Los Glicoles Empleados en Refrigeracion

Los Glicoles empleados en Refrigeración (Primera Parte)

Por Abel Feito

Introducción

Los Glicoles son empleados en la industria cervecera, en sistemas de refrigeración indirectos para mantener la temperatura

constante en:

I) el proceso de fermentación del mosto en la elaboración de cerveza;

II) el almacenamiento de cerveza a granel;

III) en algunos casos especiales en el transporte a granel de cerveza.

Este trabajo se divide en dos partes:

En la primera parte se describen las características de los Glicoles, y se presentan casos de intoxicación por distintos

contaminantes químicos (incluidos los glicoles), no se tratan aquí casos de intoxicación biológica (botulismo, salmonelosis,

síndrome urémico hemolítico, etc.) porque exceden el marco de análisis del presente trabajo.

En la segunda parte se describen los Sistemas de Enfriamiento Directos e Indirectos, con especial énfasis en estos últimos.

El desarrollo de nuevas tecnologías ha mostrado a través del tiempo el riesgo a la salud que se genera cuando se diseñan equipos

para la elaboración de alimentos, bebidas y fármacos, sin el debido análisis de riesgos generados por problemas operativos o

constructivos, o el incumplimiento de las reglas del buen arte de la ingeniería o el seguimiento de las buenas prácticas de

manufactura.

Por ello este trabajo tiene por objeto concientizar sobre el riesgo de intoxicación química con Glicoles y clarificar algunos

aspectos relacionados con el uso de Glicoles empleados en sistemas de refrigeración indirectos o secundarios.

Primera Parte

Origen de los Glicoles

El glicol fue descubierto en el año 1856 por el químico francés Charles Adolph Wurtz (1817- 1884), hidrolizando el cloruro de

etileno. De esta manera cubrió el vacío existente entre los alcoholes monovalentes y los trivalentes representados por la glicerina.

Deseando indicar que los alcoholes bivalentes formaban una clase intermediaria entre aquellos otros, propuso llamarlos glicoles

uniendo las partículas glic- y oles, de los nombres respectivos: glic-(erina) y (alcoh)-oles. [1]

Que son los Glicoles

La función alcohol puede encontrarse repetida en un compuesto orgánico, dos, tres, cuatro o n veces, generando los dioles,

trioles, tetroles o en general polioles.

En estos compuestos químicos los oxhidrilos ( OH—) alcohólicos no se encuentran acumulados sobre el mismo átomo de

carbono, como ocurre en los hidratos de aldehidos, de cetonas, o de ácidos, sino distribuidos en la molécula a razón de uno por

cada átomo de carbono.

De tal manera el metano (con un átomo de carbono) no será capaz de dar verdaderos glicoles; el etano (con dos átomos de

carbono) sólo podrá originar un diol, el propano (con tres átomos de carbono) dos dioles y un triol, y así sucesivamente. [2]

Diferentes tipos de Glicoles (clasificación)

Los compuestos que poseen dos funciones alcohólicas en la misma molécula, corresponden formalmente a los hidróxidos de un

metal bivalente, y por eso se llaman alcoholes bivalentes o glicoles; los trioles, alcoholes trivalentes o glicerinas; los tetroles,

alcoholes tetravalentes o eritritas. [2]

CH3 CH2OH CH2OH

| | |

CH2OH CHOH CH2 CHOH

| | | |

CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH

| | | |

(C2H6O2) (C3H8O2) (C3H8O2) (C3H8O3)

1,2-etanodiol

(Etilen–glicol)

1,2-propanodiol

(a-propilenglicol)

1,3-propanodiol

( ß-propilenglicol )

1,2,3-propanotriol

(Glicerina)

(Propilen-glicoles)

Dietilenglicol: (C4H10O3 ), (Caso especial)

El óxido de etileno y el glicol se combinan a 100 ºC dando compuestos vinculados con los éteres-óxidos del glicol, que son los

dietilen-, trietilen-, o polietilen-glicoles.

El dietilenglicol se puede considerar como un éter interno de dos moléculas de glicol.

Por lo que además de contar con los grupos hidroxilos ( OH—) de los alcoholes (y de los glicoles), posee un grupo oxo (— O —)

de los éteres: R1— O —R2. Donde R1 y R2 representan las cadenas de carbono hidrógeno (CH ) del éter. [2]

CH2OH

|

CH2

http://www.cerveceroscaseros.com.ar/interior/todoslostitulos.php?aj_go=more&id=1144208709...

|

O

|

CH2

|

CH2OH

(C4H10O3 )

Nomenclatura e isómeros

Durante un tiempo los glicoles se designaron como derivados del radical bivalente respectivo: etileno-glicol, propileno-glicol,

butileno-glicol, etc., pero bien pronto este sistema se volvió insuficiente e impreciso.

La designación individual de los glicoles se hace tomando como base el nombre del hidrocarburo fundamental que los

constituyen y cambiando su desinencia por el sufijo: -diol.

El lugar ocupado por los oxhidrilos (OH—), es señalado con números, y las posiciones relativas de los oxhidrilos con letras.

La cantidad de isómeros de los glicoles teóricamente posibles, aumenta rápidamente con la longitud de la cadena carbonada, y

sus complicaciones. Así, en tanto existe un etanodiol (C2H6O2), y dos propanodioles C3H8O2, hay 6 glicoles de fórmula

C4H10O2, 13 de C5H12O2, etc. [2].

Métodos de obtención

Etilenglicol:

Originalmente se lo preparó mediante la conversión de bromuro de etileno a acetato de etileno por acción del acetato de plata, y

posterior hidrólisis del acetato de etileno en una solución diluida de hidróxido de potasio.

El etilenglicol puede prepararse también por hidrólisis de la etilenclorhidrina que, como el cloruro de etileno, se prepara a partir

del etileno.

Un método industrial de desarrollo más reciente utiliza la oxidación directa del etileno a óxido de etileno y luego la hidrólisis del

óxido de etileno con ácido sulfúrico diluido a 60 ºC para dar el etilenglicol. [1], [4].

Propilenglicol:

El propilenglicol es el homólogo inmediato superior del etilenglicol y se puede preparar a partir del propileno por los mismos

métodos que se han utilizado para la obtención del etilenglicol a partir del etileno. [1]

Propanotriol (Glicerina)

A partir de la fermentación alcohólica normal del azúcar se pueden formar pequeñas cantidades de Glicerina. Pero debido al bajo

rendimiento de este proceso no es económicamente práctico para su desarrollo en condiciones normales.

También se la obtiene como un subproducto la fabricación del jabón.

La síntesis de glicerina a partir del propileno se ha desarrollado en escala industrial. Este proceso da un excelente rendimiento y

posibilita la producción de glicerina a bajo costo partiendo de productos del petróleo. [1]

Dietilenglicol:

Como se dijo anteriormente el dietilenglicol se puede considerar como un éter interno de dos moléculas de glicol. Se lo prepara

mediante la reacción del etilenglicol con óxido de etileno. [1], [2].

Propiedades

La presencia de dos grupos hidroxilos u oxhidrilos ( OH—) facilita la formación de puentes de hidrógeno entre las moléculas,

aún en mayor grado que en los alcoholes monohidroxilados; por consiguiente no es sorprendente que el glicol sea un líquido

viscoso de elevado punto de ebullición.

Los glicoles son líquidos incoloros, viscosos, casi no presentan olor, y son de sabor dulce.

Los glicoles poseen propiedades higiroscópicas (retienen agua) al igual que los alcoholes.

Los glicoles son solubles en agua, en alcoholes, pero debido a la presencia de dos grupos oxhidrilos (OH—), se disuelven

escasamente en éter; en cambio al aumentar su masa molecular se tornan más solubles en él. [1], [2], [3].

Tabla 1. Propiedades de los Glicoles. [1], [2], [6], [7].

Compuesto Masa Molecular Densidad (g/cm3 ) Punto de FusiónPunto de

Ebullición

Punto de

Inflamación

Etilenglicol 62,07 1,15 - 13 ºC 197,2 ºC 111 ºC

Propilenglicoles:

1,2-propanodiol 76,09 1,04 - 59 ºC 188,2 ºC 99 ºC

1,3-propanodiol 76,09 1,05 ———— 214 ºC

Propanotriol (Glicerina) 92,09 1,26 18-20 ºC 290 ºC 160 ºC

Dietilenglicol: 106,12 1,12 - 6,5_- 10,5ºC 245 ºC 124 ºC

Usos

Etilenglicol:

El etilenglicol constituye un compuesto químico de aplicación comercial desde 1920 y es ampliamente usado como

“anticongelante” para radiadores de automóviles porque hace descender el punto de congelación del agua. También se lo emplea

como líquido de frenos y como fluido de intercambio en los intercambiadores de calor. Muchos de sus éteres y ésteres tienen

utilidad como solventes. [1].

Se lo usa además en la preparación de fluidos para transmisiones hidráulicas, en la fabricación de condensadores electrolíticos,

como agente humectante y plastificante (tintas de imprenta, textiles, cuero), como agente de deshidratación (para secado de

gases), en la fabricación de dinamita y como agente de síntesis (industria de las materias plásticas). [5].


Sin embargo, no ha de usarse el etilenglicol en alimentos ni en cosméticos por ser relativamente tóxico. [4].

El etilenglicol ha sido empleado ilegalmente para endulzar vinos, [3] lo cual constituye una práctica realmente peligrosa para los

consumidores.

El uso de etilenglicol en preparaciones médicas está prohibido por la Administración de Drogas y Alimentos de EEUU (FDA,

Food and Drug Administratión). [3].

Propilenglicol:

El propilenglicol tiene propiedades similares a las del etilenglicol, pero a diferencia de éste, no es tóxico y puede emplearse en

productos alimenticios y cosméticos. [4].

Se usa como refrigerante en sistemas de refrigeración en plantas de productos lácteos y de empaque de alimentos, en que la

toxicidad es un factor importante. [4].

Es un producto de grado USP (Farmacopea de los Estados Unidos). [4].

El propilenglicol es usado como solvente en la extracción de drogas y en la preparación de soluciones de alcaloides, aceites

volátiles, esteroides, y es un vehículo útil para barbitúricos, antihistaminas, algunas vitaminas, paracetamol, y otras sustancias las

cuales no son suficientemente solubles en agua o son inestables en solucione acuosas.

También se lo emplea para fabricar poliésteres, se usa para evitar que se seque el celofán y se vuelva frágil.

Se han usado en hospitales y escuelas aerosoles de propilenglicol, para reducir la incidencia de infecciones que son trasmitidas

por el aire. Evidentemente, las gotitas absorben humedad del aire y se condensan sobre las bacterias, que así son arrastradas al

piso. [3].


Se usa en farmacia y en cosmética.

En la industria se aplica en la preparación de nitroglicerina, tintas, cremas para el calzado, y en prensas y frenos hidráulicos. [3],

[4].

Dietilenglicol

Se emplea en la industria en las formulaciones de los anticongelantes de circuitos de refrigeración de motores, como líquido de

frenos, como agente desmoldeante, en la fabricación de tintas y como agente suavizante de textiles. Se emplea además en la

elaboración de adhesivos, lacas, papel, material de embalaje y recubrimientos. En la industria química se emplea como

intermediario de síntesis en la fabricación de explosivos a base de dietilenglicol-dinitrato y en la fabricación de sus éteres y

ésteres. [3], [4].

Efectos tóxicos

Etilenglicol:

Los efectos tóxicos resultantes de la ingestión de etilenglicol y sus derivados resultan de sus metabolitos principales: aldheídos,

glicolato, lactato, y oxalato.

El etilenglicol deprime el sistema nervioso central (SNC) y tiene una severa acción tóxica en los riñones. Es dos veces más tóxico

que el propilenglicol y un número de casos de envenenamiento causado por la ingesta de líquido anticongelante han sido

registrados.

Los síntomas, los cuales no aparecen por algunas horas, incluyen vómitos, somnolencia, postración, acidosis, convulsiones,

estupor, y coma; pueden presentarse también nefritis aguda y uremia. [3].

La mayor parte de las intoxicaciones conocidas son consecuencia de la ingestión accidental de etilenglicol. También se han

atribuido en algunos casos a la inhalación de vapores (particularmente cuando se utiliza el producto en caliente).

Intoxicaciones agudas: se caracterizan, después de un intervalo tranquilo que puede ser hasta de 12 horas, por la aparición de

síntomas cerebrales con convulsiones, trastornos respiratorios y signos renales. La evolución es particularmente grave.

Intoxicaciones crónicas: los vapores de etilenglicol pueden actuar sobre el sistema nervioso, con pérdida de consciencia pasajera,

inapetencia y somnolencia. En ciertos casos se han observado anomalías hematológicas, así como rinitis y conjuntivitis.

Metabolismo: el etilenglicol es absorbido muy rápidamente en el trayecto digestivo y se transforma en el organismo en ácido

oxálico, tóxico para el riñón. Esta transformación explica la evolución de la intoxicación aguda en varias fases. [5].

Propilenglicol:

Probablemente debido a su rápida descomposición y excreción el propilenglicol comparado con otros glicoles , es relativamente

no tóxico. Este produce algo de irritación local en la aplicación sobre membranas mucosas.

El propilenglicol puede causar algo de irritación local de la piel. Reacciones de hipersensibilidad han sido reportadas. Acidosis

láctica y depresión del sistema nervioso central han ocurrido, particularmente en pacientes con problemas renales.

El propilenglicol es ampliamente usado en la industria farmacéutica como solvente y especialmente como vehículo de drogas

inestables o insolubles en agua. Este puede ser entregado también como agente estabilizante en la preparación de vitaminas. El

propilenglicol

es también usado de densamente en alimentos y cosméticos, por su tolerancia. [3].


La ingestión de este producto genera calambres abdominales, dolor abdominal, diarrea, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, y

nauseas.

Dietilenglicol

Los efectos adversos son similares a los del etilenglicol. [3].

Riesgo de Incendio

Los glicoles son líquidos poco inflamables, como puede verse en la tabla 1, donde se observa que el punto de inflamación más

bajo corresponde al propilenglicol que es de 99 ºC, el cual están muy por debajo del punto de inflamación del alcohol etílico


anhidro (es decir sin agua ) que es de 13 ºC.

Los agentes de extinción recomendado son el anhídrido carbónico y los polvos químicos. [6], [7].

Manipulación y almacenamiento de Glicoles

Evitar el contacto de la piel con los glicoles como así también inhalar sus vapores.

En el almacenamiento de los glicoles evitar el contacto con bases fuertes, ácidos y agentes oxidantes fuertes, ya que los glicoles

reaccionan con estos compuestos químicos de manera violenta causando riesgo de incendio y explosión, incluso el propilenglicol

y la glicerina. [5].

Casos de intoxicación relacionadas con el proceso de elaboración de alimentos

Las enfermedades de trasmisión alimentaría, especialmente las que ponen en peligro la vida, han ocurrido en el pasado debido a

distintas causas, en ocasiones por imprudencia del elaborador al adulterar el producto por el uso de sustancias químicas tóxicas

que buscan abaratar el costo del mismo y en otras por fallas del proceso de producción.

Aceite de Colza adulterado

En relación a los casos de adulteración de productos alimenticios puede citarse el caso

ocurrido por una intoxicación masiva en España iniciada en mayo de 1981, debida a la ingesta de aceite de colza contaminado.

Básicamente, el producto no era otra cosa que aceite de colza, exportado de Francia para usos industriales. Con ese fin se lo

desnaturalizaba añadiendo anilina al 2%. En España fue objeto más tarde de una elaboración que aún es desconocida, pero que

comprendía diversas adiciones y mezclas. Luego se lo vendió como aceite de cocina barato, distribuido en envases de plástico de

5 litros por medio de vendedores ambulantes o en mercados o ferias semanales. Un dato particularmente significativo es que una

de las empresas francesas había alquilado camiones cisterna a 2 transportistas de su mismo país para enviar el aceite a España, y

los camiones utilizados transportaban de ordinario productos químicos industriales, lo cual pudo ser la fuente de contaminación

principal. En el curso de unos meses se registraron unos 20.000 afectados. Se establecieron 438 muertes en la fase aguda de la

enfermedad desarrollada, la cantidad de muertos total se estimó que supera los 800, más de 20.000 personas sufrieron problemas

de salud por este motivo. Esta ha sido considerada la intoxicación masiva por alimentos mas importante en el mundo. [8].

Vino adulterado

Muy conocidas también son las intoxicaciones debidas a alcohol metílico, empleado para adulterar bebidas alcohólicas. Este

alcohol fue empleado en esos casos debido a su bajo costo. En este caso el alcohol metílico, que es de uso industrial, también es

desnaturalizado empleando anilinas como colorantes, para evitar su uso accidental en la industria vitivinicola. En nuestro país,

ocurrió una intoxicación con vino adulterado con alcohol metílico, de marcas: Mansero y Soy Cuyano, de la bodega “Nietos de

Gonzalo Torraga”, de Caucete provincia de San Juan. La intoxicación con estos vinos ocurrió entre enero y febrero de 1993.

Hubo 27 muertes (solo 24 se incluyeron en el juicio) y mas de 100 afectados, algunos de los cuales quedaron con serias secuelas.

[9]. El enólogo de la bodega explico que la adulteración se hacia agregando 250 litros de alcohol (que el creía era etanol en vez

de metanol) a 20.000 litros de vino de baja graduación alcohólica. Entre 250.000 y 300.000 litros de vino salieron (fraccionados

en damajuanas de 5 litros) de esa manera entre diciembre de 1992 y febrero de 1993 cuando se asocio la aparición de casos

fatales con las marcas de vino citadas. [10]. Algunas de las damajuanas contenían hasta 60 veces la cantidad de metanol

permitida por el Instituto Nacional de Vitivinicultura [11], y el representante legal del INV afirmo: “en las damajuanas había

suficiente veneno para matar 10.000 personas12.

Aceite de arroz contaminado

En Junio de 1968 en Fukuoka Japón, un lote de aceite de arroz se contaminó con PCB ( Polychlorinated Biphenyls, Bifenilos

Policlorados ), debido una fuga de fluido de intercambio en un intercambiador de calor empleado en el proceso de elaboración

del aceite.

Se encontró que el aceite de arroz estaba contaminado con PCB, en una concentración que variaba de 2 a 3 gramos por kilogramo

de aceite.

Las personas afectadas fueron 1788, con secuelas en su salud de por vida ( cloracné, lesiones en la piel, y neoplasmas malignos

como cáncer de estómago, cáncer de hígado y de pulmón ).

Para fines de 1983, 120 de estos pacientes habían muerto.

Una década después, a pesar de este antecedente, se repitió otro accidente idéntico en Taiwán en 1979. En este caso fueron

afectadas 2061 personas. [13].

Ambos casos, pudieron haberse evitado si se hubieran seguido las reglas del buen arte de la ingeniería en cuanto al diseño de los

equipos y además se hubiera empleado un líquido de intercambio de calor que no fuese tóxico.

Casos específicos de intoxicación con Glicoles en la elaboración de bebidas y fármacos

Estados Unidos de Norteamérica

El primer caso registrado de intoxicación con dietilenglicol se produjo en Estados Unidos de Norteamérica en el año 1937,

cuando se produjo la muerte de varios niños por falla renal luego de la ingesta de dietilenglicol empleado como solvente en

productos médicos. [14].

La firma Massengil Co., lanzó entonces un jarabe pediátrico antigripal hecho con el antibiótico sulfanilamida, contaminado con

dietilenglicol. En este caso fallecieron 100 personas y hubo 350 afectados. [15], [16], [17], [18].

Esta tragedia dio por resultado una nueva legislación de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA, Food and Drug

Administration) de los Estados Unidos de Norteamérica. [14].

En años recientes, tragedias similares fueron reportadas en Argentina, Bangladesh, India y Nigeria. [14].

Nigeria

En 1990, en Nigeria se produjo una intoxicación con dietileglicol, el cual estaba envasado en un antipirético a base de


paracetamol, el cual debería haber contenido propilenglicol. En este caso 109 niños de entre seis meses y un año murieron por

interrupción de la función renal. [14], [19], [20], [21].

Haiti

En julio de 1996, en Puerto Príncipe, Haití, murieron de falla renal aguda 76 niños por haber tomado un jarabe que contenía

dietilenglicol. El jarabe consistía en una formulación pediátrica líquida de un antipirético (para bajar la fiebre), contaminado con

dietilenglicol, un solvente industrial altamente tóxico. [14], [22].

Argentina

El martes 11 de agosto de 1992, el diario El Día de La Plata escribía el siguiente título: “Investigan en La Plata una extraña y

gravísima enfermedad”.

“Una extraña y grave enfermedad cuyas causas no han sido individualizadas, y que ha originado en las últimas dos semanas por

lo menos seis casos fatales, ... está siendo investigada por las autoridades sanitarias de la provincia de Buenos Aires.”

Los síntomas detectados por los médicos hablaban de un cuadro gripal inicial, en algunas oportunidades acompañados con

dolores lumbares, anuria y eventuales presentaciones de parálisis ocular, facial y del habla que hasta ahora atacó a personas de

ambos sexos de entre 45 y 60 años edad.

El Ministerio de Salud de la provincia de Buenos Aires formó un equipo multi e interdisciplinario constituido por unos 15

investigadores, especialistas en: epidemiología, infectología, toxicología, anatomía patológica, clínicos y de otras especialidades,

quienes trabajaban día y noche para detectar las causas de esta extraña enfermedad. [23].

El día jueves 13 de agosto de 1992 el Ministerio de Salud de la provincia de Buenos Aires, reconoce oficialmente haber

encontrado la causa de la intoxicación masiva, debiéndose esta a la ingesta de propóleo del Laboratorio HUILEN, bajo la forma

de jarabe y caramelos. Por ello se decidió la prohibición de los productos de este laboratorio y se recomendó no consumir

propóleos de cualquier marca hasta que se aclarará este problema. El propóleos es una sustancia resinosa elaborada por las abejas

la cual se emplea con fines medicinales.

[24], [25].

Para el día viernes 14 de agosto de 1992 se identificó la sustancia tóxica incluida en el propóleo del Laboratorio HUILEN, se

trataba del DIETILENGLICOL, compuesto químico empleado como anticongelante en radiadores y como líquido de frenos de

automotores. En lugar de este compuesto debía haberse usado Propilenglicol un solvente que es empleado en la industria

farmacológica. [26].

Para entonces los muertos llegaban a 12, seis de los cuales fallecieron en un solo día, el jueves 13 de agosto de 1992. Dos de las

partidas estaban contaminadas y cada una de ellas se componía de 4000 frascos. [27].

La investigación se extendió a las seis firmas que proveían el Propilenglicol a Laboratorio Huilen, pero no pudo identificarse cuál

de ellas suministró el producto contaminado con Dietilenglicol. [28]. Ninguno de los dos compuestos químicos se elaboraban en

Argentina, por lo cual eran importados de otros países.

El Ministerio de Salud y Acción Social expresó que Laboratorio Huilen no realizó los controles de calidad correspondientes a las

materias primas por lo que debido a esto no detecto la presencia del compuesto tóxico Dietilenglicol. [29].

El Ministerio de Salud y Acción Social informo que el laboratorio Huilen utilizaba números de autorizaciónes falsas [19].

El Director Nacional de Regulación y Control de Medicamentos manifestó que, se verifico que laboratorio Huilen no cumplía

con la ley de medicamentos N° 16.463 porque no llevaba correctamente sus registros de entrada y salida de materias primas, y

tampoco disponía de un lugar físico para elaborar su línea de 30 productos con normas de seguridad para que los solventes

usados no se combinaran entre sí. [27].

Fuentes judiciales manifestaron que el laboratorio sería responsable, al menos, del delito de negligencia, por no haber controlado

debidamente la calidad del producto antes del su distribución. [41].

Esta tragedia mostró también el problema que trajo aparejado el desmantelamiento que fue sufriendo desde la década de 1970, el

Instituto Nacional de Farmacología y Bromatología ( INFB). En 1992 este organismo ya se denominaba Instituto Nacional de

Medicamentos (INAME) y tenía pocos profesionales, mal pagos y estaba mal equipado. [16].

El viernes 21 de agosto de 1992 el Ministerio de Salud y Acción Social anunciaba que por decreto se crearía en 60 días la

Administración Nacional de Medicamentos Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT), buscando asemejarse a la

Administración de Drogas y Alimentos (FDA, Food and Drug Administration) de Estados Unidos de Norteamérica. [30].

En total se reconoció que fallecieron 25 personas, y hubo muchos afectados que sobrevivieron pero con secuelas de por vida. Se

presentaron personas afectadas por esta intoxicación en Capital Federal y en las provincias de Buenos Aires, Santa Fe, La Pampa,

Córdoba, Neuquen, Entre Ríos, Tucumán, Mendoza, Río Negro y Chaco.

Siete años después de ocurrida esta tragedia la dueña del laboratorio Huilen y el Director Técnico del mismo fueron sobreseídos

en la causa y el Juez considero finalmente que la contaminación se efectuó fuera del laboratorio a causa de un sabotaje. [31].

También se contemplo la posibilidad de que hubieran ocurrido mas victimas, ya que antes de manifestarse los casos reconocidos

y alertarse a la población pudieron haber sido afectadas otras personas. [30].

A tan solo 6 meses de ocurrida la intoxicación con Dietilenglicol en el propóleo de laboratorio Huilen, se producía otra grave

intoxicación pero ahora con Alcohol Metílico en los vinos Mansero y Soy cuyano, la cual provoco 27 muertes. Todo esto a pesar

de la tan anunciada creación de la Administración Nacional de Medicamentos Alimentos y Tecnología Médica (ANMAT), que

había absorbido al Instituto Nacional de Medicamentos (INAME) y al Instituto Nacional de Alimentos (INAL). [9], [10], [11],

[12], [32], [33].

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Los Glicoles empleados en Refrigeración (Segunda Parte)

Por Abel Feito

Segunda Parte

Sistemas de Enfriamiento Directos e Indirectos

Cualquier superficie de transferencia de calor en la cual se expande un líquido volátil (refrigerante) con objeto de producir un

efecto de enfriamiento, se llama evaporador de “expansión directa”.

Un sistema de refrigeración de expansión directa o “directo” es aquel en el cual el evaporador del sistema, que emplea un

refrigerante de expansión directa, se encuentra en contacto con el espacio o material por refrigerar o se localiza en conductos de

aire que comunican con estos espacios.

Es con frecuencia inconveniente o antieconómico el circular un refrigerante de expansión directa al área o áreas en que se

requiere el enfriamiento. En tales casos, se emplea sistema de refrigeración indirecta, para lo cual se enfría agua o salmuera (o

cualquier otro líquido adecuado) por medio de un refrigerante de expansión directa en un enfriador de líquido, bombeándose

luego a través de tuberías apropiadas, al espacio o producto que se desea refrigerar. El líquido enfriado, llamado refrigerante

secundario, puede circular directamente, a través o alrededor del producto o recipiente refrigerado o puede pasar a través de un

serpentín de enfriamiento de aire o algún otro tipo de superficie de transferencia de calor. En cualquier caso, el refrigerante

secundario, calentado por la absorción de calor del espacio o producto refrigerado, regresa al enfriador para ser nuevamente

enfriado y recirculado.

Los sistemas de refrigeración indirecta, generalmente se emplean ventajosamente en cualquier instalación en que el espacio o

producto por enfriar se encuentre localizado a una distancia considerable del equipo de condensación. La razón para esto es que

las líneas de refrigerante de expansión directa rara vez son prácticas. En primer lugar, son costosas en su instalación y necesitan

una carga de refrigerante considerable. Por otra parte, las líneas de refrigerante largas particularmente elevadores largos, originan

problemas de retorno de aceite y causan pérdidas excesivas en la presión de refrigerante, que tienden a reducir la capacidad y

eficiencia del sistema. Además, las fugas son más serias y más probables en las tuberías de refrigerante primario que en tuberías

de agua o salmuera.

La refrigeración indirecta es necesaria también en muchos procesos industriales, en los que con frecuencia no es práctico

mantener un cierre hermético alrededor del producto o recipiente que está siendo enfriado. Los sistemas indirectos, se usan

además con ventaja en cualquier aplicación en que la fuga del refrigerante y/o el aceite, desde las líneas, puede causar

contaminación u otro daño a un producto almacenado. Lo anterior se aplica particularmente a las plantas empacadoras de carne y

grandes aplicaciones de almacenamiento en frío, cuando se emplea amoníaco como refrigerante. [34], [35].

A grandes rasgos puede describirse un sistema de refrigeración de 2 circuitos de la siguiente manera:

Sistema de Refrigeración Directo o Primario: (SRD) (como en una heladera)

-condensador (serpentina)

-evaporador (serpentina)

-impulsor: compresor

-fluido de refrigeración: freones, amoníaco anhidro, dióxido de carbono.

-estado de agregación del refrigerante: gas / líquido.

Sistema de Refrigeración Indirecto o Secundario: (SRI)

-tanque: con glicol o agua salada, en este tanque se introduce el evaporador del Sistema de Refrigeración Directo: (SRD)

-serpentina: transfiere el calor extraído del fermentador (o de almacenamiento de cerveza) al tanque con glicol o agua salada. –

tanque fermentador: con mosto o cerveza

-serpentina: enfría el mosto del tanque fermentador o de almacenamiento de cerveza

-impulsor: bomba

-fluido de refrigeración: glicol o agua salada

-estado de agregación del refrigerante: líquido

En la figura 1, se presenta el gráfico de un sistema de enfriamiento de dos circuitos. El sistema de refrigeración secundario o

indirecto extrae calor del producto (mosto o cerveza) en el fermentador o tanque de almacenamiento, el evaporador del circuito

primario o directo extrae calor del tanque de propilenglicol, y lo cede al medioambiente por medio del condensador. Se emplean

dos controladores de temperatura, uno controla la temperatura del evaporador (TC1), activando el funcionamiento del compresor

del circuito primario, el otro controlador regula la temperatura del fermentador (TC2), activando el funcionamiento de la bomba

del circuito secundario de refrigeración.

Refrigerantes en Sistemas de Enfriamiento Directos

Definición:

El refrigerante del sistema de enfriamiento primario o directo, es una sustancia que actúa como agente enfriador absorbiendo

calor de otro cuerpo o sustancia, cediéndolo al medio ambiente. Respecto al ciclo de compresión de vapor, el refrigerante es el

fluido de trabajo del ciclo que alternativamente se vaporiza y se condensa al absorber y entregar calor, respectivamente.

En los sistemas de refrigeración directos se emplea una amplia diversidad de refrigerantes.

Puesto que algunos de los refrigerantes CloroFluorCarbono ( CFCs ), introducidos originalmente a la industria bajo el nombre

comercial de Freón, se producen actualmente con varios nombres comerciales, para evitar la confusión inherente al uso de

nombres comerciales o químicos, la ASRE (The American Society of Refrigerating Engineers, Sociedad Americana de

Ingenieros en Refrigeración ), a adoptado un sistema de numeración, para identificar los diversos refrigerantes.


Los CFCs son compuestos químicos estables, no son tóxicos, ni inflamables ni explosivos, pero como destruyen la capa de ozono

estratosférica, están siendo reemplazados a nivel mundial por otros refrigerantes, según lo establecido en el protocolo de Viena y

en el protocolo de Montreal. Además, si entran en contacto con una llama directa o con un elemento de calefacción eléctrico, los

CFCs se descomponen en productos químicos que son altamente tóxicos. [34], [40].

Los CFCs están siendo reemplazados por otros compuestos químicos más amigables con el medio ambiente, al R-12 se lo

reemplaza por el R-134 A, y al R-22 se lo reemplaza por el R-404 A.

A continuación se detallan las características de algunos de los más importantes refrigerantes de circuitos directos o primarios.

En la Tabla Nº 2 se da el número de identificación del refrigerante a partir del código alfanumérico adoptado internacionalmente,

el nombre químico, la fórmula química, la masa molecular expresada en g/mol, y el punto de ebullición en °C a 1,013 bar de

presión atmosférica. [34].

Tabla 2. Características principales de los refrigerantes. [35].

Número de identificación del

RefrigeranteNombre Químico

Fórmula

Química

Masa Molecular

(g/mol)

Punto de

Ebullición (ºC)

R-12 Diclorodifluormetano CCl2F2 120,9 - 28,8

R-22 Clorodifluormetano CHClF2 86,5 - 40,8

R-502 R-22 (48,8 %)+ R115 (51,2%) 112 - 45,6

R-744 Anhídrido Carbónico CO2 44 - 78,5

R-717 Amoníaco anhidro NH3 17 - 33

En la tabla 3, se muestra la clasificación de los distintos refrigerantes según el riesgo que representan, las aplicaciones, el rango

de temperaturas de evaporación en °C, y la temperatura de ebullición en °C, a la presión atmosférica. [35].

Tabla 3. Características y aplicaciones de los refrigerantes mas usados. [35].

Número de identificación del

RefrigeranteClasificación Aplicaciones

Rango de Temp.

de evaporación,

(ºC).

Temp. de

ebullición,

(ºC ).

R-12 Alta seguridad

Refrig. Familiar/

Freezer/Refrig.

Comercial

-5 °C/-25 °C - 28,8 ºC

R-22 Alta seguridadAire Acond./ Refrig.

Comercial+ 10 °C/-5 °C – 40,8 ºC

R-502 Alta seguridad Comerc./Semiindustr. 25 °C/ 40 °C - 45,6 ºC

R-717 Media seguridad Refrig. Industrial +5°C /- 45 °C – 33 ºC

En pequeños equipos de refrigeración, el R-12 es el refrigerante más conveniente para refrigeración familiar, y el refrigerante

R-22 es el más conveniente para refrigeración comercial. [34], [35].

El amoníaco anhidro es sumamente tóxico, inflamable, explosivo, y corrosivo al entrar en contacto con agua, por lo cual no se lo

usa en pequeños equipos, aunque actualmente en Estados Unidos de Norteamérica se están desarrollando equipos pequeños con

un diseño de alta seguridad. [7], [34], [35], [37], [38]

El amoníaco con el aire tiene un amplio rango en el cual forma mezclas explosivas,

los límites de explosividad expresados en porcentaje en volumen son, [34].

Límite inferior de explosividad: 16,5 %

Límite superior de explosividad: 79,0 %

También existen equipos que emplean soluciones de amoníaco en agua como refrigerante directo o primario, pero usan equipos

de adsorción, cuya fuerza impulsora es un mechero a gas o a querosene, o también la fuente de calor puede ser una resistencia

eléctrica. [34].

El anhídrido carbónico es uno de los primeros refrigerantes que se emplearon en sistemas de refrigeración. No tiene olor, no es

tóxico, no es inflamable ni explosivo, y tampoco es corrosivo. El gran inconveniente de éste refrigerante lo constituyen las altas

presiones de operación, las cuales son de 22,32 kg/cm2 y 72,5 kg/cm2 para temperaturas de -15°C y 30°C., lo cual exige el

empleo de tuberías y de equipo muy pesado. Sin embargo, debido a la alta densidad de vapor del anhídrido carbónico, el volumen

de vapor que maneja el compresor es solamente 0,3 m3/min/ton, a –15ºC, de manera que los tamaños del compresor son

reducidos. Otra desventaja del anhídrido carbónico es que la potencia requerida por tonelada, es de aproximadamente el doble

que la requerida para cualquiera de los refrigerantes usados comúnmente. [34].

De la tabla 4, se observa que en instalaciones industriales el amoníaco anhidro se presenta como el más conveniente. El amoníaco

anhidro es considerado el refrigerante ideal para compresores reciprocantes y de tornillo rotativo en sistemas de frío en

temperaturas de moderadas a bajas, debido a que éste requiere un desplazamiento del compresor relativamente bajo por tonelada

de refrigeración producida, provee el máximo efecto neto de refrigeración debido a su calor latente (BTU/lb ), y frecuentemente

la menor potencia al freno por tonelada. [36].

Tabla 4. Comparación de Refrigerantes. [36].


Refrigerante. R-12 R-22 R-502 R-717

-Calor Latente ( BTU/lb ). 68,2 93,2 68,9 565,0

-Caudal másico para producir una

tonelada de refrigeración.

(Lb/min/ton)

4,0 2,33 4,33 0,422

-Potencia teórica requerida

(BHP/ton) (en condiciones

estándar )

1,002 1,011 1,079 0,989

Nota: BHP, Brake Horse Power, Potencia al freno.

Nota: Tonelada de refrigeración, es la cantidad de calor que necesito extraer a una tonelada americana (907 kg) de agua pura (sin

sales) liquida a 0°C y una atmósfera de presión, para formar una tonelada americana de hielo en un día ( 24 hs ). Esto equivale a

3024 Kcal/hr.

En la tabla 5, se indican los valores de presión de vapor manométrica en PSIg

( Pound Square Inch gauge, Libras por Pulgada Cuadrada manométrica, lb/pulg2, manom. ), para distintas temperaturas de

diferentes refrigerantes.

Es importante realizar la verificación de la presencia del refrigerante correspondiente en el circuito primario, lo cual puede

hacerse midiendo la presión de vapor del mismo con un manómetro a una determinada temperatura y comparándola con la

presión existente en la tabla del refrigerante correspondiente a la misma temperatura de medición, lo cual garantiza el correcto

funcionamiento del sistema de refrigeración directo o primario. Esto es conveniente realizarlo especialmente cuando debe

cambiarse o agregarse refrigerante al circuito, y puede hacerse llevando en baño maría la garrafa de gas a la temperatura

ambiente mas cercana de la que contamos con datos de la tabla, (por ej 10,0 ºC, o 21,1 ºC ).

Recordar que el reemplazo ecológico del refrigerante R-12 es el refrigerante R-134 A, y que el reemplazo ecológico del

refrigerante R-22 y del R-502 es el refrigerante R-404 A.

Nota: 1 atm = 1,033 kg/cm2 = 14,696 PSI

1 PSI = 0,680 atm = 0,070 kg/cm2

Tabla 5. Comparación de la propiedades termodinámicas de distintos Refrigerantes. [39].

Temperatura (ºC) R-12 R-22 R-502 R-134 A R-404 A

-30,0 0.3 8.9 14.0 0.4 15.0

-25,6 2.8 13.7 19.5 0.2 20.8

-20,0 7.2 20.8 27.5 4.5 29.9

-15,6 11.2 27.4 34.9 8.6 37.0

-10,0 17.1 36.8 45.4 14.5 48.2

-5,6 22.4 45.5 54.9 20.0 58.4

0,0 30.1 57.7 68.4 28.0 72.8

5,6 38.8 71.7 83.8 37.3 89.2

10,0 46.7 84.2 97.4 45.7 103.9

21,1 70.2 122.0 137.6 71.3 148.0

32,2 99.8 168.0 187.4 104.0 203.0

43,3 136.4 226.0 247.9 146.0 270.0

54,4 181.0 296.0 320.8 199.0 353.0

60,0 206.6 337.0 362.6 229.0 401.0

65,6 234.6 381.0 408.4 263.0 453.0

Refrigerantes en Sistemas de Enfriamiento Indirectos

Definición:

El refrigerante del sistema de enfriamiento secundario o indirecto, se encuentra normalmente en estado líquido y no cambia su

estado de agregación, en este caso el refrigerante actúa, absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia (por ejemplo: mosto o

cerveza), y cediéndolo al evaporador del circuito primario. La circulación de refrigerante secundario se realiza con una bomba.

Algunos refrigerantes usados comúnmente son: agua, salmueras ( de cloruro de sodio y de cloruro de calcio ), glicoles

( propilenglicol, glicerina ), etileno, propileno, y antiguamente metanol (alcohol metílico) el cual por su toxicidad no es

conveniente.

Agua:

Casi sin excepción, se usa el agua como refrigerante secundario en sistemas grandes de acondicionamiento de aire, así como en

instalaciones de enfriamiento de procesos industriales, en los que las temperaturas de operación son superiores al punto de

congelación del agua. El agua, gracias a su fluidez, un elevado valor de calor específico y alto coeficiente de película es un


refrigerante secundario excelente. Tiene también la ventaja de ser barata y relativamente no corrosiva.

El agua se usa también con frecuencia como refrigerante secundario de enfriadores pequeños para bebidas y en enfriadores que se

emplean en las granjas para el enfriamiento de recipientes para leche. En tales casos, el agua debido a su alta conductividad,

permite un enfriamiento más rápido del producto de lo que sería posible con aire. El agua también suministra una capacidad

retención, que tienden a nivelar las fluctuaciones de carga que resultan de cargas intermitentes en el enfriador. [34].

Soluciones anticongelantes

Ciertos compuestos solubles en agua, descritos generalmente como agentes anticongelantes, se emplean con frecuencia para

hacer descender el punto de congelación

del agua. Los agentes anticongelantes más conocidos son las sales, los glicoles, los alcoholes.

Salmueras:

Resulta obvio que no pueda emplearse el agua como refrigerante secundario en cualquier aplicación en que la temperatura de

refrigeración sea inferior al punto de congelación del agua. En tales casos, se emplea con frecuencia una solución salina.

Salmuera es el nombre que se da a la solución que resulta cuando se disuelven diversas sales en el agua. Si se disuelve una sal en

agua, la temperatura de congelación de la salmuera resultante será inferior a la temperatura del agua pura. Hasta un cierto punto,

mientras más sal se disuelva en la solución, menor será la temperatura de congelación de la salmuera. Sin embargo, si la

concentración de sal aumenta más allá de un cierto punto, la temperatura de congelación de la salmuera se elevará en el lugar de

reducirse. Por lo tanto, una solución de una sal cualquiera en agua, tiene una cierta concentración a la cual el punto de

congelación de la solución es el más bajo. Una solución a la concentración crítica, recibe el nombre de solución eutética. [34].

Igual que en el caso del agua enfriada, la salmuera enfriada (o solución anticongelante) puede circular directamente, alrededor del

producto o recipiente refrigerado, o puede usarse para enfriar el aire en un espacio refrigerado. Cuando se emplea para enfriar a

aire, la salmuera fría circula a través de un serpentín o a través de una unidad de atomización de salmuera.

Se usan comúnmente dos tipos de salmuera en la práctica normal de refrigeración:

I) cloruro de calcio ( CaCl2 ) y

II) cloruro de sodio ( NaCl ).

I)cloruro de calcio:

La salmuera de cloruro de calcio se usa principalmente en enfriadores industriales, en congelación y almacenamiento de

productos y en otras aplicaciones de salmuera en que se requieren temperaturas inferiores a -18°C. La temperatura de

congelación más baja que puede obtenerse con salmuera de cloruro de calcio (temperatura eutética) es de aproximadamente -55°

C. La concentración de sal en la solución eutética es de aproximadamente 30% en masa.

II)cloruro de sodio:

La temperatura más baja, obtenible con salmuera de cloruro de sodio, es de aproximadamente -21°C. Para esta temperatura de

congelación, la concentración de sal en la solución es de aproximadamente 23% en masa.

Es interesante destacar que las propiedades térmicas salmuera de cloruro de calcio y de cloruro de sodio, son comparativamente,

menos satisfactorias que las del agua. Al aumentar el contenido salino de las salmueras, disminuye la fluidez, el valor del calor

específico y conductancia térmica de la salmuera. Por lo tanto, mientras más concentrada sea la solución de la salmuera, mayor

será la cantidad de salmuera que debe circular (caudal) con objeto de producir un efecto refrigerante determinado. [34].

Propilenglicol:

El Propilenglicol es probablemente el agente anticongelante que más se usa en servicio de refrigeración, especialmente en la

industria alimenticia en donde la toxicidad es un factor importante. [4], [34]. A diferencia de la salmuera, las soluciones de glicol

no son corrosivas. También, tienen la propiedad de no ser electrolíticas y por lo tanto, se pueden emplear en sistemas que

contengan metales diferentes. Los glicoles son compuestos extremadamente estables, y no se evaporan bajo condiciones de

operación normales. Debido a las muchas ventajas de las soluciones de glicol, se están usando para substituir la salmueras en

muchas instalaciones, particularmente en las industrias cervecera y de la leche. El cambio, de salmuera a glicol, puede efectuarse

prácticamente sin cambios en el equipo instalado. [34].

En la tabla N° 6 se indican los puntos de congelación en °C, de soluciones de Propilenglicol en función de la concentración. La

concentración de las soluciones está expresada en porcentaje en volumen. [35].

Tabla 6. Puntos de Congelación de Soluciones de Propilenglicol, [35].

Concentración en Volumen ( % V/V ) Temperatura (ºC)

5 - 1,7

10 - 3,3

15 - 5,3

20 - 7,2

25 - 9,7

30 - 12,8

35 - 16,4

40 - 20,8

45 - 26,1

50 - 31,9


Con esta tabla se puede establecer la concentración de Propilenglicol necesaria para alcanzar la temperatura final deseada de un

proceso, como por ejemplo la temperatura de fermentación. Luego con un controlador de temperatura se podrá regular la misma

según el estilo de cerveza a preparar.

Conclusiones y Recomendaciones Finales

1)Cuando se diseñan equipos para la elaboración de alimentos, bebidas y fármacos, se debe desarrollar un análisis de riesgos

generados por problemas operativos o constructivos, y el cumplimiento de las reglas del buen arte de la ingeniería y el

seguimiento de las buenas prácticas de manufactura;

2)El circuito de enfriamiento indirecto que se encuentre en contacto con el alimento o fármaco (Ej: mosto, cerveza, leche, etc)

debe contener un refrigerante no tóxico por el riesgo a la salud que una contaminación representa;

3)Se recomienda realizar un análisis químico cuali y cuantitativo para identificar el refrigerante indirecto y/o la posible

contaminación del mismo con sustancias tóxicas, para evitar una posible intoxicación, antes de cargarlo al sistema de

refrigeración;

4)Se recomienda la verificación de la presencia del refrigerante correspondiente en el circuito primario, lo cual puede realizarse

midiendo la presión de vapor del mismo a la temperatura ambiente y comparándola con la presión existente en la tabla del

refrigerante correspondiente, lo cual garantiza el correcto funcionamiento del sistema de refrigeración directo o primario;

5)Se debe contemplar además el riesgo de incendio y de intoxicación al personal que manipula al refrigerante secundario puro

(glicol) como así también los elementos de protección personal a emplear y las medidas de protección correspondientes;

(Para ver la imagen en grande click aquí)

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38) Amoníaco

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39) Información de catálogos de fabricantes de refrigerantes.

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41) Diario CLARIN,

Viernes 23 de febrero de 1996

Pag. 30-31, Información General.

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