REFRIGERANTE: Sustancia utilizada en los mecanismos de refrigeración. Este absorbe calor en el evaporador, cambiando de estado de líquido a vapor, liberando su calor en un condensador, al regresar de nuevo del estado gaseoso al estado líquido.
El calor no se puede transferir desde el interior del refrigerador hacia el exterior sin algún tipo de medio o dispositivo de transporte de calor. Este medio se llama refrigerante.
2. ¿Qué es exactamente el refrigerante? Bueno, el diccionario lo define de la siguiente manera: "Una sustancia, como hielo, aire líquido, amoníaco o dióxido de carbono, que se usa en refrigeración". Podríamos definir refrigerante como el medio (líquido o gas) que se utiliza para transferir calor del evaporador al condensador.
3. Los requisitos para un refrigerante casi se explican por sí mismos. Es obvio que un mecanismo automático debe ser seguro; es decir, libre del peligro de gases venenosos, inflamables o explosivos. Los refrigerantes deben ser no corrosivos para que el metal más común pueda usarse en la construcción de la parte de la máquina. También debe ser tal que su presencia pueda detectarse fácilmente y rastrearse hasta su fuente en caso de fugas. También es deseable mantener las presiones dentro del ciclo de refrigeración lo más cerca posible de la presión atmosférica, ya que cualquier gran diferencia en las presiones tiende a causar fugas, sobrecargar el compresor y reducir la eficiencia general del sistema. Otra característica deseable de un refrigerante es la estabilidad. Si un refrigerante va a tener esto, entonces debe permanecer químicamente sin cambios mientras pasa constantemente de una temperatura baja a una temperatura alta y de regreso a una temperatura baja. No debe establecer una reacción química con los lubricantes utilizados en el sistema. No debe deteriorarse químicamente si entra en contacto con el aire o la humedad dentro del sistema.
4. Actualmente se utilizan varios tipos de refrigerantes. La elección depende de la aplicación. Cada fabricante adjunta a su unidad una placa de identificación que indica el tipo y la cantidad de carga en el sistema. Ni siquiera se debe considerar cambiar a un refrigerante diferente, ya que la mayoría de las unidades están diseñadas para usarse con un refrigerante específico. Cada refrigerante tiene una relación presión-temperatura diferente.
¿Qué son los refrigerantes?
Al final del milenio pasado, se realizaron muchas listas de hechos destacados o “diez primeros” del siglo XX, en las cuales la refrigeración figuraba como uno de los inventos más significativos. Junto a los vuelos espaciales y las computadoras, la refrigeración se destacó como una de las invenciones clave, ya que sin ella no sería posible la conservación de alimentos. Además, no existirían edificios de gran altura ni instalaciones modernas de atención médica como las que conocemos hoy.
El diccionario Webster define a los refrigerantes como "una sustancia que se usa en un ciclo de refrigeración o directamente como el hielo que se usa para la refrigeración". Una persona ajena a la industria de la climatización podría describir un refrigerante como cualquier tipo de fluido utilizado en un acondicionador de aire. Muchos en la industria, por su parte, pensarían inmediatamente en los CFC (clorofluorocarbonos).
Si bien estas definiciones son precisas, los refrigerantes son mucho más que eso. El agua es un refrigerante utilizado en máquinas de absorción. El dióxido de carbono (CO2) y el amoníaco (NH3) son ejemplos de refrigerantes "naturales". Además, sustancias inflamables como el propano y el isobutano también se utilizan como refrigerantes. A este grupo se suman los CFC, HCFC y HFC. ASHRAE 34, la Designación y Clasificación de Seguridad de los refrigerantes, abarca más de 100 refrigerantes, aunque muchos de ellos no se usan de forma habitual en la climatización comercial.
Los refrigerantes son sustancias químicas. Algunas de estas sustancias, como el R-141b, se utilizan en diversas aplicaciones industriales, como agentes espumantes, que tienen poco que ver con los "espacios climatizados".
Los refrigerantes se emplean en sistemas de refrigeración como acondicionadores de aire de automóviles, acondicionadores de aire tipo ventana, refrigeradores, congeladores, enfriadores de agua y deshumidificadores. Los refrigerantes más comunes incluyen los clorofluorocarbonos (CFC) como el R12 y los hidrofluorocarbonos (HCFC) como el R22. Estos refrigerantes, conocidos comercialmente como Freón, han sido eliminados de los equipos de aire acondicionado y reemplazados por el R134a, un compuesto diseñado específicamente para sustituir tanto al R12 como al R22.
En un sistema de refrigeración, el agente que absorbe, transporta o libera calor desde el lugar que se va a enfriar puede ser denominado refrigerante. Esta transferencia de calor generalmente ocurre a través de un cambio de fase del refrigerante. La definición más completa de refrigerante es la siguiente:
"Refrigerante es el fluido utilizado para la transferencia de calor en un sistema de refrigeración que absorbe calor durante la evaporación en una región de baja temperatura y presión, y libera calor durante la condensación en una región de mayor temperatura y presión."
Un poco de historia del refrigerante
La refrigeración mecánica existe desde mediados del siglo XIX. La primera máquina práctica fue construida por Jacob Perkins en 1834 y utilizaba éter como refrigerante en un ciclo de compresión de vapor. El dióxido de carbono (CO2) fue utilizado por primera vez como refrigerante en 1866, y el amoníaco (NH3) lo fue en 1873. Otros productos químicos usados como refrigerantes en compresión de vapor incluyen el chymgene (gasolina éter y nafta), dióxido de azufre (R-764) y éter de metilo, aunque estos se limitan a aplicaciones industriales. Durante un largo período, la conservación de alimentos se hacía principalmente con bloques de hielo recolectados en invierno o fabricados a través de procesos industriales.
A principios del siglo XX, los sistemas de refrigeración fueron utilizados para aire acondicionado en importantes edificios. El edificio Milam en San Antonio, Texas, fue el primer rascacielos acondicionado completamente.
En 1926, Thomas Midgley desarrolló los primeros CFC, específicamente el R-12. Los CFC eran no inflamables, no tóxicos (en comparación con el dióxido de azufre) y eficientes, por lo que rápidamente se convirtieron en la opción preferida para la refrigeración. La producción comercial comenzó en 1931. Willis Carrier desarrolló el primer enfriador centrífugo para uso comercial, marcando el inicio de la era moderna de la refrigeración y el aire acondicionado.
A lo largo de los años, diversos refrigerantes se hicieron populares en la industria del aire acondicionado, entre ellos el CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC-114 y el HCFC-22. Para 1963, estos refrigerantes representaban el 98% del uso de flúor orgánico en la industria.
A mediados de la década de 1970, surgieron preocupaciones sobre el adelgazamiento de la capa de ozono y si los CFC podrían ser parcialmente responsables de este fenómeno. Esto llevó a la ratificación del Protocolo de Montreal en 1987, que exigió la eliminación gradual de los CFC y HCFC. A partir de entonces, los HFC comenzaron a desempeñar un papel más importante como refrigerantes, mientras que los HCFC fueron utilizados de forma temporal antes de su eliminación gradual.
En la década de 1990, el calentamiento global se convirtió en una preocupación ambiental de gran escala. Si bien hay muchos factores que contribuyen al calentamiento global, los refrigerantes volvieron a ser un tema de discusión, ya que los sistemas de aire acondicionado y refrigeración consumen gran cantidad de energía (alrededor de un tercio de la energía en EE. UU. se destina a operar edificios) y muchos refrigerantes son gases de efecto invernadero.
Aunque la norma ASHRAE Standard 34 clasifica más de 100 refrigerantes, solo unos pocos son utilizados en aplicaciones comerciales de aire acondicionado.
Clasificación de los refrigerantes
Los refrigerantes pueden clasificarse de diversas formas:
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Según su principio de funcionamiento: Los refrigerantes primarios son aquellos que pasan a través de los procesos de compresión, condensación, expansión y evaporación en un ciclo cerrado. Ejemplos incluyen el amoníaco, R12, R22 y CO2. Los refrigerantes secundarios, como agua o soluciones de salmuera, no participan en estos procesos cíclicos y se utilizan solo como medios de transferencia de calor.
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Según consideraciones de seguridad:
- Refrigerantes seguros: No tóxicos y no inflamables, como R11, R12, dióxido de carbono y agua.
- Tóxicos y moderadamente inflamables: Como el amoníaco y el dióxido de azufre.
- Altamente inflamables: Como el butano, isobutano, propano, etileno y metano.
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Según su composición química:
- Compuestos halocarbonados: Se obtienen mediante la sustitución de átomos de hidrógeno en compuestos como etano o metano con halógenos.
- Azeótropos: Mezclas de refrigerantes que actúan como un único compuesto.
- Compuestos de oxígeno y nitrógeno: Como el amoníaco.
- Compuestos inorgánicos: Divididos en criogénicos (como nitrógeno y helio) y no criogénicos.
Es importante señalar que un refrigerante puede pertenecer a más de una categoría según sus características.
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