Impacto ambiental 2

Impacto medioambiental de la refrigeración año 2016
Energía y medioambiente Página 1
Índice
Contenido Página
1. Introducción......................................................................................................................... 2
2. Objetivos .............................................................................................................................. 4
2.1. Objetivo general.......................................................................................................... 4
2.2. Objetivo específicos................................................................................................... 4
3. Metodología......................................................................................................................... 4
4. Conceptos básicos de la refrigeración............................................................................ 5
4.1. Principales sistemas de refrigeración...................................................................... 6
4.1.1. Refrigeración por sistema de compresión...................................................... 6
4.2. Los refrigerantes......................................................................................................... 9
4.3. Impacto medioambiental de la refrigeración ........................................................ 13
4.3.1. Principales causas de las pérdidas de refrigerantes ...................................... 14
4.3.2. La capa de ozono................................................................................................. 14
4.3.3. Estrategias para preservar la capa de ozono .................................................. 16
4.3.4. Desarrollo de refrigerantes alternativos ............................................................ 16
4.3.5. Aplicaciones de HCFC's y HFC's....................................................................... 17
5. Conclusiones y Recomendaciones................................................................................ 18
5.1. Conclusiones............................................................................................................. 18
5.2. Recomendaciones.................................................................................................... 18
6. Referencias Bibliográficas............................................................................................... 19

1. Introducción
La refrigeración es el proceso de producir frío (extraer calor). Para ello, lo que
se hace es transportar calor de un lugar a otro, y así, el lugar al que se le
sustrae calor se enfría.
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: los parámetros de operación que alcanza cada uno de
ellos (presión y temperatura de evaporación y condensación) y la contribución a
la destrucción de la capa de Ozono logrando aumentar el calentamiento global.
Refrigerantes son los fluidos de trabajo utilizados en los ciclos de refrigeración,
que tienen la característica principal de evaporarse a bajas presiones y
temperaturas y condensarse a altas presiones y temperaturas y son capaces
de absorber calor de un ambiente.
Actualmente el mundo globalizado ha incrementado el uso de gases
refrigerantes ya que no sólo se utilizan para conservación de alimentos, sino en
acondicionamiento de espacios industriales (para enfriamiento de maquinaría),
autos, edificios y hogares, por lo que las posibilidades de que estos gases
terminen en la atmósfera son cada vez mayores.
La contaminación ambiental ha alcanzado niveles tan altos que se ha vuelto
una seria amenaza para la vegetación, para la vida animal y para la salud
humana. La contaminación del aire ha sido la causa de numerosos problemas
de salud incluyendo asma y cáncer. El incremento de la contaminación
medioambiental a velocidades alarmantes y el aumento de la percepción del
peligro que se produce, hace necesario su control por medio de las Leyes y
tratados internacionales (por ejemplo el protocolo de Montreal).
A continuación se presentarán conceptos básicos de la refrigeración, la
refrigeración mecánica o refrigeración por compresión de gases refrigerantes,

los refrigerantes comunes y sustitutos de los peligrosos a la capa de ozono y su
impacto medioambiental.

2. Objetivos
2.1. Objetivo general
 El objetivo de este trabajo es indicar el impacto medioambiental de la
refrigeración.
2.2. Objetivo específicos
 Indicar los conceptos básicos de la refrigeración
 Indicar los elementos básicos del sistema de refrigeración y
caracterizarlos;
 Indicar la importancia de la refrigeración;
 Indicar los refrigerantes más usados en la refrigeración de compresión o
mecánica;
 Indicar las aplicaciones de HCFC's y HFC's.
3. Metodología
La realización de este trabajo fue posible gracias a la búsqueda en internet, de
la materia sobre el impacto medioambiental de la refrigeración, gases
refrigerantes utilizados en ella y sus efectos colaterales negativos al ambiente.
También fue posible el uso de algunos manuales que tratan del mismo asunto,
según las referencias bibliográficas patentes en este trabajo.

4. Conceptos básicos de la refrigeración
Aunque sean varios los conceptos básicos de la refrigeración, entre ellos se
encuentran:
Calor: es una forma de energía (térmica), generada por el movimiento
molecular en la materia, esta energía se transfiere por una diferencia de
temperatura.
Calor sensible: es el calor que se puede medir o sentir, provoca un cambio de
temperatura de una sustancia, pero no un cambio de su estado, las sustancias
al estar en estado líquido, sólido o gaseoso, contienen calor sensible hasta
cierto grado, hasta que sus temperaturas sean mayores que el cero absoluto.
También se define como la suma de la energía interna del sistema más el
producto del volumen del sistema por la presión ejercida sobre el sistema por
su entorno, y no implica cambio de humedad.
Calor latente: se trata de un calor escondido, que no lo puede registrar un
termómetro ni se puede sentir. También se denomina como la cantidad de calor
absorbida o desprendida por un mol, o una unidad de masa de una sustancia,
durante un cambio de estado a temperatura y presión constantes.
Calor latente de fusión: es el calor necesario para pasar una libra de sólido a
líquido sin cambiar su temperatura a una presión atmosférica normal.
Calor latente de vaporización: es el calor necesario para pasar una libra de
líquido a vapor sin cambiar su temperatura a una presión atmosférica normal.
Frio: es un término relativo que describe el nivel bajo de energía o temperatura,
de un objeto o área en comparación con un nivel de energía o temperatura
conocido.
Temperatura: es solo una indicación de la intensidad o grado de calor de una
sustancia u objeto, por ejemplo, dos trozos de cobre de 1 kg y otro de 50 kg,
indicarán la misma temperatura independiente de la masa de cada trozo.

Calor específico: es la capacidad de un cuerpo para absorber calor.
Ambiente térmico: es el lugar que se desea acondicionar y donde se generan
cargas térmicas tanto internas como externas.
Aire atmosférico: está compuesto de gases que constituyen el aire seco y
vapor de agua en cantidades variables. Para propósitos prácticos se considera
el aire seco constituido por 79% de nitrógeno y 21% de oxígeno, por unidad de
volumen. El vapor de agua se encuentra siempre presente en el aire
atmosférico en condiciones de saturado o sobrecalentado, y no obstante que
su peso promedio es menor que el 3% del peso del aire atmosférico, su
influencia con el confort humano es bastante significativa.
4.1. Principales sistemas de refrigeración
Son dos los sistemas más usados de la refrigeración:
Sistemas de absorción
Sistemas de compresión
4.1.1. Refrigeración por sistema de compresión
La refrigeración es necesaria para la vida cotidiana, se depende de ella para la
conserva de alimentos, y climatizar espacios, sin embargo algunos de los
elementos del proceso resultan nocivos para el planeta tierra, (Castaño, 2013).
Refrigeración es el proceso por el cual se puede obtener y mantener dentro de
un recinto, teóricamente aislado, una temperatura inferior a la del
medioambiente circundante.
La obtención y mantenimiento de esta baja temperatura, implica la absorción o
extracción de calor, sea de un recinto, fluido o producto a enfriarlo, para otro
lugar.
Un frigorífico tiene como función, producir una transferencia de calor desde un
lugar de baja temperatura a otro lugar de mayor temperatura.

Hay distintos sistemas de refrigeración, pero el sistema más utilizado es de la
refrigeración por compresión, que consiste fundamentalmente en el empleo de
refrigerantes que al ser sometidos a un descenso de presión su punto de
ebullición disminuye ostensiblemente. En el evaporador, el refrigerante ebulle
absorbiendo calor del medio provocando un descenso en la temperatura de la
cámara. Luego, el vapor de refrigerante que es comprimido y enfriado a
presiones elevadas mediante aire (o agua) se licúa en el condensador.
La diversidad de equipos empleados para refrigeración y acondicionamiento de
aire 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
desean controlar. Algunos sistemas logran eliminar el uso de compresores
valiéndose de procesos de absorción, pero a su vez requieren de fuentes
externas directa e indirecta, como por ejemplo: energía eléctrica, gas natural,
vapor de agua o calor residual. Así pues, la selección de sistemas de
refrigeración, 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.
Un sistema de refrigeración comprende cuatro elementos principales que son:
 Evaporador
 Compresor
 Condensador
 Válvula de expansión
Caracterización de los elementos de refrigeración

Evaporador- es el intercambiador de calor ubicado dentro del recinto que se
desea enfriar al cual el refrigerante entra en estado líquido a baja presión y por
consiguiente a una baja temperatura de ebullición. Al entrar en contacto con las
paredes del evaporador, comienza su evaporación con la consiguiente
absorción de calor.
Compresor- succiona lo vapor del refrigerante desde el evaporador y lo
comprime. En este elemento se realiza el gasto de energía para el
funcionamiento del sistema.
Condensador- es el segundo intercambiador de calor, tiene por finalidad
condensar el vapor refrigerante a alta presión proveniente del compresor. La
condensación de este vapor significa convertirlo en líquido y para ello se debe
enfriarlo. El calor extraído al refrigerante es enviado al medio ambiente. A la
salida del condensador, el líquido refrigerante se encuentra a alta presión.
Válvula de expansión- tiene como finalidad reducir la presión del líquido
refrigerante proveniente del condensador y entregarlo como líquido a baja
presión al evaporador. Esta reducción de presión es fundamental para poder
lograr la evaporación del refrigerante en el evaporador.
Figura #1-Elementos del proceso de refrigeración, fuente: Jonathan, et al, 2009.

4.2. Los refrigerantes
Para cada refrigerante existe una temperatura específica de vaporización
asociada con cada presión, por lo que basta controlar la presión del evaporador
para obtener la temperatura deseada. En el condensador existe una relación
similar entre la presión y la temperatura. Durante muchos años, uno de los
refrigerantes más utilizados fue el diclorodifluorometano, conocido como R12.
Este compuesto clorofluorocarbonado (CFC) sintético se transformaba en
vapor a -6,7 °C a una presión de 246,2 kPa, y después de comprimirse a 909,2
kPa se condensaba a 37,8 °C.
Un refrigerante es cualquier substancia que actúa como medio transportador de
calor (dentro del equipo frigorífico) de un lugar con baja temperatura para el
otro con alta temperatura, a fin de enfriarlo.
Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración,
pero muchos de ellos contribuyen negativamente para el medioambiente.
Los refrigerantes del tipo CFC (clorofluorocarbonos), utilizados en refrigeración
mecánica, son especialmente dañinos para el medioambiente, a través de las
fugas de estos en las tuberías de su circulación durante el funcionamiento de
los equipos de refrigeración, derramamiento durante su transporte, derrames
accidentales en lugar de prácticas inapropiadas de manejo de estos (tales
como la purga de sistemas).
Aunque todos los refrigerantes empleados en la refrigeración sean nocivos al
medioambiente, los hidroclorofluorocarbonos (HCFC’s), son considerados
sustitutos de los CFC’s, una vez que estos son menos nocivos a los sistemas
de refrigeración cuando comparados, (comparación de efectos colaterales de
los CFC’s sobre los HCFC’s).
Los HCFC’s contienen cloro, razón por la cual dañan la capa de ozono, pero
también contienen hidrógeno, que los hace químicamente menos estables una
vez que suben a la atmósfera.

El efecto de refrigeración de un refrigerante se mide en función de la cantidad
de calor que es capaz de absorber desde que entra al evaporador como
líquido, hasta que sale como vapor.
El efecto de refrigeración se resume como la diferencia entre el calor que
contiene el líquido y el calor contenido en el vapor después de pasar por el
evaporador.
4.2.1. Conceptos claves a los refrigerantes
Punto de Ebullición: el punto de ebullición de un refrigerante a la
temperatura ambiente es fundamental a la hora de selección del equipo
requerido y el tipo de servicio en el cual será utilizado.
Clasificación de refrigerantes por punto de fusión:
 Temperaturas ultrabajas: < -65 ºF
 Temperaturas bajas: -65 ºF a –20 ºF
 Temperaturas intermedia: -20 ºF a +20 ºF
 Temperaturas altas: > +20 ºF
Densidad: si el refrigerante es de alta densidad, al fluir en las tuberías
tendrá mayor fricción y, por tanto, una caída de presión. Por esto, los
refrigerantes de baja densidad tienen más ventajas y pueden ser un
factor importante a la hora de seleccionarlos.
Calor específico del líquido: el efecto refrigerante es igual al calor de
evaporación menos el calor perdido en enfriar el líquido desde la
temperatura al entrar en el evaporador a la temperatura final.
Mientras más pequeño sea el calor específico del refrigerante líquido, mayor
será el efecto de refrigeración.
Punto de congelación: mientras que la mayoría de los refrigerantes
tienen un punto de congelación menor que el punto de congelación del
agua (-20 ºF a +10ºF), cuando se requieren temperaturas extrabajas, se
debe tener mucho cuidado al escoger el refrigerante.

El punto de congelación de un refrigerante debe ser bastante menor que la más
baja temperatura obtenida en el evaporador.
4.2.2. Clasificación de refrigerantes

4.2.3. Propiedades físicas y químicas de los refrigerantes
El refrigerante ideal, sería aquél que fuera capaz de descargar en el
condensador todo el calor que absorba del evaporador, la línea de succión y el
compresor, pero no existe un refrigerante ideal, por lo que, en base a un
balance de ventajas, deberá seleccionarse el que reúna el mayor número de
estas características de acuerdo al diseño requerido.
Las propiedades físicas y químicas que debe tener un refrigerante son:
 No debe ser tóxico ni venenoso;
 No debe ser explosivo ni inflamable;
 Fácil de detectar cuando se fuga;
 Debe ser miscible con el aceite;
 No debe reaccionar con la humedad;
 Debe ser un compuesto estable.

Estas propiedades son de mayor importancia una vez que los fabricantes se
basan en ellas para la fabricación de cualquier equipo de refrigeración que
funciona a través de estos refrigerantes.
El fallo del cumplimiento de estas propiedades, se puede causar altos riegos en
la vida humana, durante el manejo de estos refrigerantes.
4.3. Impacto medioambiental de la refrigeración
Según Castaño, 2013, “la atmósfera es la capa de aire que rodea a la Tierra,
cuyo objetivo es proporcionar oxígeno necesario para la vida a la mayoría de
los seres vivos. Este sustrato incluye a la tropósfera, estratósfera, mesósfera,
termósfera y exósfera. La capa de ozono (O3) es una barrera que impide en
95% el paso de radiación ultravioleta hacía la superficie y se encuentra a una
altura entre 20 y 30 mil metros sobre el nivel del mar”.
La refrigeración es muy importante para la vida cotidiana, pero esta ha
contribuido negativamente para el medioambiente, debido a los derrames
accidentales y de malo manejo de los refrigerantes, derrames durante el
proceso de transporte de ellos para las zonas comercialización.
Estos fluidos evaporan durante los procesos de refrigeración (conservación de
alimentos, de medicinas, etc.) y dañan el medioambiente, pues en su
composición contienen el cloro, el elemento químico responsable por la
destrucción de la capa de ozono, (ver a continuación).
La problemática ambiental desatada por la destrucción de la capa de ozono ha
llevado a que países, motivados por este fin, tomen medidas a través de
convenios internacionales que permitan reducir el impacto causado por los
compuestos contaminantes involucrando tanto a países desarrollados como a
países en desarrollo.
El convenio de Viena y los protocolos de Montreal y de Kioto, han sido
instrumentos determinantes para canalizar el compromiso y la participación de
los países desarrollados y en vía de desarrollo.

4.3.1. Principales causas de las pérdidas de refrigerantes
Tres son las causas de pérdidas de refrigerantes:
 Fugas propias;
 Fugas accidentales;
 Emisiones provocadas por procedimientos incorrectos al transferir el
refrigerante ya sea para vaciar o rellenar el sistema.
4.3.2. La capa de ozono
¿Cómo es que los CFC's, tan valiosos por su estabilidad, pueden ser
responsables de la destrucción generalidad del ozono estratosférico? De
hecho, tal y como predijo Molina y Rowland en 1974, es su estabilidad la que
les hace ser tan peligrosos. Los CFC's son virtualmente indestructibles en la
troposfera (cerca del suelo) y por eso difunden muy lentamente a la
estratosfera pueden ser degradados por la radiación ultravioleta en átomos de
cloro libres y diversos radicales. Es este cloro atómico libre el que destruye al
ozono.
El 98% de la luz ultravioleta del sol de absorber a través de la formación y
destrucción del ozono atmosférico. El cambio global entre ozono y oxígeno es
del orden de 300 millones de toneladas por día.
Las reacciones anteriores ocurren en la estratósfera, zona de la atmósfera
donde se encuentra la mayor concentración de ozono y que es frecuentemente
denominada ozonosfera.

Efecto de los CFCs (R-11) sobre el ozono estratosférico. Se ha estimado que
por cada Cl se degradan 100 millones de moléculas de ozono, que son
removidas de la atmósfera en prejuicio de la vida en la tierra.
Para evaluar el impacto que tienen sobre el ozono los CFCs, halones y
productos similares se introdujo una nueva magnitud: el Potencial Destructor
del Ozono (ODP). Se ha determinado en relación con el R-12, al que se ha
dado arbitrariamente el valor de la unidad.

4.3.3. Estrategias para preservar la capa de ozono
Protocolo de Montreal y sus Enmiendas:
1987 - Documento original: Reducción escalonada de CFCs. Eliminación
en un lapso de 5 años.
1990 - Enmienda de Londres: Eliminación total de CFCs adelantada a
1996 en países desarrollados. Reducción escalonada de HCFCs hasta
su desaparición para el año 2030 en países desarrollados.
1995 - Enmienda de Viena: Desaparición de HCFCs para el año 2020.
Incluye a países en desarrollo en programa de reducción de CFCs y
HCFCs:
 2010 Eliminación de CFCs.
 2015 Congelación de niveles de HCFCs.
 2040 Eliminación de HCFCs
4.3.4. Desarrollo de refrigerantes alternativos

4.3.5. Aplicaciones de HCFC's y HFC's

5. Conclusiones y Recomendaciones
5.1. Conclusiones
 La refrigeración es muy importante para la vida cotidiana, pero esta ha
contribuido negativamente para el medioambiente, debido a los
derrames accidentales y de malo manejo de los refrigerantes, derrames
durante el proceso de transporte de ellos para las zonas
comercialización;
 Los refrigerantes son de extrema importancia en la rama de refrigeración
pues sin ellos, por ejemplo, la industria de conservación de alimentos no
estría en nivel de desarrollo que hoy se encuentra;
 Los refrigerantes son vitales en el desarrollo de la vida del ser humano,
ya que le 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 en la capa de ozono, ya que se ha comprobado que las altas
emisiones de gases como los CFC han degradado considerablemente la
capa de ozono, provocando como consecuencia inmediata el
calentamiento global.
5.2. Recomendaciones
 Utilizar gases que no afecten la atmósfera, sin embargo tales aún no
existen, pero todo lo que se ha podido desarrollar son gases
refrigerantes menos nocivos al medioambiente, (como los refrigerantes
HCFC);
 Los gases refrigerantes deben ser comprimidos a presiones mayores
para que puedan tomar todo calor posible y reducir la temperatura en su
entorno, aunque más presión implica mayores posibilidades de fuga.
 Los técnicos y empresas de mantenimiento, deben aplicar métodos
adecuados de mantenimiento para evitar fugas y purgas deliberadas al
medioambiente.

6. Referencias Bibliográficas
[𝟏] JONATHAN, et al, “Proyecto de un Sistema de Refrigeración para Congelar
Camarón en la Ciudad de Campeche”, México, 2009;
[𝟐] CASTAÑO, Refrigeración y medioambiente, 2013;
[𝟑] CONTRERAS, Por. Ricardo R, Refrigerantes y su Impacto Ambiental.
[𝟒] GUANIPA R, Sistemas de refrigeración, 2010;
[𝟓]http://www.monografias.com/trabajos87/refrigerantes/refrigerantes.

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