Refrigerantes

1. Profesor: Luis Castillo.
Realizado por:
José Merentes
C.I:10577802
Luis Veliz
Luis Guilarte
C.I.: 20.422.056
Maturín, Agosto 2016.
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Escuela de Ingeniería Mecánica
Extensión Maturín, Estado Monagas.

2. INTRODUCCIÓN
La Refrigeración es una técnica que se ha desarrollado con el transcurso del
tiempo y el avance de la civilización; como resultado de las necesidades que la
misma sociedad presenta, a medida que avanza la tecnología y la invención en
diferentes campos, contribuyendo a elevar el nivel de vida de las personas. La
base sobre la que se fabrican nuevas sustancias y materiales la suministra la
ciencia, siendo un tema muy interesante la selección de los refrigerantes, por dos
razones principales: en primer lugar, los parámetros de operación que alcanza
cada uno de ellos, esto es: presión, temperatura de evaporación y condensación.
En segundo lugar la contribución a la destrucción de la capa de Ozono logrando
aumentar el calentamiento global.
Las aplicaciones de la Refrigeración son muy numerosas, siendo una de las
más comunes la conservación de alimentos. La diversidad de equipos empleados
para refrigeración es muy grande, y su funcionamiento se ajusta, en términos
generales, a ciertos procesos termodinámicos tales como: evaporación,
compresión, condensación y expansión. Cada sistema tiene sus características
particulares. Cada tipo de compresor opera según distintos mecanismos de
compresión (alternativos, rotativos, helicoidales, entre otros). Cada dispositivo de
control está diseñado para mantener algún parámetro de funcionamiento de un
equipo entre determinados límites, principalmente: temperaturas, presiones,
acumulación de hielo, entre otros fenómenos que se desea controlar. Así pues, la
selección del Refrigerante, dependen en gran medida de cuanta carga térmica se
desea extraer, del tipo de instalación que se requiere y del costo tanto inicial como
de mantenimiento. A continuación presentamos las características básicas y los
aspectos más destacados de los refrigerantes, para las diferentes cargas de
Refrigeración que existen.

3. Definición
De manera general, un refrigerante es cualquier cuerpo o substancia que
actúe como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o
substancia. Desde el punto de vista de la refrigeración mecánica por evaporación
de un líquido y la compresión de vapor, se puede definir al refrigerante como el
medio para transportar calor desde donde lo absorbe por ebullición, a baja
temperatura y presión, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta temperatura
y presión.
Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración
mecánica. Cualquier substancia que cambie de líquido a vapor y viceversa, puede
funcionar como refrigerante, y dependiendo del rango de presiones y temperaturas
a que haga estos cambios, va a tener una aplicación útil comercialmente.
Existe un número muy grande de fluidos refrigerantes fácilmente licuables; sin
embargo, sólo unos cuantos son utilizados en la actualidad. Algunos se utilizaron
mucho en el pasado, pero se eliminaron al incursionar otros con ciertas ventajas y
características que los hacen más apropiados. Recientemente, se decidió
descontinuar algunos de esos refrigerantes antes del año 2000, tales como el R-
11, R-12, R-113, R-115, etc., debido al deterioro que causan a la capa de ozono en
la estratósfera. En su lugar, se van a utilizar otros refrigerantes como el R-123, el
R-134a y algunas mezclas ternarias. Los grandes fabricantes de refrigerantes,
siguen trabajando en el desarrollo de nuevos productos.
La empresa DUPONT inventó el método y el uso público del sistema numérico para
clasificar los gases fue autorizado en el año de 1956 y con el tiempo se volvió una
norma utilizada por la industria. Posteriormente, ANSI y ASHRAE lo convirtieron en
el Standard 34. La tabla de seguridad para los gases refrigerantes, se basa en la
toxicidad y la inflamabilidad del gas.
La clasificación de la toxicidad de los gases está basada en los índices
TLV/TWA.
“TLV” (Threshold Limit Value).
- Concentración máxima permisible, expresada en la exposición al gas en el orden
de 8 a 12 hrs. por día, cinco días a la semana, durante 40 años, y el TWA (Time-
Weighted Average).

4. - Concentración ponderada en el tiempo, expresada en horas por día. Los gases
refrigerantes están clasificados en dos clases, dependiendo del tiempo máximo
permisible en que una persona puede estar expuesta a éstos.
La intención de este standard es la de referirse, por un método simple, a los
refrigerantes con números y letras, en vez de utilizar el nombre químico del gas,
fórmula o marca.
Tabla 1. Algunas características de clasificación del Standard 34
Serie Nombre Gas
000 Metanos R-12
100 Etanos R-134ª
200 Propanos R-290
400 Zeotropos R-401ª
500 Azeotropos R-502
600 Orgánicos R-600ª
700 Inorgánicos R-717
 La letra minúscula denota un gas isómero, ejemplo en el R-134a. Esta indica
la simetría en pesos atómicos. El más simétrico no tiene letra y al aumentar
la asimetría se colocan las letras a, b, c, etc.
 La letra mayúscula denota una mezcla zeotrópica y quedan dentro de la
serie 400. Ejemplo en el R-401A. Las letras A, B, C, a la derecha del número
se utilizan para diferenciar mezclas con los mismos componentes pero con
diferente proporción. Ejemplos: R-401A, R-401B, R-407C.
 Si la mezcla es azeotrópica quedan en la serie 500 y el número es arbitrario,
responde al orden de aparición del refrigerante. Ejemplos: R-502, R-507.
 Para los refrigerantes inorgánicos se reserva la serie 700. Ejemplo: R-717
que es el amoniaco.

5. Respecto de los dígitos numéricos, el standard dice:
• Primer dígito, de derecha a izquierda = número de átomos de flúor en el
compuesto.
• Siguiente dígito hacia la izquierda = número de átomos de hidrógeno más 1.
• Tercer dígito hacia la izquierda = número de átomos de carbono menos 1 (no se
usa cuando es igual a cero).
• Cuarto dígito hacia la izquierda = número de enlaces dobles.
Ejemplo: R-22 (CHClF2).
• Número de átomos de Flúor = 2
• Número de átomos de Hidrógeno = 2
• Número de átomos de Carbono = 0
• Puesto que el carbón tiene cuatro ligas y el total de F y H es igual a 3, existe un
átomo de Cl.
• Clase A: TLV/TWA 400 ppm o mayor.
• Clase B: TLV/TWA 399 ppm o menor.
La inflamabilidad también se clasifica:
• Clase 1: no propaga la flama.
• Clase 2: baja propagación de flama.
• Clase 3: alta propagación de flama.
Tabla 2. Clasificación de seguridad de los refrigerantes

6. Los refrigerantes se pueden clasificar según la tabla número 2. Como se ve, un gas
refrigerante “A1” significa que es uno de los gases más seguros con los que se
puede trabajar, y el “B3” es el más peligroso. Los refrigerantes recomendados para
las sustituciones, generalmente están clasificados como “A1”.
Tabla 3. Algunos refrigerantes que son compuestos puros del Standard 34
Número
ASHRAE
Clasificación de
Seguridad
Fórmula
Empírica
Nombre Químico
R-11 A1 CFC Triclorofluorometano
R-12 A1 CFC Diclorofluorometano
R-134a A1 HFC Tetrafluorometano
R-290 A3 HC Propano
R-600 A3 HC Butano
R-600a A3 HC Isobutano
R-717 B2 Amoniaco
Fórmula Empírica.
La tercera columna de las tablas 3 y 4 indica qué clase de gas refrigerante es.
La nomenclatura aquí mostrada es:
CFC…………Clorofluorocarbono
HCFC……….Hidroclorofluorocarbono
HFC…………Hidrofluorocarbono
HC…………..Hidrocarbono (Hidrocarburo)

7. Tabla 4. Algunos refrigerantes que son zeotropos y azeotropos del Standard 34
Número
ASHRAE
Clasificación de
Seguridad
Fórmula
Empírica
Componentes Porcentajes
R-401A A1/A1 HCFC R-22/R-152a/R-
124
53/13/34
R-401B A1/A1 HCFC R-22/R-152a/R-
124
61/11/28
R-404A A1/A1 HFC R-125/R-
143A/R-134a
44/52/04
R-407C A1/A1 HFC R-32/R-125/R-
134a
23/25/52
R-502 A1 CFC R-22/R-115 48.8/51.2
R-507A A1/A1 HFC R-125/R-143a 50/50
Características generales de los gases refrigerantes.
Los CFC.
• Los refrigerantes CFC tienen un elevado PAO (Potencial de Agotamiento de
Ozono), y están clasificados como una SAO (Sustancia Agotadora de la Capa
de Ozono) esto hace que estén en fase de eliminación actualmente y ya no
se fabriquen en nuestro país.
• Son refrigerantes que tienen clasificación A1. No son inflamables ni
explosivos. Se descomponen en presencia de la llama de nuestro soplete
dando a lugar la presencia de un gas irritante llamado fosgeno, motivo por
el cual debemos de ventilar el área en donde estemos trabajando.
• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la
espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas
ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.
Los HCFC.
• Actualmente a nivel global se está reduciendo gradualmente la producción
de estos refrigerantes. Su presencia en el mercado de los Estados Unidos

8. está limitada hasta el 2010; aunque en muchos países de la Comunidad
Europea, por su cuenta, han adelantado esta fecha.
• Al igual que los CFC son refrigerantes que han tenido una gran presencia en
el mercado, principalmente el R-22.
• Tienen la clasificación A1, no son inflamables ni explosivos. Al igual que los
CFC se descomponen en presencia de la llama de nuestro soplete dando a
lugar la presencia de un gas irritante llamado fosgeno, motivo por el cual se
deben tomar las mismas precauciones.
• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la
espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas
ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.
Los HFC.
 Los refrigerantes HFC se consideran de nueva generación, ya que han sido
creados para sustituir a los CFC y los HCFC.
 En un principio han sido considerados como ecológicos, por no dañar a la
capa de ozono atmosférico. La presencia de flúor en su composición
provoca que al ser emitidos se comporten como un gas de efecto
invernadero y estos contribuyan al calentamiento global. Por esta razón,
tienen que ser sometidos a restricciones en cuanto a su uso para reducir al
mínimo sus emisiones.
• Su PAO es de cero por lo que se consideran refrigerantes definitivos.
• En general tienen valores de PCG (Potencial de Calentamiento Global)
elevados, lo que implica una influencia elevada en el efecto invernadero
global. Esto significa que en el futuro, todas las instalaciones de
refrigeración y aire acondicionado estarán controladas por reglamentaciones
relacionadas con el ambiente.
• Tienen clasificación A1, no son inflamables ni explosivos.
• En comparación con las instalaciones que trabajan con CFC, las
instalaciones de refrigerantes del tipo HFC necesitan de un 5% a un 30%
menos de refrigerante para lograr las mismas condiciones de trabajo.
• Al estar constituidos por moléculas mucho más pequeñas que las de los
refrigerantes antiguos, las probabilidades de fuga son mucho mayores. Esta
característica hace que se deban aumentar las medidas para asegurar la
hermeticidad de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado.
• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la
espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas
ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.

9. LOS HIDROCARBONOS HC (HIDROCARBUROS).
 Son refrigerantes que tienen clasificación A3, su uso requiere una serie de
precauciones entre las que se encuentra el conocimiento profundo del
refrigerante.
• Hay que destacar que el uso de los hidrocarbonos como refrigerante
siempre estará limitado y condicionado por las fuertes regulaciones
aplicadas al uso de este tipo de gas.
• Se prevé que sean aplicados en sistemas combinados como refrigerantes
secundarios, de manera que el refrigerante HC quede confinado en caso de
fuga.
CARACTERISTICAS ESPECÍFICAS DE LOS REFRIGERANTES.
- Calor latente de evaporación alto: cuanto mayor sea su valor menor
cantidad de refrigerante hay que utilizar en el proceso de refrigeración para
obtener una temperatura determinada.
- Presión de evaporación superior a la atmosférica: para evitar que entre
aire en el circuito de refrigeración, lo que acarrearía el problema de que el
agua contenida en el aire se solidificase y obturase algún conducto.
- Punto de ebullición lo suficientemente bajo para que sea inferior a la temperatura
de trabajo del evaporador.
- Temperaturas y presión de condensación bajas: así se evitan trabajar con
presiones de condensación altas en el compresor lo que se traduce en un
considerable ahorro tanto de energía como en el costo de la instalación.
- Inercia química: es decir que no reaccione con los materiales que componen el
circuito ni con el aceite del compresor.
- Ha de ser inmiscible o totalmente miscible con el aceite del
compresor: la solubilidad parcial da origen a problemas de depósitos de aceite en
el evaporador.
- Debe de ser químicamente estable: hasta el grado de no ser inflamable ni
explosivo.
- Ha de ser soluble en agua: de esta forma se evita que el agua libre pueda
formar cristales de hielo. Por este motivo los circuitos de refrigeración van
provistos de filtros deshidratantes.
- Debe ser no tóxico para el hombre.

10. - Debe tener un impacto ambiental bajo o nulo en el caso de ser liberado por
posibles fugas.
- Debe ser fácilmente detectable por el olfato para poder localizar las fugas que se
produzcan en el sistema.
- Debe ser barato.
Código de Colores para los Cilindros de Refrigerantes.
Los contenedores utilizados para el manejo de refrigerantes ya sea a granel,
en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algún
color. Hace algunas décadas no había unificación de colores por parte de los
fabricantes de refrigerantes. Posteriormente, se estandarizó un código de colores
adoptado mundialmente por los fabricantes, aunque no era un método
oficialmente reconocido para identificar el contenido del cilindro, como sucedía con
otros gases industriales, tales como el nitró-geno, el acetileno, el oxígeno, etc.
En años recientes, con el surgimiento de una gran cantidad de nuevos
refrigerantes para reemplazar a los CFC's y algunos HCFC's, la codificación de
colores no se hace arbitrariamente. La mayoría de los fabricantes se apegan a los
lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute),
para la asignación de colores a los contenedores de refrigerantes. Esta
codificación, permite a los técnicos y contratistas identificar rápida y fácilmente el
refrigerante, por el color del contenedor, evitando mezclar accidentalmente
diferentes refrigerantes en un sistema. Pero siempre se debe leer la etiqueta e
identificar el contenido, antes de utilizarlo. A continuación, en la figura.1, se
muestra una lista de los refrigerantes más populares que incluye algunos que ya
están descontinuados, y también algunos de los nuevos.

11. Figura.1
REFRIGERANTE
N°
COLOR DE
BOMBONA
R-11 Naranja
|R-12 Blanco
R-13 Azul claro / Banda azul
oscuro.
R-22 Verde
R-123 Gris claro (plata)
R-134a Azul claro (celeste)
R-401A (MP-39) Rojo-Rosado (Coral)
R-401B (MP-66) Amarillo-Café (Mostaza)
R-402B (HP80) Café Claro (Arena)
R-402B (HP81) Verde Aceituna
R-404A (HP62) Naranja
R-407C (AC9000) Gris
R-410A (HP Rosado
R-500 Amarillo
R-502 Morado Claro (Orquídea)
R-503 Azul-Verde (Acgua)
R-507 (AZ-50) Marrón
R-717 Plata
COMPRESOR.
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar
la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son
los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre
la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido
a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su
presión y energía cinética impulsándola a fluir.
En las instalaciones de refrigeración encontraremos normalmente tres
tipos de compresores:
Herméticos. Todo el conjunto motor-compresor está internamente en una
carcasa soldada sin accesibilidad, normalmente están instalados en equipos de
pequeñas potencias, siendo de menor costo y ocupan menor espacio.

12. Semihermeticos: El eje del motor es prolongación del cigüeñal del compresor y
están en una misma carcasa accesible desde el exterior. Se utilizan en potencias
medias y eliminan los problemas de alineamiento entre el motor y el compresor.
Abiertos: El cigüeñal es activado por un motor exterior al compresor. Se utilizan
para medias y grandes potencias y son los más versátiles y accesibles.
Función del Compresor.
Los compresores administran la distribución del refrigerante, absorbiendo
energía de las áreas frías y transfiriéndola a áreas más calientes dentro de la
unidad. Los compresores alternan el refrigerante de vapor de baja presión a alta
presión, alternando el enfriamiento usando un sistema de dos etapas para
mantener los artículos fríos a una temperatura mientras se mantienen los artículos
congelados en el área de alta presión. Los compresores se clasifican como abiertos
o sellados. Los compresores abiertos se usan para aplicaciones grandes como los
que se usan en instalaciones de producción y tienen un motor eléctrico externo.
Aplicaciones LBP, MBP Y HBP.
Es necesario comprender qué es lo que indican esas nomenclaturas.
Los compresores se pueden clasificar en tres tipos, en cuanto a su aplicación: LBP,
MBP, HBP.
La nomenclatura LBP viene de Low Back Pressure (o baja presión de retorno),
asociada a bajas temperaturas de evaporación (sistemas de baja). Los
compresores LBP son normalmente utilizados para aplicación en freezers,
refrigeradores y conservadoras.
El segundo tipo es MBP, sigla de Medium Back Pressure (mediana presión de
retorno), cuyos modelos se aplican para medianas temperaturas de evaporación
(sistemas de mediana), como exhibidores de bebidas y autoservicios.
Por su turno, los modelos HBP, o High Back Pressure (alta presión de retorno),
deben ser aplicados para alta temperatura de evaporación (sistemas de alta),
como en enfriadoras de refrescos, deshumidificadores y secadoras de aire.

13. Es importante subrayar que esa nomenclatura depende de cada fabricante de
compresor, pudiendo sufrir alteraciones. Es muy común utilizar modelos de
compresores que sean la unión de dos tipos, como L/MBP.
Relación con el fluido refrigerante y la presión de trabajo
Normalmente en campo asociamos la temperatura del evaporador del sistema de
refrigeración con la presión en la línea de baja indicada en el dispositivo de
medición (manifold o manómetro).
Se debe tener atención para el hecho de que cada fluido refrigerante posee
presiones específicas de trabajo. Por ello, es necesario tener cuidado para no
equivocarse en el momento de hacer la carga de gas, por no estar acostumbrado a
trabajar con un determinado fluido refrigerante. Aunque en el caso de la
instalación de un compresor para la aplicación correcta, el error en la carga de gas
provocará problemas.
Figura.2
La figura.2 Al lado muestra como se manifiesta la diferencia entre temperatura de
evaporación, presión de retorno y fluido refrigerante. Observándola, se puede
hacer comparaciones para los principales fluidos refrigerantes que están en uso o
se han utilizado.

14. Suponiéndose un sistema de refrigeración cuya presión de retorno es de 45 psig,
tendríamos las siguientes situaciones para los fluidos presentados en la figura:
R404A – la temperatura de evaporación sería de -30°C y, consecuentemente, la
aplicación sería LBP, como un freezer;
R22 – la temperatura de evaporación sería de -24°C y, por lo tanto, la aplicación
sería LBP, como una congeladora;
R12 – la temperatura de evaporación sería de -11°C y, en consecuencia, estaría en
el final del rango de LBP, como una cervecera;
R134a – la temperatura de evaporación sería de -8°C y, así, estaría en el rango de
L/MBP, como un exhibidor de bebidas o autoservicio;
R600a – la temperatura de evaporación sería de +8°C, lo que significa que estaría
en el rango de HBP, como un bebedero.
De esa manera, es necesario tener cuidado no sólo en la elección del compresor,
sino también en el momento de instalar y hacer la carga de gas en el sistema.
Qué considerar en la elección del compresor.
Cuando el cambio del compresor es necesario, siempre se debe verificar el tipo de
aplicación en que se lo utilizará, para elegir el modelo adecuado.
Figura.3
CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES

15. Por ello, el primer paso en una sustitución es saber cuál era el compresor original o
cuál es la aplicación del producto. Eso porque las condiciones de funcionamiento
del compresor pueden variar mucho, conforme al proyecto del equipo en que se lo
utiliza. No se debe pensar que para todos los bebederos vale el mismo tipo:
existen modelos que exigen compresores HBP y otros proyectados para la
utilización de L/MBP.
Existen muchas diferencias entre los sistemas: los congeladores trabajan con
temperaturas de evaporación bajas (entre -35ºC y -25ºC), mientras
deshumidificadores se mantienen arriba de 0ºC. Cuanto más alta la temperatura
de evaporación, mayor deberá ser el trabajo realizado por el motor del compresor.
De esa manera, el motor de un compresor para alta (HBP) tendrá torque superior
al motor similar proyectado para baja (LBP).
¿Qué pasa con la aplicación en un sistema inapropiado?
La utilización de un compresor inadecuado para la aplicación deseada puede no ser
percibida de inmediato, pues el compresor puede funcionar en el corto plazo. Pero
es inevitable la ocurrencia de problemas. Al intentar utilizar un compresor LBP o
L/MBP en un sistema que exige un modelo HBP, son frecuentes los siguientes
problemas:
El compresor arrancará y podrá funcionar por algunos segundos y luego el
protector térmico actuará;
El motor no tendrá fuerza para arrancar y el protector térmico actuará;
Reducción de la vida del compresor, debido al desgaste excesivo de eje y placa
válvula, entre otros componentes mecánicos.
En resumen, el compresor puede funcionar, dependiendo del sistema, pero
seguramente tendrá su vida útil disminuida.
Si el caso es el contrario, o sea, usar un modelo HBP para una aplicación que
demanda un modelo LBP, las consecuencias serán igualmente negativas:
El sobrecalentamiento de la carcaza, con la consecuente actuación del protector
térmico, y, en el mediano plazo, el comprometimiento de la bobina. Eso ocurre
porque el fluido refrigerante tiene la función secundaria de enfriar el motor del
compresor. Si la cantidad de fluido que circula en el sistema es baja, no enfriará el
motor;

16. El calentamiento del aceite y la pérdida de capacidad de lubricación, llevando al
aumento del desgaste del compresor.
La recomendación, por lo tanto, es: conocer bien la aplicación en el momento de la
elección del refrigerante para cada aplicación de la carga y el compresor a utilizar.
La Carga de Refrigeración.
La carga de refrigeración total del sistema expresada en Btu/hr, viene de muchas
fuentes de calor. La figura.4 Representa una vista de corte de un cuarto de
almacenamiento refrigerado, en un supermercado. Note las fuentes de calor
causadas por:
1.- Transmisión de calor.
a. La diferencia de temperatura de 60 °F, entre el aire exterior a 95 °F y la
temperatura del cuarto a 35 °F, lo cual puede causar mucha conducción de
calor.
b. El efecto del sol sobre el techo y paredes es calor radiante.
2.- Infiltración de aire.
a. El aire que entra al cuarto como un resultado de abrir y cerrar las puertas
durante el trabajo normal.
b. El aire que entra al cuarto a través de las grietas en la construcción o por
los sellos de las puertas.
c. El aire que puede ser introducido a propósito por razones de ventilación.
3.- Cargas de los productos, las cuales vienen de calor (es), contenido (s)
dentro del producto que se almacena. En algunos casos es calor sensible o seco,
tal como al enfriar enlatados desde la temperatura ambiente hasta 35 °F, o puede
ser una combinación de calor seco (sensible) y húmedo (calor latente); si el
producto debe congelarse, hay requisitos adicionales respecto al calor latente de
congelamiento. Algún calor es también el resultado de cambios químicos tales
como la maduración de las frutas.
4.- Cargas suplementarias causadas por cosas tales como las luces eléctricas,
motores, herramientas y también las que proceden de personas.

17. Transmisión de Calor.
La ganancia de calor a través de las paredes, pisos y cielos rasos variará con el
tipo de construcción, el área expuesta a diferentes temperaturas, el tipo y espesor
del aislamiento y la diferencia de temperatura entre el espacio y el aire ambiente.
La conductividad térmica varía directamente con el tiempo, área y diferencia de
temperatura y se expresa en Btu/hr, por pie cuadrado de área, por grados
Fahrenheit de diferencia de temperatura, por pulgada de espesor.
Se ve fácilmente que para reducir la transferencia de calor, el factor de
conductividad térmica (basado en la composición del material) debe ser tan bajo
como sea posible y el material tan grueso como sea económicamente factible.
Efecto del sol.
El primer factor de radiación involucrado en la carga de refrigeración, es la
ganancia de calor de los rayos del sol. Si las paredes del espacio refrigerado están
expuestas al sol, el calor adicional será añadido a la carga de calor. Para facilitar la
estimación de la carga, debe incrementarse el diferencial de temperatura por el
factor mostrado en la tabla.5, la cual está en grados Fahrenheit que deben
añadirse a la diferencia de temperatura normal entre las condiciones de diseño
interior y exterior.
Figura. 4

18. Tabla.5
Temperaturas de Diseño
Las condiciones de diseño recomendadas, son el resultado de extensos estudios
del National Weather Service. Para aplicaciones de aire acondicionado y
refrigeración, la máxima carga ocurre durante el tiempo más cálido. Sin embargo
no es ni económico ni práctico, diseñar el equipo para la temperatura más alta
que puede posiblemente ocurrir, ya que esta temperatura pico puede durar solo
algunas horas.
Infiltraciones de Aire
Cualquier aire exterior que entre al espacio refrigerado debe ser reducido a la
temperatura de almacenamiento, incrementando así la carga de refrigeración.
Además, si el contenido de humedad del aire que entra es superior al del espacio
refrigerado, el exceso de humedad se condensara y el calor latente de
condensación se añadirá a la carga de refrigeración.
A causa de las muchas variables envueltas, es difícil calcular el valor adicional
ganado por la infiltración de aire. El transito adentro y fuera del refrigerador
usualmente varia con su tamaño y volumen. Por consiguiente, el número de veces
que las puertas se abren, se relacionan al volumen más bien que al número de
puertas.

19. Algunos ingenieros usan el método del cambio de aire para estimar la infiltración;
este método se basa en el número promedio de cambios de aire en un periodo de
24 horas comparado con el volumen del refrigerador.
Carga de Producto.
La carga de producto es cualquier ganancia de calor debida al producto en el
espacio refrigerado. La carga puede ser el resultado de un producto que viene al
refrigerador de una temperatura mayor que la del área de almacenamiento, de un
proceso de enfriamiento o congelación o del calor de respiración de productos
perescibles. La carga total de producto es la suma de los varios tipos de carga de
producto de una aplicación en particular.
Para calcular la carga de refrigeración de producto para productos alimenticios,
sólidos y líquidos, es esencial saber sus puntos de congelamiento, calores
específicos, porcentaje de agua. etc. La figura.5 es una muestra de datos de
productos alimenticios tomada de información del ASHRAE.
Figura.5

20. Carga Suplementaria.
Además del calor transmitido al espacio refrigerado a través de las paredes,
infiltración de aire y carga del producto, debe incluirse cualquier ganancia de calor
de otras fuentes en la estimación de la carga de enfriamiento.
Cualquier energía eléctrica disipada en el espacio refrigerado a través de luces y
calentadores (descongelamiento), se convierte en calor y debe incluirse en la
carga. Un vatio es igual a 3.41 Btu y esta relación de conversión es exacta para
cualquier cantidad de potencia eléctrica.
Los motores eléctricos son otra fuente de carga de calor. Para un motor que este
realmente en el espacio refrigerado la tabla.6 de los Btu X caballo X hora de calor
generado, en forma aproximada.
Tabla.6
Caballaje del motor Btu/hp/hr
𝟏
𝟖
𝒂
𝟏
𝟐
4,250
𝟏
𝟐
𝒂 𝟑
3,700
3 a 20 2,950
Carga total por Hora.
Para artículos refrigerados, como vitrinas, neveras, enfriadores, prefabricados y
cajas de almacenamiento frio que se producen en cantidad, la carga normalmente
se determina mediante pruebas del fabricante; el equipo de refrigeración es
preseleccionado y algunas veces instalado en el aparato.
Si debe ser estimada, la carga esperada debe calcularse determinando la ganancia
de calor debida a cada uno de los factores que contribuyen a la carga total. Hay
muchos métodos cortos para estimar las cargas de calor para pequeños cuartos
fríos. El más apropiado usa formas y datos del fabricante disponibles para tales
propósitos y cada factor se considera separadamente.
El equipo de refrigeración se diseña para funcionar en forma continua y
normalmente el tiempo de operación del compresor se determina por los requisitos
del sistema de descongelamiento. La carga se calcula con una base de 24 horas y
la capacidad horaria del compresor se determina dividiendo la carga de 24 horas,

21. por el número de horas deseado de operación del compresor durante el periodo de
24 horas. Debe considerarse un factor de seguridad razonable para permitir que la
unidad se recupere rápidamente después de un incremento en temperatura y
tener en cuenta cualquier carga que puede ser mayor a la estimada originalmente.

22. CONCLUSIÓN
Los refrigerantes son vitales en el desarrollo de la vida del ser humano, ya que nos
permiten tener el control sobre la temperatura en diversos aspectos necesarios,
desde el hogar hasta procesos industriales.
Los refrigerantes a pesar de que son de gran importancia tanto en el hogar como
en la industria no siempre son recomendables debido a que se ha llegado a la
conclusión que muchos de ellos tienen efectos nocivos al ambiente.
Sería de gran importancia sustituir los refrigerantes nocivos por otros más
amigables con el medio ambiente, aunque esto represente un gasto adicional o
importante en la industria, pues de no hacerlo, provocaremos daños en la vida de
nuestro planeta y es un problema que a todos nos compete.
Desde el punto vista de la protección al medio ambiente, el amoníaco es un
refrigerante ideal, ya que no contribuye al deterioro de la capa de ozono ni
tampoco al calentamiento global. Además, de todos los refrigerantes conocidos
hasta el momento, es el que menor cantidad de energía requiere actuar gracias a
sus características refrigerantes.
Se debe elegir el refrigerante adecuado para cada aplicación; conocer sus ventajas
y desventajas, así como sus propiedades generales.
Los refrigerantes naturales son sustancias que no dañan la capa de ozono y tienen
un muy bajo Potencial de Calentamiento Global (PCG), aunque sí pueden afectar
en cierto modo las condiciones ambientales.
Dentro de los refrigerantes considerados como naturales se encuentra el dióxido
de carbono, el amoniaco y los hidrocarburos, que si bien ya se usaban como
refrigerantes antes de 1950, ahora su uso ha aumentado debido al menor impacto
que tienen sobre el daño del planeta.
El refrigerante no debe ser venenoso ni tóxico: Cuando esto es imposible, el
refrigerante debe oler de una forma característica o debe dejar rastro en caso de
fuga para que pueda verse rápidamente.
El refrigerante no debe ser inflamable ni explosivo: Cuando esta condición no se
cumple se deben tomarlas mismas precauciones que en el primer punto y si no es
posible, conocer bien las instrucciones de manejo.

23. El refrigerante debe tener una presión un poco mayor que la presión atmosférica a
la temperatura de trabajo normal en el evaporador.
Para evitar diseños excesivamente robustos, la presión a la cual le corresponde la
presión de condensación y presión de diseño no deben ser demasiado altas.
Si el refrigerante tiene la presión de trabajo muy alta, los componentes se deben
diseñar y aprobar de acuerdo a esta presión.
Se buscará un alto calor latente de vaporización (diferencia de entalpía) para que
la transmisión de calor se realice con la menor cantidad posible de refrigerante en
circulación. El vapor del refrigerante no debe tener un volumen específico elevado
ya que limita las condiciones de trabajo en un campo determinado. El refrigerante
debe ser químicamente estable a las temperaturas y presiones normales de la
planta de refrigeración.
El refrigerante no debe ser corrosivo, tanto en líquido como en vapor, para no
atacar la estructura de los materiales. El refrigerante debe ser compatible con el
aceite. El refrigerante debe ser fácil de obtener y manejar. El refrigerante no debe
ser demasiado caro.
Proporcionar una buena ventilación en el área de trabajo.
No permitir el ingreso de refrigerantes en sótanos, ambientes bajos y sistemas de
alcantarillado, ya que los hidrocarburos son más pesados que el aire.
Para la manipulación el almacenamiento y el transporte de refrigerantes
combustibles se deben seguir las reglas de seguridad aplicadas en cada país.

24. BIBLIOGRAFÍA
Manual de Aire Acondicionado y Refrigeración. Segunda Edición. Tomo 2.Editado
por Prentice-Hall Hispanoamérica, S.A. 1994.Mexico.
Paginas Consultadas:
https://www.0grados.com/refrigerantes-naturales.
http://es.slideshare.net.refrigerantes.