Gases Refrigerantes 3u4w2o

NIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

GASES REFRIGERANTES Henrry Mendoza c.

GASES REFRIGERANTES

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¿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.

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El refrigerante transporta el Calor

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Lo puede hacer porque cambia de estado

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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).

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• Comienzo siglo XX: ClCH3, SO2, NH3 Buenas propiedades termodinámicas. Propiedades químicas inisibles: 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

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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.

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• 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.

NOMECLATURA Fórmula química: CL2F2C Nombre químico: Diclorofluormetano Den. simbólico-numérica: R-12 (CFC-12) Nombre comercial: Freón-12

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• 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)

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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.

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.

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COMPUESTOS PUROS

• 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). Henrry Mendoza c.

MEZCLAS AZEOTROPICAS

• 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 Henrry Mendoza c.

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MEZCLAS ZEOTROPICAS

• 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.

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Ciclo de Refrigeración de un Refrigerante Zeotrópico.

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MEZCLAS CASI-AZEOTROPICAS

• Mezcla Zeotropica con un deslizamiento de temperatura muy pequeño.

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Gases Refrigerantes

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Los gases puros ó los gases azeotropicos se cargan al sistema en fase gaseosa ó líquida

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Los gases zeotropicos ó mezclas se cargan al sistema en fase líquida

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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.

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CÓDIGO DE COLORES PARA LOS CILINDROS DE REFRIGERANTES

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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.

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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.

REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE

TIPO

LUBRICANTE

TEMPERATURA EVAPORACIÓN ALTA

MEDIA

APLICACIONES

BAJA

SUSTITUTOS DE R12 – DICLORODIFLUOROMETANO – CCl2F2

R134a

R401A

R401B R409A

X

X

REFRIGERADORES Y CONGELADORES DOMÉSTICOS REFRIGERACIÓN COMERCIAL CHILLERS AIRE ACONDICIONADO AUTOMOTRIZ

HFC

POE

X

X

HCFC

ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO

EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE TEMPERATURA MEDIA CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO “WALK IN”

X

X

HCFC

ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO

MEJOR OPCIÓN PARA SUSTITUIR R12 EN CONGELADORES SUSTITUCIÓN DE R12 EN EQUIPO DE TRANSPORTE REFRIGERADO

X

X

HCFC

ACEITE MINERAL O ALKILBENCENO

EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO SISTEMAS DE SUPERMERCADO DE TEMPERATURA MEDIA CÁMARAS DE CONSERVACIÓN TIPO “WALK IN”

REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE

TIPO

LUBRICANTE

TEMPERATURA EVAPORACIÓN ALTA

MEDIA

APLICACIONES

BAJA

SUSTITUTOS DE R22 – MONOCLORODIFLUOROMETANO – CHClF2

R407C

R410A

HFC

HFC

POLIOLÉSTER

POLIOLÉSTER

X

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. 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

REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE

TIPO

LUBRICANTE

TEMPERATURA EVAPORACIÓN ALTA

MEDI A

APLICACIONES

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.

REFRIGERANTES DENOMI NACIÓN ASHRAE

TIPO

LUBRICANTE

TEMPERATURA EVAPORACIÓN ALTA

MEDIA

APLICACIONES

BAJ A

SUSTITUTO DE R11 – TRICLOROFLUOROMETANO – CCl3F

R123

HCFC

ACEITE MINERAL

X

CHILLERS CENTRÍFUGOS NUEVOS Y EXISTENTES. CONSULTAR SIEMPRE AL FABRICANTE DEL EQUIPO.

X

SUSTITUTO DE R114 – DICLOROTETRAFLUOROETANO – C2Cl2F4

R124

HCFC

ALKILBENCENO

X

REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL Y AIRE ACONDICIONADO AIRE ACONDICIONADO EN ALTA TEMPERATURA AMBIENTE.

X

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.

Agotamiento de la capa de ozono • Los fluidos utilizados deben de tener un potencial de agotamiento de la capa de ozono nulo (ODP = 0). 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).

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Efecto invernadero 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)

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R-134a Compuesto Puro 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)

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R-401A (MP-39) HCFC-22=53%, HCFC-124=34%, HFC-152a=13% 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.

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Refrigerantes Nuevos

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