Gases refrigerantes
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El documento trata sobre gases refrigerantes. Explica que un refrigerante es cualquier sustancia que puede absorber calor a baja presión y temperatura y liberarlo a mayor presión y temperatura. Describe la evolución de los refrigerantes desde los primeros usados a inicios del siglo XX hasta los actuales, señalando hitos como la invención de los CFC y su impacto en la capa de ozono. Finalmente, detalla propiedades y clasificaciones de los refrigerantes modernos.
![Clasificación de los Refrigerantes
• Naturales.
– Amoníaco [NH3], Anhidrido carbónico [CO2], Hidrocarburos
[HC].
• Sintéticos
Halogenados (CFC).
• Derivados de Hidrocarburos, donde el Hidrógeno es
reemplazado por Cloro, Flúor.
Parcialmente Halogenados (HCFC).
• R-22
Denominados Ecológicos (HFC).
• Cloro es reemplazado por Hidrógeno.
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Gases refrigerantes
- 1. NIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI GASES REFRIGERANTES Henrry Mendoza c.
- 3. ¿QUE ES UN REFRIGERANTES? Teóricamente es cualquier fluido ó sustancia que pueda absorber CALOR a una baja presión y a una baja temperatura, y que lo pueda liberar a una presión mayor y a una temperatura mayor. Henrry Mendoza c.
- 4. El refrigerante transporta el Calor Henrry Mendoza c.
- 5. Lo puede hacer porque cambia de estado Henrry Mendoza c.
- 6. EVOLUCION DE LOS REFRIGERANTES • Midgley y su equipo buscaban un refrigerante apropiado para aplicaciones domésticas que, a parte de presentar unas buenas propiedades termodinámicas, fuera lo menos tóxico e inflamable posible. Así, llegaron a los FREONES, grupo de fluidos CFC, siendo el primero de ellos el dicloro-difluoro-metano (CF2Cl2). Henrry Mendoza c.
- 7. • Comienzo siglo XX: ClCH3, SO2, NH3 Buenas propiedades termodinámicas. Propiedades químicas inadmisibles: no seguros. • 1930: se sintetizan CFC y HCFC Thomas Midgley en 1928 sintetizó el R-12. Buenas propiedades termodinámicas Buenas propiedades químicas • 1970: Consumo anual de CFC, 1 millón toneladas • 1987: Dest. capa ozono, Protocolo Montreal Rowland y Molina (1974) descubren el efecto destructor del Cl y Br sobre el ozono. Compromiso a nivel internacional para eliminar gradualmente los refrigerantes que dañan la capa de ozono. Se sintetizan nuevos refrigerantes: HFC • 1997: Calent. Global – efecto invernadero, Protocolo de Kyoto Afecta a HFC Henrry Mendoza c.
- 8. PROPIEDADES DE LOS REFRIGERANTES • PROPIEDADES TERMODINAMICA Son aquellas que tienen relación con el movimiento del calor. Presión. Debe operar con presiones positivas. Temperatura. Debe tener una temperatura crítica por arriba de la temperatura de condensación. Debe tener una temperatura de ebullición baja. Volumen. Debe tener un valor bajo de volumen específico en fase vapor, y un valor alto de volumen en fase líquida. Entalpía. Debe tener un valor alto de calor latente de vaporización. Henrry Mendoza c.
- 9. • PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS 1. No debe ser tóxico ni venenoso. 2. No debe ser explosivo ni inflamable. 3. No debe tener efecto sobre otros materiales. No genere reacciones químicas con las sustancias o materiales dentro del sistema. 4. Fácil de detectar cuando se fuga. 5. No debe reaccionar con la humedad. 6. Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación. 7. Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor. 8. Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario. Henrry Mendoza c.
- 10. NOMECLATURA Fórmula química: CL2F2C Nombre químico: Diclorofluormetano Den. simbólico-numérica: R-12 (CFC-12) Nombre comercial: Freón-12 Henrry Mendoza c.
- 11. • Denominación simbólica La denominación simbólica numérica de un refrigerante se establece a partir de su fórmula química, consistiendo en una expresión numérica, que sigue a la letra ‘R’ (Refrigerante) Henrry Mendoza c.
- 12. Clasificación de los Refrigerantes • Naturales. – Amoníaco [NH3], Anhidrido carbónico [CO2], Hidrocarburos [HC]. • Sintéticos Halogenados (CFC). • Derivados de Hidrocarburos, donde el Hidrógeno es reemplazado por Cloro, Flúor. Parcialmente Halogenados (HCFC). • R-22 Denominados Ecológicos (HFC). • Cloro es reemplazado por Hidrógeno. Henrry Mendoza c.
- 13. Clasificación de los Refrigerantes Fluido Puro. – No cambia su composición cuando evapora o cuando condensa (un solo tipo de molécula). CFC-11; CFC-12; HCFC-22; HFC-134a. Mezclas. – Compuestos por más de un tipo de moléculas. – Refrigerantes series R400 y R500. Henrry Mendoza c.
- 14. COMPUESTOS PUROS Henrry Mendoza c. • Substancias formadas por un solo tipo de moléculas ó componente. • Las fugas del refrigerante no alteran su composición. • A una presión dada, la temperatura permanece constante durante un cambio de estado (evaporación y condensación).
- 15. MEZCLAS AZEOTROPICAS Henrry Mendoza c. • Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ó componentes y tiene la misma composición en la fase líquida o en la fase gaseosa. • Las fugas no alteran su composición. • Se identifican por un número de tres cifras que comienza con la cifra “5”. Ejemplos: R-500; R-502; etc. R-502 = 48,8% de HCFC-22 + 51,2% de CFC-115
- 17. MEZCLAS ZEOTROPICAS Henrry Mendoza c. • Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ó componentes y tiene diferente composición en la fase liquida que en la gaseosa. • Las fugas sí alteran su composición. • Ejemplos: R-401A, R-401B, R-409A. • R-401 A = 53% R-22 + 13% R-152a + 34% R-124.
- 18. Ciclo de Refrigeración de un Refrigerante Zeotrópico. Henrry Mendoza c.
- 19. MEZCLAS CASI-AZEOTROPICAS Henrry Mendoza c. • Mezcla Zeotropica con un deslizamiento de temperatura muy pequeño.
- 22. Los gases puros ó los gases azeotropicos se cargan al sistema en fase gaseosa ó líquida Henrry Mendoza c.
- 23. Los gases zeotropicos ó mezclas se cargan al sistema en fase líquida Henrry Mendoza c.
- 24. OTROS FLUIDOS REFRIGERANTES • R-717 – Amoníaco (NH3). • R-718 – Agua (H2O). • R-290 – Propano (C3H8). • R-600a – Isobutano (C4H10). • R-744 – Dióxido de carbono (CO2). • Otros, etc. Henrry Mendoza c.
- 25. CÓDIGO DE COLORES PARA LOS CILINDROS DE REFRIGERANTES Henrry Mendoza c.
- 26. CRITERIOS PARA SELECCIONAR UN REFRIGERANTE SUSTITUTO • Duración del refrigerante en la atmósfera. • Potencial de agotamiento del ozono. • Toxicidad e inflamabilidad del refrigerante. • Presión de trabajo del refrigerante. • Características de transferencia de calor. • Compatibilidad con los materiales del sistema. Henrry Mendoza c.
- 27. Criterios para la elección de los Componentes de una Mezcla • Factores a tener en cuenta. – Presión de Vapor – Propiedades para transportar lubricantes. – Compatibilidad con lubricantes. – Rendimiento termodinámico. – Costo. – Inflamabilidad. – Toxicidad. – Estabilidad. – Alteración del medio ambiente. Henrry Mendoza c.
- 28. REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE TIPO LUBRICANTE TEMPERATURA EVAPORACIÓN APLICACIONES ALTA MEDIA BAJA SUSTITUTOS DE R12 – DICLORODIFLUOROMETANO – CCl2F2 R134a HFC POE X X REFRIGERADORES Y CONGELADORES DOMÉSTICOS REFRIGERACIÓN COMERCIAL CHILLERS AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ R401A HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE TEMPERATURA MEDIA CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO “WALK IN” R401B HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X MEJOR OPCIÓN PARA SUSTITUIR R12 EN CONGELADORES SUSTITUCIÓN DE R12 EN EQUIPO DE TRANSPORTE REFRIGERADO R409A HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE TEMPERATURA MEDIA CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO “WALK IN”
- 29. REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE TIPO LUBRICANTE TEMPERATURA EVAPORACIÓN APLICACIONES ALTA MEDIA BAJA SUSTITUTOS DE R22 – MONOCLORODIFLUOROMETANO – CHClF2 R407C HFC POLIOLÉSTER X EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. EQUIPOS NUEVOS DE AIRE ACONDICIONADO COMERCIAL Y SERVICIO LIGERO. SERVICIO DE EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO RESIDENCIAL Y AIRE ACONDICIONADO COMERCIAL Y SERVICIO LIGERO CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE DEL EQUIPO. R410A HFC POLIOLÉSTER X EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. EQUIPOS NUEVOS DE AIRE ACONDICIONADO RESIDENCIAL Y COMERCIAL Y BOMBAS DE CALOR DISEÑADOS PARA R410A. PUEDE SER USADO EN ALGUNOS SISTEMAS DISEÑADOS PARA R22, PERO REQUIERE CAMBIOS MAYORES CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE DEL EQUIPO
- 30. REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE TIPO LUBRICANTE TEMPERATURA EVAPORACIÓN APLICACIONES ALTA MEDI A BAJA SUSTITUTOS DE R502 – MEZCLA AZEOTRÓPICA – CHClF2 + CClF2CF3 R404A HFC POLIOLÉSTER X X X EQUIPO NUEVO Y REEMPLAZO DE R502 EN EQUIPO DE TRANSPORTE COMERCIAL DE SUSTANCIAS REFRIGERADAS. R507 HFC POLIOLÉSTER X X X EQUIPO NUEVO Y REEMPLAZO DE R502 EN EQUIPO DE TRANSPORTE COMERCIAL DE SUSTANCIAS REFRIGERADAS. R408A HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN COMERCIAL EXISTENTE. R402A HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X X EQUIPO DE REFRIGERACIÓN COMERCIAL EXISTENTE. R402B HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X MÁQUINAS FABRICADORAS DE HIELO Y OTRAS APLICACIONES SELECCIONADAS.
- 31. REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE TIPO LUBRICANTE TEMPERATURA EVAPORACIÓN APLICACIONES ALTA MEDIA BAJ A SUSTITUTO DE R11 – TRICLOROFLUOROMETANO – CCl3F R123 HCFC ACEITE MINERAL X X CHILLERS CENTRÍFUGOS NUEVOS Y EXISTENTES. CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE DEL EQUIPO. SUSTITUTO DE R114 – DICLOROTETRAFLUOROETANO – C2Cl2F4 R124 HCFC ALKILBENCENO X X REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL Y AIRE ACONDICIONADO AIRE ACONDICIONADO EN ALTA TEMPERATURAAMBIENTE. SUSTITUTO DE R13 / R23 / R503 – R508B PFC POLIOLÉSTER POR DEBAJO DE - 40ºF EQUIPO NUEVO Y Y EXISTENTE CON TEMPERATURAS DE EVAPORACIÓN POR DEBAJO DE -40ºF SUSTITUTO DE R500 – MEZCLA AZEOTRÓPICA – CCl2F2 + CH3CHF2 R401B HCFC ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO X X PRESENTA LA MAYOR SIMILITUD CON EL R500.
- 32. Agotamiento de la capa de ozono • Los fluidos utilizados deben de tener un potencial de agotamiento de la capa de ozono nulo (ODP = 0). Henrry Mendoza c. ODP (Potencial de agotamiento del ozono): Parámetro que cuantifica el potencial efecto de destrucción de la capa de ozono de un refrigerante en relación con el R11 (CFC), cuyo potencial se toma como referencia (ODPR11=1).
- 33. Efecto invernadero Henrry Mendoza c. Los fluidos frigoríficos utilizados deben poseer una baja capacidad de producir efecto invernadero. Potencial de efecto invernadero del refrigerante Cuando el refrigerante se difunde directamente a la atmósfera (fuga), llamado efecto directo (ED). GWP (Potencial de Calentamiento Global): Parámetro definido para evaluar el potencial de calentamiento global tomando como referencia el CO2 (GWPCO2 = 1)
- 35. R-134a Compuesto Puro Henrry Mendoza c. Ventajas • Su Potencial de Destrucción de Ozono es cero. • Esta constituido por un solo tipo de moléculas • Las fugas no alteran su composición . • Solo se tiene un set de temperatura-presión para ajustar el sistema. Desventajas • No es miscible con aceite mineral o alkilbenceno, por lo cual, se necesita cambiar el aceite del sistema de refrigeración a Polyol éster, que es un aceite caro y de manejo especial.(>95%) • Se recomienda para aplicaciones de temperatura media y alta. A bajas temperaturas, su capacidad baja significativamente. • (-10% a -23°C)
- 36. R-401A (MP-39) HCFC-22=53%, HCFC-124=34%, HFC-152a=13% Henrry Mendoza c. Ventajas • Es un reemplazo para aplicaciones de temperatura media de -18°C a 0°C. • La modificación de equipos para su uso es mas económica que para el HFC-134a. • Utiliza aceite alkilbenceno y usualmente no se necesita hacer múltiples cambios de aceite. Desventajas • Es un reemplazo provisional dado que contiene HCFC´s. • La fuga del refrigerante cambia su composición y después de varias fugas se recomienda extraer el refrigerante y cargar el sistema con refrigerante nuevo. • Tiene un deslizamiento de temperatura de 8°F.