REFRIGERANTES

YINA PAOLA OYOLA PETROIVAN DARIO PACHECO BARRIOSPEDRO LUIS PEÑATE MARTINEZ

EVELYN SANTOS BERROCALANDRÉS CAMILO TIRADO MELENDRES

ING. CARLOS ALBERTO GARCÍA MOGOLLON

2011

INTRODUCCIÓN Cada refrigerante tiene propiedades que difieren de otros que afectan la habilidad del mismo para transferir el calor.

El comportamiento del refrigerante frecuentemente es la clave para detectar el origen de un problema en la refrigeración.

La selección del refrigerante es uno de los principales criterios a tener en cuenta para el diseño de una sistema de refrigeración.

DEFINICIÓNSustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otra sustancia.

Medio de transporte de Q desde donde lo absorbe hasta donde lo rechaza.

Fluidos vitales en cualquier

sistema de refrigeración mecánica.

Cualquier sustancia que cambie de

líquido a vapor y viceversa, funciona como refrigerante

Refrigerantes actuales: R-123, el R-134a

Refrigerantes descontinuados: R-11, R-12, R-113, R-115, etc.

DEFINICIÓN

HISTORIA DEL REFRIGERANTE

CavernasChino

griegos

OTROS ASPECTOS A RESALTAR

Finales del sigloXVIII se inventan las primeras maquinas para producir frio por comprensión de vapor.

El amoniaco a sido el refrigerante mas utilizado por sus propiedades.

En 1834 - La 1ra máquina refrigeradora práctica que usaba el ciclo de refrigeración, fue construida por Jacob Perkins, en Londres, usó éter como refrigerante.En1600, la mezcla de hielo y sal producía temperaturas mas bajas.

IDENTIFICACIÓN DE UN REFRIGERANTE

Se identifican por números después de la letra R, que significa refrigerante.

Estandarizado por la ASRAHE (Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción y Refrigeración de Aire Acondicionado).

Tabla 1 - Designación de números a los principales refrigerantes evaporador y 30°C (86°F) en el condensador. Los números entre paréntesis indican el porciento de cada componente en la mezcla

CLASIFICACCIÓNSegún su

aplicación:

• Refrigerantes primarios: El amoniaco, R-12, R-22, R-134ª.

• Refrigerantes secundarios: R-11, R-113.

Según su fuente de obtención:

• Orgánicos (3 familias): CFC, HCFC, HFC

• Los inorgánicos: son inertes a la contaminación atmosférica.

Según su inflamabilidad

• Grupo Uno: R-11, R-12, R-22

• Grupo Dos: R-717 Amoníaco, R-40 Cloruro de metilo.

• Grupo Tres: R-170 Etano, R-290 Propano.

CLASIFICACCIÓNSegún su toxicidad:

Tabla 2 - Clasificación de refrigerantes por su toxicidad de acuerdo a UL y a la NBFU.

CLASIFICACCIÓN

Clasificación combinada:Una clasificación más actual de los refrigerantes, es la clasificación combinada en grupos de seguridad, hecha por las organizaciones (ANSI)Instituto Nacional Americano de Estándares y la (ASRAHE) Sociedad Americana de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, Inc. conocida como la norma ANSI/ASHRAE 34-1992. Esta clasificación combina la toxicidad con la inflamabilidad de los refrigerantes.

REQUERIMIENTO DE UN REFRIGERANTE

• Para que un liquido sea utilizado como refrigerante debe reunir ciertas propiedades termodinámicas y físicas.

• El refrigerante ideal seria aquel que fuera capaz de descargar en el condensador todo el calor que absorbe el evaporador, la línea de succión y la del compresor

Calor latente de evaporación alto Presión de evaporación superior a la

atmosférica Punto de ebullición lo suficientemente bajo Temperaturas y presión de condensación bajas Inercia química Ha de ser inmiscible o totalmente miscible con

el aceite del compresor Debe de ser químicamente estable Debe ser no tóxico para el hombre Debe ser fácilmente detectable por el olfato Debe ser barato

CARACTERISTICAS DE LOS REFRIGERANTES

EFECTOS FISIOLOGICOS

Tabla 3: Efectos fisiológicos de los refrigerantes. Tomado de la ASRAHE

PROPIEDADES TERMODINÁMICA

• Las presión en el condensador y en el evaporador, deben ser superiores a la presión atmosférica.

Presión

• T° Critica mayor que la T° de Condensación

• La temperatura de ebullición de un refrigerante, siempre es referida a la presión atmosférica normal de101.3 kPa (0 psig).

Temperatura

• Debe tener un valor bajo de volumen específico en fase vapor, y un valor alto de volumen en fase líquida.

Volume

n

PROPIEDADES TERMODINÁMICA

• Debe tener un valor alto de calor latente de vaporización.

• Propiedad que representa la cantidad total de energía térmica o contenido de calor, en un fluido.

Entalpia

• Tienen una densidad más alta que el agua (gravedades específicas arriba de 1.0).

• La densidad de cada refrigerante varía con la temperatura.

Densidad

• Es una relación que describe la energía relativa en el refrigerante.

• Se determina dividiendo la cantidad de calor en el líquido o en el vapor, por su temperatura absoluta.

Entropí

a

No debe ser toxico ni venenosoLa mayoría de los refrigerantes sintéticos (hechos por el hombre, no encontrados en la naturaleza) no son tóxicos, y el riesgo es muy leve o prácticamente inexistenteNo debe ser explosivo ni InflamableVarían extremadamente en cuanto a su facultad para arder

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Compatibilidad con Metales El R-717 (amoníaco) no

debe utilizarse con cobre o cualquier aleación de cobre como bronce, estaño y zinc

El R-40 (cloruro de metilo) no debe utilizarse con aluminio en cualquier forma

El R-764 (bióxido de azufre) en presencia de agua forma ácido sulfuroso

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

No debe tener efecto sobre los materiales Compatibilidad con

Elastómeros Los elastómeros

contienen, además del polímero base, plastificantes y otros productos.

Compatibilidad con PlásticosDisminuye, a medida que aumenta el contenido de flúor en la molécula de los refrigerantes

Fácil de detectar cuando se fugaFactores que determinan la tendencia de los refrigerantes a fugarse.: Presión, viscosidad y densidad, son algunos de ellos. Detección de Fugas Tipos de Detectores Soluciones de Burbujas Lámpara de Haluro Detector Electrónico

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Debe ser miscible con el aceite La miscibilidad del aceite con el refrigerante, se puede definir como la capacidad que tienen estos para mezclarse.

Ventajas: La facilidad relativa para retornar el aceite al compresor, y la lubricación de diferentes partes del sistema.

Desventajas: La dilución del aceite en el cárter del compresor, falta de control,

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

No debe reaccionar con la humedad

El exceso de humedad, como el "agua libre", puede congelarse a bajas temperaturas y restringir o detener el paso de refrigerante.

El exceso de agua puede reaccionar con el refrigerante formando ácidos corrosivos

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Debe ser un compuesto estable

En sistemas normales que estén razonablemente limpios y secos, la estabilidad del refrigerante no es un problema.La mayoría de los refrigerantes tienen una estabilidad adecuada para las aplicaciones donde se utilizan

Compatibles Sistemas herméticos: sin efecto

sobre el aislamiento eléctrico Cuando se mezclan dos o más

compuestos diferentes, se pueden formar dos tipos de soluciones:

Una Mezcla Zeotrópica (o mezcla simple)Una Mezcla Azeotrópica

MEZCLAS DE REFRIGERANTES

MEZCLAS DE REFRIGERANTES

Mezclas Zeotrópicas

No se comportan como componente puro

Este tipo de mezcla presenta el fenómeno de deslizamiento, lo que significa que a la misma presión hay diferentes temperaturas de condensación en los componentes de la mezcla

Ej.: R-400, R-404, R-407

Mezclas Azeotrópicas.

Se comportan como componente puro

Al ser utilizada en el sistema de refrigeración no cambia su composición ni su temperatura de saturación

Ej.: R-500, R-502, R-507 (50% R-22, 50% R-134A)

VENTAJAS MEZCLAS

AZEOTRÓPICAS

En sistemas con evaporadores de tipo "inundado”, una mezcla azeotrópica tendrá la ventaja de composición constante durante la evaporación.

El bajo punto de ebullición del azeótropo, lo que significa temperaturas de evaporación más bajas y con frecuencia, mayor capacidad

DESVENTAJAS MEZCLAS

ZEOTRÓPICAS

Es probable que el líquido en el evaporador sea mucho más rico en el componente de más alto punto de ebullición

Los contenedores utilizados para el manejo de refrigerantes ya sea a granel, en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algún color.

La codificación de colores no se hace arbitrariamente. La mayoría de los fabricantes se apegan a los lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute)

 CÓDIGO DE COLORES PARA LOS CILINDROS

DEREFRIGERANTES

Tabla 4. Código de colores para los contenedores de algunos refrigerantes comunes

REFRIGERANTES CRIOGENICOS

La refrigeración ycongelación connitrógeno (N2) ydióxido de carbono(CO2) conservan elbuen sabor

REFRIGERACIÓN CRIOGÉNICA

Procedimiento que permite realizar el brusco descenso de temperatura del producto.Bloqueando reacciones: enzimáticas y bioquímicas.

SISTEMAS DE CONGELACION-REFRIGERACION CRIOGÉNICA

Los alimentos a congelar entran en contacto directo con el refrigerante.Las bajas temperaturas, se requieren niveles muy bajos de humedad para saturar la atmósfera con agua. Los alimentos no se resecan

CONGELACION-REFRIGERACIÓN CRIOGÉNICA

http://www.megsser.es/fichas_gases_publicaciones_tecnicas/publicaciones_tecnicas/alimentacion/Congelacion_criogenica.pdf

Tanque dealmacenamientode nitrógenolíquido

CONGELACIÓN LENTA

3. Cristales de hielo grandes provocan el rompimiento de la célula.

1. El agua libre que rodea las células del alimento es la primera que cristaliza en los métodos de congelación lenta.

2. El agua en el interior de las células del alimento empieza a salir, destrucción de la pared celular.

CONGELACIÓN RAPIDA

Mejor calidad mediante una congelación más rápida. Estructura celular inalterada

http://www.abellolinde.es/international/web/lg/es/like35lges.nsf/repositorybyalias/indalimentaria_congelacion_refrigeracion/$file/Tecnolog%C3%ADa%20de%20congelaci%C3%B3n%20y%20refrigeraci%C3%B3n%20para%20Ind.Alimentaria%2010458-0606.pd

CONGELACION CRIOGÉNICA VS. CONGELACIÓN MECÁNICA

CONVENCIONAL

Congelación criogénica las pérdidas por deshidratación son de 0.1 a 1%. Sistemas tradicionales se pierden entre un 5 y 10 %.

http://www.megsser.es/fichas_gases_publicaciones_tecnicas/publicaciones_tecnicas/alimentacion/Congelacion_criogenica.pdf

LOS REFRIGERANTES IDEALES

N2 El nitrógeno (N2) es un gas

incoloro, inodoro, insípido y no inflamable.

Cuando sustituye al oxígeno impide la oxidación y el desarrollo de ciertos microorganismos.

El gas es totalmente inerte.

CO2 El (Co2) es un gas no

inflamable que se disuelve fácilmente en agua.

En concentraciones superiores al 20 por ciento, el gas impide el desarrollo de microorganismos.

Cuanto más baja sea la temperatura, más marcado será el efecto.

VENTAJAS Breve tiempo de congelación Formación de pequeños

cristales de hielo Conservación de la pared

celular Mínimas pérdidas por

deshidratación y reducción del peso

Mantención de la calidad del producto

Escasas pérdidas por goteo al descongelar

Fácil ajuste de la instalación cuando se cambia de producto

Alimentos de alto valor añadido o los productos preparados

Productos cárnicos Productos de pastelería, bollería y panadería Pescado, marisco Frutas y verduras

APLICACIONES

SELECCIÓN DE UN REGRIGERANTESe hace en base a una tabla comparativa en el cual se muestran las ventajas y desventajas de 4 cuatro alternativas (R-12, R-22, Amoniaco y Agua), en la misma se muestran propiedades, características. Para dar una idea más clara del porqué de la selección de uno u otro.

Calcular los diez parámetros para el refrigerante. Niveles de Presión: Relación de compresión:(RC) Efecto refrigerante:(ER), (BTU/lb), (Kcal/Kg) Gasto másico:(WR), (lb/min), (Kg/min

Potencia del compresor: (Pc), (HP

Coeficientes de rendimientos CR

Temperatura de descarga al compresor Volumen desplazado por la maquina: (Vd), (CFM), (m3/min Velocidad de la maquina: (n), (rpm) Desprendimiento de calor en el condesador: -(Qc), (BTU/h),

(Kcal/h

CALCULOS PARA SELECCIONAR UN REFRIGERNATE

GRACIAS