REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
PROF. ROBERTO RODRÍGUEZ RAMÍREZ
FALLOS Y SÍNTOMAS MÁS COMUNES NEVERAS DOMÉSTICAS
ENFRÍA ARRIBA Y ABAJO NO
· Control de tiempo de descarche (“defrost timer”).
· Termostato de descarche (“termo disk”).
· Calentador de descarche (“defrost heater”).
· Calentador de drenaje de descarche (“drain heater”).
· Motor del abanico del evaporador (“evaporator fan motor”).
· Interruptor del motor del abanico del evaporador (“fan motor switch”).
· Ducto de paso del aire obstruido o cerrado.
· Drenaje tapado.
· Condensador tupido.
· Motor del abanico del condensador.
NO ENFRÍA ARRIBA NI ABAJO
· Motor del abanico del condensador o del evaporador;
· Termostato mal ajustado.
· Evaporador bloqueado con escarcha.
· Poco refrigerante.
· No hay suficiente circulación de aire por condensador.
· Condensador tupido u obstruido.
· Puerta no sella bien.
· Mucha apertura de puerta.
· La culminación del fallo anterior.
SECCIÓN DEL CONGELADOR CALIENTE
· Abrir constantemente nevera.
· Sobrecargar las parrillas bloqueando circulación del aire en interior.
· Ubicar alimentos calientes en el interior del gabinete.
· Junta o goma de la puerta defectuosa.
· Bombilla interior permanece prendida.
· Control de circulación del aire interior.
· Termostato ajustado a alta temperatura.
· Abanico del congelador no trabaja propiamente.
· Problemas en el ciclo de descarche.
· Ducto del aire fuera de posición o no sella propiamente.
· Compresor deficiente.
SECCIÓN DEL REFRIGERADOR MUY FRÍA
· Control de circulación del aire mal ajustado.
· Control de circulación del aire dañado y se mantiene abierto.
· Termostato dañado.
· Bulbo del termostato mal ubicado.
UNIDAD NO TRABAJA
· Fusible o interruptor (“breaker”) abierto o tumbado.
· Bajo voltaje.
· Compresor dañado.
· Termostato dañado.
· Relé de arranque del compresor.
· Protector de sobrecarga (“over load”) abierto o quemado.
· Cable de conexión de servicio (rabiza).
· Cablería que interviene con el circuito eléctrico abierta o quemada.
UNIDAD TRABAJA TODO EL TIEMPO
· Problemas de condensación.
· Puertas no sellan bien.
· Congelando grandes cantidades alimentos calientes.
· Carga de refrigerante.
· Temperatura del lugar muy alta.
· Termostato.
· Interruptor de la bombilla.
· Abrir puertas excesivamente.
MUCHO RUIDO EN OPERACIÓN
· Desnivel en el piso.
· Tubería haciendo contacto con el gabinete.
· Bandeja de drenaje vibra.
· Abanico golpeando partes.
· Compresor con soportes defectuosos.
COMPRESOR CICLANDO POR SOBRECARGA (“OVERLOAD”)
· Relé defectuoso.
· Protector de sobrecarga defectuoso.
· Bajo voltaje.
· Compresor deficiente.
CONDENSA ALREDEDOR DEL GABINETE
· Calentador del perímetro o del divisor dañada.
· Goma de sellado de la puerta.
· Puerta descuadrada.
· Insulación defectuosa.
AGUA EN EL PISO
· Calentador de la bandeja del drenaje (“drain pan heater”).
· Bandeja de drenaje rota.
· Nevera montada sobre superficie.
· Área de condensación tupida.
· Motor del abanico del condensador dañado.
miércoles, 24 de septiembre de 2008
Refrigeradores y Congeladores Domesticos
REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
PROF. ROBERTO RODRÍGUEZ RAMÍREZ
REFRIGERADORES Y CONGELADORES DOMÉSTICOS
Un refrigerador o un congelador es un artefacto o gabinete mecánico que produce una baja temperatura en su interior. Los refrigeradores o congeladores modernos consisten básicamente en tres partes:
· El gabinete.
· El mecanismo (evaporador y unidad condensadora).
· El circuito eléctrico.
El gabinete contiene y soporta el evaporador y la unidad condensadora. También provee estantería y espacio para almacenaje de alimentos y bebidas.
El mecanismo consiste en la unidad condensadora y el evaporador. En el evaporador, el refrigerante líquido se expande y se convierte en vapor. Este vapor absorbió calor de los alimentos y las bebidas dentro del gabinete. La unidad condensadora rechaza el calor que se absorbió en el evaporador. El refrigerante líquido retorna al evaporador a repetir el ciclo de refrigeración.
El circuito eléctrico incluye todos los circuitos, relés, protección de sobre corriente y otros dispositivos que dirigen el flujo de la corriente a través del refrigerador y el congelador. El circuito se extiende desde la rabiza con conexión a tierra que se conecta a la carga final dentro o afuera del gabinete.
Preservar los alimentos por refrigeración y congelación
Los alimentos duran más tiempo cuando se mantienen a temperaturas cercanas arriba de la temperatura de congelación. Estas temperaturas disminuyen la rapidez de oxidación de los alimentos. Esto reduce la multiplicación de bacterias en las células y fibras. También reduce la evaporación de los líquidos en los alimentos.
Como el frio preserva los alimentos
Los alimentos tienen células, enzimas, coloides agua y algunos microorganismos. Si no se mantienen fríos, los alimentos se descompondrán. Las enzimas son las partículas diminutas de la materia que existen en los alimentos. Las enzimas causan que los alimentos se descompongan y son controladas por bajas temperaturas. Para preservar algunos alimentos por periodos prolongados las temperaturas deben estar por debajo de los 0°F. Para mejores resultados debe estar a ¯20°F.
Las enzimas no se destruyen por congelación rápida. Sin embargo el promedio de tiempo de desarrollo es disminuido con bajas temperaturas. Estas parecen estimular cambios orgánicos. Las enzimas son destruidas por pasteurización.
Las coloides son encontradas en los alimentos frescos. Son pequeñas células en las carnes, pescados y aves. Si son abusadas de alguna manera tal como el trastorno de la célula, se vuelven rancias y se descomponen. Las coloides son consideradas células contenedoras o capsulas. Si el contenedor se rompe, el alimento se deteriorará
rápidamente. Las carnes, aves y pescado sufren deterioro por las coloides. Los cambios pueden hacerse más lentos por las bajas temperaturas.
El agua en los alimentos forma hielo cuando se congelan. La congelación rápida produce pequeños cristales de hielo y son menos dañinos a los alimentos. La congelación lenta permite tiempo para que el desarrollo de cristales grandes de hielo. Mientras mas grandes los cristales de hielo, mas daño sufre las paredes de las células del alimento.
Almacenaje de los alimentos frescos en el refrigerador
El aire en el refrigerador de alimentos frescos esta siempre seco. Cualquier humedad en el refrigerador se deposita y condensa en la superficie del evaporador. Por lo tanto, los contenedores de alimentos deben estar cubiertos y sellados tan herméticamente como sea posible para mantener la humedad del alimento.
La temperatura del gabinete del refrigerador debe mantenerse entre 35°F y 41°F. La Administración de Drogas y Alimentos (FDA) requiere una temperatura para productos de 41°F. La mayoría de los alimentos frescos pueden mantenerse de tres a siete días a temperaturas por encima de estas. Las carnes no congeladas y el pescado deben ser almacenados tan cercano como se posible a 32°F.
Almacenaje de alimentos congelados en el congelador
El aire en el congelador de alimentos así como en el refrigerador esta bien seco. Cualquier humedad en el aire del congelador rápidamente se condensa en la superficie del evaporador. Es sumamente importante por lo tanto, que todo los alimentos que van a ser congelados sean empacados en contenedores resistentes a humedad.
Cuando se empaquen los alimentos para el congelador todo el aire posible debe ser removido del empaque. Los alimentos calientes deben enfriarse a temperatura de cuarto antes de ser colocados en el congelador. Los paquetes de alimentos congelados deben estar herméticamente sellados. El papel ordinario es muy poroso para su uso en el congelador. Si no se empacan propiamente los alimentos sufrirán quemadura por congelación. La quemadura por congelación es indicada por el cambio en color del alimento. El valor alimenticio no se afecta, pero hay un cambio en color y en la apariencia exterior.
La mayoría de los alimentos pueden mantenerse congelados por varias semanas a temperaturas desde 0°F a ¯10°F. Los alimentos que han de mantenerse por un ano o más deben congelarse a ¯20°F o más bajo. Algunos alimentos congelados se mantienen mejor que otros.
Insulación en los refrigeradores y congeladores
La insulación cubre las paredes del gabinete del refrigerador y el congelador. La insulación previene que el calor pase a través de las paredes y al gabinete. La insulación más común usada en refrigeradores y congeladores domésticos es la espuma de uretano y la fibra de vidrio. Otros materiales de insulación son usados en sistemas comerciales e industriales.
Refrigerador de puerta sencilla con descarche manual
Un refrigerador de alimentos frescos consiste de un evaporador, localizado en el interior de un gabinete y una unidad condensadora. El evaporador esta colocado en la parte central arriba en el interior del gabinete. También puede ser colocado en una de las esquinas arriba. La unidad condensadora es localizada abajo la parte de atrás del gabinete. Se provee un espacio para almacenar alimentos congelados por periodos cortos.
Un espacio adicional para almacenar alimentos se provee en la puerta. Una gaveta para vegetales esta localizada en la parte de debajo. El acondicionador para mantequillas es localizado en la puerta del gabinete y a su vez tiene una tapa que la cierra. La mantequilla es mantenida en este compartimiento a una temperatura ligeramente algo más alto que la temperatura de los otros alimentos en el gabinete.
Gabinetes
Los gabinetes de los refrigeradores son fabricados de acero prensado. Las uniones o juntas son soldadas. La carcasa exterior debe ser suave y a prueba de filtración de vapor. La carcasa interior provee una superficie para el acabado interior. Esta también provee soportes para la montura de parrillas, luces, termostatos, etc.
La insulación es colocada entre la carcasa exterior y la carcasa interior. Cuando se usa espuma de uretano, se expande en este espacio lo que sella las hendeduras y espacios abiertos. Los goznes para las puertas son usualmente parte de la carcasa exterior y la puerta.
En el refrigerador simple, el gabinete provee espacio para el evaporador en la parte central o esquina superior. El aire enfriado en el evaporador fluye por circulación natural a través del espacio refrigerado. Las parrillas son construidas para que el aire pueda circular libremente por los extremos y lados. En este sistema no se necesita usar un abanico. Los vegetales y los crujientes son almacenados a la parte de abajo del refrigerador en una gaveta. Esta generalmente tiene un cobertor para mantener una humedad relativa alta en los vegetales.
En la mayoría de los gabinetes el interruptor para la bombilla esta localizado lado del marco de la puerta. La bombilla es encendida o apagada cuando se abre o se cierra la puerta.
El flujo del calor del exterior de la carcasa interior cuando se abre la puerta de la nevera puede ser reducido. Una moldura de plástico especial es usada con este propósito. Algunas veces se le llama bloqueador de frio, siendo un pobre conductor de calor. La moldura es usualmente acoplada a la carcasa interior con unos ganchos o pasadores. El acabado de los refrigeradores es un esmalte al horno de buen grado. Esto es tanto en el exterior como en el interior del gabinete. Esmalte de porcelana es encontrado en interiores de gabinetes de acero.
Componentes mecánicos de refrigeración
Los componentes mecánicos de un refrigerador simple consisten de un compresor hermético, ubicado en la base del gabinete; un condensador localizado en la parte de abajo o la parte de atrás del gabinete; y un evaporador colocado en el interior del gabinete.
El ciclo de operación es como sigue:
1. El refrigerante liquido (R-12 o R-134a) entra al evaporador.
2. El refrigerante hierve y absorbe calor en el evaporador. El vapor es atraído a través de la línea de succión de regreso al compresor.
3. En el compresor, el vapor es comprimido a una alta presión y así su temperatura se incrementa (sube). El vapor comprimido fluye por la línea de vapor a alta presión al condensador. En estos casos el condensador es del tipo vertical de alambre y tubería con convección natural.
4. En el condensador, el vapor a alta presión y alta temperatura cede su calor al aire que lo rodea. El vapor es condensado a líquido. El liquido va a la parte de abajo del condensador.
5. El refrigerante líquido entonces fluye por el filtro secador y entra al tubo capilar. El tubo capilar que trabaja como control de flujo de refrigerante esta pegado a la línea de succión como intercambiador de calor.
6. El refrigerante caliente pasa por el tubo capilar. Parte su calor es cedido a la línea de vapor frio de succión. Esto incrementa la habilidad de absorción de calor ligeramente e incrementa el sobrecalentamiento del vapor que entra al compresor.
7. El líquido a baja presión entonces entra al evaporador y el ciclo se repite.
Este es el tipo mas simple de refrigerador domestico. Estos refrigeradores son descarchados manualmente. Es necesario remover la escarcha que se forma en el evaporador. El hielo que se acumula en el evaporador reduce grandemente el efecto de refrigeración.
Hay dos métodos de descongelar manualmente estos refrigeradores:
· El refrigerador es apagado durante la noche. Una bandeja es usada para recoger el condensado que viene del descarche del refrigerador.
· El refrigerador es apagado y una bandeja con agua caliente es colocada en o cerca del evaporador. Esto removerá la escarcha rápidamente. El refrigerador podrá retornarse a servicio normal en unos minutos. Nunca utilice un raspador de metal en el evaporador pues podría perforarse el evaporador.
La superficie del evaporador y la cubierta interior del refrigerador deberán limpiarse cada vez que el mecanismo se descarchado. Una solución de agua con soda de horneado (“baking soda”) es recomendable.
Eléctrico
La fuente eléctrica llega a través de una rabiza de extensión y un enchufe conectado a tierra. Esto provee la electricidad al panel de terminales de conexión. Dos circuitos separados salen de este panel. Un circuito suple la corriente a la bombilla del gabinete. La bombilla es controlada por un interruptor en el gabinete. La bombilla se enciende cuando la puerta es abierta y se apaga cuando la puerta se cierra.
El segundo circuito lleva la corriente al compresor. Un termostato esta en serie en el circuito. Este controla la operación del compresor.
La temperatura en el gabinete es controlada por un termostato. Cuando la temperatura alcanza un punto predeterminado, el termostato completa el circuito al motor del compresor. El compresor trabaja y el ciclo de refrigeración se inicia. La temperatura dentro del gabinete es bajada a la temperatura deseada. El termostato entonces interrumpe la corriente y el compresor se detiene.
La mayoría de los refrigeradores con unidades herméticas utilizan relé de arranque. Este usualmente esta montado en el cuerpo del compresor. Además del relé se emplea un protector de sobrecarga eléctrico (“over load”). El protector de sobrecarga contiene un resistor conectado en serie con la corriente de marcha. Si el consumo de corriente es muy alto, el resistor se calienta. Esto causa que unos contactos en un bimetal abran el circuito.
El relé de arranque conecta el devanado de arranque y el devanado de marcha al circuito con potencia eléctrica. Cuando el motor ha alcanzado el 75% de su velocidad de marcha, el relé desconecta el devanado de arranque del circuito de potencia eléctrica.
Refrigerador-congelador de descarche manual
Todos los evaporadores de los refrigeradores formaran escarcha procedente de la humedad del gabinete. Esta escarcha debe ser removida para permitir que el evaporador remueva propiamente el calor del gabinete. Los primeros refrigeradores no incluían componentes eléctricos para descarchar automáticamente el evaporador. Cuando una cantidad significante de escarcha se forma en el evaporador de este tipo de sistema, la unidad debe apagarse. En sistemas regulares, colocar un tarro con agua caliente en el área del evaporador puede reducir el tiempo de descarche. Cuando toda la escarcha es removida, la operación normal de la unidad puede comenzar.
Un refrigerador-congelador consiste de dos espacios refrigerados. Este tiene un espacio congelador en la parte de arriba del gabinete para alimentos congelados. La temperatura en este compartimiento se mantiene aproximadamente a 0°F. El compartimiento refrigerador para alimentos frescos está localizado debajo del compartimiento congelador. El compartimiento del refrigerador mantiene una temperatura cerca de los 35°F a 45°F.
Cada uno de estos compartimientos tiene una puerta separada. La unidad condensadora usualmente está ubicada abajo del gabinete. El condensador puede estar tanto en la parte de atrás como en la parte de abajo.
El refrigerador-congelador provee parrillas en ambos compartimientos. Un acondicionador para mantequilla está localizado usualmente en la puerta del compartimiento del refrigerador. Las puertas de ambos compartimientos traen unas tablillas para almacenamiento de contenedores pequeños.
Gabinetes
La construcción de los gabinetes del refrigerador-congelador es similar a la del refrigerador simple. Sin embargo, se requiere insulación más gruesa. Esta insulación adicional mantiene la temperatura necesaria en el compartimiento del congelador. Una puerta separada para el congelador permite tener una temperatura mas baja cuando la puerta del refrigerador es abierta.
El control de temperatura, el interruptor de la bombilla, los soportes para las parrillas y las gavetas para vegetales crujientes son iguales que en el refrigerador simple. El acabado es usualmente un esmalte de buen grado. Algunos gabinetes tienen acabado interior en porcelana.
Componentes mecánicos
Los refrigeradores con compartimiento congelador tienen compresor hermético instalado en la base del gabinete. El condensador puede estar en la parte de abajo o detrás del gabinete. El refrigerante líquido fluye del tubo capilar al evaporador en el compartimiento del congelador.
La carga de refrigerante es suficiente para mantener el evaporador del congelador lleno, además que tiene un evaporador en la parte del refrigerador.
Circuito eléctrico
La energía eléctrica es suplida a través de una rabiza similar a la del refrigerador simple. También se divide en dos circuitos desde el panel de conexión.
Dos dispositivos adicionales usualmente son encontrados en este tipo de refrigerador. Uno es un alambre resistor calentador, llamado secador del perímetro. Este calentador opera durante todo el tiempo. Provee un efecto calentador que detiene la condensación exterior en el gabinete.
El otro dispositivo adicional es un compensador ambientar. El compensador ambiental provee una pequeña cantidad de calor al compartimiento del refrigerador. Esto causa que el refrigerador cicle si la temperatura ambiente baja por debajo del ajuste del termostato.
Refrigerador-congelador con descarche automático
El aire contiene humedad. Cuando el aire hace contacto con la superficie del evaporador condensa la humedad y se congela.
Frecuentemente es necesario descarchar el evaporador para que este mantenga su eficiencia. Esto aplica al evaporador del compartimiento del refrigerador y al del compartimiento del congelador.
Las personas consideran una tarea el descarche manual del refrigerador. Como resultado, la mayoría de los refrigeradores proveen un sistema para descarche automático. Hay dos sistemas básicos usados para descarche automático. El sistema con gas caliente que hace uso de unas válvulas solenoides. El calor del vapor en la línea de descarga y el condensador es utilizado para descarchar el evaporador. El otro sistema usa calentadores eléctricos para derretir el hielo en la superficie del evaporador.
Descarche automático con calentador eléctrico en el refrigerador-congelador
Algunos refrigeradores trabajan en lo que se conoce como libres de escarcha o no escarcha. En estos refrigeradores el evaporador esta localizado afuera del compartimiento de refrigerado. Durante el ciclo de operación el aire es pasado por el evaporador. Este es forzado al compartimiento de congelación y al compartimiento del refrigeración por un abanico movido por un motor. Durante el tiempo de apagado del ciclo, este evaporador de descarcha automáticamente.
Este refrigerador puede usar un solo evaporador para ambos compartimientos de refrigerar y de congelar. Sin embargo, un evaporador individual puede ser utilizado en algunos modelos. La condensación del evaporador que se derritió durante el ciclo de apagado es conducida a un recipiente de evaporación. Esta puede estar sobre el compresor o el condensador. El calor de estos evapora esta agua.
Gabinete
La construcción del gabinete de estos sistemas con descarche automático es diferente de la de los modelos con descarche manual. La condensación que se acumula y congela en evaporador tiene que ser derretida periódicamente. Métodos diferentes son usados para la disposición de esta condensación. El gabinete tiene que tener unos tubos para conducir esta agua a la bandeja de desagüe. Ahí se evapora y esa humedad vuelve nuevamente al aire.
Algunos refrigeradores usan descarche eléctrico. El gabinete tiene que diseñarse para acomodar los calentadores eléctricos y sus controles.
Descarche automático con gas caliente
El descarche con gas caliente se lleva a cabo con el uso de válvulas solenoide. El gas caliente de la línea de descarga y el condensador es utilizado para descarchar el evaporador.
Gabinete
Este gabinete provee compartimientos para los alimentos refrigerados y compartimiento para los congelados.
El control de tiempo de descarche y la válvula solenoide están localizados en la base del gabinete.
PROF. ROBERTO RODRÍGUEZ RAMÍREZ
REFRIGERADORES Y CONGELADORES DOMÉSTICOS
Un refrigerador o un congelador es un artefacto o gabinete mecánico que produce una baja temperatura en su interior. Los refrigeradores o congeladores modernos consisten básicamente en tres partes:
· El gabinete.
· El mecanismo (evaporador y unidad condensadora).
· El circuito eléctrico.
El gabinete contiene y soporta el evaporador y la unidad condensadora. También provee estantería y espacio para almacenaje de alimentos y bebidas.
El mecanismo consiste en la unidad condensadora y el evaporador. En el evaporador, el refrigerante líquido se expande y se convierte en vapor. Este vapor absorbió calor de los alimentos y las bebidas dentro del gabinete. La unidad condensadora rechaza el calor que se absorbió en el evaporador. El refrigerante líquido retorna al evaporador a repetir el ciclo de refrigeración.
El circuito eléctrico incluye todos los circuitos, relés, protección de sobre corriente y otros dispositivos que dirigen el flujo de la corriente a través del refrigerador y el congelador. El circuito se extiende desde la rabiza con conexión a tierra que se conecta a la carga final dentro o afuera del gabinete.
Preservar los alimentos por refrigeración y congelación
Los alimentos duran más tiempo cuando se mantienen a temperaturas cercanas arriba de la temperatura de congelación. Estas temperaturas disminuyen la rapidez de oxidación de los alimentos. Esto reduce la multiplicación de bacterias en las células y fibras. También reduce la evaporación de los líquidos en los alimentos.
Como el frio preserva los alimentos
Los alimentos tienen células, enzimas, coloides agua y algunos microorganismos. Si no se mantienen fríos, los alimentos se descompondrán. Las enzimas son las partículas diminutas de la materia que existen en los alimentos. Las enzimas causan que los alimentos se descompongan y son controladas por bajas temperaturas. Para preservar algunos alimentos por periodos prolongados las temperaturas deben estar por debajo de los 0°F. Para mejores resultados debe estar a ¯20°F.
Las enzimas no se destruyen por congelación rápida. Sin embargo el promedio de tiempo de desarrollo es disminuido con bajas temperaturas. Estas parecen estimular cambios orgánicos. Las enzimas son destruidas por pasteurización.
Las coloides son encontradas en los alimentos frescos. Son pequeñas células en las carnes, pescados y aves. Si son abusadas de alguna manera tal como el trastorno de la célula, se vuelven rancias y se descomponen. Las coloides son consideradas células contenedoras o capsulas. Si el contenedor se rompe, el alimento se deteriorará
rápidamente. Las carnes, aves y pescado sufren deterioro por las coloides. Los cambios pueden hacerse más lentos por las bajas temperaturas.
El agua en los alimentos forma hielo cuando se congelan. La congelación rápida produce pequeños cristales de hielo y son menos dañinos a los alimentos. La congelación lenta permite tiempo para que el desarrollo de cristales grandes de hielo. Mientras mas grandes los cristales de hielo, mas daño sufre las paredes de las células del alimento.
Almacenaje de los alimentos frescos en el refrigerador
El aire en el refrigerador de alimentos frescos esta siempre seco. Cualquier humedad en el refrigerador se deposita y condensa en la superficie del evaporador. Por lo tanto, los contenedores de alimentos deben estar cubiertos y sellados tan herméticamente como sea posible para mantener la humedad del alimento.
La temperatura del gabinete del refrigerador debe mantenerse entre 35°F y 41°F. La Administración de Drogas y Alimentos (FDA) requiere una temperatura para productos de 41°F. La mayoría de los alimentos frescos pueden mantenerse de tres a siete días a temperaturas por encima de estas. Las carnes no congeladas y el pescado deben ser almacenados tan cercano como se posible a 32°F.
Almacenaje de alimentos congelados en el congelador
El aire en el congelador de alimentos así como en el refrigerador esta bien seco. Cualquier humedad en el aire del congelador rápidamente se condensa en la superficie del evaporador. Es sumamente importante por lo tanto, que todo los alimentos que van a ser congelados sean empacados en contenedores resistentes a humedad.
Cuando se empaquen los alimentos para el congelador todo el aire posible debe ser removido del empaque. Los alimentos calientes deben enfriarse a temperatura de cuarto antes de ser colocados en el congelador. Los paquetes de alimentos congelados deben estar herméticamente sellados. El papel ordinario es muy poroso para su uso en el congelador. Si no se empacan propiamente los alimentos sufrirán quemadura por congelación. La quemadura por congelación es indicada por el cambio en color del alimento. El valor alimenticio no se afecta, pero hay un cambio en color y en la apariencia exterior.
La mayoría de los alimentos pueden mantenerse congelados por varias semanas a temperaturas desde 0°F a ¯10°F. Los alimentos que han de mantenerse por un ano o más deben congelarse a ¯20°F o más bajo. Algunos alimentos congelados se mantienen mejor que otros.
Insulación en los refrigeradores y congeladores
La insulación cubre las paredes del gabinete del refrigerador y el congelador. La insulación previene que el calor pase a través de las paredes y al gabinete. La insulación más común usada en refrigeradores y congeladores domésticos es la espuma de uretano y la fibra de vidrio. Otros materiales de insulación son usados en sistemas comerciales e industriales.
Refrigerador de puerta sencilla con descarche manual
Un refrigerador de alimentos frescos consiste de un evaporador, localizado en el interior de un gabinete y una unidad condensadora. El evaporador esta colocado en la parte central arriba en el interior del gabinete. También puede ser colocado en una de las esquinas arriba. La unidad condensadora es localizada abajo la parte de atrás del gabinete. Se provee un espacio para almacenar alimentos congelados por periodos cortos.
Un espacio adicional para almacenar alimentos se provee en la puerta. Una gaveta para vegetales esta localizada en la parte de debajo. El acondicionador para mantequillas es localizado en la puerta del gabinete y a su vez tiene una tapa que la cierra. La mantequilla es mantenida en este compartimiento a una temperatura ligeramente algo más alto que la temperatura de los otros alimentos en el gabinete.
Gabinetes
Los gabinetes de los refrigeradores son fabricados de acero prensado. Las uniones o juntas son soldadas. La carcasa exterior debe ser suave y a prueba de filtración de vapor. La carcasa interior provee una superficie para el acabado interior. Esta también provee soportes para la montura de parrillas, luces, termostatos, etc.
La insulación es colocada entre la carcasa exterior y la carcasa interior. Cuando se usa espuma de uretano, se expande en este espacio lo que sella las hendeduras y espacios abiertos. Los goznes para las puertas son usualmente parte de la carcasa exterior y la puerta.
En el refrigerador simple, el gabinete provee espacio para el evaporador en la parte central o esquina superior. El aire enfriado en el evaporador fluye por circulación natural a través del espacio refrigerado. Las parrillas son construidas para que el aire pueda circular libremente por los extremos y lados. En este sistema no se necesita usar un abanico. Los vegetales y los crujientes son almacenados a la parte de abajo del refrigerador en una gaveta. Esta generalmente tiene un cobertor para mantener una humedad relativa alta en los vegetales.
En la mayoría de los gabinetes el interruptor para la bombilla esta localizado lado del marco de la puerta. La bombilla es encendida o apagada cuando se abre o se cierra la puerta.
El flujo del calor del exterior de la carcasa interior cuando se abre la puerta de la nevera puede ser reducido. Una moldura de plástico especial es usada con este propósito. Algunas veces se le llama bloqueador de frio, siendo un pobre conductor de calor. La moldura es usualmente acoplada a la carcasa interior con unos ganchos o pasadores. El acabado de los refrigeradores es un esmalte al horno de buen grado. Esto es tanto en el exterior como en el interior del gabinete. Esmalte de porcelana es encontrado en interiores de gabinetes de acero.
Componentes mecánicos de refrigeración
Los componentes mecánicos de un refrigerador simple consisten de un compresor hermético, ubicado en la base del gabinete; un condensador localizado en la parte de abajo o la parte de atrás del gabinete; y un evaporador colocado en el interior del gabinete.
El ciclo de operación es como sigue:
1. El refrigerante liquido (R-12 o R-134a) entra al evaporador.
2. El refrigerante hierve y absorbe calor en el evaporador. El vapor es atraído a través de la línea de succión de regreso al compresor.
3. En el compresor, el vapor es comprimido a una alta presión y así su temperatura se incrementa (sube). El vapor comprimido fluye por la línea de vapor a alta presión al condensador. En estos casos el condensador es del tipo vertical de alambre y tubería con convección natural.
4. En el condensador, el vapor a alta presión y alta temperatura cede su calor al aire que lo rodea. El vapor es condensado a líquido. El liquido va a la parte de abajo del condensador.
5. El refrigerante líquido entonces fluye por el filtro secador y entra al tubo capilar. El tubo capilar que trabaja como control de flujo de refrigerante esta pegado a la línea de succión como intercambiador de calor.
6. El refrigerante caliente pasa por el tubo capilar. Parte su calor es cedido a la línea de vapor frio de succión. Esto incrementa la habilidad de absorción de calor ligeramente e incrementa el sobrecalentamiento del vapor que entra al compresor.
7. El líquido a baja presión entonces entra al evaporador y el ciclo se repite.
Este es el tipo mas simple de refrigerador domestico. Estos refrigeradores son descarchados manualmente. Es necesario remover la escarcha que se forma en el evaporador. El hielo que se acumula en el evaporador reduce grandemente el efecto de refrigeración.
Hay dos métodos de descongelar manualmente estos refrigeradores:
· El refrigerador es apagado durante la noche. Una bandeja es usada para recoger el condensado que viene del descarche del refrigerador.
· El refrigerador es apagado y una bandeja con agua caliente es colocada en o cerca del evaporador. Esto removerá la escarcha rápidamente. El refrigerador podrá retornarse a servicio normal en unos minutos. Nunca utilice un raspador de metal en el evaporador pues podría perforarse el evaporador.
La superficie del evaporador y la cubierta interior del refrigerador deberán limpiarse cada vez que el mecanismo se descarchado. Una solución de agua con soda de horneado (“baking soda”) es recomendable.
Eléctrico
La fuente eléctrica llega a través de una rabiza de extensión y un enchufe conectado a tierra. Esto provee la electricidad al panel de terminales de conexión. Dos circuitos separados salen de este panel. Un circuito suple la corriente a la bombilla del gabinete. La bombilla es controlada por un interruptor en el gabinete. La bombilla se enciende cuando la puerta es abierta y se apaga cuando la puerta se cierra.
El segundo circuito lleva la corriente al compresor. Un termostato esta en serie en el circuito. Este controla la operación del compresor.
La temperatura en el gabinete es controlada por un termostato. Cuando la temperatura alcanza un punto predeterminado, el termostato completa el circuito al motor del compresor. El compresor trabaja y el ciclo de refrigeración se inicia. La temperatura dentro del gabinete es bajada a la temperatura deseada. El termostato entonces interrumpe la corriente y el compresor se detiene.
La mayoría de los refrigeradores con unidades herméticas utilizan relé de arranque. Este usualmente esta montado en el cuerpo del compresor. Además del relé se emplea un protector de sobrecarga eléctrico (“over load”). El protector de sobrecarga contiene un resistor conectado en serie con la corriente de marcha. Si el consumo de corriente es muy alto, el resistor se calienta. Esto causa que unos contactos en un bimetal abran el circuito.
El relé de arranque conecta el devanado de arranque y el devanado de marcha al circuito con potencia eléctrica. Cuando el motor ha alcanzado el 75% de su velocidad de marcha, el relé desconecta el devanado de arranque del circuito de potencia eléctrica.
Refrigerador-congelador de descarche manual
Todos los evaporadores de los refrigeradores formaran escarcha procedente de la humedad del gabinete. Esta escarcha debe ser removida para permitir que el evaporador remueva propiamente el calor del gabinete. Los primeros refrigeradores no incluían componentes eléctricos para descarchar automáticamente el evaporador. Cuando una cantidad significante de escarcha se forma en el evaporador de este tipo de sistema, la unidad debe apagarse. En sistemas regulares, colocar un tarro con agua caliente en el área del evaporador puede reducir el tiempo de descarche. Cuando toda la escarcha es removida, la operación normal de la unidad puede comenzar.
Un refrigerador-congelador consiste de dos espacios refrigerados. Este tiene un espacio congelador en la parte de arriba del gabinete para alimentos congelados. La temperatura en este compartimiento se mantiene aproximadamente a 0°F. El compartimiento refrigerador para alimentos frescos está localizado debajo del compartimiento congelador. El compartimiento del refrigerador mantiene una temperatura cerca de los 35°F a 45°F.
Cada uno de estos compartimientos tiene una puerta separada. La unidad condensadora usualmente está ubicada abajo del gabinete. El condensador puede estar tanto en la parte de atrás como en la parte de abajo.
El refrigerador-congelador provee parrillas en ambos compartimientos. Un acondicionador para mantequilla está localizado usualmente en la puerta del compartimiento del refrigerador. Las puertas de ambos compartimientos traen unas tablillas para almacenamiento de contenedores pequeños.
Gabinetes
La construcción de los gabinetes del refrigerador-congelador es similar a la del refrigerador simple. Sin embargo, se requiere insulación más gruesa. Esta insulación adicional mantiene la temperatura necesaria en el compartimiento del congelador. Una puerta separada para el congelador permite tener una temperatura mas baja cuando la puerta del refrigerador es abierta.
El control de temperatura, el interruptor de la bombilla, los soportes para las parrillas y las gavetas para vegetales crujientes son iguales que en el refrigerador simple. El acabado es usualmente un esmalte de buen grado. Algunos gabinetes tienen acabado interior en porcelana.
Componentes mecánicos
Los refrigeradores con compartimiento congelador tienen compresor hermético instalado en la base del gabinete. El condensador puede estar en la parte de abajo o detrás del gabinete. El refrigerante líquido fluye del tubo capilar al evaporador en el compartimiento del congelador.
La carga de refrigerante es suficiente para mantener el evaporador del congelador lleno, además que tiene un evaporador en la parte del refrigerador.
Circuito eléctrico
La energía eléctrica es suplida a través de una rabiza similar a la del refrigerador simple. También se divide en dos circuitos desde el panel de conexión.
Dos dispositivos adicionales usualmente son encontrados en este tipo de refrigerador. Uno es un alambre resistor calentador, llamado secador del perímetro. Este calentador opera durante todo el tiempo. Provee un efecto calentador que detiene la condensación exterior en el gabinete.
El otro dispositivo adicional es un compensador ambientar. El compensador ambiental provee una pequeña cantidad de calor al compartimiento del refrigerador. Esto causa que el refrigerador cicle si la temperatura ambiente baja por debajo del ajuste del termostato.
Refrigerador-congelador con descarche automático
El aire contiene humedad. Cuando el aire hace contacto con la superficie del evaporador condensa la humedad y se congela.
Frecuentemente es necesario descarchar el evaporador para que este mantenga su eficiencia. Esto aplica al evaporador del compartimiento del refrigerador y al del compartimiento del congelador.
Las personas consideran una tarea el descarche manual del refrigerador. Como resultado, la mayoría de los refrigeradores proveen un sistema para descarche automático. Hay dos sistemas básicos usados para descarche automático. El sistema con gas caliente que hace uso de unas válvulas solenoides. El calor del vapor en la línea de descarga y el condensador es utilizado para descarchar el evaporador. El otro sistema usa calentadores eléctricos para derretir el hielo en la superficie del evaporador.
Descarche automático con calentador eléctrico en el refrigerador-congelador
Algunos refrigeradores trabajan en lo que se conoce como libres de escarcha o no escarcha. En estos refrigeradores el evaporador esta localizado afuera del compartimiento de refrigerado. Durante el ciclo de operación el aire es pasado por el evaporador. Este es forzado al compartimiento de congelación y al compartimiento del refrigeración por un abanico movido por un motor. Durante el tiempo de apagado del ciclo, este evaporador de descarcha automáticamente.
Este refrigerador puede usar un solo evaporador para ambos compartimientos de refrigerar y de congelar. Sin embargo, un evaporador individual puede ser utilizado en algunos modelos. La condensación del evaporador que se derritió durante el ciclo de apagado es conducida a un recipiente de evaporación. Esta puede estar sobre el compresor o el condensador. El calor de estos evapora esta agua.
Gabinete
La construcción del gabinete de estos sistemas con descarche automático es diferente de la de los modelos con descarche manual. La condensación que se acumula y congela en evaporador tiene que ser derretida periódicamente. Métodos diferentes son usados para la disposición de esta condensación. El gabinete tiene que tener unos tubos para conducir esta agua a la bandeja de desagüe. Ahí se evapora y esa humedad vuelve nuevamente al aire.
Algunos refrigeradores usan descarche eléctrico. El gabinete tiene que diseñarse para acomodar los calentadores eléctricos y sus controles.
Descarche automático con gas caliente
El descarche con gas caliente se lleva a cabo con el uso de válvulas solenoide. El gas caliente de la línea de descarga y el condensador es utilizado para descarchar el evaporador.
Gabinete
Este gabinete provee compartimientos para los alimentos refrigerados y compartimiento para los congelados.
El control de tiempo de descarche y la válvula solenoide están localizados en la base del gabinete.
miércoles, 10 de septiembre de 2008
Material de refrigerantes
REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
PROF. ROBERTO RODRÍGUEZ RAMÍREZ
REFRIGERANTES
Refrigerantes y la capa de ozono
La palabra ozono se ha vuelto parte de la terminología diaria. Una capa fina capa en la atmosfera alta de la tierra contiene ozono. La capa de ozono actúa como filtro contra los rayos ultravioletas del sol. Esta protege los humanos, las plantas y la vida marina de los efectos dañinos de estos rayos.
Los científicos han encontrado que la ventilación de los clorofluorocarbonos (CFCs) de algunos refrigerantes puede dañar la capa de ozono. Los CFCs destruyen la capa protectora de la atmosfera de la tierra. Este conocimiento ha llevado al desarrollo a lo que se refiere a las regulaciones de EPA (Agencia de protección ambiental). Estas regulaciones identifican los tipos de refrigerantes que pueden ser producidos. Además regulan como los refrigerantes pueden ser utilizados.
La mayoría de los refrigerantes comúnmente utilizados hoy día están clasificados en cuatro áreas:
· Clorofluorocarbonos (CFCs).
· Hidroclorofluorocarbonos (HCFCs).
· Hidrofluorocarbonos (HFCs).
· Mezclas de refrigerantes (azeotropicas y zeotropicas).
Identificación de los refrigerantes por números y código de colores
Los refrigerantes son identificados por números. El sigue la letra R, que significa refrigerante. Este sistema de identificación ha sido implementado por la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeracion y Aire Acondicionado (ASHRAE). El técnico se familiarizara con los números de los refrigerantes así como con su nombre.
Los cilindros de los refrigerantes también están codificados por colores para permitir la fácil identificación del refrigerante que ellos contienen. Esto ayuda a prevenir la mezcla accidental de los refrigerantes en los sistemas. Siempre lea la etiqueta e identifique el refrigerante antes de utilizar un cilindro. El código de colores no es un requerimiento para todos los fabricantes. Los cilindros para recuperar refrigerante son color gris con el extremo amarillo.
Refrigerantes CFC
Los primeros refrigerantes a base de halógeno (hidrocarburos florinados) fueron desarrollados sobre sesenta años atrás. Estos refrigerantes estaban compuestos de cloro, flúor y carbón, y fueron llamados clorofluorocarbonos (CFCs).
Estos refrigerantes son bajos en toxidad, no corrosivos y compatibles con otros materiales. Estos son no flamables o explosivos, pero en cantidades medidas no pueden ventilarse donde hay flamas o elementos eléctricos. El calor puede causar que se rompa en sus elementos, causando daño al tejido humano. Ellos son dañinos particularmente al sistema respiratorio. Los refrigerantes comunes CFCs incluyen R-11, R-12, R-113, R-114, R-115, R-500, R-502 y R-503. R-500, R-502 y R-503 son mezclas azeotropicas pero son clasificados como CFCs por la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeracion y Aire Acondicionado (ASHRAE).
Los CFCs se piensa son los mayores causantes del deterioro del ozono. Por acuerdo internacional, no se fabrica desde 1995. Sin embargo, son utilizados en equipos existentes residenciales.
Debido a leyes que prohíben la ventilación de los CFCs a la atmosfera, nuevos procedimientos y equipos han sido desarrollados. Estos son utilizados para recuperar, reciclar y restituir los refrigerantes que contienen CFCs.
Refrigerantes HCFC
Los hidrocarburos (HCFCs) son compuestos moleculares de metano o etano en combinación con halógeno. Esto hace una nueva molécula considerada parcialmente halógena.
Los HCFCs tienen un periodo de vida mas corto y causan menos daño a la capa de ozono que los completamente halogenados CFCs. Pero tienen un potencial de reducción al calentamiento global. HCFCs R-22 y R-123 son considerados para ser refrigerantes interinos. Estos serán utilizados hasta que haya reemplazos disponibles. La EPA requiere el desfase de los HCFCs para el ano 2030.
Refrigerantes HFC
Los hidrocarburos (HFCs) incluyen refrigerantes como R-134a y R-23. Estos son diferentes de los clorofluorocarburos-estos contienen uno o mas átomos de hidrogeno y no contienen átomos de cloro. Los HFCs son considerados a tener cero potencial de reducción de ozono. Estos tienen un ligero efecto en el calentamiento global.
El R-134a es típicamente usado en sistemas nuevos que han sido diseñados para el uso de este. Sin embargo el concepto de que el R-134a es un reemplazo fácil para el R-12 no es correcto. Cuando se usa R-134a en un sistema retroalimentado, numerosas cosas deben ser consideradas. La retroalimentación es el poner al día un sistema con los nuevos estándares. El R-134a no mezcla con aceites minerales o alquibencinos. Aceite sintético debe ser usado para la lubricación de los sistemas con hidrofluorcarburos; los aceites existentes deben ser reemplazados.
El uso de unidades propias de recuperación son necesarias para la remoción del R-12. Hay otra cantidad de factores que deben ser considerados. Estos incluyen el desempeño, cambio en componentes, material existente y compatibilidad con el aceite lubricante. Antes de retroalimentar un sistema, el técnico deberá cotejar con el fabricante para asegurarse que es propio.
Mezclas de refrigerantes (Azeotrópica-Zeotrópica)
Otra categoría mas reciente de los refrigerantes es la de mezclas, comúnmente conocidas como azeotrópicas y zeotrópicas. El uso de refrigerantes mezclas esta incrementándose. Las mezclas azeotrópicas no cambian o se separan en composición cuando se usan en sistemas de refrigeración. Los refrigerantes zeotrópicos son también mezclas consistentes de varios refrigerantes. Cuando se emplean en un sistema de refrigeración, su composición volumétrica y temperatura de saturación cambian.
Requerimiento para refrigerantes
Un fluido como refrigerante debe tener ciertas propiedades:
· Este debe segur los estándares establecidos por EPA.
· No debe ser toxico (si se inhala o cae sobre la piel) y ni venenoso.
· Debe ser no explosivo.
· No puede ser corrosivo.
· Debe ser no flamable.
· Escapes fáciles de detectar y localizar.
· Deberá operar a una baja presión (teniendo un bajo punto de ebullición).
· Deberá ser un gas estable.
· Compatible con los aceites lubricantes.
· Poseer un alto volumen por libra de control refrigerante.
· Tener alto calor latente de evaporación por libra para producir buen efecto de enfriamiento por libra bombeada.
· Tener un bajo volumen de vapor por libra. Esto puede reducir el desplazamiento del compresor requerido.
· Poseer una pequeña diferencia posible entre la presión de evaporación y la presión de condensación. Esto aumenta la eficiencia de bombeo.
· Deberá cumplir con los requerimientos de EPA de sus reglas y regulaciones.
La presión normal en un sistema de refrigeración deberá mantenerse lo mas cercano posible a la presión atmosférica. Una diferencia excesiva podrá causar escapes y sobre trabajo.
La comparación estándar de los refrigerantes, según usados en la industria de la refrigeración, esta basada en las temperaturas especificas de evaporación y condensación. La temperatura de evaporación es de 5°F y la temperatura de condensación es de 86°F.
Uso de la curva presión-temperatura
La presión del refrigerante puede ser hallada a cualquier temperatura usando esta curva.
Cuando se use esta curva, mantenga presente:
· La temperatura del refrigerante en el evaporador esta cerca de 8°F a 12°F mas fría que el evaporador cuando el compresor esta activado.
· La temperatura del refrigerante en el evaporador es la misma que la temperatura del evaporador cuando el compresor esta apagado.
· La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado con aire es aproximadamente 30°F a 35°F más alta que la temperatura ambiente.
· La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado con agua es aproximadamente 20°F más alta que el agua a la salida del drenaje.
· La temperatura del refrigerante en el condensador será la misma a la del medio condensante después de 15 a 30 minutos de apagada la unidad.
Agrupación y clasificación de los refrigerantes
Los refrigerantes han sido catalogados por varias organizaciones. Estas han llegado a las mismas conclusiones a niveles de toxidad y flamabilidad de los refrigerantes. Toxidad es la habilidad del refrigerante a ser dañino o fatal a su exposición crónica. Esta exposición puede ser por contacto, inhalación o ingestión.
Algunas de estas organizaciones son ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), HMIS (Hazardous Material Identification System), NFPA (National Fire Protection Association), NRSC (The National Refrigeration Safety Code) y NBFU (National Board of Fire Underwriters).
La clasificación de toxidad de ASHRAE de los refrigerantes es indicada por la asignación de una letra, A o B. Los refrigerantes de clasificación A son aquellos que no han sido identificados que tengan nivel de toxidad. Los refrigerantes de clasificación B tienen un nivel de toxidad que ha sido identificado. El estándar usado para determinar esta concentración es por debajo o por encima de 400 ppm.
La clasificación de flamabilidad es indicada por números: 1 (no flamabilidad identificada), 2 (baja flamabilidad) o 3 (alta flamabilidad).
La clasificación general de la ASHRAE en base a estos criterios es de tres grupos:
1. no tóxicos, no explosivos y no flamables.
2. algo tóxicos, algo explosivos y algo flamables.
3. altamente tóxicos, altamente explosivos y altamente flamables.
Refrigerantes de grupo A
Los refrigerantes en este grupo pueden ser utilizados en grandes cantidades en cualquier instalación. Las cantidades permitidas están especificadas por La “American Standard Safety Code for Mechanical Refrigeration. Las cantidades son:
· Hasta 20 libras en cocinas de hospitales.
· Hasta 20 libras en sistemas residenciales de acondicionadores de aire.
· Hasta 50 libras de uso residencial con precauciones tomadas.
· Hasta 50 libras en montajes públicos.
Algunos refrigerantes en el grupo A son:
R-11 Triclorofluorometano (CCL3F)
R-12 Diclorodifluorometano (CCL2F2)
R-22 Clorodifluorometano (CHClF2)
R-134a Tetrafluoroetano (CF3CH2F)
R-500 73.8% R-12 y 26.2% R-152a
R-502 48% R-22 y 51.2% R-115
R-507A 50% r-125 Y 50% r-134a
R-744 Dióxido de carbón CO2
Los clorofluorocarburos en el grupo A están siendo reemplazados por los fabricantes. Los refrigerantes alternativos están siendo usados. Esto es en acuerdo con las regulaciones de EPA, concerniente al efecto de los CFCs sobre la capa de ozono de la tierra.
R-11 Triclorofluorometano (CCL3F)
El R-11 es un producto químico sintético que puede ser utilizado como refrigerante. Es estable, no flamable y no toxico. Esto significa que no quema y que no es venenoso. Es considerado ser un refrigerante de baja presión. A 5°F tiene un vacio del lado de baja de 24"Hg. La presión del lado de alta a 86°F es de 3.6 psig. El calor latente a 5°F es de 84.0 Btu/lb.
Este refrigerante es extensamente utilizado en sistemas grandes con compresores centrífugos. Tanto como 35 libras de este refrigerante pueden ser usadas por 1000 pies³ de espacio de aire acondicionado. Los escapes son detectados con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes. El color del cilindro donde viene envasado es naranja. Su punto de ebullición a presión atmosférica al nivel del mar es de 74.8°F.
R-12 Diclorodifluorometano (CCL2F2)
El R-12 fue usado en la mayoría de las aplicaciones domesticas de refrigeración y aire acondicionado automotriz antes de 1997. Debido al impacto sobre la capa de ozono de la tierra, la producción del R-12 en Estados Unidos fue detenida, quedando un inventario limitado para uso de servicio. La inmensa mayoría de los sistemas de acondicionadores de aire automotriz dejaron de utilizar R-12 en 1995 y hoy día utilizan R-143a.
El R-12 es incoloro, casi un liquido inodoro. Tiene un punto de ebullición de ¯21.63°F (¯21.7°F) a presión atmosférica. Es no toxico, no corrosivo, no irritante y no flamable.
Químicamente es inerte a temperaturas ordinarias y térmicamente estable por encima de 800°F. Esta temperatura esta por encima de la temperatura de operación segura de la mayoría de los materiales y lubricantes de refrigeración.
El R-12 tiene un calor latente relativamente bajo. En las unidades pequeñas de refrigeración esto es una ventaja. La mayor parte del refrigerante circulando permite el uso de mecanismo menos sensitivo y una operación reguladora positiva. Ha sido empleado ampliamente con compresores reciprocantes, rotativos y centrífugos grandes. Opera a una baja pero positiva presión de descarga y de succión con una buena eficiencia volumétrica.
El R-12 tiene una presión de 11.8 psig a 5°F y una presión de 93.3psig a 86°F. El calor latente del R-12 a 5°F es de 62.8 Btu/lb.
Los escapes del R-12 se detectan con solución de agua de jabón, antorcha de haluros, aditivo colorante de aceite del sistema o detector electrónico de escapes.
No es compatible con el agua lo que se vuelve crítico cuando se mezclan. La solución formada es corrosiva a los metales usados en refrigeración. La adición de aceite mineral al refrigerante no tiene efecto en la acción corrosiva. Esto disminuye la cantidad de decoloración causada por el agua libre. El R-12 es más crítico con el agua que el R-22 y el R-502.
El R-12 es soluble en aceite hasta ¯90°F. Esto ayuda al flujo del aceite en los evaporadores de temperaturas bien frías. El aceite comenzara a separarse a esta temperatura. Debido a que es mas liviano que el refrigerante, este se acumulara en la superficie del refrigerante liquido.
El R-12 viene envasado en una variedad de tamaños de cilindros. El color del cilindro de envase es blanco. El R-134a es un refrigerante HFC para uso como reemplazo para el R-12.
R-22 Clorodifluorometano (CHCLF2)
El R-22 es un refrigerante HCFC. Es un refrigerante sintético desarrollado para instalaciones que se necesitan bajas temperaturas de evaporación.
Se ha empleado exitosamente en acondicionadores de aire y refrigeradores domésticos. También se ha empleado en bombas de calor no industriales y sistemas de enfriamiento de aire con agua (“chillers”) de desplazamiento positivo. Otra aplicación es en unidades de congelación rápida que mantienen una temperatura de ¯20°F a ¯40°F. Para lograr estas bajas temperaturas, no es necesario utilizar R-22 a presiones por debajo de la presión atmosférica. El R-22 es utilizado con compresores reciprocantes y compresores centrífugos.
El R-22 es estable, no toxico, no corrosivo, no irritante y no flamable. Tiene un punto de ebullición de ¯41.44°F a presión atmosférica. La presión normal de descarga a 86°F es de 158 psig. La presión presión del evaporador a 5°F es de 28 psig. El calor latente a 5°F del R-22 es 93.2 Btu/lb.
El R-22 es más amigable con el agua que el R-12, pero debe mantenerse en el mínimo. Secadores deberán usarse para remover la humedad. Debido a la habilidad del agua a mezclarse con el R-22, grandes cantidades de desecantes son necesitadas.
El R-22 tiene una buena solubilidad con el aceite. Esta solubilidad se mantiene alta hasta los 16°F. El aceite se mantiene fluyendo por la succión a temperaturas de hasta ¯40°F. Sin embargo, a temperaturas por debajo de ¯40°F, el aceite comienza a separarse del refrigerante. Debido a que el es mas liviano, se depositara en la superficie del refrigerante liquido.
Los escapes pueden ser detectados con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes. El color del cilindro de envase es verde claro.
R-134a Tetrafluoretano (CF3CH2F)
El R-134a (Etano1,1,1,2-Tetrafluoro) es un refrigerante HFC. Este es usado como reemplazo para R-12 (un refrigerante CFC). Es usado con compresores centrífugos, recirpocantes, de tornillos rotativos y de caracol (“scroll”).
El R-134a es no toxico, no corrosivo y no flamable. Sin embargo, exposición a 75,000 ppm pueden ocasionar irregularidades cardiacas.
Tiene un punto de ebullición de ¯14.9°F. Su temperatura de auto-ignición es de 1,418°F. Su nivel de deterioro de la capa de ozono es 0. El coeficiente de desempeño es ligeramente mas bajo que el R-12. La solubilidad con el agua es 0.11% por peso a 77°F. Su temperatura crítica es 252°F. El color del cilindro de envase es azul claro.
El refrigerante 134a no es compatible con aceites refrigerantes a base mineral y los lubricantes presentes para uso con R-12. Es compatible con aceites polyol ester (POE) para aplicaciones domesticas y aceites glicol polyalquileno (PAG) para aplicaciones de uso automotriz. Verifique con el fabricante para especificaciones exactas.
Cambios numerosos de diseño se han llevado a cabo y han sido implementados para el uso del R-134a. Estos incluyen un 30% de aumento en el tamaño del evaporador y el condensador, cambios en el tipo de desecante (de gel de silicón a tamices moleculares), el empleo de mangas mas pequeñas y 30% en aumento de regulación de control de presión.
Los escapes pueden ser detectados por el uso de solución de agua con jabón, detector de escapes de ultrasonido, detector selectivo de halógenos y detector electrónico de escapes.
El R-134a esta siendo utilizado en el presente en los acondicionadores de aire vehiculares. Ha sido llamado el sustituto para una amplia gama de aplicaciones. Estas incluyen los sistemas de refrigeración y aire acondicionado residenciales, comerciales y en aplicaciones industriales.
Refrigerantes azeotrópicos
Una mezcla de refrigerantes azeotrópicos es un fluido de composición específica con múltiples componentes. A presión atmosférica, esta composición no cambia cuando se evapora o se condensa. El R-500 y el R-502 son ejemplos de refrigerantes azeotrópicos. El R-500 consiste de CFC-12 y HFC-152a. El R-502 consiste de HCFC-22 y CFC-115.
Los refrigerantes azeotrópicos son refrigerantes patentizados. El proceso de fabricación es bastante complicado. El técnico de servicio nunca deberá intentar hacer esta mezcla.
R-500 (R-152a + R-12) (CCL2F2 + CH3CHF2)
El R-500 (Refrigerante CFC) es una mezcla azeotropica de 26.2% R-152a y 73.8% R-12. Es usado en aplicaciones comerciales e industriales. Sin embargo es usado solo con compresores reciprocantes. Tiene una curva presión-temperatura justamente constante. Esta curva es diferente de la curva de evaporación para el R-152a o el R-12.
El R-500 ofrece cerca del 20% más capacidad de efecto refrigerante que el R-12 para el mismo propósito con el mismo tamaño de compresor. La presión de evaporación del R-500 a 5°F es 16.4 psig. Tiene un punto de ebullición a presión atmosférica de ¯28°F. Su presión de condensación a 86°F es de 113 psig. Su calor latente a 5°F es de 82.5 Btu/lb.
El R-500 puede ser usado cuando se requiere mayor capacidad de la que se puede obtener con R-12. Hay un pequeño cambio en la temperatura de condensación. El R-500 es recomendado donde el servicio eléctrico varia de 60 ciclos a 50 ciclos (Hz).
La solubilidad con el agua es altamente crítica. Tiene una alta solubilidad con el aceite. Los escapes se detectan con antorcha de haluros, detector electrónico de escapes, solución de agua de jabón o agentes colorantes de calco.
Dándole servicio a los refrigeradores no presentan problemas inusuales. Ya que el agua es bien soluble con este refrigerante, es necesario mantener la humedad fuera de los sistemas. Esto requiere una evacuación cuidadosa y el uso de secadores. El color del cilindro de envase es amarillo.
R-502 (R-22 + R-115) (CHCLF2 + CCLF2CF3)
El R-502 (refrigerante CFC) es una mezcla azeotrópica de 48.8% R-22 y 51.2% R-115. Ha sido utilizado desde 1961. No es flamable, no corrosivo, prácticamente un liquido no toxico. El R-502 es un buen refrigerante para obtener medias y bajas temperaturas. Es utilizado donde se necesitan temperaturas de 0 a ¯60°F. Es utilizado en aplicaciones de armarios para alimentos congelados, plantas procesadoras de alimentos congelados, neveras de exhibición de alimentos congelados y en unidades para almacenamiento de alimentos congelados y mantecados. Únicamente es utilizado con compresores reciprocantes.
Su punto de ebullición es de ¯50°F a presión atmosférica. La presión de condensación es 177 psig a 86°F. Su presión de evaporación a 5°F es de 35.9 psig. Su calor latente a ¯20°F es 70.8 Btu/lb. El calor latente a 5°F del R-502 es 67.3 Btu/lb.
El R-502 combina muchas de las mejores propiedades del R-12 y el R-22. Da a la unidad la capacidad aproximada del R-22. La temperatura de condensación del sistema es cerca de la misma de los sistemas que usan R-12.
Cuando se emplea R-502, la vida de las válvulas del compresor y otras partes aumenta. Mejor lubricación es posible debido al incremento en la viscosidad del aceite lubricante a bajas temperaturas de condensación. Con R-502 es posible eliminar la inyección de líquido para enfriamiento del compresor debido a la baja presión de condensación. Tal enfriamiento es siempre necesario con el R-22.
El R-502 posee todas las cualidades encontradas en los otros refrigerantes halogenados (fluorocarbónicos). Es no tóxico, no flamable no irritante, estable y no corrosivo. Los escapes se le detectan con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes.
El R-502 puede soportar 1.5 veces mas humedad a 0°F que el R-12. Tiene buena solubilidad con el aceite por encima de 180°F. Por debajo de esta temperatura, el aceite tiende a separarse. Se acumula en la superficie del refrigerante líquido. Sin embargo, el aceite es retornado al compresor a temperaturas hasta ¯40°F. Dispositivos especiales son utilizados en ocasiones para retornar el aceite al compresor. El color del cilindro de envase es violeta.
El R-507, un refrigerante HFC es utilizado para reemplazar al R-502. Esto es siguiendo las regulaciones de EPA concernientes a los CFCs. El R-125, pentafluoretano, es un refrigerante HCFC usado para reemplazar el R-502 en tiendas y supermercados.
Refrigerante 503 (R-23 + R-13) (CHF3 + CCLF3)
El refrigerante 503 (un CFC) es una mezcla azeotrópica de 40.1% R-23 y 59.9% de R-13. Es no flamable no corrosivo, prácticamente un líquido no tóxico. Su punto de ebullición a presión atmosférica es ¯126°F. Esto es más bajo que el de R-23 o el del R-13. Su presión de evaporación a 5°F es 252 psig. Su temperatura crítica es 67°F. Su presión crítica es 592 psig.
Este es un refrigerante de baja temperatura. Es bueno para el uso en la sección baja de los sistemas de cascada. Estos requieren rangos de temperaturas entre los ¯100°F a los ¯125°F. El calor latente de evaporación a presión atmosférica es 77.2 Btu/lb. El calor latente a 5°F es 48.9 Btu/lb.
Los escapes del R-503 pueden ser detectados usando antorcha de haluros, solución de agua con jabón o detector electrónico de escapes. Este refrigerante puede soportar más humedad que algunos otros refrigerantes para bajas temperaturas. Todas las aplicaciones de bajas temperaturas deberán tener secadores. La humedad no en solución con el refrigerante formará hielo en el control de refrigerante.
El aceite no circula bien a bajas temperaturas. En los sistemas de cascada se emplean separadores de aceite y otros dispositivos para retornar el aceite al compresor. Esto es así también para otros equipos de bajas temperaturas. El color del cilindro de envase es aguamarina.
Refrigerante 507A (R-125 + R-143a)
El R-507A es una mezcla azeotrópica de 50% R-125 y 50% R-143a. Es un HFC usado para bajas y medias temperaturas como reemplazo al R-502.
Es incoloro, no flamable y tiene un ligero olor etéreo. El punto de ebullición es a ¯52°F. Su temperatura crítica es 160°F. El R-507A tiene una capacidad ligeramente mayor que el R-502. No es compatible con aceite mineral. El aceite apto es polyol ester. El color del cilindro de envase es azul verdoso.
Los escapes pueden ser detectados con solución de agua con jabón, detector electrónico de escapes, detector selectivo de halógenos o detector florecente de escapes.
Refrigerantes zeotrópicos
Los refrigerantes zeotrópicos son fluidos de dos o más componentes. Por ejemplo el R-401ª es un refrigerante zeotrópico compuesto de HCFC-22, HFC-152a y HCFC-124. Estos componentes tienen diferentes presiones de vapor y puntos de ebullición. Cuando el fluido se evapora o se condensa, los componentes del líquido y el vapor pueden tener diferentes composiciones.
Los refrigerantes zeotrópicos son refrigerantes patentizados. Los procesos de fabricación son complicados. El técnico de servicio no deberá intentar hacer las mezclas.
Refrigerante 401A (R-22 + R-152a + R-124)
El R-401A (UN refrigerante HCFC) es una mezcla zeotrópica de 53% HCFC-22, 13% HFC-152a y 34% HCFC-124. Es un alternativo para CFC-12. Este es usado en la mayoría de los sistemas de medias temperaturas. Ejemplo de estas aplicaciones son los cuartos fríos, exhibidores de alimentos y lácteos, máquinas expendedoras, etc. El color del cilindro de envase es rojo coral.
El R-401ª es compatible con aceite alquibensino, polyol ester u otra mezcla indicada por el fabricante del equipo. Los escapes de refrigerante pueden ser localizados con detector selectivo de halógenos (que identifique compuestos de flúor, cloro, bromo y yodo), detector selectivo (identifica compuestos específicos del refrigerante) y aditivos florecentes.
Refrigerante 406A (R-22 + R-600a + R-142b)
El R-406A es una mezcla zeotrópica de 55% R-22, 4% R-600 (isobutano) y 41% R-142b. Es compatible con los sistemas de R-12, y compatible con aceite mineral y alquibenzino. Trabaja bien con las mangas, válvulas y sellos usados con sistemas para R-12. Sin embargo es importante verificar con el fabricante del sistema en reparación. Esto para asegurar que el uso del R-406A o cualquier otro refrigerante alternativo cancelen la garantía del equipo. El R-406A tiene clasificación 2 de flamabilidad. El color del cilindro de envase es gris verdoso claro. El R-406A es un refrigerante HCFC.
Refrigerantes del grupo B
El grupo B de refrigerantes es toxico. Son venenosos o letales. Exposición severa o crónica por contacto, inhalación o ingestión debe ser evitada. Algunos de los refrigerantes en este grupo incluye: R-40 Cloruro de metilo (CH3CL), R-123 Diclorotrifluoroetano (CHCL2CF3), R-717 Amonia (NH3) y R-764 Dióxido de azufre (SO2).
El R-717 fue uno de los primeros refrigerantes utilizado. Sin embargo, con excepción de los refrigeradores de absorción, este es usado solo en aplicaciones grandes industriales.
En un tiempo, el R-764 fue el refrigerante mas usado en refrigeradores domésticos. El R-764 y el R-40 son raramente usados hoy día. Sin embargo algunas unidades cargadas con dióxido de azufre (R-764) y cloruro de metilo (R-40) se mantienen en uso.
R-123 Diclorotrifluoroetano (CHCL2CF3)
El refrigerante 123 es un HCFC usado como reemplazo para el R-11. Este es usado en compresores centrífugos y aplicaciones de espuma. El R-123 es similar al R-11. Este tiene un bajo punto de ebullición, es un líquido no flamable con reactividad química baja.
El R-123 tiene un punto de ebullición de 82.2°F. Tiene una temperatura crítica de 363°F. Este es incoloro, inodoro y tiene un potencial de reducción de la capa de ozono de 0.016.
El R-123 tiene un coeficiente de desempeño más alto que el R-11. Es compatible con aceite mineral y aceite alquibencino. El color del cilindro de envase es gris claro.
R-717 Amonia (NH3)
El R-717 es comúnmente usado en sistemas industriales. Es un compuesto químico de nitrógeno e hidrogeno (NH3). Bajo condiciones ordinarias es un gas incoloro. Su punto de ebullición a presión atmosférica es de ¯28°F y su punto de fusión desde solido es de ¯108°F.
El bajo punto de ebullición lo hace posible lograr temperaturas considerables por debajo de cero. Esto se logra sin tener que usar presiones por debajo de la presión atmosférica en el evaporador. Tiene un calor latente de 565 Btu/lb. De este modo, efectos grandes de refrigeración son posibles con una maquina relativamente pequeña. Los condensadores para R-717 usualmente son del tipo enfriado con agua aunque también condensadores enfriados con aire se han desarrollado. La presión del evaporador a 5°F es de 19.6 psig. La presión de condensación es 155 psig a 86°F.
El R-717 es un tanto flamable. Con cantidades propias de aire, este puede formar una mezcla explosiva. Sin embargo, accidentes de esta fuente son raros.
Aunque no es clasificado como venenoso, el efecto del amonia en el sistema respiratorio es violento. Solamente una pequeña cantidad de este puede ser respirado con seguridad. La proporción mas fuerte que se puede tolerar es aproximadamente de 0.35 volumes por 100 volumes de aire. Debido a que tiene un olor distinguido y pronunciado, el R-717 se detecta fácilmente en el aire.
De 3 a 5 ppm, el amonia se detecta por olerlo. A 15 ppm el olor es irritante. A 30 ppm el técnico de servicio necesitara un respirador. Exposición de 5 minutos con 50 ppm es el máximo permitido por OSHA. Este se vuelve peligros a la vida a 5000 ppm y es flamable desde 150,000 a 270,000 ppm.
Siempre ubíquese a un lado cuando este operando una válvula de amonia. Un pequeño escape de vapor puede quemar y causar daño a los ojos. También puede ocasionar perdida instantánea del conocimiento. Use una mascara protectora bien ajustada. Los escapes de R-717 son rápidos y fáciles de detectar. En presencia de velas de azufre o atomizador de vapor de azufre, se forma un humo blanco.
El R-717 ataca el cobre y al bronce en presencia con la humedad. Sin embargo, no corroe el hierro o el acero. No presenta problemas especiales en relación a la lubricación a no ser temperaturas extremas. El R-717 es mas liviano que el aceite por lo que no hay separación de los dos. El exceso de aceite en el evaporador puede ser removido abriendo una válvula en la parte baja del evaporador. La solubilidad del aceite en R-717 líquido es únicamente de 20 ppm a 5°F. A 86°F, es únicamente 125 ppm. El vapor del R-717 es extremadamente soluble en agua. Este es usado maquinas grandes usando compresores reciprocante. También se usa en muchos sistemas del tipo de absorción. El color del cilindro de envase es plata. Los escapes se detectan con vela de azufre o solución de agua con jabón bien espesa.
Refrigerantes combustibles
Ciertos refrigerantes pueden formar una mezcla flamable cuando se mezclan con aire. La clasificación de seguridad de la ASHRAE es 2 (baja flamabilidad) o 3 (alta flamabilidad). Algunos de estos refrigerantes en este grupo son: R-30 Cloruro de metileno (CH2CL2)- grupo 2, R-40 Cloruro de metilo (CH3CL)- grupo 2, R-50 Metano (CH4)- grupo 3, R-170 Etano (C2H6)- grupo 3, R-290 Propano (C3H3)- grupo 3, R-406A Mezcla zeotrópica (R-22, R-600a, R-142b)- grupo 2, R-600 Butano (C4H10)- grupo 3 y R-717 Amonia (NH3)- grupo 2.
Refrigerantes para desperdicio
Un refrigerante para desperdicio enfría una sustancia o un evaporador, y luego es ventilado a la atmosfera. El refrigerante es usado una sola vez. No se recupera y se condensa como en los sistemas por compresión usual. Los sistemas que usan refrigerantes para desperdicio son algunas veces llamados de refrigeración química o de ciclo abierto de refrigeración. Los refrigerantes de este tipo tienen una temperatura de bajo punto de ebullición.
Los más comunes de los refrigerantes usados para desperdicio son: Nitrógeno líquido (R-728)- que tiene una temperatura de ebullición a presión atmosférica de ¯320°F, Helio líquido (R-704)- cuya temperatura de ebullición a presión atmosférica es de ¯452°F y Dióxido de carbono (R-744)- el cual tiene una temperatura tanto en estado sólido como líquido de ebullición a presión atmosférica de ¯109°F.
Agua como refrigerante
Agua nunca es usada en ciclos de compresión en mecanismos para refrigeración. Sin embargo, esta es el refrigerante para los sistemas de acondicionamiento de aire por medio de inyectores de vapor. A presión atmosférica el agua hierve a 212°F. Una libra de agua absorbe 970 Btu al cambiar de líquido a vapor a 212°F. Los rangos de temperatura usuales donde se usa agua como refrigerante son por encima de 45°F. El agua, cambiando de líquido a vapor absorbe una cantidad considerable de calor.
El volumen de vapor formado es grande. A 45°F, una libra de agua se vuelve 2040 pies³ de vapor. El agua que se evapora a 29.6"Hg produce una temperatura de refrigeración de 45°F.
Congelantes de alimentos
Cuando se procesan alimentos congelados, es mejor completar el proceso de congelación en el tiempo mas corto posible. Muchas compañías de alimentos congelados sumergen los alimentos en refrigerante líquido para congelarlos. El Departamento de Agricultura de Los Estados Unidos ha aprobado ciertos refrigerantes para estos propósitos. Estos son altos en pureza y son designados como congelantes de alimentos. Este método es bien rápido. El calor se transfiere del alimento al líquido más rápido que si fuera rodeado por aire a la misma temperatura. El refrigerante usado de esta manera no afecta el alimento.
Fluidos criogénicos
El uso de fluidos criogénicos se esta volviendo popular en la industria moderna. Los rangos en temperatura de estos fluidos va desde ¯250°F hasta ¯459.69°F. Estos son llamados rangos criogénicos.
Tales rangos de temperaturas pueden ser fácilmente alcanzados por la evaporación de fluidos criogénicos. Fluidos criogénicos comunes son: R-702 Hidrógeno, R-704 Helio, R-720 Neón, R-728 Nitrógeno, R-729 Aire, R-732 Oxigeno y R-740 Argón.
PROF. ROBERTO RODRÍGUEZ RAMÍREZ
REFRIGERANTES
Refrigerantes y la capa de ozono
La palabra ozono se ha vuelto parte de la terminología diaria. Una capa fina capa en la atmosfera alta de la tierra contiene ozono. La capa de ozono actúa como filtro contra los rayos ultravioletas del sol. Esta protege los humanos, las plantas y la vida marina de los efectos dañinos de estos rayos.
Los científicos han encontrado que la ventilación de los clorofluorocarbonos (CFCs) de algunos refrigerantes puede dañar la capa de ozono. Los CFCs destruyen la capa protectora de la atmosfera de la tierra. Este conocimiento ha llevado al desarrollo a lo que se refiere a las regulaciones de EPA (Agencia de protección ambiental). Estas regulaciones identifican los tipos de refrigerantes que pueden ser producidos. Además regulan como los refrigerantes pueden ser utilizados.
La mayoría de los refrigerantes comúnmente utilizados hoy día están clasificados en cuatro áreas:
· Clorofluorocarbonos (CFCs).
· Hidroclorofluorocarbonos (HCFCs).
· Hidrofluorocarbonos (HFCs).
· Mezclas de refrigerantes (azeotropicas y zeotropicas).
Identificación de los refrigerantes por números y código de colores
Los refrigerantes son identificados por números. El sigue la letra R, que significa refrigerante. Este sistema de identificación ha sido implementado por la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeracion y Aire Acondicionado (ASHRAE). El técnico se familiarizara con los números de los refrigerantes así como con su nombre.
Los cilindros de los refrigerantes también están codificados por colores para permitir la fácil identificación del refrigerante que ellos contienen. Esto ayuda a prevenir la mezcla accidental de los refrigerantes en los sistemas. Siempre lea la etiqueta e identifique el refrigerante antes de utilizar un cilindro. El código de colores no es un requerimiento para todos los fabricantes. Los cilindros para recuperar refrigerante son color gris con el extremo amarillo.
Refrigerantes CFC
Los primeros refrigerantes a base de halógeno (hidrocarburos florinados) fueron desarrollados sobre sesenta años atrás. Estos refrigerantes estaban compuestos de cloro, flúor y carbón, y fueron llamados clorofluorocarbonos (CFCs).
Estos refrigerantes son bajos en toxidad, no corrosivos y compatibles con otros materiales. Estos son no flamables o explosivos, pero en cantidades medidas no pueden ventilarse donde hay flamas o elementos eléctricos. El calor puede causar que se rompa en sus elementos, causando daño al tejido humano. Ellos son dañinos particularmente al sistema respiratorio. Los refrigerantes comunes CFCs incluyen R-11, R-12, R-113, R-114, R-115, R-500, R-502 y R-503. R-500, R-502 y R-503 son mezclas azeotropicas pero son clasificados como CFCs por la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeracion y Aire Acondicionado (ASHRAE).
Los CFCs se piensa son los mayores causantes del deterioro del ozono. Por acuerdo internacional, no se fabrica desde 1995. Sin embargo, son utilizados en equipos existentes residenciales.
Debido a leyes que prohíben la ventilación de los CFCs a la atmosfera, nuevos procedimientos y equipos han sido desarrollados. Estos son utilizados para recuperar, reciclar y restituir los refrigerantes que contienen CFCs.
Refrigerantes HCFC
Los hidrocarburos (HCFCs) son compuestos moleculares de metano o etano en combinación con halógeno. Esto hace una nueva molécula considerada parcialmente halógena.
Los HCFCs tienen un periodo de vida mas corto y causan menos daño a la capa de ozono que los completamente halogenados CFCs. Pero tienen un potencial de reducción al calentamiento global. HCFCs R-22 y R-123 son considerados para ser refrigerantes interinos. Estos serán utilizados hasta que haya reemplazos disponibles. La EPA requiere el desfase de los HCFCs para el ano 2030.
Refrigerantes HFC
Los hidrocarburos (HFCs) incluyen refrigerantes como R-134a y R-23. Estos son diferentes de los clorofluorocarburos-estos contienen uno o mas átomos de hidrogeno y no contienen átomos de cloro. Los HFCs son considerados a tener cero potencial de reducción de ozono. Estos tienen un ligero efecto en el calentamiento global.
El R-134a es típicamente usado en sistemas nuevos que han sido diseñados para el uso de este. Sin embargo el concepto de que el R-134a es un reemplazo fácil para el R-12 no es correcto. Cuando se usa R-134a en un sistema retroalimentado, numerosas cosas deben ser consideradas. La retroalimentación es el poner al día un sistema con los nuevos estándares. El R-134a no mezcla con aceites minerales o alquibencinos. Aceite sintético debe ser usado para la lubricación de los sistemas con hidrofluorcarburos; los aceites existentes deben ser reemplazados.
El uso de unidades propias de recuperación son necesarias para la remoción del R-12. Hay otra cantidad de factores que deben ser considerados. Estos incluyen el desempeño, cambio en componentes, material existente y compatibilidad con el aceite lubricante. Antes de retroalimentar un sistema, el técnico deberá cotejar con el fabricante para asegurarse que es propio.
Mezclas de refrigerantes (Azeotrópica-Zeotrópica)
Otra categoría mas reciente de los refrigerantes es la de mezclas, comúnmente conocidas como azeotrópicas y zeotrópicas. El uso de refrigerantes mezclas esta incrementándose. Las mezclas azeotrópicas no cambian o se separan en composición cuando se usan en sistemas de refrigeración. Los refrigerantes zeotrópicos son también mezclas consistentes de varios refrigerantes. Cuando se emplean en un sistema de refrigeración, su composición volumétrica y temperatura de saturación cambian.
Requerimiento para refrigerantes
Un fluido como refrigerante debe tener ciertas propiedades:
· Este debe segur los estándares establecidos por EPA.
· No debe ser toxico (si se inhala o cae sobre la piel) y ni venenoso.
· Debe ser no explosivo.
· No puede ser corrosivo.
· Debe ser no flamable.
· Escapes fáciles de detectar y localizar.
· Deberá operar a una baja presión (teniendo un bajo punto de ebullición).
· Deberá ser un gas estable.
· Compatible con los aceites lubricantes.
· Poseer un alto volumen por libra de control refrigerante.
· Tener alto calor latente de evaporación por libra para producir buen efecto de enfriamiento por libra bombeada.
· Tener un bajo volumen de vapor por libra. Esto puede reducir el desplazamiento del compresor requerido.
· Poseer una pequeña diferencia posible entre la presión de evaporación y la presión de condensación. Esto aumenta la eficiencia de bombeo.
· Deberá cumplir con los requerimientos de EPA de sus reglas y regulaciones.
La presión normal en un sistema de refrigeración deberá mantenerse lo mas cercano posible a la presión atmosférica. Una diferencia excesiva podrá causar escapes y sobre trabajo.
La comparación estándar de los refrigerantes, según usados en la industria de la refrigeración, esta basada en las temperaturas especificas de evaporación y condensación. La temperatura de evaporación es de 5°F y la temperatura de condensación es de 86°F.
Uso de la curva presión-temperatura
La presión del refrigerante puede ser hallada a cualquier temperatura usando esta curva.
Cuando se use esta curva, mantenga presente:
· La temperatura del refrigerante en el evaporador esta cerca de 8°F a 12°F mas fría que el evaporador cuando el compresor esta activado.
· La temperatura del refrigerante en el evaporador es la misma que la temperatura del evaporador cuando el compresor esta apagado.
· La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado con aire es aproximadamente 30°F a 35°F más alta que la temperatura ambiente.
· La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado con agua es aproximadamente 20°F más alta que el agua a la salida del drenaje.
· La temperatura del refrigerante en el condensador será la misma a la del medio condensante después de 15 a 30 minutos de apagada la unidad.
Agrupación y clasificación de los refrigerantes
Los refrigerantes han sido catalogados por varias organizaciones. Estas han llegado a las mismas conclusiones a niveles de toxidad y flamabilidad de los refrigerantes. Toxidad es la habilidad del refrigerante a ser dañino o fatal a su exposición crónica. Esta exposición puede ser por contacto, inhalación o ingestión.
Algunas de estas organizaciones son ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), HMIS (Hazardous Material Identification System), NFPA (National Fire Protection Association), NRSC (The National Refrigeration Safety Code) y NBFU (National Board of Fire Underwriters).
La clasificación de toxidad de ASHRAE de los refrigerantes es indicada por la asignación de una letra, A o B. Los refrigerantes de clasificación A son aquellos que no han sido identificados que tengan nivel de toxidad. Los refrigerantes de clasificación B tienen un nivel de toxidad que ha sido identificado. El estándar usado para determinar esta concentración es por debajo o por encima de 400 ppm.
La clasificación de flamabilidad es indicada por números: 1 (no flamabilidad identificada), 2 (baja flamabilidad) o 3 (alta flamabilidad).
La clasificación general de la ASHRAE en base a estos criterios es de tres grupos:
1. no tóxicos, no explosivos y no flamables.
2. algo tóxicos, algo explosivos y algo flamables.
3. altamente tóxicos, altamente explosivos y altamente flamables.
Refrigerantes de grupo A
Los refrigerantes en este grupo pueden ser utilizados en grandes cantidades en cualquier instalación. Las cantidades permitidas están especificadas por La “American Standard Safety Code for Mechanical Refrigeration. Las cantidades son:
· Hasta 20 libras en cocinas de hospitales.
· Hasta 20 libras en sistemas residenciales de acondicionadores de aire.
· Hasta 50 libras de uso residencial con precauciones tomadas.
· Hasta 50 libras en montajes públicos.
Algunos refrigerantes en el grupo A son:
R-11 Triclorofluorometano (CCL3F)
R-12 Diclorodifluorometano (CCL2F2)
R-22 Clorodifluorometano (CHClF2)
R-134a Tetrafluoroetano (CF3CH2F)
R-500 73.8% R-12 y 26.2% R-152a
R-502 48% R-22 y 51.2% R-115
R-507A 50% r-125 Y 50% r-134a
R-744 Dióxido de carbón CO2
Los clorofluorocarburos en el grupo A están siendo reemplazados por los fabricantes. Los refrigerantes alternativos están siendo usados. Esto es en acuerdo con las regulaciones de EPA, concerniente al efecto de los CFCs sobre la capa de ozono de la tierra.
R-11 Triclorofluorometano (CCL3F)
El R-11 es un producto químico sintético que puede ser utilizado como refrigerante. Es estable, no flamable y no toxico. Esto significa que no quema y que no es venenoso. Es considerado ser un refrigerante de baja presión. A 5°F tiene un vacio del lado de baja de 24"Hg. La presión del lado de alta a 86°F es de 3.6 psig. El calor latente a 5°F es de 84.0 Btu/lb.
Este refrigerante es extensamente utilizado en sistemas grandes con compresores centrífugos. Tanto como 35 libras de este refrigerante pueden ser usadas por 1000 pies³ de espacio de aire acondicionado. Los escapes son detectados con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes. El color del cilindro donde viene envasado es naranja. Su punto de ebullición a presión atmosférica al nivel del mar es de 74.8°F.
R-12 Diclorodifluorometano (CCL2F2)
El R-12 fue usado en la mayoría de las aplicaciones domesticas de refrigeración y aire acondicionado automotriz antes de 1997. Debido al impacto sobre la capa de ozono de la tierra, la producción del R-12 en Estados Unidos fue detenida, quedando un inventario limitado para uso de servicio. La inmensa mayoría de los sistemas de acondicionadores de aire automotriz dejaron de utilizar R-12 en 1995 y hoy día utilizan R-143a.
El R-12 es incoloro, casi un liquido inodoro. Tiene un punto de ebullición de ¯21.63°F (¯21.7°F) a presión atmosférica. Es no toxico, no corrosivo, no irritante y no flamable.
Químicamente es inerte a temperaturas ordinarias y térmicamente estable por encima de 800°F. Esta temperatura esta por encima de la temperatura de operación segura de la mayoría de los materiales y lubricantes de refrigeración.
El R-12 tiene un calor latente relativamente bajo. En las unidades pequeñas de refrigeración esto es una ventaja. La mayor parte del refrigerante circulando permite el uso de mecanismo menos sensitivo y una operación reguladora positiva. Ha sido empleado ampliamente con compresores reciprocantes, rotativos y centrífugos grandes. Opera a una baja pero positiva presión de descarga y de succión con una buena eficiencia volumétrica.
El R-12 tiene una presión de 11.8 psig a 5°F y una presión de 93.3psig a 86°F. El calor latente del R-12 a 5°F es de 62.8 Btu/lb.
Los escapes del R-12 se detectan con solución de agua de jabón, antorcha de haluros, aditivo colorante de aceite del sistema o detector electrónico de escapes.
No es compatible con el agua lo que se vuelve crítico cuando se mezclan. La solución formada es corrosiva a los metales usados en refrigeración. La adición de aceite mineral al refrigerante no tiene efecto en la acción corrosiva. Esto disminuye la cantidad de decoloración causada por el agua libre. El R-12 es más crítico con el agua que el R-22 y el R-502.
El R-12 es soluble en aceite hasta ¯90°F. Esto ayuda al flujo del aceite en los evaporadores de temperaturas bien frías. El aceite comenzara a separarse a esta temperatura. Debido a que es mas liviano que el refrigerante, este se acumulara en la superficie del refrigerante liquido.
El R-12 viene envasado en una variedad de tamaños de cilindros. El color del cilindro de envase es blanco. El R-134a es un refrigerante HFC para uso como reemplazo para el R-12.
R-22 Clorodifluorometano (CHCLF2)
El R-22 es un refrigerante HCFC. Es un refrigerante sintético desarrollado para instalaciones que se necesitan bajas temperaturas de evaporación.
Se ha empleado exitosamente en acondicionadores de aire y refrigeradores domésticos. También se ha empleado en bombas de calor no industriales y sistemas de enfriamiento de aire con agua (“chillers”) de desplazamiento positivo. Otra aplicación es en unidades de congelación rápida que mantienen una temperatura de ¯20°F a ¯40°F. Para lograr estas bajas temperaturas, no es necesario utilizar R-22 a presiones por debajo de la presión atmosférica. El R-22 es utilizado con compresores reciprocantes y compresores centrífugos.
El R-22 es estable, no toxico, no corrosivo, no irritante y no flamable. Tiene un punto de ebullición de ¯41.44°F a presión atmosférica. La presión normal de descarga a 86°F es de 158 psig. La presión presión del evaporador a 5°F es de 28 psig. El calor latente a 5°F del R-22 es 93.2 Btu/lb.
El R-22 es más amigable con el agua que el R-12, pero debe mantenerse en el mínimo. Secadores deberán usarse para remover la humedad. Debido a la habilidad del agua a mezclarse con el R-22, grandes cantidades de desecantes son necesitadas.
El R-22 tiene una buena solubilidad con el aceite. Esta solubilidad se mantiene alta hasta los 16°F. El aceite se mantiene fluyendo por la succión a temperaturas de hasta ¯40°F. Sin embargo, a temperaturas por debajo de ¯40°F, el aceite comienza a separarse del refrigerante. Debido a que el es mas liviano, se depositara en la superficie del refrigerante liquido.
Los escapes pueden ser detectados con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes. El color del cilindro de envase es verde claro.
R-134a Tetrafluoretano (CF3CH2F)
El R-134a (Etano1,1,1,2-Tetrafluoro) es un refrigerante HFC. Este es usado como reemplazo para R-12 (un refrigerante CFC). Es usado con compresores centrífugos, recirpocantes, de tornillos rotativos y de caracol (“scroll”).
El R-134a es no toxico, no corrosivo y no flamable. Sin embargo, exposición a 75,000 ppm pueden ocasionar irregularidades cardiacas.
Tiene un punto de ebullición de ¯14.9°F. Su temperatura de auto-ignición es de 1,418°F. Su nivel de deterioro de la capa de ozono es 0. El coeficiente de desempeño es ligeramente mas bajo que el R-12. La solubilidad con el agua es 0.11% por peso a 77°F. Su temperatura crítica es 252°F. El color del cilindro de envase es azul claro.
El refrigerante 134a no es compatible con aceites refrigerantes a base mineral y los lubricantes presentes para uso con R-12. Es compatible con aceites polyol ester (POE) para aplicaciones domesticas y aceites glicol polyalquileno (PAG) para aplicaciones de uso automotriz. Verifique con el fabricante para especificaciones exactas.
Cambios numerosos de diseño se han llevado a cabo y han sido implementados para el uso del R-134a. Estos incluyen un 30% de aumento en el tamaño del evaporador y el condensador, cambios en el tipo de desecante (de gel de silicón a tamices moleculares), el empleo de mangas mas pequeñas y 30% en aumento de regulación de control de presión.
Los escapes pueden ser detectados por el uso de solución de agua con jabón, detector de escapes de ultrasonido, detector selectivo de halógenos y detector electrónico de escapes.
El R-134a esta siendo utilizado en el presente en los acondicionadores de aire vehiculares. Ha sido llamado el sustituto para una amplia gama de aplicaciones. Estas incluyen los sistemas de refrigeración y aire acondicionado residenciales, comerciales y en aplicaciones industriales.
Refrigerantes azeotrópicos
Una mezcla de refrigerantes azeotrópicos es un fluido de composición específica con múltiples componentes. A presión atmosférica, esta composición no cambia cuando se evapora o se condensa. El R-500 y el R-502 son ejemplos de refrigerantes azeotrópicos. El R-500 consiste de CFC-12 y HFC-152a. El R-502 consiste de HCFC-22 y CFC-115.
Los refrigerantes azeotrópicos son refrigerantes patentizados. El proceso de fabricación es bastante complicado. El técnico de servicio nunca deberá intentar hacer esta mezcla.
R-500 (R-152a + R-12) (CCL2F2 + CH3CHF2)
El R-500 (Refrigerante CFC) es una mezcla azeotropica de 26.2% R-152a y 73.8% R-12. Es usado en aplicaciones comerciales e industriales. Sin embargo es usado solo con compresores reciprocantes. Tiene una curva presión-temperatura justamente constante. Esta curva es diferente de la curva de evaporación para el R-152a o el R-12.
El R-500 ofrece cerca del 20% más capacidad de efecto refrigerante que el R-12 para el mismo propósito con el mismo tamaño de compresor. La presión de evaporación del R-500 a 5°F es 16.4 psig. Tiene un punto de ebullición a presión atmosférica de ¯28°F. Su presión de condensación a 86°F es de 113 psig. Su calor latente a 5°F es de 82.5 Btu/lb.
El R-500 puede ser usado cuando se requiere mayor capacidad de la que se puede obtener con R-12. Hay un pequeño cambio en la temperatura de condensación. El R-500 es recomendado donde el servicio eléctrico varia de 60 ciclos a 50 ciclos (Hz).
La solubilidad con el agua es altamente crítica. Tiene una alta solubilidad con el aceite. Los escapes se detectan con antorcha de haluros, detector electrónico de escapes, solución de agua de jabón o agentes colorantes de calco.
Dándole servicio a los refrigeradores no presentan problemas inusuales. Ya que el agua es bien soluble con este refrigerante, es necesario mantener la humedad fuera de los sistemas. Esto requiere una evacuación cuidadosa y el uso de secadores. El color del cilindro de envase es amarillo.
R-502 (R-22 + R-115) (CHCLF2 + CCLF2CF3)
El R-502 (refrigerante CFC) es una mezcla azeotrópica de 48.8% R-22 y 51.2% R-115. Ha sido utilizado desde 1961. No es flamable, no corrosivo, prácticamente un liquido no toxico. El R-502 es un buen refrigerante para obtener medias y bajas temperaturas. Es utilizado donde se necesitan temperaturas de 0 a ¯60°F. Es utilizado en aplicaciones de armarios para alimentos congelados, plantas procesadoras de alimentos congelados, neveras de exhibición de alimentos congelados y en unidades para almacenamiento de alimentos congelados y mantecados. Únicamente es utilizado con compresores reciprocantes.
Su punto de ebullición es de ¯50°F a presión atmosférica. La presión de condensación es 177 psig a 86°F. Su presión de evaporación a 5°F es de 35.9 psig. Su calor latente a ¯20°F es 70.8 Btu/lb. El calor latente a 5°F del R-502 es 67.3 Btu/lb.
El R-502 combina muchas de las mejores propiedades del R-12 y el R-22. Da a la unidad la capacidad aproximada del R-22. La temperatura de condensación del sistema es cerca de la misma de los sistemas que usan R-12.
Cuando se emplea R-502, la vida de las válvulas del compresor y otras partes aumenta. Mejor lubricación es posible debido al incremento en la viscosidad del aceite lubricante a bajas temperaturas de condensación. Con R-502 es posible eliminar la inyección de líquido para enfriamiento del compresor debido a la baja presión de condensación. Tal enfriamiento es siempre necesario con el R-22.
El R-502 posee todas las cualidades encontradas en los otros refrigerantes halogenados (fluorocarbónicos). Es no tóxico, no flamable no irritante, estable y no corrosivo. Los escapes se le detectan con solución de agua de jabón, antorcha de haluros o detector electrónico de escapes.
El R-502 puede soportar 1.5 veces mas humedad a 0°F que el R-12. Tiene buena solubilidad con el aceite por encima de 180°F. Por debajo de esta temperatura, el aceite tiende a separarse. Se acumula en la superficie del refrigerante líquido. Sin embargo, el aceite es retornado al compresor a temperaturas hasta ¯40°F. Dispositivos especiales son utilizados en ocasiones para retornar el aceite al compresor. El color del cilindro de envase es violeta.
El R-507, un refrigerante HFC es utilizado para reemplazar al R-502. Esto es siguiendo las regulaciones de EPA concernientes a los CFCs. El R-125, pentafluoretano, es un refrigerante HCFC usado para reemplazar el R-502 en tiendas y supermercados.
Refrigerante 503 (R-23 + R-13) (CHF3 + CCLF3)
El refrigerante 503 (un CFC) es una mezcla azeotrópica de 40.1% R-23 y 59.9% de R-13. Es no flamable no corrosivo, prácticamente un líquido no tóxico. Su punto de ebullición a presión atmosférica es ¯126°F. Esto es más bajo que el de R-23 o el del R-13. Su presión de evaporación a 5°F es 252 psig. Su temperatura crítica es 67°F. Su presión crítica es 592 psig.
Este es un refrigerante de baja temperatura. Es bueno para el uso en la sección baja de los sistemas de cascada. Estos requieren rangos de temperaturas entre los ¯100°F a los ¯125°F. El calor latente de evaporación a presión atmosférica es 77.2 Btu/lb. El calor latente a 5°F es 48.9 Btu/lb.
Los escapes del R-503 pueden ser detectados usando antorcha de haluros, solución de agua con jabón o detector electrónico de escapes. Este refrigerante puede soportar más humedad que algunos otros refrigerantes para bajas temperaturas. Todas las aplicaciones de bajas temperaturas deberán tener secadores. La humedad no en solución con el refrigerante formará hielo en el control de refrigerante.
El aceite no circula bien a bajas temperaturas. En los sistemas de cascada se emplean separadores de aceite y otros dispositivos para retornar el aceite al compresor. Esto es así también para otros equipos de bajas temperaturas. El color del cilindro de envase es aguamarina.
Refrigerante 507A (R-125 + R-143a)
El R-507A es una mezcla azeotrópica de 50% R-125 y 50% R-143a. Es un HFC usado para bajas y medias temperaturas como reemplazo al R-502.
Es incoloro, no flamable y tiene un ligero olor etéreo. El punto de ebullición es a ¯52°F. Su temperatura crítica es 160°F. El R-507A tiene una capacidad ligeramente mayor que el R-502. No es compatible con aceite mineral. El aceite apto es polyol ester. El color del cilindro de envase es azul verdoso.
Los escapes pueden ser detectados con solución de agua con jabón, detector electrónico de escapes, detector selectivo de halógenos o detector florecente de escapes.
Refrigerantes zeotrópicos
Los refrigerantes zeotrópicos son fluidos de dos o más componentes. Por ejemplo el R-401ª es un refrigerante zeotrópico compuesto de HCFC-22, HFC-152a y HCFC-124. Estos componentes tienen diferentes presiones de vapor y puntos de ebullición. Cuando el fluido se evapora o se condensa, los componentes del líquido y el vapor pueden tener diferentes composiciones.
Los refrigerantes zeotrópicos son refrigerantes patentizados. Los procesos de fabricación son complicados. El técnico de servicio no deberá intentar hacer las mezclas.
Refrigerante 401A (R-22 + R-152a + R-124)
El R-401A (UN refrigerante HCFC) es una mezcla zeotrópica de 53% HCFC-22, 13% HFC-152a y 34% HCFC-124. Es un alternativo para CFC-12. Este es usado en la mayoría de los sistemas de medias temperaturas. Ejemplo de estas aplicaciones son los cuartos fríos, exhibidores de alimentos y lácteos, máquinas expendedoras, etc. El color del cilindro de envase es rojo coral.
El R-401ª es compatible con aceite alquibensino, polyol ester u otra mezcla indicada por el fabricante del equipo. Los escapes de refrigerante pueden ser localizados con detector selectivo de halógenos (que identifique compuestos de flúor, cloro, bromo y yodo), detector selectivo (identifica compuestos específicos del refrigerante) y aditivos florecentes.
Refrigerante 406A (R-22 + R-600a + R-142b)
El R-406A es una mezcla zeotrópica de 55% R-22, 4% R-600 (isobutano) y 41% R-142b. Es compatible con los sistemas de R-12, y compatible con aceite mineral y alquibenzino. Trabaja bien con las mangas, válvulas y sellos usados con sistemas para R-12. Sin embargo es importante verificar con el fabricante del sistema en reparación. Esto para asegurar que el uso del R-406A o cualquier otro refrigerante alternativo cancelen la garantía del equipo. El R-406A tiene clasificación 2 de flamabilidad. El color del cilindro de envase es gris verdoso claro. El R-406A es un refrigerante HCFC.
Refrigerantes del grupo B
El grupo B de refrigerantes es toxico. Son venenosos o letales. Exposición severa o crónica por contacto, inhalación o ingestión debe ser evitada. Algunos de los refrigerantes en este grupo incluye: R-40 Cloruro de metilo (CH3CL), R-123 Diclorotrifluoroetano (CHCL2CF3), R-717 Amonia (NH3) y R-764 Dióxido de azufre (SO2).
El R-717 fue uno de los primeros refrigerantes utilizado. Sin embargo, con excepción de los refrigeradores de absorción, este es usado solo en aplicaciones grandes industriales.
En un tiempo, el R-764 fue el refrigerante mas usado en refrigeradores domésticos. El R-764 y el R-40 son raramente usados hoy día. Sin embargo algunas unidades cargadas con dióxido de azufre (R-764) y cloruro de metilo (R-40) se mantienen en uso.
R-123 Diclorotrifluoroetano (CHCL2CF3)
El refrigerante 123 es un HCFC usado como reemplazo para el R-11. Este es usado en compresores centrífugos y aplicaciones de espuma. El R-123 es similar al R-11. Este tiene un bajo punto de ebullición, es un líquido no flamable con reactividad química baja.
El R-123 tiene un punto de ebullición de 82.2°F. Tiene una temperatura crítica de 363°F. Este es incoloro, inodoro y tiene un potencial de reducción de la capa de ozono de 0.016.
El R-123 tiene un coeficiente de desempeño más alto que el R-11. Es compatible con aceite mineral y aceite alquibencino. El color del cilindro de envase es gris claro.
R-717 Amonia (NH3)
El R-717 es comúnmente usado en sistemas industriales. Es un compuesto químico de nitrógeno e hidrogeno (NH3). Bajo condiciones ordinarias es un gas incoloro. Su punto de ebullición a presión atmosférica es de ¯28°F y su punto de fusión desde solido es de ¯108°F.
El bajo punto de ebullición lo hace posible lograr temperaturas considerables por debajo de cero. Esto se logra sin tener que usar presiones por debajo de la presión atmosférica en el evaporador. Tiene un calor latente de 565 Btu/lb. De este modo, efectos grandes de refrigeración son posibles con una maquina relativamente pequeña. Los condensadores para R-717 usualmente son del tipo enfriado con agua aunque también condensadores enfriados con aire se han desarrollado. La presión del evaporador a 5°F es de 19.6 psig. La presión de condensación es 155 psig a 86°F.
El R-717 es un tanto flamable. Con cantidades propias de aire, este puede formar una mezcla explosiva. Sin embargo, accidentes de esta fuente son raros.
Aunque no es clasificado como venenoso, el efecto del amonia en el sistema respiratorio es violento. Solamente una pequeña cantidad de este puede ser respirado con seguridad. La proporción mas fuerte que se puede tolerar es aproximadamente de 0.35 volumes por 100 volumes de aire. Debido a que tiene un olor distinguido y pronunciado, el R-717 se detecta fácilmente en el aire.
De 3 a 5 ppm, el amonia se detecta por olerlo. A 15 ppm el olor es irritante. A 30 ppm el técnico de servicio necesitara un respirador. Exposición de 5 minutos con 50 ppm es el máximo permitido por OSHA. Este se vuelve peligros a la vida a 5000 ppm y es flamable desde 150,000 a 270,000 ppm.
Siempre ubíquese a un lado cuando este operando una válvula de amonia. Un pequeño escape de vapor puede quemar y causar daño a los ojos. También puede ocasionar perdida instantánea del conocimiento. Use una mascara protectora bien ajustada. Los escapes de R-717 son rápidos y fáciles de detectar. En presencia de velas de azufre o atomizador de vapor de azufre, se forma un humo blanco.
El R-717 ataca el cobre y al bronce en presencia con la humedad. Sin embargo, no corroe el hierro o el acero. No presenta problemas especiales en relación a la lubricación a no ser temperaturas extremas. El R-717 es mas liviano que el aceite por lo que no hay separación de los dos. El exceso de aceite en el evaporador puede ser removido abriendo una válvula en la parte baja del evaporador. La solubilidad del aceite en R-717 líquido es únicamente de 20 ppm a 5°F. A 86°F, es únicamente 125 ppm. El vapor del R-717 es extremadamente soluble en agua. Este es usado maquinas grandes usando compresores reciprocante. También se usa en muchos sistemas del tipo de absorción. El color del cilindro de envase es plata. Los escapes se detectan con vela de azufre o solución de agua con jabón bien espesa.
Refrigerantes combustibles
Ciertos refrigerantes pueden formar una mezcla flamable cuando se mezclan con aire. La clasificación de seguridad de la ASHRAE es 2 (baja flamabilidad) o 3 (alta flamabilidad). Algunos de estos refrigerantes en este grupo son: R-30 Cloruro de metileno (CH2CL2)- grupo 2, R-40 Cloruro de metilo (CH3CL)- grupo 2, R-50 Metano (CH4)- grupo 3, R-170 Etano (C2H6)- grupo 3, R-290 Propano (C3H3)- grupo 3, R-406A Mezcla zeotrópica (R-22, R-600a, R-142b)- grupo 2, R-600 Butano (C4H10)- grupo 3 y R-717 Amonia (NH3)- grupo 2.
Refrigerantes para desperdicio
Un refrigerante para desperdicio enfría una sustancia o un evaporador, y luego es ventilado a la atmosfera. El refrigerante es usado una sola vez. No se recupera y se condensa como en los sistemas por compresión usual. Los sistemas que usan refrigerantes para desperdicio son algunas veces llamados de refrigeración química o de ciclo abierto de refrigeración. Los refrigerantes de este tipo tienen una temperatura de bajo punto de ebullición.
Los más comunes de los refrigerantes usados para desperdicio son: Nitrógeno líquido (R-728)- que tiene una temperatura de ebullición a presión atmosférica de ¯320°F, Helio líquido (R-704)- cuya temperatura de ebullición a presión atmosférica es de ¯452°F y Dióxido de carbono (R-744)- el cual tiene una temperatura tanto en estado sólido como líquido de ebullición a presión atmosférica de ¯109°F.
Agua como refrigerante
Agua nunca es usada en ciclos de compresión en mecanismos para refrigeración. Sin embargo, esta es el refrigerante para los sistemas de acondicionamiento de aire por medio de inyectores de vapor. A presión atmosférica el agua hierve a 212°F. Una libra de agua absorbe 970 Btu al cambiar de líquido a vapor a 212°F. Los rangos de temperatura usuales donde se usa agua como refrigerante son por encima de 45°F. El agua, cambiando de líquido a vapor absorbe una cantidad considerable de calor.
El volumen de vapor formado es grande. A 45°F, una libra de agua se vuelve 2040 pies³ de vapor. El agua que se evapora a 29.6"Hg produce una temperatura de refrigeración de 45°F.
Congelantes de alimentos
Cuando se procesan alimentos congelados, es mejor completar el proceso de congelación en el tiempo mas corto posible. Muchas compañías de alimentos congelados sumergen los alimentos en refrigerante líquido para congelarlos. El Departamento de Agricultura de Los Estados Unidos ha aprobado ciertos refrigerantes para estos propósitos. Estos son altos en pureza y son designados como congelantes de alimentos. Este método es bien rápido. El calor se transfiere del alimento al líquido más rápido que si fuera rodeado por aire a la misma temperatura. El refrigerante usado de esta manera no afecta el alimento.
Fluidos criogénicos
El uso de fluidos criogénicos se esta volviendo popular en la industria moderna. Los rangos en temperatura de estos fluidos va desde ¯250°F hasta ¯459.69°F. Estos son llamados rangos criogénicos.
Tales rangos de temperaturas pueden ser fácilmente alcanzados por la evaporación de fluidos criogénicos. Fluidos criogénicos comunes son: R-702 Hidrógeno, R-704 Helio, R-720 Neón, R-728 Nitrógeno, R-729 Aire, R-732 Oxigeno y R-740 Argón.
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