REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO UNIDAD 1 REFRIGERACION La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son llamados refrigerantes. llamados refrigerantes. La refrigeración es el proceso de conservación por tratamiento físico, que consiste en mantener un alimento o producto en buenas condiciones de temperatura (de -3ºC a 5ºC) para disminuir o inactivar microorganismos en reproducción. La reducción de temperatura se realiza extrayendo energía del cuerpo, generalmente reduciendo su energía térmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo. La refrigeración, aplicación médica, industrial, y doméstica de todo tipo depende de los sistemas de refrigeración. Durante la década de los 90 casi todos los países firmaron y consecuentemente ratificaron el Protocolo de Montreal de san Ignacio y sus correcciones posteriores. Este acuerdo incluye una escala de tiempo estricto para la desaparición de refrigerantes que atacan el ozono y requiere el uso provisional hasta su sustitución por refrigerantes que no dañen el ozono. Este cambio resultó en el aumento de la variedad de refrigerantes de uso común existentes de 3 a 4 veces mayor y en la necesidad de asegurarse de que las prácticas de los ingenieros sean muy exigentes. La firma del Acuerdo de Kioto hace que aumente la necesidad de las prácticas ya que muchos de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global. La gama de aparatos de refrigeración para la enseñanza y software de ordenador de la empresa ha sido diseñada para enseñar a los estudiantes los principios básicos de la refrigeración, para así asegurarse de que la próxima generación de ingenieros sea capaz de comprender y contribuir a los cambios fundamentales que están ahora dándose lugar en la industria de la refrigeración.
1.1 CICLO MECÁNICO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN. REFRIGERACIÓN. En la figura se superponen un esquema de un sistema de refrigeración y un gráfico de Mollier para destacar la correlación que existe entre ambos cuando se identifican los procesos que se llevan a cabo en cada uno de los cuatro componentes principales de un sistema de refrigeración con los puntos característicos que identifican cada uno de los pasos en el diagrama de Mollier.
Diagrama de un ciclo básico de refrigeración Debemos recordar que el objeto de un proceso de refrigeración es extraer calor de los, de los materiales: alimentos, bebidas, gases y de cualquier otro material que deseemos enfriar, valiéndonos de los principios de la física como del comportamiento de los fluidos y materiales desarrollados durante el avance de la tecnología. Como su nombre, ciclo, lo indica, se trata de un proceso cerrado en el cual no hay pérdida de materia y todas las condiciones se repiten indefinidamente. Dentro del ciclo de refrigeración y basado en la presión de operación se puede dividir el sistema en dos partes:
Lado de alta presión: parte del sistema que está bajo la presión del condensador.
Lado de baja presión: parte del sistema que está bajo la presión del evaporador.
Diagrama de un ciclo básico de refrigeración Debemos recordar que el objeto de un proceso de refrigeración es extraer calor de los, de los materiales: alimentos, bebidas, gases y de cualquier otro material que deseemos enfriar, valiéndonos de los principios de la física como del comportamiento de los fluidos y materiales desarrollados durante el avance de la tecnología. Como su nombre, ciclo, lo indica, se trata de un proceso cerrado en el cual no hay pérdida de materia y todas las condiciones se repiten indefinidamente. Dentro del ciclo de refrigeración y basado en la presión de operación se puede dividir el sistema en dos partes:
Lado de alta presión: parte del sistema que está bajo la presión del condensador.
Lado de baja presión: parte del sistema que está bajo la presión del evaporador.
LADO DE ALTA PRESIÓN Compresor: (1-2) Comprime el refrigerante enforma de gas sobrecalentado. Este es un proceso a entropía constante y lleva el gas sobrecalentado de la presión de succión (ligeramente por debajo de la presión de evaporación) a la presión de condensación, en condiciones de gas sobrecalentado.
Condensador: (3-4) extrae el calor del refrigerante por medios naturales o artificiales (forzado). El refrigerante es recibido por el condensador en forma de gas y es enfriado al pasar por los tubos hasta convertir toda la masa refrigerante en líquido; su diseño debe garantizar el cumplimiento de este proceso, de lo contrario se presentarán problemas de funcionamiento. Para condensadores enfriados por aire, puede decirse que la temperatura del refrigerante en un condensador debe estar 15K por encima de la temperatura promedio del aire alrededor de este (temperatura del condensador = temperatura ambiente+ 15ºC).
Dispositivo de expansión: (5-6) es el elemento que estrangula el flujo del líquido refrigerante para producir una caída súbita de presión obligando al líquido a entrar en evaporación. Puede ser una válvula de expansión o un tubo de diámetro muy pequeño en relación a su longitud capilar.
LADO DE BAJA PRESIÓN
Evaporador : (6-7) suministra calor al vapor de refrigerante que se encuentra en condiciones de cambio de estado de líquido a gas, extrayendo dicho calor de los productos o del medio que se desea refrigerar. El evaporador debe ser calculado para que garantice la evaporación total del refrigerante y producir un ligero sobrecalentamiento del gas antes de salir de el, evitando el peligroso efecto de entrada de líquido al compresor, que puede observarse como presencia de escarcha en la sección, lo cual prácticamente representa una condición que tarde o temprano provocara su falla. Cumpliendo el ciclo, el sistema se cierra nuevamente al succionar el refrigerante el compresor en condiciones de gas sobrecalentado.
1.2 CICLO DE CARNOT En el ciclo de Carnot todos los procesos son reversibles. Ningún otro ciclo puede tener una mayor eficiencia que el ciclo de Carnot. El ciclo de Carnot se puede definir como el criterio de perfección para un sistema mecánico de refrigeración. El coeficiente de operación para el ciclo de refrigeración de una máquina de Carnot, se puede calcular como:
Diagramas (T vs s) y (P vs h) para el ciclo de refrigeración
El ciclo de Carnot se produce cuando una máquina trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q1 de la fuente de alta temperatura y cede un calor Q2 a la de baja temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior. El rendimiento viene definido, como en todo ciclo, por:
Es mayor que cualquier máquina que funcione cíclicamente entre las mismas fuentes de temperatura. Una máquina térmica que realiza este ciclo se denomina máquina de Carnot. El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos isotermos (a temperatura constante) y dos adiabáticos (aislados térmicamente). Las aplicaciones del Primer principio de la termodinámica están escritas acorde con el Criterio de signos termodinámico.
Expansión isoterma: (Proceso 1 → 2 en el diagrama) Se parte de una situación e n que el gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T1 y mantiene su temperatura constante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiar la temperatura tampoco lo hace su energía interna, y despreciando los cambios en la energía potencial y la cinética, a partir de la 1ª ley de la termodinámica vemos que todo el calor transferido es convertido en trabajo:
Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.
Expansión adiabática: (2 → 3) La expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al enfriarse disminuye su energía interna, con lo que utilizando un razonamiento análogo al anterior proceso:
Esta vez, al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante:
Compresión isoterma: (3 → 4) Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2 y el gas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna, y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema:
Al ser el calor negativo, la entropía disminuye:
Compresión adiabática: (4 → 1) Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial. La energía interna aumenta y el calor es nulo, habiendo que comunicar un trabajo al sistema:
Al ser un proceso adiabático, no hay transferencia de calor, por lo tanto la entropía no varía:
Diagrama del ciclo de Carnot en función de la temperatura y la entropía.
1.3 CICLOS REALES DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN La utilización del frío es un proceso conocido ya desde muy antiguo; en el siglo XII los chinos utilizaban mezclas de salitre con el fin de enfriar agua; los árabes en el siglo XIII utilizaban métodos químicos de producción de frío mediante mezclas; en los siglos XVI y XVII, investigadores y autores como Boyle, Faraday (con sus experimentos sobre la vaporización del amoníaco) etc., hacen los primeros intentos prácticos de producción de frío. En 1834, Perkins desarrolla su patente de máquina frigorífica de compresión de éter y en1835 Thilorier fabrica nieve carbónica por expansión; Tellier construyó la primera máquina de compresión con fines comerciales, Pictet desarrolla una máquina de compresión de anhídrido sulfuroso, Linde otra de amoníaco, Linde y Windhausen la de anhídrido carbónico, Vincent la de cloruro de metilo, etc. Un capítulo aparte merece Carré, propulsor de la máquina frigorífica de absorción y Le Blanc-Cullen-Leslie la de eyección. Desde el punto de vista de sus aplicaciones, la técnica del frío reviste un gran interés dentro de la evolución industrial a que obliga a la continua alza de la vida. La refrigeración tiene un amplísimo campo en lo que respecta a la conservación de alimentos (Barcos congeladores de pescado en alta mar, plantas refrigeradoras de carnes y verduras), productos farmacéuticos y materias para la industria (Plantas productoras de hielo, unidades de transporte de productos congelados, barcos, aviones, trenes, camiones, etc.), en sistemas de acondicionamiento de aire y calefacción, etc. Esto da una idea del grandísimo interés universal que reviste el frigorífico industrial desde el punto de vista económico, humano y social.
La refrigeración por compresión es un método de refrigeración que consiste en forzar mecánicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en el evaporador y lo ceda en el condensador. Un ciclo real de refrigeración como el mostrado en la figura siguiente por compresión de vapor, difiere de uno ideal por varias razones. Entre las más comunes están las irreversibilidades que suceden en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidades son la fricción del fluido (que provoca caídas de presión) y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores.
Es aquel que permite transferir calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura. Los elementos requeridos para completar el ciclo son: • Evaporador • Compresor • Condensador • Expansión Este proceso puede realizarse a través del refrigerador, se extrae calor de un espacio, llamado la carga de enfriamiento, de un medio de baja temperatura. Mientras que una bomba de calor transfiere calor a un medio de altas temperaturas, llamada carga de calentamiento.
Esquema de una máquina inversa. Se representan los dos focos (caliente y frío), el proceso cíclico y los flujos de calor y trabajo.
CICLO IDEAL DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR En este ciclo se expondrán diversos criterios que difieren del ciclo de carnot antes expuesto, te invito analizar principalmente su arreglo, el diagrama Temperatura – Entropía (Ts), y el diagrama Presión – Entalpía (Ph).
En el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, el refrigerante entra al compresor como vapor saturado y se comprime hasta llegar a vapor sobrecalentado, luego al ceder calor al ambiente este es enfriado hasta llegar a líquido saturado en el condensador. Es entonces estrangulado a la presión del evaporador y se evapora a medida que absorbe calor del espacio refrigerado. Ahora analizamos los Diagramas Ts y Ph…
Funcionamiento de los dispositivos del sistema de refrigeración. Evaporador; Se absorbe calor desde una región fría TL, de forma isotérmica (T4 =T1), para que la transferencia de calor sea altamente efectiva es necesario que la Temperatura de saturación del Refrigerante sea menor que la temperatura de la región fría, es decir T1 S4, al igual que la entalpía (h1> h4), mientras que las presiones permanecen constantes proceso isobárico (P1 = P4).
Compresor: Se comprime vapor saturado del refrigerante, disminuye el volumen y aumenta su presión (P2 > P1) y por ende su temperatura (T2 > T1), obteniendo finalmente vapor sobrecalentado, en un proceso isotrópico (S1 = S2), mientras que la entalpía de salida es mayor que la entalpía de entrada al mismo (h2 > h1).
Condensador; Se transfiere calor reversible a la región caliente TH, a través de un proceso isobárico (P2 = P3), donde el refrigerante experimenta cambios de fase (vapor sobrecalentado a líquido saturado), se puede observar que la T2 > T3 y que la entropía S2 > S3 al igual que la entalpía h2 > h3.
Válvula de estrangulamiento o de expansión; Se expande el refrigerante isoentálpicamente (h3 = h4) hasta alcanzar bajas temperaturas (T4 < T3) al disminuir la presión (P4 < P3), mientras que la entropía aumenta (S4 < S3). Para cada proceso, la ecuación general de energía en régimen estacionario por unidad de masa, despreciando la variación de la energía cinética y potencial está dada por: q + w = hs al - hent.
La capacidad de refrigeración, es el flujo de calor transferido en el evaporador planteada así:
Ộ e vap= m (h1 - h4) En el compresor y en el proceso de estrangulamiento no se transfiere calor, mientras que sólo existe trabajo en el proceso de compresión. El coeficiente de operación del ciclo está dado por: COP REF = Ộ e vap = h 1 - h 4 W Comp h2 - h1
1.4 CICLOS DE REFRIGERACIÓN DE DOBLE ETAPA Y CASCADA SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR DE DOBLE CASCADA Es un conjunto de ciclos de compresión de vapor simple en un arreglo en serie, de tal forma que el condensador de un ciclo de temperatura inferior, proporciona calor al evaporador de un ciclo de temperatura mayor, a través de un intercambiador de calor.
La solución es utilizar un ciclo de doble cascada, y con este sistema se logra aumentar el COP considerablemente, en comparación a los ciclos de refrigeración simple.
Despreciando las variaciones de energía cinética y potencial en régimen estacionario y considerando el intercambiador de calor (condensador del ciclo inferior y evaporador del ciclo superior) adiabático, el balance de energía se plantea:
SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR MULTIETAPA En este ciclo el intercambiador de calor presente en doble cascada es sustituido por una cámara de mezcla (llamado una cámara de evaporación instantánea) debido a que tiene mejores características de transferencia de calor. Aplicando el balance de energía en la cámara de mezcla en condiciones adiabáticas, para determinar la entalpía, a la salida de la cámara se tiene: X h 3 +(1-X) h 2 = 1h 9
El efecto de refrigeración por unidad de masa que atraviesa el evaporador es: Q r efrig = (1-X) (h1 – h 8 ) El trabajo total suministrado al compresor por unidad de masa que atraviesa el condensador es la suma de las dos (2) etapas, es decir: 2 – h 1 + 1( h 4 9 Wc om p = (1-X) (h ) -h )
El COP del ciclo de compresión de vapor de dos etapas, con refrigeración intermedia regenerativo, se sigue definiendo como:
COPREF = Ộevap W Comp
1.5 CICLOS DE ABSORCIÓN Los ciclos de absorción trabajan generalmente con mezclas de dos componentes donde una, es el fluido refrigerante y otra sirve como medio de absorción del fluido refrigerante. Son ciclos operados por una fuente de calor. Es similar en ciertos aspectos a los ciclo de compresión a vapor de una sola etapa. Mecánicamente el condensador, la válvula de expansión y el evaporador pueden ser idénticos a los usados en un ciclo de compresión de vapor.
Sistema de absorción
El ciclo frigorífico de absorción tiene cinco fases: Generación: El Calor es generado por el generador. El vapor del fluido refrigerante esta con una densidad menor así es separado de la solución, el fluido pasa a través del separador hasta el condensador. La mayor parte de la solución liquida es depositada en el fondo del separador y es conducida hacia el absorbedor a través de una válvula reductora de presión cuyo propósito es garantizar la caída de presión para mantener las diferencias de presión entre el generador y el absorbedor. El absorbente regenerado normalmente contiene parte del refrigerante. Si el material absorbente tiende a solidificar, como en el sistema agua y bromuro de litio, debe existir el refrigerante suficiente para mantener el material absorbente en un estado diluido.
Condensación: EL fluido refrigerante se condensa en el condensador por medio de la transferencia de calor latente de condensación y el calentamiento del fluido de enfriamiento.
Expansión: Mediante una válvula reguladora de presión pasa el líquido saturado de la región de alta presión del condensador para otra de baja presión del evaporador.
Evaporación: El fluido refrigerante, producido en estado líquido, entra en el evaporador donde, como consecuencia de la baja presión y baja temperatura presente, evapora inmediatamente (Principio de Dalton) extrayendo del ambiente circundante (agua o aire) cantidades de calor equivalente al calor latente de evaporación.
Absorción: La solución concentrada producida en la primera fase absorbe el vapor que proviene del evaporador a presión. La absorción es producto de la tendencia a mezclarse de las sustancias miscibles, por la afinidad entre el absorbente y las moléculas de refrigerante. Si ese proceso de absorción fuese ejecutado adiabáticamente la temperatura de la solución aumentaría y eventualmente la absorción de vapor podría cesar, por esto el absorbedor es enfriado por agua o aire que finalmente retorna ese calor para la atmosfera. Energía térmica liberada durante el proceso de absorción proviene del calor de condensación, calor sensible y calor de disolución. No debe existir la fase sólida: El par refrigerante absorbente no deben estar en la fase sólida en el régimen de trabajo (temperatura presión). Las presiones de operación establecidas por las propiedades físicas del refrigerante, puede ser moderada. Altas presiones necesitan uso de equipamientos de grandes espesores y significa mayor potencia eléctrica requerida para elevar la presión del lado de baja para alta. Bajas presiones (vacio) necesitan de uso de equipamientos de gran volumen y medios especiales para reducir las perdidas de presión del flujo del refrigerante. La Estabilidad química El fluido trabaja bajo condiciones severas por muchos años. La inestabilidad puede causar indeseables formación de gases, sólidos o sustancias corrosivas.
Corrosión: Los materiales usados en la construción del equipamiento pueden corroer. Para evitar deben ser usados inhibidores.
Seguridad: El fluido debe ser no toxico y no inflamables si ellos están en un lugar residencial. Procesos industriales de refrigeración son menos críticos respecto a esto.
Propiedad de transporte: Viscosidad, Tensión superficial, difusividad térmica y difusividad de masa son características importantes del par refrigerante absorbente. Por ejemplo, baja viscosidad del fluido, facilita a transferencia de calor y masa y reduce problemas de bombeo.
Calor latente: Su valor debe ser grande para que la razón de circulación refrigerante y absorbente sea mínima. El Amoniaco – agua y agua – bromuro de lítio son los pares más comercialmente usados.
Los sistemas de absorción son clasificados como:
Sistemas continuos: Cuando el sistema refrigera continuamente y es conocido como sistema de absorción continua. Los sistema más generalmente construido utiliza agua, amoniaco y hidrogeno . Muchas empresas poseen variaciones del sistema básico. No obstante el principio de operación es siempre el mismo.
Sistemas intermitentes: Para locales que no tiene energía eléctrica. Los sistemas termodinámicos de una mezcla binaria no pueden ser establecidos solo por dos propiedades termodinámicas independientes, como puede ser hecho por sustancias puras. Una tercera propiedad termodinámica independerte es requerida. Se debe considerar la composición cuantitativamente en términos de concentración o fracción masa, que es la masa de uno de los constituyentes dividida por la masa de la mezcla, entones conociendo tres propiedades termodinámicas podremos establecer el estado termodinámico de la mezcla. En la tabla aparecen el comportamiento de las propiedades termodinámicas para una mezcla amoniaco-agua.
Propiedades termodinámicas y flujos másico. PRESIÓN
TEMPERATURA
CONCENTRACIÓN
ENTALPIA
FLUJO MASICO
Psia.
F
LbmNH3/lbm mezcla
Btu/lbm mezcla lbm mez/min
1
30
81
0.402
-24
257.1
2
200
82
0.402
-23
257.1
3
200
200
0.402
109
257.1
4
200
240
0.293
158
217.3
5
200
98
0.293
2
217.3
6
30
98
0.293
2
217.3
7
200
130
0.997
655
39.8
8
200
95
0.997
149
39.8
9
200
85
0.997
137
39.8
10
30
-2
0.997
137
39.8
11
30
46
0.997
640
39.8
12
30
61
0.997
652
39.8
ESTADO
COEFICIENTE DE EFICACIA DE UN CICLO DE ABSORCION IDEAL El desempeño de un ciclo frigorífico es denominado coeficiente de eficacia y definido como:
El coeficiente de eficacia de un ciclo de absorción
es definido como
Para establecer el Máximo para el sistema de absorción de la figura 1 se representa los flujos de calor para los diferentes componentes del ciclo de absorción.
Una fuente de calor adicionar
la bomba adiciona trabajo
para el sistema.
La sustancia al ser refrigerada en el evaporador adiciona calor absorción.
para el sistema de
El sistema rechaza calor para el medio ambiente (agua de refrigeración o aire atmosférico) en el absorbedor (QA) y en el condensador (QC). Reunidas estas dos últimas cantidades en una sola:
Transferencia de energía externa para el sistema de refrigeración por absorción.
Por la primera ley de la termodinámica. (1) Asumiendo que la temperatura de la fuente de calor sustancia refrigerada
es la temperatura da
y que la temperatura del medio ambiente
son constantes.
Los fluidos dentro del sistema de absorción circulan en un ciclo cerrado. Para una operación en estado estable, el cambio de entropía de los fluidos es cero.
El cambio de entropía solamente ocurre externamente en el fluido del sistema de absorción. Todos los procesos de transferencia de calor debed ser reversibles para tener así un sistema completamente reversible. El cambio de entropía para la fuente generadora de calor es sustancia refrigerante segunda ley de la termodinámica:
y para la
y para el medio ambiente
Por la
o
(2)
Por la ecuación (1) y (2) se obtiene
Asumiendo que
puede ser desplazado:
Y para el sistema completamente reversible
(3)
La ecuación tres presenta un resultado interesante: El máximo CDE para el sistema de absorción es igual al coeficiente de funcionamiento para un ciclo Carnot de refrigeración
trabajando
entre
las
temperaturas
de
y
multiplicada
por
la eficiencia de una máquina de Carnot trabajando entre las temperaturas de y En la práctica un ciclo de refrigeración por absorción simple trabaja con un CDE real de 0.4 hasta 0.7 y un ciclo de refrigeración simple trabaja con CDE real de 2.5 hasta 4.0. En la tabla siguiente tabla aparecen las ecuaciones para determinar los valores de flujo de calor o potencia asociada a los diferentes
Resumen de los balances de energía en cada uno de los equipo del ciclo de refrigeración por absorción Componentes
Ecuaciones
Absorbedor
Bomba
Generador
Condensador
Evaporador
En los ciclos reales de absorción las ineficiencias son causadas por perdidas de calor sensible, calores de solución y características de vaporización del fluido absorbente. Llevando calor absorbido desde el generador hasta el absorbedor desperdiciando considerablemente energía térmica.
1.6 CÁLCULO DE LA POTENCIA FRIGORÍFICA El cálculo de la potencia frigorífica de un equipo (las frigorías) se ha de realizar una vez completada la gráfica psicronométrica, es entonces cuando se extrae el siguiente dato: (Aportación de kcal/kg aire)(1 kcal= 1 frigoría) En la gráfica anterior (Panel CELdek 5090 50mm) = 2´5 kcal/kg aire 2´5 kcal/kg aire x 1´2 densidad aire = 3 kcal/m3 Un enfriador del modelo AD-20-V impulsa un caudal de aire de 18000 m3/h con lo cual la potencia frigorífica de este modelo es de (3 kcal/m3 x 18000m3/h) = 54000 kcal/h. Según el tipo de actividad del local a tratar son necesarias un tipo de renovaciones (cuadro adjunto) pondremos cómo ejemplo una industria textil. 54000 kcal/h/25 renovaciones = 2160 frigorías/renovación. Por lo tanto renovaremos y enfriaremos el aire del local cada 2 minutos y 24 segundos.
1.7 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN: COMPRESOR, CONDENSADOR, VÁLVULA DE EXPANSIÓN, EVAPORADOR Y ACCESORIOS Compresores: Son equipos que incrementan la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. Se emplean principalmente para refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción, transporte por tuberías, almacenamiento de gas natural, craqueo catalítico, polimerización y en muchos procesos quimicos. Según la forma descompresión se clasifican en:
COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Son compresores de flujo intermitente, que basan su funcionamiento en tomar volúmenes sucesivos de gas para confinarlos en un espacio de menor volumen; logrando con este efecto, el incremento de la presión. Se dividen en dos grupos reciprocantes y rotativos.
COMPRESORES DINÁMICOS: Son máquinas rotatorias de flujo continuo en la cual el cabezal de velocidad del gas es convertido en presión; estos compresores, se dividen de acuerdo al flujo que manejan en centrifugo (flujo radial) y axiales (flujo axial) y flujo mezclado.
COMPRESOR RECIPROCANTE:
Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de salida del cilindro. El cilindro, está provisto de válvulas que operan automáticamente por diferenciales de presión, como válvulas de retención para admitir y descargar gas.
La válvula de admisión, abre cuando el movimiento del pistón ha reducido la presión por debajo de la presión de entrada en la línea. La válvula de descarga, se cierra cuando la presión en el cilindro no excede la presión de la línea de descarga, previniendo de esta manera el flujo reverso.
Tipos de compresores reciprocantes a. Simple Etapa: Son compresores con una sola relación de compresión, que incrementan la presión una vez; solo poseen un depurador inter etapa, un cilindro y un enfriador inter etapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberías
b. Múltiples Etapas: Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros; no obstante, el número cilindros no es igual al número de etapas, pueden existir diferentes combinaciones; como por ejemplo, si se requiere un sistema de tres etapas, puede utilizarse 3, 4 o 6 cilindros. El uso de varios cilindros para una etapa de compresión permite la selección de cilindros de menor tamaño, generalmente esto sucede con la primera etapa de compresión.
c. Balanceado - Opuesto: Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.
d. Integral: Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal. Estos compresores pueden ser de simple o múltiples etapas y generalmente son de baja velocidad de rotación 400 – 900RPM. Poseen una eficiencia y bajo consumo de combustible; sin embargo, son más costosos y difíciles de transportar que los separables; a pesar de esto, hay muchas aplicaciones en tierra donde esta es la mejor opción. Tienen mayor rango de potencia2000 – 13000 BHP que los separables, entre sus ventajas se encuentran: Alta eficiencia Larga vida de operación Bajo costo de operación y mantenimiento comparado con los separables de alta velocidad.
e. Separable: En este equipo, el compresor y el motor poseen cigüeñales y monturas diferentes acoplados directamente. Generalmente, vienen montados sobre un skid y pueden ser de simple o múltiples etapas.
Los compresores reciprocantes separables en su mayoría son unidades de alta velocidad 900 – 1800 RPM que pueden ser accionados por motores eléctricos, motores de combustión interna o turbinas, manejan flujos menores de gas que los integrales y pueden tener una potencia de hasta 5000 HP. Entre sus ventajas se encuentra:
Pueden ser montados en un skid Son de fácil instalación y transporte Poseen amplia Flexibilidad operacional
COMPRESOR ROTATIVO DE PALETAS: Es un tipo de compresor en el cual el rotor gira en el interior de un estator cilíndrico. Durante la rotación, la fuerza centrífuga extrae las paletas de las ranuras para formar células individuales de compresión. La rotación reduce el volumen de la célula y aumenta la presión del aire. El calor que genera la compresión se controla mediante la inyección de aceite a presión. Fue inventado por Charles C. Barnes, de Sackville, quien lo patentó el 16 de junio de 1874.
El compresor de tornillo rotatorio inundado con aceite comienza con el motor, el cual hace pasar la energía mecánica a la caja del compresor por medio de una correa de ventilador. El compresor contiene dos tornillos giratorios que engranan juntos, produciendo succión a través de la toma de aire, mientras que fuerza el aire a través de las cavidades progresivamente más pequeñas, comprimiéndolo. Esto se hace en una cavidad interna dentro del compresor, que está inundada con aceite. El aceite actúa como refrigerante y sellador, impidiendo que el aire se escape con el giro de los tornillos. Tanto el aceite como el petróleo son introducidos en una cámara de separación, donde el gas se eleva a la parte superior y el aceite drena hacia a la parte inferior. El gas es desviado fuera de la cámara y se envía a un tanque de almacenamiento, mientras que el aceite es drenado hacia fuera de la cámara en un radiador, donde se enfría antes de desembocar de nuevo en el compresor.
COMPRESOR DE TORNILLO ROTATORIO SIN ACEITE: Un compresor de tornillo rotatorio sin aceite funciona de manera muy similar a sus contrapartes. El aire es aspirado en el compresor, donde tanto la succión como la compresión son creadas por dos tornillos de bloqueo, y luego se envía a un tanque de almacenamiento. Este proceso genera más calor y es menos eficiente energéticamente ya que el aceite no está presente para actuar como un sellador, aunque es todavía más eficiente que muchos compresores de gas accionados eléctricamente. El compresor rotatorio sin aceite de tornillo se utiliza en las industrias donde la posibilidad de contaminación con aceite no es aceptable.
COMPRESOR DE ESPIRALES: Este tipo de compresores utilizan dos espirales para realizar la compresión del gas. Las espirales se disponen cara contra cara. Siendo la superior fija y la que incorpora la puerta de descarga. La inferior es la espiral motriz, Las espirales disponen de sellos a lo largo del perfil en las cargas opuestas. Estos actúan como segmentos de los cilindros proporcionando un sello de refrigerante entre ambas superficies, el centro del cojinete de la espiral y el centro del eje del cigüeñal del conjunto motriz están desalineados. Esto produce una excentricidad o movimiento orbital de la espira móvil, el movimiento orbital permite a las espirales crear bolsas de gas, y, como la acción orbital continua, el movimiento relativo entre ambas espirales, fija y móvil, obliga a las bolsas de refrigerante a desplazarse hacia la puerta de descarga en el centro del conjunto disminuyendo progresivamente el volumen. Durante el primer giro o fase de aspiración, la separación de las paredes de las espirales permite entrar al gas, al completar el giro, las superficies de las espirales se vuelven a unir formando las bolsas de agua, durante el segundo giro o fase de compresión, el volumen de las bolsas de gas se reduce progresivamente, la finalización del segundo giro produce la máxima compresión, durante el tercer giro o fase de descarga, la parte final del scroll obliga al gas comprimido a salir a través de la puerta descargada.
LOS COMPRESORES CENTRÍFUGOS: También llamados compresores radiales, son un tipo especial de turbo maquinaria que incluye bombas, ventiladores, o compresores. Los modelos más primitivos de este tipo de máquina eran bombas y ventiladores. Lo que diferencia a estos de los compresores es que el fluido de trabajo puede ser considerado incompresible, permitiendo así un análisis preciso a través de la ecuación de Bernoulli. Por contra, cualquier compresor moderno se mueve a altas velocidades por lo que su análisis debe asumirse un fluido compresible. Si se le quiere dar una definición, se puede considerar que los compresores centrífugos producen un incremento de densidad mayor que un 5 por ciento. Además, la velocidad relativa del fluido puede alcanzar un número de Mach 0.3 si el fluido de trabajo es aire o nitrógeno. Por otro lado, los ventiladores incrementan mucho menos la densidad y operan a Mach mucho más bajo. De forma ideal, un compresor dinámico aumenta la presión del fluido a base de comunicarle energía cinética-energía/velocidad con el rotor. Esta energía cinética se transforma en un incremento de presión estática cuando el fluido pasa por un difusor.
EL CONDENSADOR Es un intercambiador térmico. En el exterior del condensador tenemos el aire que será el elemento que enfríe y en el interior el refrigerante o elemento a enfriar. • El condensador se encuentra en el lado de alta presión del circuito. • El refrigerante entra en estado gaseoso “condensa”, cediendo calor al aire, y sale del condensador en estado líquido. • El calor cedido en el condensador es igual a la suma del calor ab sorbido en el evaporador y la energía (calor) absorbida por el refrigerante durante la compresión.
• En el condensador de tubo aleta, el refrigerante circula por un tubo de sección circular, y sigue un único circuito, aunque hay casos en los que el circuito tiene un doble paso (ver foto). • El condensador tipo serpentín está compuesto por un tubo plano, que sigue un circuito de zig-zag. Las aletas de aluminio se encuentran soldadas entre los diferentes pasos del tubo.
• En el condensador de flujo pa ralelo existen dos tubos verticales colectores a ambos lados del condensador. Micro tubos horizontales paralelos van de un colector a otro. En el caso de flujo paralelo puro, todos los tubos están en paralelos. En el caso de multiflujo, normalmente el número de tubos conectados en paralelo va disminuyendo a medida que el refrigerante se va condensando. • Como en el caso de condensadores de tubos la entrada debe ser por el lado superior y la salida por el inferior, y los tubos de circulación principales estar en horizontal. • Los condensadores se pueden inclinar e incluso poner en posición horizontal. Dicha posición es normal en vehículos con condensador en techo como Autocares La tecnología de tubo de cobre-aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12. • La tecnología de serpentín de aluminio, con aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12. • La tecnología de tubo de aluminio, con aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12. • La tecnología de microtubo de aluminio con multiflujo o flujo paralelo, con aleta de aluminio se utiliza en circuitos de R134a por ser la de mayor rendimiento • Algunos condensadores llevan integrado recipiente en el que se instala un cartucho que contiene el filtro y el material deshidratador.
•El evaporador es un intercambiador térmico. En el exterior del condensador tenemos el aire que será el elemento que enfríe y en el interior el refrigerante o elemento a enfriar. • El evaporador se encuentra en el lado de baja presión del circuito. • El refrigerante entra en estado líquido, se “evapora”, absorbiendo calor del aire, y sale del evaporador en estado gaseoso. •La tecnología de tubo de cobre -aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12. • La tecnología de serpentín de aluminio, con aleta de aluminio se utili zaba en circuitos de R134a.
• En el evaporador de tubos es normal la existencia de varios circuitos en paralelo, y se pasa de un tubo de mayor diámetro a varios tubos de pequeño diámetro denominados tubos inyectores • El evaporador tipo serpentín está compuesto por un tubo plano de mayor anchura que en el caso de los condensadores, que sigue un circuito de zig-zag. Las aletas de aluminio se encuentran soldadas entre los diferentes pasos del tubo, • En el evaporador de placas la disposición de las mismas es similar al del condensador de flujo paralelo, pero el tubo tiene mayor anchura denominándose placas. • El tubo de salida del evaporador debe estar en la parte superior del mismo para evitar la llegada de líquido al compresor. • La posición del evaporador debe ser tal que permita una buena eliminación del agua condensada sobre las aletas. • Los tubos deben estar en posición horizontal para facilitar la circulación del aceite.
1.8 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS REFRIGERANTES Refrigerante: Es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Con respecto al ciclo compresión-vapor, el refrigerante es el fluido de trabajo del ciclo el cuál alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor, respectivamente. Para que un refrigerante sea apropiado y se le pueda usar en el ciclo antes mencionado, debe poseer ciertas propiedades físicas, químicas y termodinámicas que lo hagan seguro durante su uso. No existe un refrigerante “ideal” ni que pueda ser universalmente adaptable a todas las aplicaciones. Entonces, un refrigerante se aproximará al “ideal”, solo en tanto que sus propiedades satisfagan las condiciones y necesidades de la aplicación para la que va a ser utilizado.
Propiedades Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca que los fluidos cumplan con la mayoría de las siguientes características: Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de la temperatura ambiente, a presión atmosférica. (Evaporador) ð Fácilmente manejable en estado líquido:
El punto de ebullición debe ser controlable con facilidad de modo que su capacidad de absorber calor sea controlable también. * Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación. * No inflamable, no explosivo, no tóxico. * Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado. * No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedan usarse materiales comunes y la larga vida de todos los componentes. * Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a 25-28kg/cmª) requieren un equipo extrapesado. La operación en vacío (menor a 0kg/cmª) introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema. * Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen la disminución del refrigerante y la contaminación del sistema. * Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación. * Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por debajo de cualquier temperatura a la cuál pueda operar el evaporador. * Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayor que su valor crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de los refrigerantes poseen críticas superiores a los 93°C. * Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor. * Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario. Haremos hincapié en las más importantes para la selección del refrigerante adecuado para la aplicación de que se trate y el equipo disponible. Todos los refrigerantes se identifican mediante un número reglamentario.
Economía Las propiedades más importantes del refrigerante que influyen en su capacidad y eficiencia son: * El calor latente de Evaporación * La relación de compresión * El calor específico del refrigerante tanto en estado líquido como de vapor, excepto para sistemas muy pequeños, es deseable tener un valor alto de calor latente para que sea mínimo el peso del refrigerante circulando por unidad de capacidad. Cuando se tiene un valor alto del calor latente y un volumen específico bajo en la condición de vapor, 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 más compacto.
En los sistemas pequeños, si el valor del calor latente del refrigerante es muy alto, la cantidad de refrigerante en circulación será insuficiente como para tener un control exacto del líquido. Es mejor tener un calor específico bajo en el líquido y un valor alto en el vapor en tanto que ambos tiendan a aumentar el efecto refrigerante por unidad de peso, el primero se logra aumentando el efecto de sub-enfriamiento y el último disminuyendo el efecto de sobrecalentamiento. Cuando se cumplen estas condiciones en un fluido simple, se logrará mejorar la eficiencia del cambiador de calor líquido-succión. Con relaciones de compresión bajas se tendrá un consumo menor de potencia y alta eficiencia volumétrica, siendo esto último más importante en sistemas pequeños ya que esto permitirá usar compresores pequeños. Con un coeficiente de conductancia alto, pueden mejorarse las relaciones de transferencia de calor, sobre todo en caso de enfriamiento de líquidos y de esta forme se pueden reducir el tamaño y el costo del equipo de transferencia. La relación presión-temperatura del refrigerante debe ser tal que la presión en el evaporador siempre esté por arriba de la atmosférica. En el caso de tener una fuga en el lado de menor presión del sistema, si la presión es menor a la atmosférica, se introducirá una considerable cantidad de aire y humedad en el sistema, mientras que si la presión vaporizante es mayor a la atmosférica, se minimiza la posibilidad de introducción de aire y humedad al sistema al tenerse una fuga. La presión condensante debe ser razonablemente baja, ya que esto permite usar materiales de peso ligero en la construcción del equipo para condensación, reduciéndose así el tamaño y el costo.
Relaciones refrigerante -aceite Salvo unas pocas excepciones, el aceite necesario para la lubricación del compresor es el contenido del cárter del cigüeñal del compresor que es donde está sujeto al contacto con el refrigerante. El dióxido de azufre y los halo carburos reaccionan en cierto grado con el aceite lubricante, generalmente la reacción es ligera bajo condiciones de operación normales. Cuando hay contaminantes en el sistema tales como aire y humedad, en una cantidad apreciable, se desarrollan reacciones químicas involucrando a los contaminantes y tanto el refrigerante como el aceite refrigerante como el aceite lubricante pueden entrar en descomposición, formándose ácidos corrosivos y sedimentos en superficies de cobre y/o corrosión ligera en superficies metálicas pulidas. Las temperaturas altas en las descargas, por lo general aceleran estos procesos.
Por la naturaleza de temperatura alta en la descarga del refrigerante F22, el daño en el aceite lubricante produce el que se queme el motor, constituye esto un problema serio en las unidades motor - compresor que utilizan este refrigerante, sobre todo cuando se las utiliza en condensadores enfriados con aire y con tuberías de succión grandes. En los sistemas que usan refrigerantes halocarburos, es muy común que varias partes del compresor se encuentren cobrizadas. La causa exacta del cobrizado no ha sido determinada en forma definitiva, pero se tienen grandes evidencias que los factores que contribuyen a eso son la humedad y la pobre calidad del aceite lubricante. Las placas de cobre no se emplean en los sistemas de amoníaco. Las desventajas antes nombradas se podrán reducir al mínimo o eliminarse mediante el uso de aceites lubricantes de alta calidad que tengan puntos muy bajos de “fluidez o congelación” y/o de “precipitación”, manteniendo al sistema relativamente libre de contaminaciones, tales como aire y humedad y diseñando al sistema de tal forma que las temperaturas en las descargas sean relativamente bajas.
Refrigerantes del grupo 1: Son los de toxicidad e inflamabilidad despreciables. De ellos, los refrigerantes 11, 113 y 114 se emplean en compresores centrífugos. Los refrigerantes 12, 22, 500 y 502 se usan normalmente en compresores alternativos y en los centrífugos de elevada capacidad.
Refrigerantes del grupo 2: Son los tóxicos o inflamables, o ambas cosas. El grupo incluye el Amoníaco, Cloruro de etilo, Cloruro de metilo y Dióxido de azufre, pero solo el Amoníaco (r-717) se utiliza aún en cierto grado.
Refrigerantes del grupo 3: Estos refrigerantes son muy inflamables y explosivos. A causa de su bajo costo se utilizan donde el peligro está siempre presente y su uso no agrega otro peligro, como por ejemplo, en las plantas petroquímicas y en las refinerías de petróleo. El grupo incluye el Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno y Metano.
Estos refrigerantes deben trabajar a presiones mayores que la atmosférica para evitar que aumente el peligro de explosión. Las presiones mayores que la atmosféricas impiden la penetración de aire por pérdidas porque es la mezcla aire-refrigerante la que resulta potencialmente peligrosa.
Diferentes tipos de refrigerantes (características) Amoníaco Aunque el amoníaco es tóxico, algo inflamable y explosivo bajo ciertas condiciones, sus excelentes propiedades térmicas lo hacen ser un refrigerante ideal para fábricas de hielo, para grandes almacenes de enfriamiento, etc., donde se cuenta con los servicios de personal experimentado y donde su naturaleza tóxica es de poca consecuencia. El amoníaco es el refrigerante que tiene más alto efecto refrigerante por unidad de peso. El punto de ebullición del amoníaco bajo la presión atmosférica estándar es de -2,22°C, las presiones en el evaporador y el condensador en las condiciones de tonelada estándar es de -15°C y 30°C son 34,27 libras por pulgada y 169,2 libras por pulgada abs. , respectivamente, pueden usarse materiales de peso ligero en la construcción del equipo refrigerante. La temperatura adiabática en la descarga es relativamente alta, siendo de 98,89°C para las condiciones de tonelada estándar, por lo cual es adecuado tener enfriamiento en el agua tanto en el cabezal como en el cilindro del compresor. En la presencia de la humedad el amoníaco se vuelve corrosivo para los materiales no ferrosos. El amoníaco no es miscible con el aceite y por lo mismo no se diluye con el aceite del cárter del cigüeñal del compresor. Deberá usarse un separador de aceite en el tubo de descarga de los sistemas de amoníaco. El amoníaco es fácil de conseguir y es el más barato de los refrigerantes. Su estabilidad química, afinidad por el agua y no-miscibilidad con el aceite, hacen al amoníaco un refrigerante ideal pare ser usado en sistemas muy grandes donde la toxicidad o es un factor importante.
Refrigerante 22 Conocido con el nombre de Freón 22, se emplea en sistemas de aire acondicionado domésticos y en sistemas de refrigeración comerciales e industriales incluyendo: cámaras de conservación e instalaciones para el procesado de alimentos: refrigeración y aire acondicionado a bordo de diferentes transportes; bombas de calor para calentar aire y agua. Se pude utilizar en compresores de pistón, centrífugo y de tornillo. El refrigerante 22 (CHCIF) tiene un punto de ebullición a la presión atmosférica de 40,8°C.
Las temperaturas en el evaporador son tan bajas como 87°C. Resulta una gran ventaja el calor relativamente pequeño del desplazamiento del compresor. La temperatura en la descarga con el refrigerante22 es alta, la temperatura sobrecalentada en la succión debe conservarse en su valor mínimo, sobre todo cuando se usan unidades herméticas motor-compresor. En aplicaciones de temperatura baja, donde las relaciones de compresión altas, se recomienda tener en enfriamiento con agua al cabezal y a los cilindros del compresor. Los condensadores enfriados por aire empleados con el refrigerante 22, deben ser de tamaño generoso. Aunque el refrigerante 22 es miscible con aceite en la sección de condensación a menudo suele separársele del aceite en el evaporador. No se han tenido dificultades en el retorno de aceite después del evaporador cuando se tiene el diseño adecuado del serpentín del evaporador y de la tubería de succión. Siendo un fluorcarburo, el refrigerante 22 es un refrigerante seguro. Se comercializa en cilindros retornables (CME) de 56,7 Kg, cilindros desechables de 22,68 kg, cilindros desechables de 13,61 kg y cajas de 12 latas de 5,10 kg cada una.
Refrigerante 123 Es un sustituto viable para el freón 11 como refrigerante. Las propiedades termodinámicas y físicas del refrigerante 123 en conjunto con sus características de no-inflamabilidad lo convierte en un reemplazo eficiente del Freón 11 en chillers centrífugos. El refrigerante 123 fue diseñado para trabajar en equipos nuevos existentes. Cuando se considere u reacondicionamiento para refrigerante 123 de un equipo existente, debe considerarse el ciclo de vida útil del equipo, la diferencia de costo de operación y mantenimiento y el costo de reacondicionamiento. Los equipos nuevos que han sido diseñados para trabajar con el refrigerante 123 tienen menor costo de operación comparada con los equipos existentes. Debido a que tiene un olor tan leve que no se puede detectar por medio del olfato es necesaria una verificación frecuente de fugas y la instalación de detectores de fugas por áreas cerradas utilizadas por el personal. Se comercializa en tambores de 283,5kg, tambores de 90,72kg y tambores de 45,36kg. Su composición en peso es de 100% HFC-123.
Refrigerante 134-a El refrigerante marca Suva134a, ha sido introducido por DuPont, como reemplazo de los cloro fluorocarbonos (CFC) en muchas aplicaciones. La producción de CFC es reemplazada por el hidrofluorucarbono HFC-134ª.
Este refrigerante no contiene cloro y puede ser usado en muchas aplicaciones que actualmente usan CFC-12. Sin embargo en algunas ocasiones se requieren cambios en el diseño del equipo para optimizar el desempeño del Suva 134ª en estas aplicaciones. Las propiedades termodinámicas y físicas del Suva 134ª y su baja toxicidad lo convierten en un reemplazo seguro y muy eficiente del CFC-12 en muchos segmentos de la refrigeración industrial mas notablemente en el aire acondicionado automotriz, equipos domésticos, equipo estacionario pequeño, equipo de supermercado de media temperatura y chillers, industriales y comerciales. El Suva134a ha mostrado que es combustible a presiones tan bajas como 5,5 psig a 177°C cuando se mezclan con aire a concentraciones generalmente mayores al 60% en volumen de aire. A bajas temperaturas se requieren mayores presiones para la combustibilidad. No deben ser mezclados con el aire para pruebas de fuga. En general no se debe permitir que estén presentes con altas concentraciones de aire arriba de la presión atmosférica. Se comercializan en cilindros retornables (CME) de 56,7kg, cilindros desechables de 13,61kg, y cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Temperatura del evaporador -7°C a 7°C. Su composición en peso es de 100% HFC-134ª.
Refrigerante 407c/410 a Reemplazan el HCFC-22 en el aire acondicionado doméstico en aplicaciones en el calentamiento de bombas. El Suva 9000 sirve para equipos nuevos o en servicio, tiene un desempeño similar del HCFC-22 en el aire acondicionado. El Suva 9100 sirve solo para equipos nuevos y es un reemplazo del Freón 22 de mayor capacidad. Se comercializa en cilindros desechables de 6,8kg y en cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición refrigerante son refrigeradores domésticos, congeladores, equipos de refrigeración para alimentos de media temperatura de humidificadores, máquinas de hielo y máquinas expendedoras de bebidas. Tiene capacidades y eficiencia comparables a las del Freón 12, en sistemas que operan con una temperatura de evaporación de -23°C (-10°F) y superiores. Se comercializan en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de 56,7kg, cilindros desechables de 6,8kg y cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 13% HCF152ª y 27% HCFC-124.
Refrigerante 401-b Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP66, provee capacidades comparables al CFC-12 en sistemas que operan a temperatura de evaporación debajo de los -23°C (-10°F), haciéndolo adecuado para el uso en equipos de transporte refrigerado y en congeladores domésticos y comerciales.
También puede sr utilizado para reemplazar en equipos que usan R-500. Se comercializa en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de 56,7kg y cilindros desechables de 13,61kg. Sus composición en peso es de 60% HCFC-22, 13% HFC-152ª y 27% HCFC-124.
Refrigerante 402ª Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP80, reemplaza al R-502 en sistemas de media y baja temperatura. Tiene aplicaciones muy variadas en la industria de la refrigeración. Es usado ampliamente en aplicaciones de supermercados, almacenamiento y transporte de alimentos en sistemas de cascada de temperatura. Ofrece buena capacidad y eficiencia sin sufrir los incrementos de presión y temperatura en la descarga del compresor, lo cuál si sucede cuando un equipo es convertido HCFC-22. Se comercializa en cilindros retornables (CME) de 49,9kg y cilindros desechables de 13.25 kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 38,5% HFC-125 y 2% de propano.
Refrigerante 402b Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP81, todos los refrigerantes designados HP fueron diseñados para reemplazar al R-502 en sistemas de refrigeración de temperatura media y baja. Está diseñado para el reacondicionamiento de equipos como máquinas de hielo. Además ofrece mas alta eficiencia comparado con el R-502 y una capacidad relativamente mejor. Sin embargo el mayor contenido de HCFC-22 resulta en temperaturas de descarga de compresor en un rango de 14°C (25°F). Se comercializa en cilindros desechables de 5,9kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 38% HFC-125 y 2% de propano.
Hidrocarburos directos Los hidrocarburos directos son un grupo de fluidos compuestos en varias proporciones de los dos elementos hidrógeno y carbono. Algunos son el Metano, etano, butano, etileno e isobutano. Todos son extremadamente inflamables y explosivos. Aunque ninguno de estos compuestos absorbe humedad en forma considerable, todos son extremadamente miscibles en aceite para todas las condiciones. Su uso ordinariamente está limitado a aplicaciones especiales donde se requieren los servicios de personal especializado.
Agentes secantes de refrigeradores Llamados también desecantes, con frecuencia se emplean en sistemas de refrigeración para eliminar la humedad del refrigerante. Pueden ser un material gelatinoso de sílice (dióxido de silicio), alúmina activa (óxido de aluminio) y drierita (sulfato de calcio anhidrinoso). El material gelatinoso de sílice y la alúmina activa, son desecantes del tipo de absorción y tienen forma granular.
