técnico en montaje y mantenimie nto de instalaciones de...

Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío,

Climatización y Producción de Calor

3Fluidos Frigorígenos

FOR

MA

CI‡

N P

RO

FESI

ON

AL

A D

ISTA

NC

IA

Uni

dad

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

MÓDULO

Máquinas y Equipos Frigoríficos

Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR

Título del Módulo: MÁQUINAS Y EQUIPOS FRIGORÍFICOS Dirección: Dirección General de Formación Profesional.

Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente.

Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda

Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera

Autor: Javier Cueli Llera

Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias

Coordinación:

Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández

Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Ramón García Rosino Laura Fernández Menéndez Luis Miguel Llorente Balboa de Sandoval José Manuel Álvarez Soto

Estructuración y desarrollo didáctico: Isabel Prieto Fernández Miranda

Diseño y maquetación: Begoña Codina González Sofía Ardura Gancedo Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso

Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: 84-690-1471-4 Depósito Legal: AS-0591-2006 Copyright: © 2006. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.

Uni

dad Fluidos Frigorígenos

3

3

Objetivos ............................................................................................ 4

Conocimientos ..................................................................................... 5

Introducción......................................................................................... 6

Contenidos generales............................................................................ 6

Los refrigerantes y el medio ambiente ................................................... 7

Características generales de un refrigerante ........................................... 12

Denominación y clasificación de los refrigerantes ................................. 22

Uso y manipulación de los refrigerantes................................................ 34

Aplicaciones de los refrigerantes ........................................................... 47

Resumen de contenidos........................................................................ 50

Autoevaluación .................................................................................... 52

Respuestas de actividades ..................................................................... 54

Respuestas de autoevaluación............................................................... 58

Sumario general

4

Módulo: Máquinas y EquiposFrigoríficos� �

Técnico en M

ontaje y M

antenim

iento de Instalaciones de Frío, Climatización y Pro

ducción de Calor

Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:

� Adquirir las nociones básicas necesarias sobre los refrigerantes, sus características y

su función en los sistemas de frío, para poder aplicarlos correctamente en el mante-

nimiento de los equipos.

� Clasificar los distintos refrigerantes en función de sus características, su grado de se-

guridad y el respeto al medio ambiente.

� Identificar los refrigerantes empleados en las aplicaciones más habituales.

� Reconocer las características ideales de un refrigerante.

Objetivos

Uni


3

5

CONCEPTOSS

• Características de un refrigerante.

• Refrigerantes azeotrópicos y zeotrópicos.

• Deslizamiento de un refrigerante zeotrópico

• Ficha de seguridad de un refrigerante.

• Tablas de presión, regla del frigorista, diagrama P-h.

PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS

• Valorar la influencia medioambiental de un compuesto refrigerante en función de sus

índices GWP y ODP.

• Reconocer la idoneidad de un refrigerante en función de sus características termodi-

námicas, físicas y químicas.

• Identificar las propiedades termodinámicas de un refrigerante utilizando tablas, dia-

gramas P-h y regla del frigorista.

• Clasificar distintos refrigerantes en función de su composición química y grado de

peligrosidad.

• Calcular el deslizamiento de refrigerantes zeotrópicos.

ACTITUDESS

• Concienciación sobre la influencia de los refrigerantes al deterioro de la capa de

ozono y sobre la necesidad de elegirlos, en la medida de lo posible, en función de su

grado de respeto con el medio ambiente.

Conocimientos que deberías adquirir

6


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Contenidos generales

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha tenido una cierta preocupación por con-

servar los alimentos, y también, por mantener los líquidos a temperaturas inferiores a la

ambiental.

El primer elemento que se empleó con este fin fue el agua y sobretodo en forma de hielo.

Posteriormente, se descubrió que el hielo mezclado con sal alcanzaba una temperatura

inferior a la del propio hielo. Esto fue sólo el comienzo, porque durante el siglo XIX se rea-

lizaron estudios encaminados a crear sistemas de producción de frío. Desde 1876 se em-

pezó a usar el amoniaco como refrigerante, y aún sigue siendo utilizado en muchos proce-

sos industriales. Evidentemente ha sido desplazado en otras aplicaciones por compuestos

químicos más específicos.

Un aspecto importante que debemos considerar es que algunos de estos fluidos presentan

el inconveniente de que deterioran la capa de ozono. De este problema, el ser humano ha

tenido consciencia sólo recientemente, en un marco global de daños al medioambiente. Se

han empezado a tomar medidas para tratar de paliar de forma temporal el problema y co-

rregirlo de forma permanente en un futuro próximo.

En esta unidad se identificarán qué refrigerantes, entre los más utilizados, presentan pro-

blemas medioambientales y si pueden ser sustituidos por otros.

A lo largo de esta unidad aprenderás lo que es un refrigerante, cuáles son sus característi-

cas principales, cómo se denominan y clasifican, sus principales aplicaciones en la indus-

tria del frío, cómo se han de mantener y los problemas medioambientales que surgen debi-

do a su utilización.

Introducción

Uni


3

7

Los Refrigerantes y el Medio Ambiente

Seguro que en los últimos años has oído hablar infinidad de veces de los problemas que ocasiona sobre el medio ambiente el uso de aerosoles o sprays. Los principales causantes de esta alerta han sido los llamados CFC (compuestos clorofluorocarbonados), a menudo presentes en ese tipo de productos.

Algunos de los refrigerantes utilizados en los sistemas frigoríficos son com-puestos CFC, aunque su fabricación está prohibida desde 1995. Es muy im-portante que cuando se recuperan los que aún están en uso, la extracción se haga de forma cuidadosa, almacenándolos de forma segura para su posterior destrucción. Existen nuevos tipos de refrigerantes, compuestos HFC, menos contaminantes, que tienden a sustituir a los CFC.

En un proceso frigorífico es fundamental mantener una baja temperatura en la cámara de

refrigeración. Para ello se necesita un elemento que se encargue de extraer el calor de la

cámara, y que lo devuelva al ambiente. Esta función la realiza un refrigerante o fluido frigo-

rígeno.

En este mismo Reglamento también se define fluido frigoríferofluido frigoríferofluido frigoríferofluido frigorífero como una sustancia utilizada

para extraer calor por aumento de su calor sensible, que como recordarás de la unidad 1 es

el calor que provoca un cambio en la temperatura de una sustancia. Un ejemplo de este

tipo de refrigerantes son las salmuerassalmuerassalmuerassalmueras, de las que hablaremos más adelante.

En el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas se define flufluflufluiiiido do do do

frigorígenofrigorígenofrigorígenofrigorígeno como el fluido utilizado en la transmisión de calor que, en un sistema frigorí-

fico, absorbe calor a baja temperatura y presión, cediéndolo a temperatura y presión más

elevadas.

8


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Para familiarizarnos un poco con el concepto de refrigerante vamos a comparar un circuito

de refrigeración con el sistema circulatorio humano. La sangre en este caso sería el agente

enfriador y está presente en todas las partes del circuito. En el circuito frigorífico, a dife-

rencia de lo que ocurre con la sangre huma-

na, que permanece en estado líquido a lo

largo de todo su recorrido, el refrigerante está

en estado líquido en una parte del circuito y

en estado gaseoso en otra.

Piensa en que la sangre que recorre el cuerpo

no sale de él salvo accidente, se reutiliza con-

tinuamente. En un circuito frigorífico ocurre

algo parecido con el refrigerante y no se re-

pone mientras no haya fugas o acumule impu-

rezas. Una de tus tareas como profesional será

la de controlar que todo el sistema funcione

correctamente. Serás el ≈doctor∆ que diagnos-

tique y corrija los problemas en una instala-

ción frigorífica.

Ahora que ya sabemos lo que es un refrigerante, vamos a centrarnos en los problemas am-

bientales que su uso provoca.

La reducción de la capa de ozono

En la década de los años 70 se descu-

brió que la capa de ozono, que forma

parte de la atmósfera terrestre y que

nos protege de la radiación ultravioleta

del sol, se estaba reduciendo. En un

principio se pensó que esta reducción

se producía de forma homogénea so-

bre toda la esfera terrestre pero, hacia

el año 1985, se comprobó que existía

un agujero en esta capa, localizado

sobre la Antártida. Esto generó gran

preocupación y se activó una amplia

campaña de concienciación sobre el problema. A partir de entonces se intenta llevar el

máximo control de la evolución de la capa de ozono en nuestro planeta.

Fig. 1: ∂Existe alguna similitud entre un sistema frigorífico y el sistema cir-culatorio humano?

Fig. 2: Distribución de capas de la atmósfera.

Uni


3

9

En el análisis de las posibles causas de la destrucción de la capa de ozono, se concluyó

que algunos de los compuestos químicos presentes en sistemas de refrigeración y aire

acondicionado, productos de limpieza, materiales de empaquetado, aerosoles o sprays,

etc., eran los causantes de este efecto.

En la actualidad está prohibida la fabricación de refrigerantes CFC. Se han sustituido por

otros menos dañinos y se intenta recuperar los que todavía puedan estar utilizándose, para

eliminarlos de forma segura.

El efecto invernadero y el cambio climático

El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha desarrollado nuestro planeta para permitir

que exista la vida y se llama así precisamente porque la Tierra funciona como un verdadero

invernadero. El planeta está cubierto por una capa de gases, la atmósfera, que permite la entra-

da de algunos rayos solares que lo calientan.

La Tierra, al calentarse, también emite calor pero

la atmósfera impide que se escape todo hacia el

espacio y lo devuelve a la superficie terrestre. Este

mecanismo, que no es nada simple, permite que

el planeta tenga una temperatura aceptable para

el desarrollo de la vida tal como la conocemos.

∂Quiere esto decir que sin el efecto invernadero

no podríamos vivir? Muy probablemente.

El cloro y las sustancias refrigerantes de la familia de los CFC (clorofluorocarbonos) ata-

can al ozono y lo descomponen.

∂Sabías que una disminución de la capa de ozono contribuye a que, propor-cionalmente, aumente la probabilidad de que se puedan producir enfermedades como cáncer de piel y cataratas, reducir la respuesta del sistema inmunitario, interferir en el proceso de fotosíntesis de las plantas y afectar al crecimiento del fitoplancton oceánico?

Fi. 3: Absorción de rayos solares a través de la atmósfera.

10


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

En la atmósfera existen determinados gases, denominados termoáctivos o Gases de Efecto

Invernadero (GEI), que contribuyen significativamente a la retención del calor dentro de

capa de protección terrestre y por lo tanto al aumento de temperatura sobre la superficie.

Los más importantes son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), los óxidos de nitró-

geno (NOx), el vapor de agua, el ozono (O3) y los clorofluorocarbonos (CFC). La actividad

humana ha provocado el aumento progresivo de la cantidad de muchos de ellos presente

en la atmósfera, desencadenando un paulatino cambio en el clima mundial. De hecho los

científicos prefieren denominar este hecho como cambio climático en lugar de efecto in-

vernadero.

¿Cómo influye el uso de refrigerantes en el deterioro del Medio Ambiente?

Con el fin de cuantificar en qué medida contribuye un compuesto al calentamiento de la

Tierra y a la reducción de la capa de ozono, se han establecido unos índices que permiten

comparar productos entre sí. Éstos son el GWP y el ODP.

� Potencial de calentamiento gloPotencial de calentamiento gloPotencial de calentamiento gloPotencial de calentamiento global: GWP.bal: GWP.bal: GWP.bal: GWP.

Es un índice que relaciona la contribución de una sustancia al efecto invernadero

con la del dióxido de carbono, que se toma como GWP=1. Por convenio los valo-

res se refieren al efecto de cada gas durante 100 años.

Veamos con un ejemplo cómo interpretar este índice. El GWP de los HFC es relati-

vamente alto. Para el R-134a (los refrigerantes se denominan por la letra R seguida

de un número, como veremos en el capítulo 3), el GWP es 1.300, lo que significa

que una emisión a la atmósfera de 1 kilogramo de este refrigerante, tendría el mismo

impacto durante 100 años que una emisión de 1.300 kilogramos de CO2. Por su-

puesto, el impacto medioambiental real dependerá también de la cantidad emitida.

El efecto invernadero es un fenómeno natural, mientras que el cambio climático

es un problema ambiental.

Uni


3

11

� Potencial de reducción de la capa de ozono: ODP. Potencial de reducción de la capa de ozono: ODP. Potencial de reducción de la capa de ozono: ODP. Potencial de reducción de la capa de ozono: ODP.

El ODP es un indicador de la capacidad que tiene un refrigerante para destruir la

capa de ozono. Como referencia se toma el correspondiente al R-11 que tiene un

valor ODP=1. Cuanto menor es el ODP, menos nocivo es el refrigerante.

Existen muchos refrigerantes con un valor 0 de ODP; a otros, que contienen R-22,

les corresponden valores muy pequeños. En la siguiente tabla tienes algunos

ejemplos.

REFRIGERANTEREFRIGERANTEREFRIGERANTEREFRIGERANTE ODP ODP ODP ODP GWP GWP GWP GWP

R-22 0,055 1.700

R-134a 0 1.300

R-401A 0,037 1.082

R-401B 0,040 1.186

R-404 A 0 3.260

R-408 A 0,023 2.743

R-410a 0 1.725

R-507 0 3.300

Tabla 1: ODP y GWP de algunos refrigerantes.

12


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Características Generales de un Refrigerante

En la industria frigorífica generalmente se emplean sistemas de producción de frío por compresión mecánica. A grandes rasgos, el ciclo básico de fun-cionamiento de un sistema de este tipo comprende una etapa de evapora-ción, en la que el refrigerante toma calor de su entorno; una etapa de com-presión, en la que el refrigerante evaporado se comprime; y una etapa de condensación, en la que el refrigerante comprimido se condensa, cediendo de nuevo calor y recuperando sus condiciones para ser utilizado de nuevo en el evaporador.

El refrigerante ≈ideal∆ sería aquél capaz de ceder en el condensador todo el calor previamente absorbido en el evaporador, cosa que realmente no suce-de. Además cada sistema exige determinadas condiciones de trabajo, lo que conlleva a seleccionar para cada uno de ellos el refrigerante cuyas propie-dades mejor se adapten a los requisitos del proyecto, y que menos proble-mas medioambientales presente.

A continuación vamos a estudiar algunas de las propiedades características de los refrigerantes.

Propiedades termodinámicas

Entre las principales propiedades que han de tenerse en cuenta para la elección de un re-

frigerante se encuentran las relacionadas con la presión y con la temperatura; el volumen

específico o el calor latente de vaporización. Existen muchas fuentes de información donde

ser recogen estos datos: catálogos comerciales, fichas técnicas de productos, manuales

técnicos, etiquetas... Pero, analicemos cuáles son las características ≈deseables∆ en un re-

frigerante.

o Presión

Recordemos que un sistema de refrigeración se divide en los zonas en función de la pre-

sión que ejerce el refrigerante en cada una de las partes. Así se habla de zona de baja przona de baja przona de baja przona de baja pre-e-e-e-

siónsiónsiónsión y de zona de alta presión. ona de alta presión. ona de alta presión. ona de alta presión.

Uni


3

13

La zona de baja presión comprende desde la salida del evaporador hasta la aspiración del

compresor. La presión ejercida por el refrigerante coincide con la presión a la que se vapo-

riza en el evaporador. Esta presión se conoce como presión de baja, presión de baja, presión de baja, presión de baja, presión de aspiración

o presión de vaporización.

La zona de alta presión comprende desde la descarga del compresor hasta la entrada del

evaporador. La presión que ejerce el refrigerante en esta zona coincide con la presión a la

que se condensa el refrigerante en el condensador. Esta presión se llama presión de alta,presión de alta,presión de alta,presión de alta,

presión de descarga o presión de condensación.

En un sistema frigorífico es importante trabajar con presiones positivas: tanto en el conden-

sador como en el evaporador la presión debe ser superior a la atmosférica.

La presión de altapresión de altapresión de altapresión de alta ha de ser superior a la presión atmosféricasuperior a la presión atmosféricasuperior a la presión atmosféricasuperior a la presión atmosférica, pero ha de tener un valor

moderado, ya que para trabajar con presiones muy altas se necesitan equipos muy robustos

y, por lo tanto, más caros.

En cuanto a la presión de baja,presión de baja,presión de baja,presión de baja, no es conveniente trabajar con presión de vo es conveniente trabajar con presión de vo es conveniente trabajar con presión de vo es conveniente trabajar con presión de vaaaacío, cío, cío, cío, ya que se

corre el riesgo de que entre aire del exterior, con la consiguiente disminución del rendi-

miento frigorífico de la instalación.

Fig. 4: Esquema general simplificado de un ciclo frigorífico.

14


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

o Temperatura

Existen tres valores de temperatura importantes a la hora de seleccionar un refrigerante:

� Punto de ebullición. Punto de ebullición. Punto de ebullición. Punto de ebullición. Es la temperatura a la que la presión de vapor se iguala a la

presión atmosférica. El punto de ebullición del refrigerante tiene que ser bajo punto de ebullición del refrigerante tiene que ser bajo punto de ebullición del refrigerante tiene que ser bajo punto de ebullición del refrigerante tiene que ser bajo para

que se pueda tener una temperatura baja en el evaporador (el evaporador, además,

debe tener una temperatura más baja que la que se desea obtener en el espacio re-

frigerado, ya que si no existe diferencia de temperaturas, no existe flujo de calor).

Normalmente cuando un sistema está funcionando la temperatura de ebullición del

refrigerante líquido que está dentro del evaporador es aproximadamente 6 ≥C m6 ≥C m6 ≥C m6 ≥C me-e-e-e-

nor nor nor nor que la temperatura del evaporador.

� Temperatura crítica. Temperatura crítica. Temperatura crítica. Temperatura crítica. Es la temperatura máxima a la que un gas puede licuarse. El

refrigerante elegido ha de tener una temperatura crítica elevada.temperatura crítica elevada.temperatura crítica elevada.temperatura crítica elevada. Es importante te-

ner esta temperatura en cuenta sobre todo en relación con el funcionamiento del

condensador, ya que ningún vapor se condensa a una temperatura mayor que la

crítica. En los condensadores enfriados por aire, es conveniente que el refrigerante

tenga una temperatura crítica superior a los 55 °C.

� Temperatura de congelación.Temperatura de congelación.Temperatura de congelación.Temperatura de congelación. La temperatura de congelación del refrigerante ha de

ser infinfinfinfeeeerior a la temperatura de trabajo en el evaporador.rior a la temperatura de trabajo en el evaporador.rior a la temperatura de trabajo en el evaporador.rior a la temperatura de trabajo en el evaporador. Date cuenta que si se

congela el refrigerante, se acaba la producción de frío.

TTTTEMPERATURAS EN EMPERATURAS EN EMPERATURAS EN EMPERATURAS EN ≥C≥C≥C≥C RRRREFRIGERANTEEFRIGERANTEEFRIGERANTEEFRIGERANTE

EEEEBULLICI‡NBULLICI‡NBULLICI‡NBULLICI‡N CCCCR‹TICAR‹TICAR‹TICAR‹TICA CCCCONGELACI‡NONGELACI‡NONGELACI‡NONGELACI‡N

R-22 -40,7 96 -160

R-134a -26,5 101,1 -103

R-717 -33,3 132,9 -78

Tabla 2: Temperaturas características de algunos refrigerantes a presión atmosférica.

Uni


3

15

o Volumen específico

El volumen específico de un refrigerante en fase vapor es el volumen (expresado en m3 o

en l) que ocupa un kilogramo de refrigerante en condiciones normales (20 °C y 1 atm).

Como es de esperar, es deseable que el volumen específico en fase vapor de un refrigeravolumen específico en fase vapor de un refrigeravolumen específico en fase vapor de un refrigeravolumen específico en fase vapor de un refrigeran-n-n-n-

te sea lo menor posible,te sea lo menor posible,te sea lo menor posible,te sea lo menor posible, para poder utilizar compresores de menor tamaño. Cuantos más

kilogramos de refrigerante haya en un metro cúbico, más cantidad de refrigerante puede

manejar el compresor.

o Calor latente de vaporización

∂Recuerdas que el calor latente de vaporización es el calor absorbido por la unidad de

masa de una sustancia, para pasar de estado líquido a gas?

Pues bien, el calor latente de un refrigerante ha de ser lo lo lo lo más elevado posible,más elevado posible,más elevado posible,más elevado posible, para que

una pequeña cantidad de líquido absorba una gran cantidad de calor al evaporarse. La

capacidad de refrigeración de un fluido depende de la cantidad de calor que absorbe en su

cambio de estado.

ctiv

idad

a El agua es un fluido con las siguientes propiedades:

• Punto de ebullición: 100 °C.

• Temperatura de congelación: 0 °C a la presión atmosférica a

nivel del mar.

• Temperatura crítica: 400 °C.

Sin embargo no se utiliza habitualmente como refrigerante en los

sistemas frigoríficos ∂cuál crees que es la razón?

1

16


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

∂Dónde encontrar información sobre las propiedades termodinámicas de los refrigerantes?

Existen herramientas que en tu trabajo como técnico te ayudarán por ejemplo a estimar la

capacidad de un compresor o a determinar la presión de alta a partir de una temperatura

dada. Son muy utilizadas las tablastablastablastablas de datos o los diagramas prdiagramas prdiagramas prdiagramas preeeesiónsiónsiónsión----entalpía,entalpía,entalpía,entalpía, que ya has

estudiado en la unidad anterior. Otra herramienta muy útil es la regla del frigorista. regla del frigorista. regla del frigorista. regla del frigorista. En to-

das ellas se recoge información específica para cada refrigerante. Es importante que apren-

das a manejarlas, por eso vamos a comentar un ejemplo de cada una de ellas.

La tabla 3 tabla 3 tabla 3 tabla 3 recoge valores de presión y temperatura para distintos refrigerantes. Puedes ver

que en los extremos de la tabla, a la izquierda y al derecha, hay dos columnas con valores

de temperatura, en grados Celsius y Fahrenheit respectivamente. Las columnas centrales

recogen valores de presión en condiciones de saturación. Podemos conocer para cada

refrigerante las presiones correspondientes a cada una de las temperaturas recogidas en la

tabla.

Tabla 3: Relación entre presión y temperatura de varios refrigerantes.

Uni


3

17

Otra herramienta muy utilizada es la regla del frigorista. regla del frigorista. regla del frigorista. regla del frigorista. Se trata de una regla en la que

están representados varios refrigerantes con sus escalas de temperatura en grados centígra-

dos y Fahrenheit. A cada refrigerante le corresponde una línea de temperatura. Si leemos

los datos de la parte superior de la línea obtenemos la temperatura en grados centígrados,

mientras que si leemos los recogidos en la parte inferior la obtenemos en grados Fahrenheit.

En la parte de abajo de la regla del frigorista también se encuentran 2 escalas de presión.

En ellas podemos leer la presión absoluta en bar y psi, y la presión relativa en milímetros

de mercurio y bar.

La regla del frigorista dispone de una regleta transparente que se desliza sobre la regla prin-

cipal. Esta regleta tiene una línea vertical como puedes ver en la figura 5; en este caso es de

color rojo. ∂Cómo se maneja?

Supongamos que necesitas

conocer cuál es la presión

absoluta correspondiente

al R-717 a √40 ≥C. Para

averiguarlo tendrás que des-

lizar la regleta hasta situarla

sobre ese valor en la escala

de temperatura correspon-

diente al refrigerante. La

presión vendrá marcada por

la línea roja sobre la línea de

presión en la parte inferior

de la regla. En este caso será

aproximadamente 0,7bar.

Este tipo de reglas son muy útiles y prácticas cuando se va a hacer una reparación, ya que

puedes comprobar sobre la marcha si la temperatura y la presión de un refrigerante son las

adecuadas. Habitualmente las facilitan las casas comerciales y también puedes consultarlas

en Internet, por ejemplo en esta página web: http://www.totaline.es/.

Fig. 5: Regla del frigorista.

18


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Los diagramas Presióndiagramas Presióndiagramas Presióndiagramas Presión----EntalpíaEntalpíaEntalpíaEntalpía también son muy utilizados para obtener datos relaciona-

dos de presión y temperatura de los distintos refrigerantes. Recordarás que en la unidad

didáctica Diagrama Presión-Entalpía se explicaba cómo interpretar y manejar este tipo de

gráficos: para un determinado valor de presión, podemos conocer las temperaturas corres-

pondientes al líquido y al vapor saturados; o viceversa, a partir de la temperatura podemos

averiguar los datos de presión.

Propiedades físicas y químicas

Las propiedades físicas y químicas de un refrigerante no determinan directamente el calor

que éste puede remover o absorber, pero son también importantes porque van a determi-

nar las medidas de seguridad que deben adoptarse durante su manipulación y su compor-

tamiento durante el funcionamiento del circuito frigorífico. En este sentido es importante

conocer cuál es el grado de toxicidad de un compuesto, si es inflamable o explosivo, si

puede reaccionar con otros materiales, cuál es su olor característico...

Fíjate en lo que viene a continuación, te dará una idea de cuáles son las propiedades dpropiedades dpropiedades dpropiedades de-e-e-e-

seables en un refrigeraseables en un refrigeraseables en un refrigeraseables en un refrigerante nte nte nte para garantizar que su utilización es segura.

Fig. 6: Diagrama presión-entalpía del refrigerante R407C.

Uni


3

19

� Un refrigerante no debe ser tóxico ni venenoso.no debe ser tóxico ni venenoso.no debe ser tóxico ni venenoso.no debe ser tóxico ni venenoso.

Dado que los refrigerantes van a ser manejados por

muchos profesionales (fabricante, distribuidor, tú como

técnico...), no deben ser tóxicos ni venenosos, para que

su manipulación no representen ningún peligro.

La mayor parte de los refrigerantes sintéticos no son

tóxicos y el riesgo es leve o inexistente, aunque en altas

concentraciones pueden causar asfixia debido a que

desplazan el aire provocando una insuficiencia de oxí-

geno. La magnitud del daño depende de la naturaleza

del refrigerante, su concentración y el tiempo de exposición a él.

� Un refrigerante no debe ser explosivo ni inflamable.no debe ser explosivo ni inflamable.no debe ser explosivo ni inflamable.no debe ser explosivo ni inflamable.

En función de su facilidad para arder, los refrigerantes se clasifican en tres grupos

de seguridad: de alta, media y baja seguridad. (En esta clasificación también se tie-

nen en cuenta sus efectos tóxicos, como veremos con algo más de detalle en un

capítulo posterior). Los primeros se pueden utilizar en cantidades relativamente

grandes en cualquier tipo de instalación, los incluidos en el segundo grupo pueden

resultar ligeramente inflamables en contacto con el aire, y los del tercer grupo pue-

den formar mezclas combustibles o explosivas con el aire incluso en pequeñas

proporciones.

� Un refrigerante no debe tener efecto sobre otros materiales.no debe tener efecto sobre otros materiales.no debe tener efecto sobre otros materiales.no debe tener efecto sobre otros materiales.

Sometidos a ciertas condiciones, los refrigerantes pueden tener efectos corrosivos

sobre algunos metales o reaccionar formando productos indeseables y contaminan-

tes. Por ejemplo, el amoniaco no debe usarse con cobre debido a que su combina-

ción provoca problemas de corrosión.

Fig. 7: Símbolo característico de productos tóxicos.

Fig. 8: Símbolos característicos de productos explosivos e inflamables.

20


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Otras veces el contacto del refrigerante con los materiales elásticos que se emplean

en juntas, sellos, etc., pueden ocasionar deformaciones de estos elementos tales

como hinchamiento o encogimiento.

Normalmente el contacto de los refrigerantes con materiales plásticos no presenta

problemas, aunque cabe mencionar la excepción del poliestireno, que puede di-

solverse en presencia de R-11 o R-22 y en menor grado de R-12.

� Un refrigerante debe detectarse fácilmente en caso de fuga.debe detectarse fácilmente en caso de fuga.debe detectarse fácilmente en caso de fuga.debe detectarse fácilmente en caso de fuga.

Todos los refrigerantes tienen tendencia a fugarse y cuando esto ocurre deben ser

detectables con facilidad. Si el refrigerante tiene un olor característico, puede per-

cibirse su presencia de inmediato. En el caso de que el refrigerante no desprenda

olor, se le añaden compuestos compatibles con el sistema en pequeñas cantidades,

que aporten un olor específico que ponga de manifiesto la presencia de una fuga.

En cualquier caso se han mejorado mucho los métodos para la detección de fugas

de cualquier refrigerante (pruebas de presión, uso de soluciones jabonosas, tintes...).

� Un refrigerante debe ser miscible con aceite.debe ser miscible con aceite.debe ser miscible con aceite.debe ser miscible con aceite.

Los refrigerantes han de ser compatibles con los aceites lubricantes que se utilicen

en el sistema frigorífico, para que ninguno de ellos se descomponga en presencia

del otro dentro de los equipos. Esto es muy importante dado que en los circuitos de

refrigeración, el refrigerante comparte espacio con el aceite lubricante en varios

puntos y éste no debe alterar sus propiedades.

� Un refrigerante no debe reaccionar con la humedad.no debe reaccionar con la humedad.no debe reaccionar con la humedad.no debe reaccionar con la humedad.

Todos los refrigerantes absorben humedad en cantidades variables, sin embargo el ex-

ceso de humedad en un sistema de refrigeración debe evitarse por dos razones ya que

el agua:

• Puede congelarse, interrumpiendo el paso del refrigerante.

• Puede reaccionar con el refrigerante originando corrosión, atascamientosº

Existen tablas donde es posible comprobar si un refrigerante puede ser sustituido por otro

en una instalación en función del tipo de aceite que emplee.

Es necesario a la hora de sustituir un refrigerante acudir a este tipo de tablas. Habitual-

mente son facilitadas por los fabricantes y también puedes encontrarlas en Internet.

Uni


3

21

En cualquiera de los dos casos el resultado sería el mal funcionamiento del sistema.

� Un refrigerante debe ser estable.debe ser estable.debe ser estable.debe ser estable.

El refrigerante debe ser un compuesto estable. Normalmente en sistemas suficien-

temente secos y limpios la estabilidad no es un problema.

ctiv

idad

a En una instalación frigorífica, que utilice amoníaco como refrigeran-

te, ∂crees que podías percibir la presencia de una fuga sin necesidad

de utilizar técnicas específicas?

2

22


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

∂Te has fijado en cómo se nombran habitualmente los refrigerantes? Segu-ramente habrás observado que en muchas ocasiones se denominan con una letra R seguida de un número.

∂Son nombres arbitrarios? ∂O por el contrario obedecen a algún tipo de sis-tematización?

¿Cómo se nombran los refrigerantes?

Efectivamente, los refrigerantes pueden identificarse por su fórmula o nombre químico o

bien mediante esa simbología alfanumérica (R más un número). Esta simbología está esta-

blecida por el Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas.

El número incluido en el nombre del refrigerantes se establece a partir de su fórmula quí-

mica del siguiente modo:

� La primera cifra por la izquierda indica el número de átomos de carbono de la mo-

lécula de refrigerante menos uno. En caso de que este número fuera cero, no se

representará.

� La segunda cifra corresponde al número de átomos de hidrógeno presentes en la

molécula más uno.

� La tercera cifra indica, en los compuestos que carezcan de bromo, el número de

átomos de flúor presentes en la molécula de refrigerante.

Denominación y clasificación de los refrigerantes

Uni


3

23

Todo lo anterior es aplicable a los refrigerantes de naturaleza orgánica. En el caso de los

refrigerantes inorgánicos,refrigerantes inorgánicos,refrigerantes inorgánicos,refrigerantes inorgánicos, como por ejemplo el amoníaco, NH3, estos se denominan con la

serie 700serie 700serie 700serie 700 más el peso molecular correspondiente. Por ejemplo, el amoníaco tiene un peso

molecular de 17. Por tanto su denominación simbólica es R-717.

Los refrigerantes también se identifican por su nombre comercial, el R-13 se llama Suva 95;

en cualquier caso nunca es suficiente utilizar únicamente el nombre comercial y siempre

es preciso acompañarlo de alguna de las otras denominaciones.

Clasificación de los refrigerantes

En el mercado existe una amplia variedad de refrigerantes. Este tipo de productos se pue-

den clasificar según diferentes criterios. Uno de ellos es el grado de seguridad que presen-

tan durante su manipulación desde el punto de vista de la prevención de accidentes. ∂Re-

cuerdas en qué tres grandes grupos se clasifican?

Para comprender mejor este tipo de nomenclatura vamos a obtener la denomina-

ción simbólica de un refrigerante a partir de su fórmula general. Tomemos como

ejemplo el CHClF2:

• La cifra de las centenas corresponde al número de átomos de carbono del

compuesto menos 1. En nuestro ejemplo, CHClF2, el número de átomos de

carbono es 1, por lo tanto la primera cifra es un cero: R-0 _ _.

• La segunda cifra corresponde al número de átomos de hidrógeno más 1.

En CHClF2 hay un solo átomo de hidrógeno, por lo tanto el segundo dígito

es un dos, R-0 2 _.

• Por último calculamos la cifra correspondiente a las unidades. Ésta es igual

al número de átomos de flúor presentes en el compuesto. En nuestro caso,

CHClF2 el número de átomos de flúor es 2: R-022.

Dado que la primera cifra es 0, ésta no se representa y el refrigerante en cuestión es:

RRRR----22222222

Ejemplo

24


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

� Grupo I o de alta seguridad. IGrupo I o de alta seguridad. IGrupo I o de alta seguridad. IGrupo I o de alta seguridad. Incluye a los refrigerantes que ni son combustibles ni

favorecen la combustión. Los compuestos incluidos en este grupo son ligeramente

tóxicos.

� Grupo II, o de media seguridad. Grupo II, o de media seguridad. Grupo II, o de media seguridad. Grupo II, o de media seguridad. Este tipo de refrigerantes son inflamables o explo-

sivos cuando su concentración en el aire es superior al 3,5 % en volumen.

� Grupo III o de baja seguridad.Grupo III o de baja seguridad.Grupo III o de baja seguridad.Grupo III o de baja seguridad. Los refrigerantes incluidos en este grupo son com-

bustibles y explosivos incluso en concentraciones por debajo del 3,5% en volu-

men. Son también ligeramente tóxicos.

En la tabla 4 tienes algunos ejemplos de refrigerantes de cada uno de esos grupos.

GRUPOS DE SEGURIDADGRUPOS DE SEGURIDADGRUPOS DE SEGURIDADGRUPOS DE SEGURIDAD

GRUPO IGRUPO IGRUPO IGRUPO I GRUPO IIGRUPO IIGRUPO IIGRUPO II GRUPO IIIGRUPO IIIGRUPO IIIGRUPO III

R-23 R-30 R-170 R-123 R-40 R-290 R-124 R-160 R-600 R-125 R-611 R-600a R-134a R-717 R-1150 R-401A R-764 Etano R-401B R-1130 Propano R-401C Butano R-402 A Etileno R-402 B R-404A R-407 C R-417 A

Otro criterio para clasificar a los refrigerantes es su composición química.composición química.composición química.composición química.

� CFC, clorofluorocarbonos.CFC, clorofluorocarbonos.CFC, clorofluorocarbonos.CFC, clorofluorocarbonos. Son los de mayor capacidad de destrucción de la capa

de ozono. Es posible que su nombre sea el que te resulte más familiar ya que du-

rante años han estado relacionados con el uso de aerosoles. Actualmente su uso es-

tá prohibido.

� HCFC,HCFC,HCFC,HCFC, hidroclorofluorocarburoshidroclorofluorocarburoshidroclorofluorocarburoshidroclorofluorocarburos. . . . Dañan en menor medida que los anteriores la

capa de ozono, sin embargo contribuyen en gran medida al efecto invernadero. Se

denominan refrigerantes de transiciónde transiciónde transiciónde transición, puesto que han sido una solución interme-

dia a la sustitución de los CFC.

Tabla 4: Clasificación de refrigerantes según su grado de seguridad.

Uni


3

25

� HFC,HFC,HFC,HFC, hidrofluorocarbonoshidrofluorocarbonoshidrofluorocarbonoshidrofluorocarbonos.... No dañan la capa de ozono, aunque algunos de ellos

contribuyen al efecto invernadero. Se les denomina refrigerantes defdefdefdefiiiinitivosnitivosnitivosnitivos.

� HCFC + HFC. HCFC + HFC. HCFC + HFC. HCFC + HFC. Son mezclas de refrigerantes transitorias.

� HFC + HFC. HFC + HFC. HFC + HFC. HFC + HFC. Son mezclas de refrigerantes definitivas.

� HC, HC, HC, HC, hidrocarburos. hidrocarburos. hidrocarburos. hidrocarburos. Algunos ejemplos de hidrocarburos son el mmmmetanoetanoetanoetano, etanoetanoetanoetano, bbbbu-u-u-u-

tanotanotanotano, etileno etileno etileno etileno e isobutanoisobutanoisobutanoisobutano. Tienen la ventaja de que ninguno de ellos absorbe

humedad de forma considerable y de que todos son muy miscibles en aceite en

cualquier condición. Sin embargo son extremadamente inflamables y explosivos,

por lo que su uso está limitado a aplicaciones especiales y requieren los servicios

de personal cualificado.

� Refrigerantes inorgánicos, Refrigerantes inorgánicos, Refrigerantes inorgánicos, Refrigerantes inorgánicos, como el agua, las salmueras o el amoniaco.

Las salmsalmsalmsalmuerasuerasuerasueras son refrigerantes naturales. Se han utilizado tradicionalmente para la

conservación de alimentos, por ejemplo mezclando agua con sal. Existen distintos

tipos de salmueras: de tipo salino, a base de glicol, para bajas temperaturas (a base

de alcoholes) y para aplicaciones especiales (aceites térmicos). Tienen la desventa-

ja de que presentan problemas de corrosión, por lo que el sistema debe mantenerse

con una presión muy alta y sin contacto con la atmósfera.

Algunas de las aplicaciones de las salmueras son: en pistas de patinaje, en alimen-

tación, para fabricar hielo en barras, en aplicaciones de tipo industrial o en instala-

ciones centralizadas de aire acondicionado.

El amoniaco, (R, 717),amoniaco, (R, 717),amoniaco, (R, 717),amoniaco, (R, 717), como refrigerante tiene determinadas propiedades que de-

bemos resaltar:

• Es incoloro, con fuerte olor picante, muy soluble en agua y estable a tempera-

tura ambiente pero se descompone por la acción del calor.

• Sus puntos de fusión y ebullición, el calor de vaporización, la constante di-

eléctrica, etc. son anormalmente altos.

∂Sabías que las aceitunas que se compran en el supermercado vienen conserva-

das en salmuera? La salmuera actúa como un refrigerante, robándole calor a la

aceituna, que se enfría, y evitando así su deterioro.

26


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

• Aunque es tóxico, algo inflamable y explosivo bajo ciertas condiciones, sus

excelentes propiedades térmicas lo hacen ser un refrigerante ideal para equi-

pos de mucha potencia.

• El amoníaco es el refrigerante que tiene más alto efecto refrigerante por unidad

de peso, y el más barato.

• Presenta una gran estabilidad química, afinidad por el agua y no-miscibilidad

con el aceite, que lo convierten en un refrigerante ideal pare ser usado en sis-

temas muy grandes, donde la toxicidad no es un factor importante.

• El único problema que plantea en estas condiciones, es que el amoniaco no

debe usarse con cobre o aleaciones, debido a que su combinación provoca

corrosión.

El amoníaco se utiliza habitualmente para fabricar hielo. Los equipos que lo utili-

zan como refrigerante suelen estar pintados de verde,pintados de verde,pintados de verde,pintados de verde, ya que se consideran ecoló-

gicos al usar este refrigerante.

En la siguiente tabla hay ejemplos de refrigerantes clasificados en función de la familia

química a la que pertenecen.

CFCCFCCFCCFC R-11, R-12, R-502, R-500, R-13B1, R-13, R-113

HCFCHCFCHCFCHCFC R-22, R-141b, R-403B, R-408A, R-401a, R-401B, R-402A, R-402, R-409a

HFCHFCHFCHFC R134a, R-413a, R-404a, R-507, R-407C, R-417a, R-410

Tabla 5: Clasificación química de algunos refrigerantes.

ctiv

idad

a Observa las dos tablas anteriores, la número 4 y la número 5 y compáralas. ∂Qúe refrigerantes son más seguros desde el pun-to de vista de la seguridad y desde el punto de vista me-dioambiental? ∂Qué conclusión sacas de tu análisis?

3

Tabla 5: Clasificación química de algunos refrigerantes.

Uni


3

27

Mezclas de refrigerantes

Algunos de los refrigerantes que hemos nombrados hasta ahora no son compuestos puros.

Muchos de ellos son mezclas de diferentes sustancias refrigerantes y presentan propiedades

ventajosas para aplicaciones específicas. Por supuesto, un aspecto importante que se debe

tener en cuenta a la hora de mezclar refrigerantes es que sean compatibles entre sí.

Las mezclas de refrigerantesmezclas de refrigerantesmezclas de refrigerantesmezclas de refrigerantes puros se clasifican en azeotrópicasazeotrópicasazeotrópicasazeotrópicas y zeotrópicas.zeotrópicas.zeotrópicas.zeotrópicas. ∂En qué se

diferencian? Veámoslo a continuación.

o Mezclas azeotrópicas

Las mezclas azeotrópicas de refrigerantes están formadas por dos o más componentes en

proporciones precisas, y su principal característica es que se comportan como un solo

componente durante los cambios de fase (condensación y evaporación).

ctiv

idad

a Conocemos la fórmula química de un refrigerante, que es CH2F-CF3.

Pero es mucho más cómodo utilizar su denominación simbólica para

referirnos a él. Obtenla a partir de su composición química.

4

28


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Vamos a comprobarlo con un ejemplo. El R-507 es una mezcla azeotrópica, formada por

R-125 en un 50 % y R-143a en un 26,2 %. En la figura 9 se representa su diagrama P-h.

∂Observas que las isotermas son horizontales dentro de la campana? Eso indica que la

temperatura de saturación permanece constante durante el cambio de fase.

o Mezclas zeotrópicas

En este tipo de mezclas, durante el cambio de fase, tanto la temperatura de saturación co-

mo la composición varían a presión constante. El cambio en la composición se denomina

fraccionamiento. fraccionamiento. fraccionamiento. fraccionamiento.

Un ejemplo de mezcla zeotrópica es el refrigerante R-407c, formado por R-22 (53 %), R-

152a (13 %) y R-124 (34 %).

En las mezclas azeotrópicas, durante los cambios de fase la temperatura de saturación y

la composición permanecen invariables a presión constante.

Fig. 9: Diagrama de Molliere de una mezcla azeotrópica.

Uni


3

29

En la figura 10 se representa su diagrama P-h. Observa las líneas isotermas que hasta ahora

habíamos visto siempre horizontales. ∂Ves que están ligeramente inclinadas?

Esa ≈inclinación∆ en las isotermas es el deslizamientodeslizamientodeslizamientodeslizamiento (glide, en inglés), y es consecuencia

del fraccionamiento de la mezcla.

El deslizamiento se define como la diferencia entre la temperatura del refrigerante a la ediferencia entre la temperatura del refrigerante a la ediferencia entre la temperatura del refrigerante a la ediferencia entre la temperatura del refrigerante a la en-n-n-n-

trada del evaporador ytrada del evaporador ytrada del evaporador ytrada del evaporador y a la salida del mismo, a la salida del mismo, a la salida del mismo, a la salida del mismo, antes de que comience el recalentamiento.

Teóricamente también se puede calcular como la diferencia de temperatura entre los pudiferencia de temperatura entre los pudiferencia de temperatura entre los pudiferencia de temperatura entre los pun-n-n-n-

tos de rocío y de burbuja a presión constante.tos de rocío y de burbuja a presión constante.tos de rocío y de burbuja a presión constante.tos de rocío y de burbuja a presión constante. En las mezclas zeotrópicas se denomina

punto de burbuja a la temperatura de saturación del líquido y punto de rocío a la tempera-

tura de saturación del vapor. El deslizamiento de temperatura puede variar, dependiendo

de la mezcla, desde 1 o 2 ≥C hasta varias decenas de grados centígrados.

Fig. 10: Diagrama de Molliere de una mezcla zeotrópica.

30


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

∂Cómo calcular el deslizamiento?

Vuelve a fijarte en el diagrama de Molliere del refrigerante R-407C, representado en la figu-

ra 10. Vamos a calcular el deslizamiento de temperatura de este refrigerante para una pre-

sión de evaporación de 4 bar. Si en el diagrama seguimos esa línea de presión, comproba-

remos que la temperatura de líquido saturado es de -10,37 °C (T2) y la de vapor saturado

de √4 °C (T1). Calculamos ahora el deslizamiento restando ambas temperaturas:

T1- T2 = (-4) - (-10,37) = 6,37

Pero recuerda que teóricamente el deslizamiento también se puede calcular como la dife-

rencia entre el punto de burbuja y el punto de rocío. En la figura 12 se representa un ciclo

frigorífico, con recalentamiento y subenfriamiento, para el refrigerante R-409A. Observa los

puntos señalados en él. El deslizamiento en ese caso se podría calcular de dos formas:

Fig. 11: Cálculo del deslizamiento del R-407c a 4 bar de presión.

T1 √ T2

T3 √ T4

Uni


3

31

o Mezclas casi-azeotrópicas

Cuando el deslizamiento es tan pequeño que no afecta a los cálculos, consideramos que el

refrigerante es ≈casi≈casi≈casi≈casi----azeotrópazeotrópazeotrópazeotrópico∆. ico∆. ico∆. ico∆. Fíjate en la siguiente figura que representa el diagrama

presión-entalpía del R-410a, una mezcla casi-azeotrópica formada por R-32 (50%) y R-125

(50%). Existe una pequeña inclinación en las isotermas, no son horizontales como en los

refrigerantes puros. Este deslizamiento casi no se puede apreciar, ya que la diferencia entre la

temperatura del líquido saturado y el vapor saturado a presión constante es muy pequeña.

Por ejemplo, auna presión de 6 bar la temperatura de líquido saturado es de √8,71 ≥C y la

temperatura de vapor saturado de √8,63 ≥C. El deslizamiento, por tanto, tiene un valor de

0,08 y prácticamente se puede despreciar. Fíjate en el ejemplo de la figura 13.

Fig. 12: Ciclo frigorífico para el R-409A.

Los refrigerantes con deslizamiento de temperatura reducido presentan mejores propie-

dades, ya que evitan posibles fraccionamientos de la mezcla.

32


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

ctiv

idad

a Calcula el deslizamiento para el siguiente ciclo.

5

Fig. 13: Diagrama de Molliere de un refrigerante casi-azeotrópico.

Uni


3

33

ctiv

idad

a Estamos trabajando con el refrigerante R-409 A. A continua-ción tienes una tabla con valores de presión para una deter-minada temperatura. ∂Por qué nos dan dos valores de presión para cada temperatura? ∂Qué presión representa P» y P»»? ∂Qué tipo de refrigerante es el 409 A?

RRRR----409 A: Zona de vapor húmedo409 A: Zona de vapor húmedo409 A: Zona de vapor húmedo409 A: Zona de vapor húmedo

Temperatura (≥C)Temperatura (≥C)Temperatura (≥C)Temperatura (≥C) P» (bar)P» (bar)P» (bar)P» (bar) P»» (bar)P»» (bar)P»» (bar)P»» (bar) 1 3,99 3,11 2 4,12 3,22 3 4,25 3,33 4 4,39 3,45 5 4,53 3,57 6 4,68 3,69 7 4,83 3,82 8 4,98 3,95

6

34


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Uso y Manipulación de los refrigerantes

Las especiales características de los productos refrigerantes exigen adoptar una serie de medidas encaminadas a reducir sus efectos dañinos y a garanti-zar la seguridad de las personas que los manejan, de las instalaciones que los utilizan y del entorno que les rodea.

∂Cómo se deben manipular los refrigerantes? ∂Qué hacer con ellos cuándo ya no sirven? ∂Se pueden utilizar indistintamente unos u otros? Vamos a in-tentar contestar a estas preguntas.

¿Qué hacer con los refrigerantes perjudiciales para el medio ambiente?

Hemos visto que algunos refrigerantes contribuyen notablemente al deterioro de la capa de

ozono y al cambio climático. Desde que se conoció el problema, muchos países han inten-

tado solucionarlo o reducirlo en la medida de lo posible.

Tras muchas reuniones y variadas intervenciones, tanto de población como de organismos

gubernamentales a nivel mundial, se ha logrado llegar a acuerdos que se encuentran reco-

gidos en el Reglamento CE n≥2037/2000. En este reglamento figura el siguiente calendario

de actuación sobre este problema medioambiental.

� A partir del 1 de enero del 2001: se prohíbe totalmente el uso de los CFC, tanto en

equipos de nueva fabricación, como el mantenimiento de los existentes.

� A partir del 1 de enero del 2004: se prohíbe totalmente la fabricación de equipos

que tengan como refrigerante algún HCFC. No obstante, en labores de manteni-

miento se podrán emplear en las instalaciones ya existentes.

� El 1 de enero del 2010: dejarán de usarse estos HCFC puros para labores de man-

tenimiento. No se podrá fabricar ningún refrigerante HCFC, pero si se podrá em-

plear, reciclando el que ya existe.

� A partir del 1 de enero del 2015: dejarán de usarse completamente los HCFC.

Uni


3

35

Cuando se descubrió en los años 80 el problema de la reducción de la capa de ozono y su

relación con el uso de determinados productos químicos, la industria se embarcó en una

búsqueda de compuestos que pudieran sustituir a los perjudiciales.

En la tabla 6 se muestran algunos refrigerantes contaminantes y sus posibles sustitutos me-

nos dañinos. Recuerda que también hay que tener en cuenta la compatibilidad del refrige-

rante con el aceite a la hora de hacer una sustitución.

RRRREFRIGERANTE SUSTITUTEFRIGERANTE SUSTITUTEFRIGERANTE SUSTITUTEFRIGERANTE SUSTITUTIVOIVOIVOIVO RRRREFRIGERANTE EFRIGERANTE EFRIGERANTE EFRIGERANTE

ANTERIORANTERIORANTERIORANTERIOR NNNNOMBREOMBREOMBREOMBRE TTTTIPOIPOIPOIPO R-11 R-123 Compuesto puro

R-401 a R-401b

R-409 a Mezclas zeotrópicas

R-12

R-134 a Compuesto puro

R-410a

R-410b Mezclas azeotrópicas

R-407 c R-417a

Mezclas zeotrópicas R-22

R-507 Azeótropo R-402 a

R-402b

R-404 a

R-407 a

R-408 a

Mezclas azeotrópicas R-502

R-507 Azeótropo

∂Te has fijado, en la tabla anterior, que también se utilizan mezclas de refrigerantes como

sustitutos de refrigeranes puros? Pues bien, si una mezcla contiene un refrigerante puro

contaminante, según el Reglamento CE n≥2037/2000, a efectos de su utilización cumplirá

los mismos plazos de uso que el componente peligroso.

Por ejemplo el R-401a contiene un 53 % de R-22. Ambos refrigerantes, R-22 y R-401A,

podrán utilizarse sólo hasta el 2010, después dispondrán de un periodo de 5 años durante

el que se podrán reciclar y dejarán de utilizarse definitivamente en el 2015.

Tabla 6: Refrigerantes contaminantes de la capa de ozono y sus sustitutos.

36


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

De esta forma, el uso de refrigerantes perjudiciales irá disminuyendo gradualmente y en el

año 2015 no se fabricará ni reparará ningún equipo frigorífico que use un refrigerante da-

ñino para la capa de ozono. Sólo cabe esperar con el cumplimiento de este reglamento,

entre otras medidas, que no sólo se detengan los efectos negativos sobre la capa de ozono

sino que, en la medida de lo posible, vaya mejorando paulatinamente la situación de dete-

rioro actual y que las generaciones venideras no tengan que sufrir los desmanes de las ac-

tuales.

ctiv

idad

a Utiliza las tablas 5 y 6 de esta unidad didáctica, busca infor-mación y completa la que viene a continuación, clasificando los refrigerantes por familias químicas, e indicando su año límite de uso, producción o reciclaje.

FamiliaFamiliaFamiliaFamilia RefrigeranteRefrigeranteRefrigeranteRefrigerante AñoAñoAñoAño

CFCCFCCFCCFC

HCFCHCFCHCFCHCFC

HFCHFCHFCHFC

7

Uni


3

37

¿Cómo saber si un refrigerante sustituto es adecuado?

Ya hemos visto como a raíz de la normativa establecida para la minimización de los efec-

tos contaminantes de los refrigerantes, algunos de ellos han tenido que sustituirse por otros

menos dañinos. Pero ∂cómo saber si un compuesto es válido para sustituir a otro?

Una herramienta muy útil para saberlo son los diagramas P-h de cada compuesto. Veamos

por qué.

A continuación están representados los diagramas de Molliere correspondientes al R-22 y

al R-410a. De su análisis y comparación se puede determinar si es posible sustituir uno por

otro.

Observando ambas gráficas vemos que los dos ciclos operan en el mismo rango de tempe-

raturas, entre 0 ≥C y 45 ≥C. Sin embargo las presiones de trabajo son diferentes. El R-22

trabaja a unas presiones inferiores a las del R-410a. En el R-22 la presión de baja es de 4 bar,

mientras que en el sustituto es de 7 bar. Entre las presiones de alta hay aún una diferencia

mayor, ya que el R-22 trabaja a 16 bar, mientras que el R-410A lo hace a 26 bar.

Comparemos ahora estos mismos refrigerantes pero utilizando otro tipo de gráfico: una

curva de saturación o un diagrama Presión-Temperatura (figura 15).

Podrás comprobar que las presiones de trabajo son hasta un 60% más elevadas en el

R-410a. Por lo tanto, se puede sustituir el R-22 por el R-410A pero teniendo en cuenta esa

diferencia de presión. Ello supone que el refrigerante sustituto ha de ser manipulado por

personal cualificado y con herramientas adecuadas.

Fig. 14: Diagramas P-h del R-22 y el R-410 A.

38


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Fig. 15: Gráfica P-T para el R-22 y el R-410A.

ctiv

idad

a A continuación está la curva de saturación comparando el R-22y R-417a. ∂Crees que podrías sustituir uno por otro atendiendo a sus características termodinámicas? ∂Recuerdas en qué esta-do se encuentran los puntos A y B señalados en el diagrama?

8

Uni


3

39

¿Cómo manipular refrigerantes de forma segura?

La naturaleza potencialmente peligrosa de los refrigerantes obliga a cualquier distribuidor

de este tipo de productos a ofrecer a sus clientes los servicios de recuperación, reciclaje y

destrucción de los productos que está vendiendo.

Como manipulador de gases refrigerantes deberás evitar en lo posible su vertido a la atmósfera.

o Procesos de tratamiento de los refrigerantes usados

Existen varios procesos en cuanto a lo que se puede hacer con el refrigerante una vez fina-

lizada su vida útil en una instalación. Vamos a explicar en qué consiste cada uno de estos

tratamientos.

� Recuperación. Recuperación. Recuperación. Recuperación. Se aplica cuando queremos sustituir el fluido refrigerante de una

instalación. Para hacerlo se utiliza una máquina recuperadora. Si no se dispone de

una máquina de este tipo, el fluido recuperado se lleva a una institución adecuada

donde se le aplicará el tratamiento correspondiente que permita usarlo posterior-

mente o destruirlo.

� Recuperación y reciclado. Recuperación y reciclado. Recuperación y reciclado. Recuperación y reciclado. Se trata de una recuperación con posterior reciclado

del refrigerante, para reducir la concentración de contaminantes y separar el acei-

te que pudiese contener. Se aplica por ejemplo para eliminar humedad. Se realiza

con máquinas específicas para ello, pero debe tenerse en cuenta que, aunque la

máquina empleada sea la mejor del mercado, no garantiza que el producto reci-

clado esté en las mejores condiciones para poder seguir siendo utilizado: puede

estar degradado, arrastrar algo de aceite contaminado o, incluso, estar mezclado

con otros refrigerantes.

Las normas para una adecuada manipulación de refrigerantes están recogidas en el Re-glamento Comunitario CE n≥ 2037/2000.

En relación a la prevención de fugas se establece lo siguiente: los equipos que tengan

una carga de refrigerante superior a 3 kilogramos superior a 3 kilogramos superior a 3 kilogramos superior a 3 kilogramos deben revrevrevreviiiisarsesarsesarsesarse por lo menos una vez una vez una vez una vez

al añoal añoal añoal año para controlar que no haya escapes.

40


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

� Reproceso. Reproceso. Reproceso. Reproceso. Mediante una técnica de reproceso el refrigerante recuperará sus pro-

piedades originales. La maquinaria encargada de ello deberá eliminar el aceite,

ácido, humedad, contaminantes sólidos y el aire que pueden estar presentes en el

fluido refrigerante

� Destrucción. Destrucción. Destrucción. Destrucción. Cuando la recuperación del refrigerante no es posible o es muy cara,

lo que se hace es enviarlo a una empresa gestora de residuos para que se encargue

de su destrucción. Este proceso es muy complejo y costoso.

A la hora de realizar todas estas tareas, recuperación, reciclaje, reproceso y destrucción, es

necesario cumplimentar una documentación, para el traslado, recepciónº; de esta manera

se tiene controlada en todo momento la situación del refrigerante.

Los refrigerantes se transportan en botellas a presión. Las botellas empleadas para contener

refrigerantes ≈nuevos∆ o ≈limpios∆ están normalizadas (lo

veremos más adelante), sin embargo no existe una norma-

tiva que regule los requisitos que han de cumplir las bote-

llas utilizadas para el reciclaje.

Cada fabricante o distribuidor de gases sigue su propio crite-

rio, aunque lo más habitual es que estas botellas sean de

color verde. En cualquier caso estas botellas han de ser capa-

ces de soportar la presión de los gases que van a contener.

En una misma botella de recogida se pueden trasladar varios

refrigerantes, siempre que éstos vayan a ser destruidos (no

pasa nada porque se mezclen, ya que no van a volver a ser

utilizados). Por el contrario, si los refrigerantes van a ser reci-

clados y se van a utilizar posteriormente, nunca deben mez-

clarse; cada producto ha de ir en una botella independiente,

puesto que al mezclarse alteraríamos sus propiedades.

Date cuenta que dentro de la botella coexiste el refrigerante en estado líquido y en es-

tado gaseoso. Cuando se produce un aumento de temperatura, el volumen del refrige-

rante líquido también se incrementa, pudiendo llegar a reventar la botella. Debido a

este riesgo, por norma general no conviene sobrecargar las botellas más de un 80 % no conviene sobrecargar las botellas más de un 80 % no conviene sobrecargar las botellas más de un 80 % no conviene sobrecargar las botellas más de un 80 %

de su capacidadde su capacidadde su capacidadde su capacidad.

Fig. 16: Envase de recogida de refrigerante.

Tienes que procurar no sobrecargar nunca una botella de recuperación, porque se pue-

den originar explosiones debido al aumento de presión del recipiente.

Uni


3

41

Existe un requisito añadido en la recuperación de refrigerantes. Aparte de la máquina que

se encarga de hacerlo, y de la botella donde lo vas a almacenar, son necesarios un puente

de manómetros y una serie de mangueras y racores, que deberán estar preparados para

trabajar con el refrigerante que se va recuperar. Debes verificar esto antes de proceder a

una recuperación, porque no todas las herno todas las herno todas las herno todas las herramientas valen para todos los refrigerantes.ramientas valen para todos los refrigerantes.ramientas valen para todos los refrigerantes.ramientas valen para todos los refrigerantes.

Es posible que si hay un cambio de refrigerante haya que cambiar el equipo de recu-

peración. Lo entenderás mejor con el siguiente par de ejemplos.

Cuando en una instalación que funciona R-22, éste se sustituye por R-407c, deben

cambiarse los manómetros ya que estos dos refrigerantes exigen instrumentos diferentes.

El R-410a es otro posible sustituto del R-22. En este caso, ambos refrigerantes tienen

propiedades físicas muy diferentes. Los puentes de manómetro para uno y otro refrige-

rantes son de diferente tamaño. Las mangueras de carga también han de ser específi-

cas para el R-410a, han de poder soportar una presión mayor, ya que este refrigerante

trabaja a presiones más elevadas. El racor de carga debe ajustar a su vez con la man-

guera de carga.

CCCCONVENCIONALONVENCIONALONVENCIONALONVENCIONAL PPPPARA ARA ARA ARA RRRR----410410410410AAAA

MMMMAN‡METROAN‡METROAN‡METROAN‡METRO: R: R: R: ROSCAOSCAOSCAOSCA 1/4 SAE 5/16 SAE

MMMMANGUERA CARGAANGUERA CARGAANGUERA CARGAANGUERA CARGA: P : P : P : P TRABAJOTRABAJOTRABAJOTRABAJO 3,4 MPa 5,1 MPa

Fig. 17: Puente de manómetro.

Fig. 18: Mangueras de carga.

Tabla 7: Diferencia entre puentes y mangueras de carga convencionales y para el R-410a.

42


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

o Identificación de 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 mediante un color que ha sido

determinado por un acuerdo internacional. De todas formas, siempre es conveniente leer la

etiqueta e identificar el contenido antes de utilizarlo.

A continuación se recogen los colores asignados a los refrigerantes más utilizados.

RRRREFRIGERANTE EFRIGERANTE EFRIGERANTE EFRIGERANTE N≥N≥N≥N≥ CCCCOLOROLOROLOROLOR

R-12 BLANCO

R-13 AZUL CLARO/ BANDA AZUL OSCURO

R-22 VERDE

R-123 GRIS CLARO (PLATA)

R-134 A AZUL CLARO (CELESTE)

R-401 A ROJO-ROSADO (CORAL)

R-401 B AMARILLO-CAFÉ (MOSTAZA)

R-402 A CAFÉ CLARO(ARENA)

R-402 B VERDE ACEITUNA

R-404 A NARANJA

R-407 C GRIS

R-500 AMARILLO

R-502 MORADO CLARO (ORQUIDEA)

R-503 AZUL-VERDE (ACQUA)

R-507 MARRON

R-717 PLATA

El empleo de un código de colores permite identificar de forma rápida y eficaz el refrige-

rante por el color del contenedor, evitando posibles mezclas accidentales.

Tabla 8: Código de colores para los contenedores de algunos de los refrigerantes más utlizados.

Uni


3

43

o Las fichas de datos de seguridad

Todo refrigerante ha de venir siempre acompañado de una ficha de datos de seguridad que

ha de suministrar el fabricante. En ella se recogen e identifican todas sus propiedades. Pue-

de decirse que es el DNI del refrigerante.

En una ficha de seguridad puedes encontrar la siguiente información (aunque puede variar

en función del fabricante):

� Identificación del refrigerante, su composición, propiedades físicas y químicas, es-

tabilidad y reactividadº

� Identificación de posibles peligros.

� Controles de exposición/protección personal, por ejemplo, que tipo de guantes hay

que utilizar para manipular un refrigerante.

� Medidas de primeros auxilios, lucha contra incendios, en caso de vertido accidentalº

� Pautas de actuación para el transporte, manipulación, almacenamiento y eliminación.

� Información ecológica, tóxica, reglamentariaº

En las páginas siguientes tienes un ejemplo de ficha de seguridad para el refrigerante

R-134A. En muchas ocasiones la ficha de seguridad ocupa varias páginas. Y recuerda...

está información han de facilitarla las casas comerciales.

Siempre has de acudir a estas fichas de seguridad para saber cómo actuar en la

manipulación de un fluido frigorígeno o ante cualquier problema que surja con su

uso.

44


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Fig. 19: Ficha de seguridad del R-134a. (Continúa en la siguiente página).

Uni


3

45

Fig. 19: Ficha de seguridad del R-134a. (Continuación de la página anterior).

46


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

ct

ivid

ad

a Indica si las siguientes afirmaciones relativas al R-134a son verdaderas o falsas. Utiliza la ficha de seguridad de las pági-nas anteriores.

VVVV FFFF

a. El R-134 a se puede mezclar con silicona siempre.

� �

b. Los cilindros vacíos de R-134 a se pueden re-utilizar con otros refrigerantes.

� �

c. El R-134 a líquido se expande considerable-mente cuando se calienta.

� �

d. Se puede utilizar R-134 a en instalaciones con cualquier tipo de aceite.

� �

e. La única aplicación del R-134 a es el aire acondicionado de coches.

� �

f. El R-134 a no es inflamable a 1 atmósfera. � �

9

Uni


3

47

Los refrigerantes tienen múltiples aplicaciones tanto en el mundo del frío como en otros sectores. Se utilizan en sistemas de aire acondicionado y en aparatos de refrigeración y bombas de calor, bien a nivel doméstico, bien a nivel industrial: refrigeradores, congeladores, deshumidificadores, máquinas productoras de hielo, etc. También forman parte frecuentemente de los aerosoles y así están presentes en pinturas, barnices, preparaciones de perfumería y cosmética, lubricantes, productos para el hogar, insectici-das, disolventesº

∂Cúal crees que será la prioridad de un fabricante a la hora de elegir un refrigerante para

sus proyectos? Son muchos los aspectos que tendrá en cuenta: seleccionará uno que le

proporciones buenas prestaciones técnicas, que sea viable económicamente, que tenga un

buen servicio de suministro y, en buena lógica, que sea lo menos nocivo para la salud y

para el medioambiente.

En cualquier caso, cada fabricante elegirá el que mejor se adapte a sus necesidades.

En la siguiente tabla se muestran las aplicaciones más habituales de algunos refrigerantes.

Como podrás comprobar un refrigerante no tiene por que tener una aplicación exclusiva y,

un tipo de instalación no tiene porque funcionar siempre con un mismo tipo de producto.

Aplicaciones de los Refrigerantes

Es conveniente que sepas que tú no vas a decidir qué refrigerante utiliza cada máqutú no vas a decidir qué refrigerante utiliza cada máqutú no vas a decidir qué refrigerante utiliza cada máqutú no vas a decidir qué refrigerante utiliza cada máqui-i-i-i-nananana, eso viene dado por el fabricante de la máquina y figurará en su manual de instala-ción. Lo que vas a necesitar saber es cómo trasvasarlo y recuperarlo y por cuál otro se puede sustituir en el caso de que el equipo frigorífico sea viejo y utilice un refrigerante cuyo uso ya esté prohibido por la ley.

Si el refrigerante ya ha sido sustituido por uno permitido por la legislación, quedará constancia de este cambio en la ficha de mantenimiento.

Si el cambio lo has de hacer tú, tienes que tener en cuenta por qué refrigerantes puede sustituirse. Ya sólo te queda comprobar la compatibilidad entre el aceite del circuito frigorífico y el nuevo refrigerante.

48


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

En las siguiente tabla se recogen las aplicaciones más típicas de algunos refrigerantes.

NNNNOMBREOMBREOMBREOMBRE AAAAPLICACI‡N T‹PICAPLICACI‡N T‹PICAPLICACI‡N T‹PICAPLICACI‡N T‹PICA

R-22 Instalaciones fijas, transporte refrigerado y aire acondicionado

R-123 Enfriadores de agua con compresores centrífugos

R-134A Aire acondicionado residencial y comercial

R-401A Reacondicionamientos en refrigeración comercial

R-401B Transportes refrigerados

R-402A Refrigeración comercial

R-402B Máquinas de hielo

R-404A


R-407C Aire acondicionado residencial y comercial

Bomba de calor


R-410A

R-410B Sistemas unitarios de aire acondicionado

R-417a Aire acondicionado Sistemas herméticos

R-507 Refrigeración comercial

Tabla 9: Aplicaciones de los refrigerantes más usados.

Uni


3

49

ctiv

idad

a ∂Podría utilizarse el R134a para una aplicación de aire acon-dicionado en la que la temperatura de evaporación fuese √30 ≥C?

∂Y el R-410A? (Utiliza la gráfica correspondiente a este refrige-rante incluida en la unidad).

10

0

50


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Resumen

Los fluidos frigorígenos o

refrigerantes

Mezclas de refrigerantes

Clasificación de refrige-

rantes

Son los fluidos indispensables en todo sistema de refrige-

ración mecánica. Cualquier sustancia que absorba calor

enfriando el ambiente, mediante un cambio de estado de

líquido a vapor, puede funcionar como tal.

Se pueden mezclar varios refrigerantes puros para mejorar

sus propiedades pero teniendo en cuenta siempre su

compatibilidad. Las mezclas pueden ser:

� Azeotrópicas. Se comportan como un solo componente

en los cambios de fase, permaneciendo en ellos la tem-

peratura de saturación y la composición invariables.

� Zeotrópicas. Su composición y temperatura de satura-

ción varían en los cambios de fase. Esto se refleja en

una inclinación de las isotermas dentro de la campana

en el diagrama P-h, que se denomina deslizamiento.

� Casi-azeotrópico. Existe deslizamiento pero es poco

significativo.

Los fluidos frigorígenos se clasifican en función de su

composición química en:

� CFC, muy perjudiciales para el medioambiente. Están

prohibidos.

� HCFC, contaminan menos. Son los de transición hacia

los definitivos.

� HFC, no deterioran la capa de ozono, son los definitivos.

� Hidrocarburos, como el butano.

� Inorgánicos, como el amoniaco.

También se clasifican atendiendo a su grado de seguridad.

Uni


3

51

Propiedades de los refri-gerantes

Daño al medioambiente

Sustitutos Manipulación

Cada refrigerante tiene unas propiedades termodinámicas

(relativas a presión, temperatura, volumen específico y

calor latente de vaporización), y unas propiedades físicas

y químicas (miscibilidad con el aceite, susceptibilidad de

ser tóxico, venenoso, explosivo, inflamable, así como no

tener efecto sobre otros materiales, ser fácil de detectar

cuando se fuga, no reaccionar con la humedad y ser

químicamente estable.) Estas propiedades son las ideales,

pero es imposible alcanzarlas todas así que se utiliza

aquel refrigerante que más se aproxime a ellas y sea más

adecuado para cada aplicación. Las propiedades de cada

refrigerante se encuentran recogidas en tablas.

Algunos refrigerantes contribuyen a la destrucción de la

capa de ozono y al cambio climático. Por ello se han

tomado medidas a nivel mundial, recogida en un regla-

mento, por el cual se establecen fechas para dejar de usar

los más perjudiciales. Los CFC no se pueden emplear

desde el 2001 y los HCFC dejarán de poder utilizarse

definitivamente en 2015.

Debido a la prohibición del uso de determinados refrige-

rantes, han surgido otros con características similares que

los sustituyen. Habitualmente son mezclas. Hay que tener

en cuenta también la compatibilidad del refrigerante con

el aceite empleado en la instalación. También hay que

cambiar a veces el instrumental utilizado para la recupe-

ración del refrigerante.

Para retirar fluidos frigorígenos se utilizan botellas de pre-

sión, que suelen ser de color verde. Nunca debe superar-

se el 80% de su capacidad.

52


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Autoevaluación

1. Acudes a resolver un problema a una empresa, en la que quieren hacer funcionar un circuito de frío que lleva mucho tiempo sin usarse. No hay nada de refrigerante en la instalación por lo que tu misión será reponerlo. Revisas el manual de mante-nimiento de la maquina, descubriendo que el refrigerante utilizado por la instala-ción es el R-12. Tienes a mano botellas con R-401 a, R-134 a y R-410. ∂Qué haces? Descarta problemas de mezcla con aceite.

2. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

VVVV FFFF

a. Los CFC son refrigerantes de transición. � �

b. La fecha límite para la recarga de equipos con R22 virgen es enero de 2008.

� �

c. El R410a tiene una capacidad frigorífica elevada, pero unas presiones muy superiores al R22.

� �

d. Los puentes de manómetros para R410a son inter-cambiables con los del R22.

� �

e. En las mezclas azeotrópicas la temperatura per-manece constante en los cambios de fase.

� �

f. La presencia de agua en un circuito frigorífico no influye en su funcionamiento.

� �

g. Tras la utilización de un refrigerante en una insta-lación, ha de ser recuperado para su reciclaje o destrucción, en manos de un gestor autorizado.

� �

h. El GWP correspondiente al dióxido de carbono es 1. � �

i. El deslizamiento de temperatura es la diferencia entre la temperatura a la salida del evaporador y la temperatura a la entrada del condensador.

� �

Uni


3

53

3. A continuación te presentamos un gráfico. ∂Qué representa, qué sabes sobre este tema? Coméntalo con un ejemplo.

54


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Respuestas Actividades

1. Un buen refrigerante ha de tener un punto de ebullición bajo, para que el evapo-rador pueda a su vez trabajar a una temperatura baja. El punto de ebullición del agua es de 100 ≥C, que es una temperatura demasiado alta. Si lo comparas con los valores de los refrigerantes habituales, que suelen estar por debajo de 0 ≥C, ves que el agua se aleja muchos de estos valores.

2. El amoníaco tiene un olor muy fuerte y característico, seguramente has podido

olerlo alguna vez en tu casa o durante la limpieza de un local. Por lo tanto proba-blemente podrás reconocer ese olor ante una fuga de este refrigerante

3. Si compruebas cuáles de los refrigerantes definitivos figuran entre los de máxima

seguridad, verás que son muy pocos. Aunque las tablas sólo recogen algunos ejemplos, ésta es la tónica general y verdaderamente es difícil compatibilizar segu-ridad y respeto al medio ambiente.

4. La fórmula química es CH2F-CF3.

El número de átomos de carbono es 2. Para obtener la cifra de las centenas de la denominación simbólica hacemos la siguiente operación: 2-1=1

El número de átomos de hidrógeno es 2. La cifra de las decenas la obtenemos co-mo sigue: 2+1=3

El número de átomos de flúor es 4, que es directamente la cifra de las unidades.

Con lo cual, el refrigerante que se corresponde con la fórmula CH2F-CF3 es el:

RRRR----134134134134 5. Calculamos el deslizamiento como la diferencia de temperatura entre la salida y la

entrada del evaporador:

T1-T2 = 10 √ 4,65 = 5,35

También podemos calcularlo en la línea de condensación como la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del condensador:

T3-T4 = 35 √ 29,76 = 5,24

Obtenemos aproximadamente el mismo valor por los dos métodos.

Compruébalo en el diagrama representado a continuación.

Uni


3

55

6. Este refrigerante es una mezcla zeótropa, lo cual lo deducimos al ver, que para cada temperatura tenemos dos presiones (Compruébalo en la figura 12 de la uni-dad. Esto significa que la isoterma no es horizontal. La P» es la presión de líquido saturado, y la P»» la presión de vapor saturado.

7. Los refrigerantes incluidos en las tablas se clasifican como sigue:


R-11

R-12 CFCCFCCFCCFC

R-502

2001

56


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor


R-22

R-123

R-401a

R-401b

R-402 a

R-402b

R-408 a

HCFCHCFCHCFCHCFC

R-409 a

2015

R-134 a

R-404 a

R-407 a

R-407C

R-410a

R-410b

R-417a

HFCHFCHFCHFC

R-507

-

8. No hay mucha diferencia entre presiones y temperaturas para ambos refrigerantes,

por lo que el R-417a, es una opción muy buena para sustituir al R-22. En el punto A estamos en líquido subenfriado, y el punto B se encuentra en vapor sobrecalen-tado, como deberás recordar de anteriores unidades.

9. Las afirmaciones son:

a. Falsa. No siempre se puede mezclar, hay excepciones.

b. Falsa. En ninguna circunstancia se puede rellenar un cilindro vacío con

productos que no sean vírgenes.

c. Verdadera. d. Falsa. Sólo se puede utilizar como aceite el polialquilenglicol y lubricantes

de poliéster.

e. Falsa. Tiene múltiples aplicaciones como por ejemplo vitrinas de supermer-

cado o salas refrigeradoras y frigoríficos domésticos.

f. Verdadera.

Uni


3

57

10. Si consultas la gráfica comprobarás que para -30 ≥C la presión es 0,844 bar, que está por debajo de la presión atmosférica (1 bar), por lo tanto no se podría utilizar este refrigerante para esa aplicación. En el caso del R-410≤, a la temperatura de evaporación de -30 ≥C le corresponde una presión de 2,74 bar, por lo que sí po-dríamos utilizarlo para esta aplicación.

58


Técnico en M

ontaje y M

antenim


ducción de Calor

Respuestas Autoevaluación

1. El R-12 no se puede utilizar desde 1995, con lo que hay que sustituirlo por otro refrigerante de uso permitido. El R-410 no es sustituto del R-12 así que descarta-mos su utilización. El R-134a y R-401a sí pueden sustituir al R-12. Para escoger en-tre ambos, descartando la miscibilidad con el aceite, elegiremos el R-134a, que es un HCF de uso ilimitado, mientras que el R-401a es un HCFC que podría utilizar sólo hasta el 2010.

2. Las afirmaciones son:

a. Falso. Falso. Falso. Falso. Los refrigerantes de transición son los HCFC.

b. Falso.Falso.Falso.Falso. La fecha límite es 2015.

c. Verdadero. Verdadero. Verdadero. Verdadero.

d. Falso. Falso. Falso. Falso. Los puentes de manómetro para el R-410a han de ser de diferente tamaño a los que se utilizan para el R-22 para evitar recargar accidental uno por otro.

e. Verdadero.Verdadero.Verdadero.Verdadero.

f. Falso.Falso.Falso.Falso. Si influye en su funcionamiento ya que puede impedir el paso del refrige-rante si se congela, o reaccionar con el fluido frigorígeno causando problemas.

g. Verdadero. Verdadero. Verdadero. Verdadero.

h. Verdadero.Verdadero.Verdadero.Verdadero.

i. Falso. EFalso. EFalso. EFalso. El deslizamiento de temperatura es la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida en el evaporador.

3. Este es un gráfico resumen del calendario de utilización de refrigerantes, debido a

los problemas medioambientales que su uso presenta. Estas fechas de actuación es-tán recogidas en el Reglamento CE n≥ 2037/2000. Podemos ver qué refrigerantes se pueden utilizar hasta que año, y por cuáles pueden sustituidos. Por ejemplo, el R-502 no puede ser usado más allá de 1995, y uno de sus sustitutos puede ser el R-402a, que podrá ser empleado hasta 2010. Si por el contrario sustituimos el R-502por R-507, su utilización no está restringida temporalmente.

Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

técnico en montaje y mantenimie nto de instalaciones de...

Documents