De entre los fluidos refrigerantes actuales existen diferentes tipos utilizados en el campo de la climatización y el frío industrial. Los fluidos refrigerantes son elementos cruciales en el diseño y funcionamiento de sistemas de refrigeración y climatización. Estos compuestos, de vital importancia en una amplia gama de aplicaciones industriales y domésticas, desempeñan un papel significativo en la regulación térmica de dispositivos y espacios.
Sin embargo, el impacto ambiental asociado con su uso ha suscitado creciente interés en el desarrollo de alternativas más sostenibles. En este artículo, exploramos el panorama actual de los fluidos refrigerantes, destacando sus propiedades, aplicaciones y el avance hacia opciones más eco-amigables en consonancia con los imperativos de conservación del medio ambiente y la mitigación del cambio climático.
Exploraremos las características termodinámicas y físicas de estos fluidos esenciales para el funcionamiento de los sistemas de refrigeración. Además, trataremos la clasificación de los refrigerantes según su toxicidad e inflamabilidad, y analizaremos en detalle los más utilizados.
Características termodinámicas de los fluidos refrigerantes
Las capacidades termodinámicas incluyen la capacidad de absorber y liberar calor, el punto de ebullición, la presión de vapor y la conductividad térmica. La selección de un refrigerante adecuado se basa en su capacidad para realizar ciclos termodinámicos eficientes, asegurando un intercambio térmico efectivo en los sistemas de refrigeración.
Dentro de las condiciones que debe de cumplir el fluido, debemos encontrar, que su punto de congelación debe ser inferior a cualquier temperatura que exista en el sistema para evitar congelaciones en el evaporador. Que su calor latente de evaporación debe ser lo más alto posible para que una pequeña cantidad de líquido absorba una gran cantidad de calor. Y minimizar el volumen específico del fluido, para reducir el tamaño de la instalación, todo lo posible.
Características físicas y químicas de los fluidos refrigerantes
Además de las propiedades termodinámicas, es esencial comprender las características físicas y químicas de los fluidos refrigerantes. La viscosidad, la densidad, la conductividad eléctrica y la solubilidad son factores clave que afectan su comportamiento en los sistemas. La estabilidad química y la compatibilidad con los materiales del sistema también son consideraciones cruciales para garantizar la durabilidad y eficiencia a largo plazo.
Clasificación por toxicidad
Una de las mayores asociaciones mundiales es la ASHRAE. Fue concebida en 1959 como la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado. La cual juega un papel crucial en la estandarización de los valores. Los refrigerantes también los podemos clasificar por su toxicidad. Tenemos dos categorías, la A y la B. Siendo la categoría A la de menor toxicidad y la B la de mayor.
Categoría A
Estamos hablando de refrigerantes cuya concentración promedio a lo largo del tiempo no genera efectos negativos para la mayoría de los trabajadores que podrían estar expuestos al refrigerante.
Categoría B
Nos referimos a refrigerantes cuya concentración media a lo largo del tiempo no produce efectos adversos para la mayoría de los trabajadores expuestos durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales. Aquí, la concentración media a la que puede estar expuesto el trabajador ha de ser inferior a 400 ml/m3.
Clasificación por inflamabilidad
Los Fluidos refrigerantes actuales se incluyen dentro de una de las cuatro categorías, 1, 2, 2L y 3 basándose en las siguientes características.
Categoría 1
Esta categoría está reservada para los refrigerantes que no presentan propagación de llama durante las pruebas a +60ºC y 101,3 kPa.
Categoría 2
Refrigerantes que cumplen tres criterios. El primero es exhibir propagación de llama durante las pruebas a +60 ºC y 101,3 kPa. También tienen un límite inferior de inflamabilidad, al formar una mezcla con el aire, igual o superior al 3,5% en volumen (V/V). Y por último poseen un calor de combustión menor a 19.000 kJ/kg.
Categoría 2L
La norma ISO 817 ha incorporado en la Categoría 2 original el criterio de reducción del riesgo debido a la baja velocidad de propagación de la llama de ciertas sustancias, estableciendo la categoría 2L, que además de cumplir con los tres criterios anteriores, presenta una velocidad de propagación de la llama inferior a 10 cm/s.
Categoría 3
Esta categoría recoge a los Refrigerantes que cumplen con otros tres criterios. El primero es mostrar una propagación de llama durante las pruebas a +60 ºC y 101,3 kPa. En segundo caso, tienen un límite inferior de inflamabilidad, al formar una mezcla con el aire, inferior al 3,5% en volumen (V/V). Y finalmente tienen un calor de combustión igual o mayor a 19.000 kJ/kg.
Los refrigerantes más empleados
Dentro de los Fluidos refrigerantes actuales, los más empleados son:
El Gas Refrigerante R-22 es un compuesto de hidroclorofluorocarbono empleado en sistemas de aire acondicionado para la refrigeración del aire. Considerado uno de los refrigerantes más antiguos y ampliamente utilizados, el R-22 ha sido una opción común en la industria.
En contraste, el gas refrigerante R-410A se utiliza en sistemas de aire acondicionado modernos y está formado por una mezcla equitativa de azufre hexafluoruro de hidrógeno (HFC) y difluorometano (HFC). Este fluido, a diferencia de otros refrigerantes que contienen Cloro y Bromo, el R-410A, solo contiene Flúor
El R-134A, es un refrigerante, un refrigerante a base de hidrofluorocarbono (HFC) que no agota la capa de ozono. Encuentra aplicación en los sistemas de aire acondicionado de vehículos y equipos de refrigeración. A pesar de ser de la misma categoría que el R-22, el R-134A contribuye menos al deterioro de la capa de ozono.
Finalmente, el 404A. Se trata de un refrigerante de hidrofluorocarbono (HFC) compuesto por una mezcla de R-125, R-134a y R-143a. Su desarrollo tuvo como objetivo la sustitución de los refrigerantes R-502 y R-22, empleados comúnmente en equipos de refrigeración comercial para rangos de temperatura baja y media. Este compuesto, gracias a sus características específicas, resulta idóneo para aplicaciones en exhibidores, vehículos refrigerados, máquinas de hielo y diversas otras aplicaciones similares.
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