más seguros y de mejor rendimiento. Esta búsqueda culminó en 1930 cuando Thomas Midgley de Dupont, anunció el primer fluorocarbono, el Freon-12, que condujo a la familia que ha dominado la refrigeración por compresión hasta finales de los 80. [] 1.3._ REFRIGERANTES EN LA ACTUALIDAD: Los productos clorofluorados, conocidos como CFC´s son derivados del metano cuando satura sus átomos de hidrógeno con átomos de flúor y de cloro. Estas sustancias resultaron ideales como refrigerantes porque eliminaban en gran parte los inconvenientes de los productos anteriores, pero a partir del hallazgo de Frank Sherwood Rowland y Mario Molina en 1974, de la influencia de estos productos en la formación del agujero de la capa de ozono, debido a su contenido en cloro, muchos países se reunieron en Montreal y redactaron un protocolo para la sustitución escalonada de estos productos frigorígenos por otros más ecológicos. En el protocolo de Montreal se estableció como fecha para la desaparición de los CFC el 1 de enero de 1996 y para los HCFC el 1 de enero de 2003, posteriormente acercada al 2014 y en Europa acordada para el 2004. Desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar HCFC puros para el mantenimiento y recarga de equipos existentes en esa fecha y desde el 1 de enero de 2015, se hizo uso de HCFC reciclados. Todo esto ha provocado que las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero hayan aumentado un 60 % desde 1999. Posteriormente se han encontrado otras soluciones, como la conocida con el nombre de «refrigerantes verdes» como el R-407C, el R-134A y el R-410A, pero tampoco podrán usarse en 2022 para equipos nuevos y está sin determinar la fecha límite de su uso para servicio y mantenimiento. Curiosamente, todo este problema está haciendo que se piense en volver a usar los ahora denominados «refrigerantes naturales» como el amoníaco, su aplicación en equipos de refrigeración comercial se ha mantenido hasta hoy en día y muchos profesionales lo consideran como el refrigerante del futur o. []
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1.4._ IDENTIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES: Los refrigerantes se identifican por números después de la letra R, que significa "refrigerante". El sistema de identificación ha sido estandarizado por la ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers). Es necesario estar familiarizado con los números, así como con los nombres de los refrigerantes. En la tabla N°1, aparecen los refrigerantes más comunes. Cabe mencionar que las mezclas zeotrópicas, son refrigerantes transitorios que se desarrollaron para substituir al R- 22 y al R-502, aunque algunas de estas, van a permanecer como sustitutos de estos refrigerantes. Tabla N° 1 IDENTIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES Designación de n° a los principales refrigerantes. Los n° entre paréntesis indican el % de cada componente en la mezcla.
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1.5._ CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRIGERANTES: Teniendo ya un concepto claro de lo que es un refrigerante, es claro que para su utilización en un ciclo de refrigeración por compresión, estas sustancias deben tener las siguientes características, las cuales afectan al rendimiento de un ciclo de refrigeración: Presión
de evaporación superior a la atmosférica para evitar infiltraciones de aire en el sistema Presión de descarga no muy alta. Para
evitar la necesidad de un equipo robusto, y desde luego por debajo de la presión crítica. Relación
de compresión baja. La potencia del compresor aumenta con la relación de compresión. Temperatura de descarga no muy alta.
Para evitar la descomposición del aceite lubricante o del refrigerante o la formación de contaminantes. Calor
latente de vaporización lo más alto posible. Cuanto mayor, mejor producción frigorífica específica y menor caudal másico Temperatura
de ebullición, por debajo de la temperatura ambiente a presión atmosférica, fácilmente controlable y por encima de la temperatura de congelación. Volumen específico.- Debe ser lo más bajo
posible para evitar grandes tamaños en las líneas de aspiración y en el desplazamiento de compresor Calor
específico. Debe ser lo más alto posible en el vapor, para que absorba una gran cantidad de calor y lo más bajo posible en estado líquido para reducir el vapor en la vaporización súbita Punto
de congelación. Debe ser inferior a la temperatura mínima del sistema, para evitar congelamientos en el evaporador. Densidad. Debe
ser elevada para requerir pequeñas dimensiones en las líneas
líquido.
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2._CLASIFICACIÓN: Se dan clasificaciones de los refrigerantes según varios criterios, en este informe se toman en cuenta los más generales e importantes:
2.1. S E G ÚN S U COMP OS IC IÓN:
Compuestos Inorgánicos Son el agua ( 2 ) y el Amoniaco ( 3 ) y algunos compuestos que interaccionan con el Oxígeno. Muchos de los primitivos refrigerantes eran compuestos inorgánicos, algunos de los cuales siguen todavía utilizándose. Estos compuestos se relacionan en la tabla n°2. Tabla N° 2
R efrig erantes Inorgánicos
Designación de Refrigerantes. Norma 34, ASRE, Refrig. Eng. [ Vol 65, n°2, pag. 49 ]
DESIGNACIÓN NUMÉRICA
NOMBRE QUÍMICO
FÓRMULA QUÍMICA
717 718 729 744 764
Amoniaco Agua Aire Anhídrido carbónico Anhídrido sulfuroso
2 2
7
2 2
Compuestos Orgánicos
Son aquellos que están compuestos con Carbono y halógenos, también llamados halocarbonos. Según la norma 34 de la Sociedad Americana de Ingenieros de Refrigeración (ASRE) los refrigerantes se clasifican según los siguientes grupos: Hidrocarburos Halogenados: Este grupo comprende a los refrigerantes que contienen uno o más de los tres halógenos: cloro, flúor y bromo. Su designación numérica, nombre químico y fórmula química de los miembros de este grupo utilizados comercialmente se presenta en la tabla siguiente: Tabla N° 3
Refrigerantes Hidrocarburos Halogenados
Designación de Refrigerantes. Norma 34, ASRE, Refrig. Eng. [ Vol 65, n°2, pag. 49 ]
DESIGNACIÓN NOMBRE QUÍMICO FÓRMULA QUÍMICA NUMÉRICA Tricloromonofluormetano 11 3 Diclorodifluormetano 12 2 2 Monoclorotrifluormetano 13 3 Monoclorodifluormetano 22 2 Cloruro de metileno 30 2 2 Cloruro de metilo 40 2 Triclorotrifluoretano 113 3 2 Diclorotetrafluoretano 114 2 2 Diclorotetrafluoretano 114a 2 3 Difluoretano 152a 3 2 El sistema de numeración de este grupo de refrigerantes sigue la siguiente regla: El 1° digito de la derecha es el número de átomos de flúor en el compuesto. El 2° digito de la derecha es uno más que el número de átomos de hidrógeno del compuesto. Y el 3° digito de la derecha es uno menos que el número de átomos de carbono del compuesto. Cuando el últimos digito es cero, se omite. En este grupo aparecen los refrigerantes populares: R-12 y R-22. Estos refrigerantes se venden con los nombres comerciales de Freón, Genetron, Isotron y Arcton, nombres patentados por E.I. du Pont de Nemours and Company, General Chemical Division of Allied Chemical and Dye Corporation, Pennsylvania Salt Manufacturin Company, e Imperial Chemicals of England, respectivamente. Estos hidrocarburos fluorados fueron desarrollados en 1928 por investigaciones realizadas por Charles Kettering y el Dr. Thomas Migley de General Motors Corporation. La organización de fabricación se llamaba Kinetic Chemical Company, que eso ahora la Freon Products Division de du Pont. A los diecisietene años, las patentes expiraron, y otros fabricantes comenzaron a producir hidrocarburos fluorados.
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Mezclas Aceotrópicas Una mezcla aceotrópica de dos sus sustancias es una mezcla que no se puede separar en sus componentes por destilación. Una mezcla aceotrópica se evapora y condensa como una sustancia simple, con propiedades que son diferentes de las de sus constituyentes. La única mezcla aceotrópica comercial es el Refrigerante 500, que es una mezcla de Refrigerante 12 y Refrigerante 152a en una proporción de 73.8% y 26.2%, en peso respectivamente. Hidrocarburos Algunos hidrocarburos se utilizan como refrigerantes, especialmente para uso en las industrias del petróleo y petroquímicas. Estos refrigerantes se relacionan en la Tabla n°4.
Tabla N° 4
Hidrocarburos Refrigerantes
Designación de Refrigerantes. Norma 34, ASRE, Refrig. Eng. [ Vol 65, n°2, pag. 49 ]
DESIGNACIÓN NUMÉRICA
NOMBRE QUÍMICO
FÓRMULA QUÍMICA
50 170 290
Metano Etano Propano
4 2 2 3 2 3
Sustancias Orgánicas No Saturadas Dos refrigerantes raramente utilizados son compuestos orgánicos no saturados: Refrigerante 1150, etileno, y Refrigerante 1270, propileno.
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2.2. S E G ÚN E L R E G LA ME NTO DE LA S INS TA LA CIONE S FR IG OR ÍF IC A S : Los refrigerantes se clasifican en función de sus efectos sobre la salud y la seguridad, en dos grupos:
Por Su Inflamabilidad.
Grupo 1: Refrigerantes no inflamables en estado de vapor a cualquier concentración en el aire. Grupo 2: Refrigerantes cuyo límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, es igual o superior al 3,5 % en volumen (V/V). Grupo 3: Refrigerantes cuyo límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, es inferior al 3,5 % en volumen (V/V).
Por Su Toxicidad.
Grupo A: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que pueden estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es igual o superior a una concentración media de 400 ml/m³ [400 ppm. (V/V)]. Grupo B: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que puedan estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es inferior a una concentración media de 400 ml/m³ [400 ppm. (V/V)]. Cada refrigerante pertenece a un grupo de seguridad indicado por dos dígitos: en primer lugar A ó B según el grado de toxicidad y a continuación 1, 2 ó 3 según su inflamabilidad y se definen tres grupos: L1 - alta seguridad: Los que sean tipo A1 L2 - media seguridad: Los de los tipos A2, B1 y B2 L3 - baja seguridad: Los de los tipos A3 y B3
2.3. S E G ÚN S U FUNC IÓN: Primario o fluido frigorígeno: si es el agente transmisor en el sistema frigorífico, y por lo tanto realiza un intercambio térmico principalmente en forma de calor latente. Secundario o fluido frigorífero: Sustancia intermedia (p.ej., agua, salmuera, aire, etc.) utilizada para transportar calor entre el circuito frigorífico (circuito primario) y el medio a enfriar o calentar.
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3._PROPIEDADES GENERALES DE LOS REFRIGERANTES: Antes de describir las propiedades físico-químicas se va a detallar las propiedades termodinámicas requeridas que debe tener un refrigerante y con las cuales realizara de manera efectiva el proceso de enfriamiento y para obtener una buena refrigeración desde el punto de vista comercial, así cualquier refrigerante debe poseer la mayoría de las siguientes propiedades: 3.1._ Propiedades Termodinámicas: Son las que tienen relación con el movimiento del calor. Tales propiedades se publican para cada refrigerante en forma de tablas, estas tablas se dividen en dos secciones: Propiedades de Saturación de Líquido y Vapor, y Propiedades del Vapor Sobrecalentado. Las primeras se dan comúnmente a intervalos de temperatura, y las segundas, se dan tanto a intervalos de presión, como de temperatura. Estas tablas son elaboradas por los fabricantes de refrigerantes y algunas asociaciones relacionadas con refrigeración, y se pueden encontrar en libros de texto, manuales o boletines técnicos.
Calor Latente de Evaporación, Entalpía, h: Debe ser muy elevado el número de calorías obtenido en su ebullición (evaporación) con la finalidad de emplear la menor cantidad posible de refrigerante en este proceso de evaporación y así obtener una temperatura determinada.
Punto de Ebullición, ° La temperatura tiene que ser lo suficientemente bajo para que sea siempre inferior a la temperatura de los alimentos que se depositen en el refrigerador para su enfriamiento o conservación.
Temperatura y presiones de condensación ° , Tienen que ser bajas para condensar rápidamente a las presiones de trabajo normales y a las temperaturas usuales del medio enfriador que se emplee en el condensador (aire y agua).
Volumen Específico del refrigerante evaporado, Se le denomina al espacio que ocupa el refrigerante en el e stado de vapor, este se procura que sea el más reducido posible,
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Temperatura y presión crítica °í , í Es la Temperatura en la que el refrigerante no condensa por más grande que sea la presión aplicada, a este se llama punto crítico y su presión asociada a esta temperatura se denomina presión crítica.
Efecto sobre el aceite lubricante Como todos los compresores requieren lubricación, entonces la naturaleza del refrigerante no debe afectar seriamente a la del aceite empleado, no debe descomponerlo ni reaccionar con él.
Inflamación Es de suma importancia que no sean inflamables ni explosivos.
Acción sobre metales No debe reaccionar, oxidar, en general atacar a los metales que se emplean en las diversas piezas de la instalación.
Propiedades tóxicas De ninguna manera deben ser tóxicos y por ello no deben resultar nocivos para el cuerpo humano.
Facilidad de localización en las fugas Es muy importante que debido a su composición resulten de fácil localización en las fugas que se produzcan en el sistema.
Imagen N° 2:
Propiedades de los Refrigerantes 12
Es claro que ningún refrigerante conocido reúne todas estas cualidades, esto es, no existe un refrigerante ideal, por lo que, en base a un balance de ventajas, deberá seleccionarse el que reúna el mayor número de estas características de acuerdo al diseño requerido. Comparación de los Refrigerantes: Es así que muchos factores deben tenerse en cuenta al elegir un refrigerante y esto va a depender de las características específicas deseadas en el proceso de refrigeración para el uso de determinado refrigerante. Estos factores pueden agruparse en propiedades termodinámicas, químicas y físicas: Tabla N° 5
Termodinámicas
Comparación de los R efrig erantes Químicas
Físicas
Inflamabilidad
Tendencia a las fugas y detección.
Punto de congelación
Toxicidad
Viscosidad y conductividad térmica
Volumen puesto en juego por Toneladas de refrigeración
Reacción con los materiales de construcción.
Presiones a las Temperaturas de evaporación y de condensación
Potencia por Toneladas de refrigeración y coeficiente de funcionamiento.
Acción sobre el aceite.
Costo Daños a los productos refrigerados. Preferencia personal.
3.2._ Propiedades Físico-Químicas: Las propiedades físicas y químicas de los refrigerantes, no determinan directamente el calor que un refrigerante puede remover o absorber. Sino que estas se refieren directamente a las cualidades que debe tener para que no reaccione con otro material o sustancia, ellas son las siguientes:
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3.2.1._ No Debe ser Tóxico ni Venenoso Puesto que los refrigerantes son manejados por muchas personas, desde el fabricante, al distribuidor hasta el usuario, no deben representar ningún peligro. La mayoría de los refrigerantes sintéticos (hechos por el hombre, no encontrados en la naturaleza) no son tóxicos, y el riesgo es muy leve o prácticamente inexistente. Sin embargo, hay algunos refrigerantes que son realmente dañinos al hombre, aún en pequeñas concentraciones. En altas concentraciones en el aire, cualquier refrigerante puede causar asfixia, debido a que desplazan el aire y crean insuficiencia de oxígeno. La magnitud del daño depende de la concentración de refrigerante, su naturaleza y del tiempo que se esté expuesto a él. Hasta esta fecha, en nuestro país no se ha definido claramente una reglamentación o clasificación para refrigerantes, de acuerdo a su seguridad relativa. En muchos países, los refrigerantes están bien clasificados de acuerdo a su grado de toxicidad, y también a su grado de inflamabilidad. Organizaciones como Underwriter's Laboratories, Inc. (UL) y National Board of Fire Underwriter's (NBFU) en Estados Unidos, han clasificado los refrigerantes de acuerdo a su toxicidad en 6 grupos. Los refrigerantes del grupo 1 son los más tóxicos, y los del grupo 6 son los menos tóxicos. Tabla N° 6
Clas ificación de refrig erantes por s u toxicidad de acuerdo a UL y a la NBFU.
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Otros refrigerantes inodoros (inoloros), como el R-30 (cloruro de metileno) o el R-40 (cloruro de metilo), son muy tóxicos, pero a causa de su cualidad inolora, pueden ser considerados aún más peligrosos, ya que no "avisan" como el amoníaco. Otro factor que debe ser considerado en el tema de t oxicidad de los refrigerantes, es la reacción a la flama. Los refrigerantes halogenados como el R-11, R-12, R22, R-502, etc., se descomponen cuando se someten a altas temperaturas como las de una flama, formando vapores altamente tóxicos, aunque estos refrigerantes en sí son inofensivos. Cuando se utiliza una flama en presencia de estos refrigerantes, debe estar el área bien ventilada. 3.2.2._ No Debe ser Explosivo ni Inflamable Los refrigerantes varían extremadamente en cuanto a su facultad para arder o soportar la combustión. En E.U. la organización National Refrigeration Safety Code (NRSC), cataloga a los refrigerantes en tres grupos de acuerdo a su grado de inflamabilidad o explosividad:
Grupo Uno. Los refrigerantes en este grupo pueden utilizarse en cantidades mayores en cualquier instalación. Las cantidades permisibles son especificadas por la American Standard Safety Code for Mechanical Refrigeration. Estas cantidades son: a. Hasta 9 Kg (20 lb) en cocinas de hospitales. b. Hasta 23 Kg (50 lb) en concurrencias públicas. c. Hasta 23 Kg (50 lb) en uso residencial (si se toman precauciones). d. Hasta 9 Kg (20 lb) en sistemas de aire acondicionado residencial. Algunos refrigerantes del Grupo Uno son: R-11* Tricloromonofluorometano. / R-12* Diclorodifluorometano. R-22 Monoclorodifluorometano. R-500 Mezcla azeotrópica de R-12 (73.8 % ) y R-152a (26.2 %). R-502 Mezcla azeotrópica de R-22 (48.8 %) y R-115 (51.2 %). R-503 Mezcla azeotrópica de R-23 (40.1 %) y R-13 (59.9%). R-744 Bióxido de carbono. * El R-11 y el R-12, junto con otros clorofluorocarbonos (CFC's), están en proceso de defasamiento, ya que existe evidencia de que dañan la capa de ozono estratosférica. Hasta esta fecha, los refrigerantes van a substituirlos (R123 y R-134a), aunque tienen propiedades similares y se sabe que no son tóxicos ni inflamables, se les ha clasificado provisionalmente en el Grupo Uno, hasta que se concluyan sus pruebas toxicológicas.
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Grupo Dos. Los refrigerantes de este grupo pueden ser ligeramente inflamables, independientemente de que sean o no tóxicos. Algunos refrigerantes de este grupo son: R-717 Amoníaco. R-40 Cloruro de metilo. R-764 Bióxido de azufre. El amoníaco fue uno de los primeros refrigerantes utilizados, y en la actualidad, se emplea solamente en grandes instalaciones industriales y en algunos refrigeradores de absorción. El R-40 y el R-764 ya no se usan en la actualidad. En un tiempo, el bióxido de azufre era el refrigerante más utilizado en refrigeradores domésticos. Aún existen algunas unidades trabajando cargadas con R-764 y R-40.
Grupo Tres. Los refrigerantes de este grupo forman mezclas combustibles, cuando se combinan con el aire. Los más comunes son:
R-170 Etano. R-290 Propano. R-600 Butano.
Estos compuestos en la actualidad ya no se utilizan como refrigerantes; por el contrario, debido a su alta inflamabilidad, algunos de estos refrigerantes, como el R-170, arden tan bien y tan rápidamente, que se usan como combustibles. La diferencia entre un refrigerante muy inflamable (Grupo Tres) y uno moderadamente inflamable (Grupo Dos), depende de la proporción mezclada con el aire y el límite más bajo del rango. Un refrigerante del Grupo Dos, puede ser tan riesgoso como uno del Grupo Tres, si es que hay presente una cantidad suficiente. Por ejemplo, el rango inflamable del R-290 está entre 2% a 9% en el aire, mientras que el rango para el R-717 está entre 15% a 27%. Tabla N°7: Clas ificación actual de g rupos de seguridad de refrig erantes.
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El R-290 está catalogado de mayor riesgo, porque en pequeñas cantidades puede ser inflamable o hasta explosivo; sin embargo, el R-717 puede ser igual de riesgoso si está presente una cantidad suficiente para caer dentro del rango inflamable. La temperatura de flama cuando el amoníaco arde en el aire, es arriba de 1,650°C, y para el propano, es ligeramente más alta. Los refrigerantes del Grupo Tres arden fácilmente en una amplia proporción de mezcla con el aire, y explotan violentamente si quedan encerrados en un lugar. Por supuesto que los refrigerantes inflamables pueden utilizarse con seguridad, y de hecho, así sucede, con vigilancia de parte del operario en lugares donde el riesgo de incendio es mínimo; pero es importante reconocer estos riesgos. Tabla N°8: Clas ificaciones de g rupos de seg uridad para algunos refrig erantes.
S eg ún norma de ANS I/AS HR A E .
3.2.3._ No Debe Tener Efecto Sobre Otros Materiales Los materiales empleados en la construcción de equipos de refrigeración, generalmente no son directamente de interés para el técnico de servicio, puesto que la elección de esos materiales la hacen los fabricantes de equipo. Sin embargo, a continuación se mencionarán los efectos de algunos refrigerantes sobre varios materiales representativos, tales como metales, plásticos y elastómeros.
Compatibilidad con Metales. Debe seleccionarse un refrigerante que no tenga ningún efecto sobre los metales. Algunos refrigerantes, afortunadamente muy pocos, bajo ciertas condiciones, tienen efectos corrosivos sobre algunos metales o producen reacciones químicas que forman productos indeseables o contaminantes.
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Por ejemplo, los refrigerantes halogenados, bajo condiciones normales de operación, pueden utilizarse satisfactoriamente con la mayoría de los metales que comúnmente se usan en los sistemas de refrigeración, tales como: acero, hierro fundido, bronce, cobre, estaño, plomo y aluminio. Sin embargo, en condiciones severas de operación, como alta temperatura y en presencia de humedad, se afectan sus propiedades y reaccionan con los metales. No se recomienda utilizar refrigerantes halogenados con aluminio que contenga más del 2% de magnesio o magnesio y zinc, aun cuando la presencia de humedad sea muy pequeña. Tabla N°9: E fecto de los refrig erantes líquidos s obre los elas tómeros.
Otras excepciones de reacciones con metales son las siguientes: El R-717 (amoníaco) no debe utilizarse con cobre o cualquier aleación de cobre como bronce, estaño y zinc, ya que el amoníaco se combina rápida y completamente con cualquier humedad presente, provocando la corrosión de esos metales. El R-40 (cloruro de metilo) no debe utilizarse con aluminio en cualquier forma. Se forma un gas altamente inflamable, y es grande el riesgo de explosión. El R-764 (bióxido de azufre) en presencia de agua forma ácido sulfuroso, el cual ataca rápidamente al acero, al fierro, y en menor grado, a otros metales. Tabla N°10: E fecto de algunos refrig erantes s obre plás ticos.
… = no ensayado
D = Desi nado.
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3.2.4._ Fácil de Detectar Cuando se Fuga Todos los refrigerantes tienen una tendencia a fugarse, y cuando esto sucede, el refrigerante seleccionado debe ser fácilmente detectable. En la actualidad, esto ya no es una deficiencia en ningún refr igerante, ya que se han desarrollado varios métodos para detectar fugas de cualquier refrigerante. Existen varios factores que determinan la tendencia de los refrigerantes a fugarse. Presión, viscosidad y densidad, son algunos de ellos. Cuando estas características son las mismas para diferentes refrigerantes, el que tiene más tendencia a fugarse, es el de menor peso molecular. El razonamiento de por qué sucede esto, es simple. El refrigerante con mayor peso molecular, tiene moléculas más grandes. Esto significa que por una grieta de cierto tamaño, se fugaría más fácilmente un refrigerante de bajo peso molecular, que uno de mayor peso molecular. En la tabla n°11, se muestran los olores característicos, el peso molecular, y la raíz cuadrada del peso molecular de algunos refrigerantes. Matemáticamente, el tamaño de las moléculas de un compuesto, es proporcional a la raíz cuadrada del peso molecular. En la tabla se puede observar que el amoníaco, tiene una molécula de aproximadamente la mitad de tamaño de la del R-22. Esto significa que, en condiciones iguales de las propiedades mencionadas, se requeriría una grieta del doble de tamaño para que se fugue el R-22 que para el R-717. Esta es la razón por la que en las instalaciones de refrigeración de amoníaco, es muy común el olor, debido a la facilidad con que se fuga este refrigerante. Tabla N°11: Pes os moleculares y olores caracterís ticos de algunos refrig erantes.
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3.2.5._ Debe ser Miscible con el Aceite La miscibilidad del aceite y el refrigerante, juega un papel muy importante en el diseño de los sistemas de refrigeración. La miscibilidad del aceite con el refrigerante, se puede definir como la capacidad que tienen estos para mezclarse. En el capítulo 4, "Separadores de Aceite", se explica ampliamente la miscibilidad de los refrigerantes con los aceites, tanto minerales como sintéticos. Aunque la función del aceite es lubricar las partes móviles del compresor, no se puede evitar que algo de aceite se vaya hacia el sistema junto con el refrigerante, aun cuando se cuente con un separador de aceite. Por lo tanto, hay dos partes del sistema donde esta relación es de interés: el cárter del compresor y el evaporador. Esta miscibilidad tiene sus ventajas y desventajas. Las principales ventajas son: la facilidad relativa para retornar el aceite al compresor, y la lubricación de diferentes partes del sistema, como válvulas. Las desventajas son: la dilución del aceite en el cárter del compresor, disminución de la transferencia de calor en el evaporador, falta de lubricación y problemas de control. En la tabla n°12, se muestran las relaciones de solubilidad entre un aceite mineral y los refrigerantes. Como se puede observar, algunos refrigerantes son completamente miscibles con el aceite, algunos son parcialmente solubles, y otros prácticamente son insolubles. Los ejemplos de esta tabla son soluciones que contienen un 10% en peso de aceite mineral. A continuación, se analizarán brevemente las relaciones entre refrigerantes y aceites, en los dos puntos de interés mencionados. En el capítulo 4, "Separadores de Aceite", se mencionan con más detalle estas relaciones en todos los componentes del sistema. Tabla N°12 : R elaciones entre un aceite mineral y alg unos refri g erantes.
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3.2.6._ No Debe Reaccionar con la Humedad Todos los refrigerantes absorben humedad en cantidades variables. En un sistema de refrigeración, esta cantidad debe mantenerse por debajo del límite máximo permisible, para que pueda operar satisfactoriamente. Por lo tanto, es imperativo que se elimine la humedad de los componentes del sistema durante su manufactura, y que se tomen precauciones para evitar que entre al sistema, durante las operaciones de instalación o de servicio. Los refrigerantes y los aceites son abastecidos por los fabricantes, con límites muy bajos de humedad. Se debe hacer un gran esfuerzo por mantener la humedad fuera de los sistemas de refrigeración, por dos principales razones: 1. El exceso de humedad, como el "agua libre", puede congelarse a bajas temperaturas y restringir o detener el paso de refrigerante, a través de la válvula de termo expansión o del tubo capilar.
2. El exceso de agua puede reaccionar con el refrigerante formando ácidos corrosivos, los cuales causarán atascamientos, corrosión, quemaduras del motocompresor, y en general, deterioro del sistema de refrigeración. En el capítulo 1, "Filtros Deshidratadores", viene más información sobre la solubilidad del agua en los refrigerantes, y los problemas que causa en los sistemas de refrigeración. La tabla n°13, muestra la solubilidad del agua en fase líquida para algunos refrigerantes. El R-170 (etano) no está indicado porque por ser un hidrocarburo, para efectos prácticos, no absorbe agua; es decir, el agua no es soluble en este refrigerante, por lo que el agua está normalmente "suelta", congelándose en los puntos de baja temperatura. El R-717 (amoníaco) es miscible con el agua en todas las proporciones y a todas las temperaturas, por lo q ue no es problema la formación de hielo. Tabla N° 13: S olubilidad del agua en refrig erantes , en ppm en peso.
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En la mayoría de los demás refrigerantes, la solubilidad con el agua es baja, especialmente a bajas temperaturas. Si en un refrigerante hay más agua de la que puede tener en solución a temperaturas por abajo de 0°C, se formará hielo y éste puede depositarse en las válvulas de expansión o tubos capilares. El agua por sí sola, puede causar corrosión de las partes metálicas de un sistema de refrigeración, especialmente si algo de aire está presente. Se puede formar moho e incrustaciones, y emigrar a partes del sistema donde su presencia causará problemas. Cuando hay exceso de agua en un sistema de amoníaco, se forma una base fuerte, la cual puede afectar el aislamiento, las juntas, empaques y otras partes no metálicas del sistema. Con los refrigerantes halogenados, el agua puede formar ácidos mediante una reacción llamada hidrólisis, principalmente ácido clorhídrico. Estos ácidos pueden corroer los metales y atacar el aislamiento del devanado del motocompresor. Normalmente, esta hidrólisis es muy lenta y se vuelve más seria si hay presente agua suelta. 3.2.7._ Debe Ser un Compuesto Estable En sistemas normales que estén razonablemente limpios y secos, la estabilidad del refrigerante no es un problema. La mayoría de los refrigerantes tienen una estabilidad adecuada para las aplicaciones donde se utilizan. Las temperaturas máximas recomendadas de exposición para diferentes refrigerantes, aparecen en la tabla 12.24. Se supone que el cobre, el acero y el aceite lubricante siempre están presentes en el sistema. Estas temperaturas límite se basan en la prueba de tubo sellado. De cualquier manera, son una buena guía para la operación de los equipos de refrigeración. Si no se exceden estos límites, el sistema debe operar satisfactoriamente por muchos años, en lo que al refrigerante concierne. Bajo condiciones anormales, habiendo presente excesivas cantidades de humedad, aire y quizá otros materiales extraños, las temperaturas de la tabla n°14 pueden ser muy altas. Cuando esto ocurre, pueden resultar problemas operacionales, aún a temperaturas más bajas. El amoníaco es un refrigerante estable bajo condiciones normales de operación, aun cuando las temperaturas de descarga del compresor, sean generalmente, más altas que las de los refrigerantes halogenados. Tabla N°14: E s tabilidad Térmica de algunos refrig erantes.
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4._APLICACIÓN INDUSTRIAL: Como se mencionó en la sección de historia de los refrigerantes, su origen se dio como una necesidad en el sector automotriz, así apareció el primer refrigerante halocarbonado totalmente halógeno (CFC - 12) con el nombre comercial de freón, y con la revolución industrial y el gran avanza tecnológico se vio en la necesidad de una mayor variedad de refrigerantes para diversos usos industriales, domésticos, en la industria farmacéutica y demás. Actualmente existen numerosas aplicaciones para las plantas de refrigeración, como los más comunes tenemos:
Conservación de productos alimenticios Procesos de refrigeración Plantas de aire acondicionado. Plantas secadoras Instalaciones de enfriamiento de agua. Bombas de calor. Fabricación de hielo.
Teniendo una amplia aplicación de los refrigerantes, estas se agrupan en las siguientes ocho grandes categorías: 4.1. _ Refrigeración Domestica: Este campo comprende principalmente a los refrigeradores y congeladores domésticos, no obstante debido a que se tiene un número muy grande de unidades de servicio, la refrigeración domestica representa una parte significativa de la refrigeración industrial. 4.2. _ Refrigeración Comercial: Hace referencia al diseño, instalación y mantenimiento de unidades de refrigeración del tipo que se tienen en establecimientos comerciales para su venta al mercado, restaurantes, hoteles e instituciones que se dedican al almacenamiento, exhibición, procesamiento y a la distribución de artículos de comercio.
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4.3. _ Refrigeración Industrial Lo que la diferencia de las comerciales es que son más grandes en tamaño, y la mayor distinción con ellas es que requieren un empleado para su servicio. Entre ellas tenemos a las plantas de hielo, grandes empaquetadoras de alimentos, cervecerías, lecherías, etc. 4.4. _ Refrigeración Automotriz Es un hecho ya que su origen se le debe a este sector auto industrial, para la refrigeración del motor y demás partes motrices de los distintos automóviles,
4.5. _ Refrigeración Marina Es la refrigeración que se tiene en barcos de tipo pesquero, barcos de transporte de alimentos. 4.6. _ Refrigeración de Transporte Se refiere al equipo de refrigeración utilizado en camiones frigoríficos, conteiners, etc.
4.7. _ Acondicionamiento de Aire Concierne a la condición del aire en algún área designada. Involucra además del control de la temperatura de tal área, sino también de las condiciones de humedad de la misma, filtrado y limpieza.
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4.8. _ Conservación de Alimentos Es de los más comunes ya que la conservación de alimentos es una parte integral de la actividad humana, ya que en algunas zonas se necesitan gran cantidad de alimentos, sin embargo los alimentos no se producen en estas mismas zonas, para ello es necesario mantenerlos a una temperatura baja en su almacenamiento y transporte.
La tecnología de refrigeración evaporativa que se emplea en el funcionamiento de torres de enfriamiento y condensadores evaporativos resulta hoy en día imprescindible en procesos industriales que utilizan el amoniaco como refrigerante. [] Así es el caso de la industria de la alimentación, concretamente en las industrias cárnicas, lácteas, cerveceras, etc. y presenta numerosas ventajas, entre las que destacan el ahorro energético y económico.
La industria alimentaria utiliza habitualmente el proceso de refrigeración industrial para conseguir rápidas reducciones de temperatura para la conservación óptima de los alimentos, que se asegura por medio de bajas temperaturas. Al margen de la refrigeración industrial, el acondicionamiento de aire industrial es otra aplicación de la refrigeración a niveles industriales, necesario para lograr condiciones adecuadas de trabajo en las salas donde se procesan, manipulan y envasan los productos alimenticios. El aire acondicionado industrial difiere principalmente en el estado del aire suministrado, definido por el nivel de temperatura, humedad precisamente controlada, filtrado más estricto y remoción previa de contaminantes.
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Tabla N°15: Los refrigerantes y s us A plicaciones .
* Refrigerantes Inflamables -señalados con asterisco (*)- deben ser apropiadamente manipulados, es decir, los sistemas deben ser diseñados y mantenidos acorde a las leyes específicas. [] * Las siglas (HT) y (LT) implican que el refrigerante está diseñado para alta temperatura o baja temperatura respectivamente. * Además de los refrigerantes nombrados anteriormente, existen muchos otros productos en el mercado que no poseen la letra R- en su denominación. De forma similar, muchos de los refrigerantes nombrados tienen otro nombre en el mercado, en vez de ser conocidos por su nombre R-. Por ejemplo, el Suva MP39 equivale a R401A. * Los sistemas que emplean dióxido de carbono necesitan ser diseñados de manera particular debido a sus propiedades termodinámicas.
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Código de Colores para los Cilindros de Refrigerantes Los contenedores utilizados para el manejo de refrigerantes ya sea a granel, en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algún color. Hace algunas décadas no había unificación de colores por parte de los fabricantes de refrigerantes. Posteriormente, se estandarizó un código de colores adoptado mundialmente por los fabricantes, aunque no era un método oficialmente reconocido para identificar el contenido del cilindro, como sucedía con otros gases industriales, tales como el nitrógeno, el acetileno, el oxígeno, etc. En años recientes, con el surgimiento de una gran cantidad de nuevos refrigerantes para reemplazar a los CFC's y algunos HCFC's, la codificación de colores no se hace arbitrariamente. La mayoría de los fabricantes se apegan a los lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute), para la asignación de colores a los contenedores de refrigerantes. Esta codificación, permite a los técnicos y contratistas identificar rápida y fácilmente el refrigerante, por el color del contenedor, evitando mezclar accidentalmente diferentes refrigerantes en un sistema. Pero siempre se debe leer la etiqueta e identificar el contenido, antes de utilizarlo. A continuación, en la figura 12.27, se muestra una lista de los refrigerantes más populares que incluye algunos que ya están descontinuados, y también algunos de los nuevos. [] Tabla N°16 Código de colores para los contenedores de algunos refrigerantes comunes.
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5._LOS REFRIGERANTES ECOLÓGICOS: Los refrigerantes ecológicos contribuyen de manera importante no sólo a la preservación ambiental, sino también a la reducción del consumo de energía y a la seguridad. El uso de la refrigeración se expande rápidamente a nivel mundial, no sólo para conservar alimentos, sino también en el campo de la medicina, de la climatización de recintos industriales y edificios, e incluso en el uso doméstico. De manera paralela a este desarrollo, los refrigerantes utilizados también han ido evolucionando, condicionados en buena medida por factores ambientales. Así, se ha pasado de aquellos que destruían la capa de ozono a los llamados “ecológicos”, los cuales están en pleno desar rollo. Durante largas décadas del siglo pasado, la industria de la refrigeración recurrió al uso de compuestos Clorofluorocarbonos (CFC) e Hidroclorofluorocarbonos (HCFC) que desde 1974 comenzaron a ser cuestionados por su efecto destructor de la capa de ozono. Los átomos de cloro en la estratosfera disocian el ozono, formado por tres átomos de oxígeno, dando lugar a compuestos de cloro-oxígeno y oxígeno molecular, los cuales no interfieren con la radiación ultravioleta. Como sustitutos a estos compuestos se empezaron a desarrollar luego los hidrofluorocarbonos (HFC). Uno de los más difundidos es el R-134 A (tetrafluoretano) que se ha usado en reemplazo del R-12 (CFC) y R-22 (HCFC). Estos nuevos refrigerantes no afectan la capa de ozono, pero tienen un elevado potencial de calentamiento global. Los HFCs tienen potenciales de efecto invernadero superiores en más de mil veces al del anhídrido carbónico, que es el gas de invernadero por excelencia. Sobre este escenario, las investigaciones actuales apuntan a la búsqueda de una nueva generación de refrigerantes denominados “ecológicos”.
Es así que los todos los refrigerantes ecológicos deben cumplir con las siguientes características: No contribuir a la destrucción de la capa de ozono ni al efecto invernadero. Tener una buena performance en el ciclo de refrigeración (lo que significa ahorro de energía), bajos costos de manufactura, cortos tiempos de vida atmosférica, y baja inflamabilidad y toxicidad. Estos compuestos aportan de manera importante no sólo a la preservación ambiental, sino también a la reducción de consumo de energía y a la seguridad, previniendo riesgos de explosión y liberación al ambiente de elementos tóxicos. Cabe indicar que la mayor eficiencia también es un rasgo característico de los refrigerantes ecológicos, lo que aumenta el costo de los equipos que los utilizan.
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Refrigerantes ecológicos más usados Amoníaco(R-717) Es el más usado, pues no degrada la capa de ozono ni contribuye al efecto invernadero. Tiene alta performance como refrigerante: alta conductividad térmica, que facilita la transferencia de calor. Por su alto calor latente de evaporación (10 veces superior al R-22, por ejemplo), la cantidad de ref rigerante necesario en una situación dada es menor, lo que favorece su uso en aplicaciones de gran escala. R-410 A Este compuesto aparece entre las sustancias de mayor presencia en el mercado, sobre todo en el área de aire acondicionado en reemplazo del R-22. Para sustituir este compuesto en una época se utilizó bastante el R-407, pero su inestabilidad generó problemas en la aplicación, así es que hoy se usa muy poco. Ecofreeze 12 Este refrigerante se promueve como sustituto directo de los convencionales R12 y R-134 A, con aplicaciones en refrigeración doméstica, comercial y aire acondicionado de automóviles. R-600 A (isobutano) Este es otro producto que tiene ventajas ecológicas considerables y actualmente se usa en equipos de refrigeración doméstica producidos por firmas europeas. Tabla N°17: Propiedades fís icas y químicas de los refrig erantes ecológ icos .
La tendencia internacional está marcada por la búsqueda intensa de nuevos materiales para constituir refrigerantes o para producir mezclas que cumplan esta función. En ese contexto, una posibilidad es usar hidrocarburos naturales, que tienen un bajo potencial de efecto invernadero, pero son inflamables. Otras alternativas son sustancias fluoradas como éteres, hidrocarburos cíclicos, aminas, cetonas y compuestos de azufre.
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Inconvenientes El mayor problema de estas sustancias es que sus datos termodinámicos (ecuación de estado) y propiedades físicas tales como viscosidad, conductividad térmica y calor latente de evaporación no están claramente determinadas o están escasamente disponibles. Estos datos son necesarios para evaluar su performance en el proceso de evaporación, compresión y condensación, a fin de conocer completamente los beneficios operacionales y de costos que conlleva su aplicación en el ciclo de refrigeración. []
6._COSTOS: Los costos de los gases refrigerantes dependen el tipo de refrigerante y el tipo de aplicación que este va a desempeñar, es así que se tiene un catálogo tarifario de refrigerantes, no obstante como se tienen medidas de utilización y normas que estos deben cumplir, se tienen costos y de fabricación y explotación decididos en el protocolo de Montreal, a continuación se cita a algunos: COSTO DE LA CONVERSIÓN DE FABRICACIÓN DE COMPONENTES EN COMPARACIÓN CON EL COSTO ADICIONAL DE EXPLOTACIÓN (DECISIONES 59/14 Y 60/45) Fabricación de componentes en comparación con los costos adicionales de explotación 4. En el presente documento, a los fabricantes que producen productos que contienen SAO, es decir, equipos de refrigeración o de aire acondicionado, se les denomina 'fabricantes de equipos originales' (OEM en sus siglas inglesas). Los OEM utilizan componentes para fabricar sus equipos que, a su vez, han sido fabricados por el OEM en cuestión (fabricación interna), o dicho OEM los compra de fabricantes de componentes. Los términos OEM, fabricación interna y fabricantes de componentes, así como el término “fuente de abastecimiento de componentes”, en el que se funden tanto los fabricantes de
componentes como la fabricación interna, se emplean en todo el documento significando lo definido. El componente típico más sobresaliente que un fabricante de componentes pueda suministrar es el compresor Los costos adicionales de explotación tienen por objeto compensar, durante un periodo de transición, los costos más elevados que se derivan de fabricar con una tecnología alternativa los productos que actualmente contienen SAO. Por lo general, estos incrementos de los costos corresponden, fundamentalmente, al precio de compra de componentes y substancias alternativas. En el pasado el Comité Ejecutivo partió de la base de que la financiación de la conversión de las fuentes de abastecimiento de componentes reduciría a cero el costo adicional de explotación conexo con el componente en cuestión, y ha modificado consiguientemente el costo adicional de explotación caso a caso. No obstante, ello implica que haya una relación transparente entre la fuente de abastecimiento del componente y el fabricante de equipos originales, además de tener la capacidad para recalcular los costos adicionales de explotación.
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En épocas anteriores, el costo adicional de explotación se determinó caso a caso para cada conversión, intentando de paso tener en cuenta los costos actuales. En su 60ª Reunión, el Comité Ejecutivo, sirviéndose de su decisión 60/45, definió los niveles de costos adicionales de explotación para diferentes sectores, fundamentándose sola y exclusivamente en la cantidad de los HCFC a eliminar. De la decisión 60/45 se desprende que la determinación de un costo adicional de explotación difiere de los costos a los que realmente se enfrenta la empresa al efectuar la conversión de una tecnología a otra. Así pues, cabe dentro de lo posible que sea prudente solicitar de los organismos que, como parte del plan de eliminación, presenten las actividades de conversión previstas para los fabricantes de componentes al tiempo que las de conversión correspondientes al sector que los utiliza. La Secretaría podría informar al Comité sobre los costos adicional de explotación conexos a la conversión de los OEM y a los fabricantes de componentes, y sobre estos mismos costos a los que los OEM tienen que enfrentarse como consecuencia de los precios reinantes o de la decisión 60/45, según cuál de ellos sea el menos perjudicial. Dadas estas circunstancias, cabe también la posibilidad de que la Secretaría se esforzará en facilitar una indicación de los costes adicionales de explotación para uno de los componentes, es decir, un compresor, como caso general. Con arreglo a la información recogida por la Secretaría, entre los países que podrían incluir las actividades de conversión de los compresores en el sector de aire acondicionado podrían encontrarse China y Tailandia, en el sector de refrigeración podrían ser China, India y Brasil y, quizás, según su situación de admisibilidad, Egipto, Indonesia, Malasia y México. No pudo obtenerse la información sobre los fabricantes de componentes que producen termointercambiadores. [] El Comité Ejecutivo puede estimar oportuno: a) Financiar la conversión de componentes tan sólo cuando se presente como parte de un Plan de gestión de eliminación de HCFC o un plan sectorial incluido en uno de estos planes, salvo el caso de los proyectos que se hayan presentado por primera vez a la 61ª Reunión o a Reuniones anteriores; b) Instruir a los organismos bilaterales y de ejecución, en los casos en los que los países deseen incluir a los fabricantes de componentes en sus planes de eliminación, a que faciliten, como parte de su presentación, información sobre los costos operativos de todos los refrigerantes o fabricantes de equipos de aire acondicionado incluidos en el plan, así como los datos de producción y exportación correspondientes a los compresores de los tres años anteriores; y c) No considerar como costo adicional de explotación, en lo tocante a la conversión de sistemas de refrigeración o de aire acondicionado de HCFC a HFC no inflamables, los costos de capital conexos al reequipamiento de herramientas destinado a cambiar el diámetro de los tubos de los termointercambiadores aleteados, dado que esto se considera como una mejora técnica prescindible.
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Luego, los costos de los refrigerantes dependen el tipo de refrigerante, el tipo de aplicación que este va a desempeñar y claro de esta del volumen que se desea adquirir, es así que se tiene un catálogo tarifario de refrigerantes:
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7._CUADRO COMPARATIVO DE PROPIEDADES: Tabla N°18
Pres iones de E bullición y Condens ación
REFRIGERANTE
PRESION DEL EVAPORADOR A 15°C [Kg/ ]
PRESION DEL CONDENSADOR A 30°C [Kg/ ]
Amoniaco
2.41 23.36 0.20 1.86 3.02 0.07 0.008
11.90 73.52 1.29 7.59 12.27 0.55 0.04
Anhídrido Carbónico Refrigerante 11 Refrigerante 12 Refrigerante 22 Refrigerante 113 Agua
De “Air Conditioning Refrigerating Data Book, Design Volume”, 10°ed., American Society or Refrigerating Engineers,
Nueva York, 1957-1958
Tabla N° 19
Temperaturas de cong elación de refrig erantes a la pres ión atmos féric a REFRIGERANTES
Temperatura de Congelación, °C
Amoniaco
-77 -56.6 -111 -158 -160 -35 0
Anhídrido Carbónico Refrigerante 11 Refrigerante 12 Refrigerante 22 Refrigerante 113 Agua
De “R.J. Thompson, Properties and Characteristics of Refrigerant, Refrig. Eng., Vol. 44 n° 5, p 311, Noviembre, 1942”
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Tabla N° 20
Caudal en volumen por Ton medido a la entrada del compres or ( ° = °
−° y = ° )
Metros cúbicos por minuto por Ton
REFRIGERANTES
Amoniaco
0.098 0.027 1.031 0.164 0.102 2.851 13.4
Anhídrido Carbónico Refrigerante 11 Refrigerante 12 Refrigerante 22 Refrigerante 113 Agua a 4.4°C y 30°C
De “Air Conditioning Refrigerating Data Book, Design Volume”, 10°ed., American Society or Refrigerating Engineers,
Nueva York, 1957-1958
Tabla N° 21
Coeficiente de funcionamiento y potencia por Ton para ciclos con ° = −° y ° = ° . REFRIGERANTE
COEFICIENTE DE FUNCIONAMIENTO
POTENCIA POR TON
Ciclo de Carnot
5.74 5.09 4.92 4.76 4.70 4.66 4.10 2.56
0.82 0.93 0.96 0.99 1.00 1.01 1.125 1.84
Refrigerante 11 Refrigerante 113 Amoniaco Refrigerante 12 Refrigerante 22 Agua a 4.4°C y 30°C Anhídrido Carbónico
De “Air Conditioning Refrigerating Data Book, Design Volume”, 10°ed., American Society or Refrigerating Engineers,
Nueva York, 1957-1958
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Tabla N°22
Propiedades Tóxicas de los R efrig erantes
MUERTE O SERIOS DAÑOS REFRIGERANTE
Duración de la Concentración en el aire exposición, hrs Por ciento Kg/1000 a en 20°C Clase volumen
Amoniaco
½
0.5 - 0.6
3.2 – 4.8
2
Refrigerante 113
1
4.8 - 5.2
372 – 402
4
Anhídrido Carbónico
1½
29 - 30
530 – 550
5
Refrigerante 11
2
10
570
5
Refrigerante 22
2
18.0 – 22.6
642 – 808
5
Refrigerante 12
Ningún daño serio después de 2 hrs.
28.5 – 30.4
1430 - 1530
6
Undewriters Laboratories Reports Misc. Hazard 2375 (1933), Misc. Hazard 2630 (1935), Misc. Hazard 3072 (1941), Misc. Hazard 334 (1942), Misc. Hazard 4773 (1950)
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8._MAPA MENTAL: APLICACIONES PROPIEDADES
o
DOMESTICA COMERCIAL INDUSTRIAL AUTOMOTRIZ MARINA TRANSPORTE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE ALIMENTOS
TERMODINÁMICAS CALOR LATENTE DE EVAP. o PUNTO DE EBULLICION o TEMPERATURA Y PRESION DE CONDENSACION VOLUMEN ESPECÍFICO o TEMPERATURA Y PRESION o CRITICAS FÍSICO – QUÍMICAS NO TOXICO NO EXPLOSIVO NO DEBE TENER EFECTO SOBRE OTROS FACIL DE DETECTAR NO REACCIONE CON HUMEDAD COMPUESTO ESTABLE
CLASIFICACIÓN
LOS REFRIGERANTES
SU COMPOSICION - INORGÁNICOS. - ORGÁNICOS: HALOGENOS, ACEOTRÓPICOS, HIDROCARBUROS, ORGANICOS NO SATURADOS
ECOLÓGICOS
REGLAMENTO DE INST. FRIG. -SU IMFLAMABILIDAD -SU TOXICIDAD
AMONIACO (R - 717) R-404 A R-410 A R-407 C ECOFREEZE 12 R-600 A (ISOBUTANO)
SU FUNCIÓN
-
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PRIMARIOS SECUNDARIOS
9._CITAS BIBLIOGRÁFICAS: : Definición según Manual Técnico de Refrigeración y Aire acond. – EMERSON Climate Technollogies. []
[]
: Obtenido de refrigeration & air conditioning stoecker & jones –Second Edit.
[]
:Datos del libro: Ingeniería del frío – Sanchez y Pineda de las Infantas.
[]
https://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerante
[]
AEFYT (Asociación Española de Empresas de Frío y sus Tecnologías)
Manual for refrigeration servicing technicians - Copyright © United Nations Environment Programme 2010 []
[] []
Pita, Edward. Acondicionamiento de aire principios y sistemas – Segunda edición.
www.induambiente.com-la-refrigeraci-n-verde
[]
COMITÉ EJECUTIVO DEL FONDO MULTILATERAL PARA LA APLICACIÓN DEL PROTOCOLO DE MONTREAL
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