Refrigerantes

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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.

Efecto de la temperatura y la presión

Como se describió en páginas anteriores, podemos licuar cualquier gas bajando su temperatura. A algunas temperaturas, el gas puede licuarse aumentando la presión. Sin embargo, existen temperaturas a las que los gases no pueden licuarse independientemente de la presión aplicada. Estas se denominan temperaturas críticas.

Por ejemplo, podemos convertir el vapor en agua bajando su temperatura por debajo de los 212 °F o elevando la presión; pero a 689° F. ninguna cantidad de presión efectuará el cambio. Cualquiera que viva a gran altura ha notado que los alimentos hervidos deben cocinarse durante un período de tiempo más largo o bajo presión. Las temperaturas de ebullición de los puntos son más bajas a presiones atmosféricas más bajas y más altas a presiones atmosféricas más altas. La presión crítica de un gas (vapor de agua) es la presión mínima requerida para licuarlo (condensarlo) a su temperatura crítica.

La presión crítica de un refrigerante debe estar por encima de cualquier presión de condensación que pueda encontrarse durante un ciclo de operación; de lo contrario, el gas a alta presión no se condensaría y la máquina de refrigeración dejaría de funcionar. Si las presiones de condensación ordinarias están cerca de la presión crítica, la cantidad de energía requerida para comprimir el refrigerante es excesiva; por lo tanto, la presión crítica de un refrigerante debe estar muy por encima de la presión de condensación normal.

Si la temperatura crítica de un refrigerante no es superior a la temperatura de condensación, el gas caliente procedente del compresor no se condensará independientemente de la presión. Si el diferencial de temperatura es pequeño, el consumo de energía es excesivo.

Si el gas caliente que sale del compresor no se enfría, el ciclo de refrigeración no está completo. El calor transferido al refrigerante en el evaporador no puede disiparse en el condensador. ¿Qué calor se transfirió en el evaporador? El calor de la comida y el área cerrada.

Esto hizo que el refrigerante se evaporara. Expliquemos a fondo este proceso de calor y vaporización.

Calor latente de vaporización.

Con la excepción de la cantidad comparativamente pequeña de calor absorbido por el vapor sobrecalentado en el evaporador y en esa parte de la línea de succión dentro del espacio del refrigerador, toda la capacidad de absorción de calor o refrigeración que tiene un refrigerante proviene de su calor latente de vaporización. En otras palabras, depende de cuánto calor requiere el refrigerante por libra para cambiar de líquido a gas. En igualdad de condiciones, el refrigerante que tiene el mayor calor latente de vaporización es el más deseable.

Punto de ebullición y temperatura de condensación.

Cada refrigerante se compone de una combinación de elementos químicos. Los diversos componentes de cada uno difieren en alcanzar su punto de ebullición o la temperatura a la que se condensan. El punto de ebullición de un refrigerante es la temperatura y la presión a la que cambia de líquido a baja presión a gas a baja presión. El calor requerido proviene del área a bajar de temperatura. El evaporador es la sección de absorción de calor de un sistema. Como se indicó anteriormente, el refrigerante R-12 tiene un punto de ebullición de -21.7° F.(-17.22 ºC ) a presión atmosférica. Este punto de ebullición está muy por debajo de la temperatura de evaporación más baja a la que opera el sistema.

La temperatura crítica de un refrigerante suele ser considerablemente más alta que la temperatura y la presión de condensación requeridas en un sistema operativo. La temperatura crítica del R-12 es de 233 °F y la presión crítica es de 582 libras por pulgada cuadrada.

El medio de enfriamiento, como el aire o el agua, es más frío que el refrigerante cuando ingresa al condensador. El calor es absorbido por el medio refrigerante y disipado a la atmósfera, lo que cambia el estado del refrigerante de gas a líquido.

Clasificación de Refrigerantes. Hoy en día hay una serie de diferentes refrigerantes utilizados por los fabricantes de máquinas de refrigeración. Los siguientes párrafos están dedicados a una discusión de algunos refrigerantes diferentes, sus características y los métodos utilizados en las pruebas de fugas.

Amoníaco (NH3). Este refrigerante se usa más en ciertas aplicaciones en la industria y también en el refrigerador de tipo absorción. El amoníaco es incoloro y tiene un olor acre. Hierve a -28°F (-33.33ºC).

Presión atmosférica. Cuando se mezclan un volumen de amoníaco y dos volúmenes de aire, existe peligro de explosión. El amoníaco es muy tóxico y requiere accesorios pesados. Las unidades que utilizan amoníaco deben enfriarse con agua. Para detectar fugas de amoníaco, el reparador utiliza una vela de azufre, cuya llama desprende un humo blanco al contacto con un vapor de amoníaco. Otro medio más para detectar una fuga de amoníaco es el método del papel de fenolftaleína. Una concentración leve de amoníaco hace que el papel se vuelva rosado; concentraciones más pesadas vuelven el papel escarlata.

Refrigerante (R-12). El refrigerante 12 es incoloro e inodoro tanto en forma líquida como gaseosa. Si hay una gran concentración de este gas, es evidente un olor muy leve, pero el vapor no irritará la piel, los ojos, la nariz o la garganta. R-12 hierve a -21,7° F (- 33.33ºC) bajo presión atmosférica. La presencia de humedad en el R-12 no provoca corrosión; sólo se produce una ligera decoloración del latón, el cobre y el acero. No es combustible y también se mezcla fácilmente con el aceite. Para detectar R-12 y otras fugas de refrigerante halógeno, se puede usar el detector de haluro. También se pueden utilizar otros métodos.

Dióxido de carbono. El gas de dióxido de carbono es inofensivo para respirar excepto, por supuesto, en grandes concentraciones cuando se excluye todo el oxígeno. En tales casos, se produce asfixia. Tiene un olor ligeramente picante y un sabor ácido.

Debido a su baja eficiencia en comparación con otros, este refrigerante rara vez se usa en refrigeradores domésticos. Se utiliza principalmente en sistemas industriales y en barcos.

Otros refrigerantes. Otros refrigerantes utilizados en gran medida en la industria de la refrigeración son el Refrigerante-11, el Refrigerante-22 y el Refrigerante-11. Los refrigerantes menos utilizados son el Refrigerante-21, el Refrigerante-113, el butano, el etano, el propano y el formiato de metilo.

Debe familiarizarse con las precauciones de seguridad relacionadas con los refrigerantes, ya que, como mencionamos anteriormente, trabajar con seguridad beneficia tanto al equipo como a usted.

Transferencia de Refrigerantes.

Los refrigerantes están disponibles en cantidades que van desde un vagón de ferrocarril hasta una lata de 1 libra (0.45 Kg). Sin embargo, la mayor parte del refrigerante está en cilindros de 145 libras (65.7 Kg). Estos cilindros son demasiado pesados para que el técnico los mueva de un lugar a otro, por lo que el refrigerante debe transferirse a contenedores más pequeños. Esto se hace obteniendo un pequeño cilindro diseñado para el gas particular que se va a transferir. Conecte una línea de carga, pese el cilindro vacío y enfríelo si es posible (póngalo en hielo u otros métodos), invierta el cilindro lleno y abra las válvulas de ambos cilindros. Detenga la transferencia cuando el cilindro pequeño se llene con un 80-85 por ciento de líquido.

PRECAUCIÓN: Nunca llene un cilindro con más del 85 por ciento de líquido y siempre use equipo de protección cuando transfiera refrigerante.

Veamos lo que se puede hacer y no hacer al manipular cilindros de refrigerante.

Como dijimos antes, siempre debe usar equipo de protección mientras carga o transfiere refrigerante. Sin embargo, si algo sucede cuando no tienes el equipo de protección puesto y el refrigerante entra en contacto con tus ojos o piel, debes conocer los primeros auxilios que te ayudarán. Si el refrigerante entra en contacto con los ojos, se pueden bañar en una solución de ácido bórico al 2 por ciento. Para la congelación en la piel, se puede bañar el área con agua fría y masajear alrededor del área hasta que se restablezca la circulación. No rascarse las ampollas heladas.

Un refrigerante es el portador de calor en un sistema; en consecuencia, se encuentra en diferentes partes del sistema en diferentes estados. ¿Cómo sabemos en qué estado se encuentra el refrigerante dentro del sistema? Muy fácil; usamos la tabla de refrigerante. Hay muchas tablas disponibles, provistas por los proveedores de productos de refrigeración. Usando la tabla, podemos verificar las presiones dentro del sistema y convertir las presiones en temperaturas. Esto también puede decirnos si es seguro abrir el sistema. Recuerde, aunque sepa un poco de primeros auxilios, es mejor prevenir que lamentar.

Se han compilado tablas a través de experimentos e investigaciones para cada uno de los refrigerantes más utilizados. Estas tablas muestran la presión, la densidad, el volumen, el contenido de calor y el calor latente correspondientes a ciertas temperaturas. Los gráficos están diseñados de tal manera que cuando tiene una condición dada, puede determinar los otros factores relativos.

Hemos dado una reseña sobre algunos de los refrigerantes más importantes y su propósito como portadores de calor en un sistema de refrigeración. Un refrigerante es el torrente sanguíneo de cualquier refrigerador; elimina calor a baja presión a medida que se evapora y cede calor a alta presión a medida que se condensa. Se discuten las propiedades de algunos de los gases refrigerantes más comunes y se señalan las características, así como las precauciones de seguridad que son esenciales y deben observarse. Usted es quien manipulará el refrigerante, así que no se descuide, ya que pueden causar lesiones personales.

Siga las precauciones de seguridad, el manejo seguro de los gases y el tratamiento de primeros auxilios donde se enumeran lo que se debe y lo que no se debe seguir al manejar refrigerantes. Lea y preste atención; estos son para su propio beneficio.