Principios y clasificación de la refrigeración

DEFINICIONES
1.- REFRIGERAR:
Disminuir la temperatura de un ambiente
cerrado ó de una sustancia hasta un nivel
inferior al del medio ambiente que lo rodea
y mantener esta temperatura por un tiempo
indefinido.

CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN
A.- DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL PROCESO QUE SE
USA:
- Refrigeración por variación de calor sensible de un
refrigerante.
- Refrigeración por variación de calor latente de un
refrigerante.
- Refrigeración por expansión de un líquido o de un gas.
- Refrigeración por vacío.
- Refrigeración por electricidad.
- Refrigeración por magnetismo.

B.- DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL USO O NO DE MÁQUINAS
DURANTE EL PROCESO:
- Refrigeración sin máquinas:
* Por evaporación
* Por hielo hídrico
* Por hielo de salmuera
* Por hielo seco
- Refrigeración con máquinas:
* Por compresión de vapor
* Por absorción
* Por ciclo de aire
* Por chorro de vapor
* Por electricidad
* Por magnetismo

C.- DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA APLICACIÓN
- Refrigeración doméstica
Que es todo aquel campo de conservación de productos
alimenticios en refrigeradoras y congeladoras desde 1/20 hasta
½ HP, de consumo de potencia.
- Refrigeración comercial
Para todo aquello relacionado con almacenaje, exhibición y
expendio de productos en almacenes, tiendas, hoteles,
restaurantes, instituciones, locales de diversión, etc.
- Refrigeración industrial
Que se refiere al uso de refrigeración en plantas productoras de
hielo, plantas de conservación de productos alimenticios, plantas
cerveceras, refinerías, plantas de productos químicos, industria
de la construcción, etc.

- Refrigeración marítima y de transporte
Realmente son aplicaciones parcialmente industriales y
parcialmente comerciales porque aquí se contempla todo lo que
es refrigeración a bordo de barcos de todo tipo de tonelaje,
refrigeración en vagones de tren, refrigeración en aviones,
refrigeración en camiones, etc.
Ahora se emplea mucho los contenedores refrigerados
(CONTAINERS) para transportar los productos en cualquiera de
los tipos de transporte, porque tienen equipos autónomos y muy
confiables.

• Refrigeración para la medicina
• Acondicionamiento de aire
Que involucra no solo el mantenimiento de temperaturas
sino también el control de la humedad de un ambiente.
Muchas veces debe controlarse también el movimiento y
la limpieza el aire.
El acondicionamiento del aire puede ser para el
bienestar humano ( confort ) ó para uso industrial,
cuando las condiciones óptimas son para algún material
o producto y no necesariamente para el hombre.

RANGOS DE TEMPERATURAS SEGÚN
LA APLICACIÓN
• 20ºC a 50ºC Aire acondicionado
• -10ºC a 10ºC  Conservación por
enfriamiento
• -40ºC a -10ºC  Conservación por
congelación
• -200ºC a -80ºC  Industria criogénica
• -273ºC a -200ºC Zona de investigación

PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS EN LA
REFRIGERACIÓN
• Algunos de los procesos fundamentales empleados para
refrigerar son:
a) Elevación de temperatura de un refrigerante
b) Cambio de fase
c) Expansión de un líquido
d) Expansión de un gas perfecto
e) Expansión de un gas real
f) Procesos eléctricos.
g) Procesos magnéticos

a) Elevación de temperatura de un refrigerante
• Se basa en el principio de poner el producto a enfriar con una
sustancia a menor temperatura denominada refrigerante.
• El refrigerante aumenta su temperatura de acuerdo a la siguiente
expresión:
Donde:
m  Masa del refrigerante en kg.
cp Calor específico a presión
constante ( kJ/kg. K)
( TF - TO )  Elevación de temperatura
del refrigerante, en ºC
Q = m* cp *( TF - TO )

b) Cambio de fase
• Este método utiliza el principio que el refrigerante para pasar de
sólido a líquido; de líquido a vapor ó de sólido a vapor, necesita
calor. Esto es muy bien aprovechado por la refrigeración ya que la
extracción de calor puede darse en valores bastante grandes
comparativamente con la transmisión de calor sensible del caso
anterior y con la ventaja que en pleno cambio de fase se mantiene
la temperatura constante del refrigerante.
• Ejemplos clásicos son la fusión del hielo y la vaporización de un
líquido, este último es el más empleado en los ciclos clásicos,
como el de compresión de vapor. La cantidad de calor a ser
extraída por un cambio de fase está dada por:
Q = m*L Donde:
m  Masa del refrigerante en kg.
L  Calor latente de fusión; vaporización ó
sublimación, según sea el caso.

c) Expansión de un líquido:
• La expansión de un líquido produce un descenso de
temperatura. La disminución es pequeña si la sustancia
permanece en fase líquida; pero apreciable si realiza la
expansión dentro de la región de mezcla líquido- vapor.
Este método es uno de los procesos del ciclo de
compresión de vapor.

d) Expansión de un gas ideal
• Existen varias formas de expansión de
un gas; pero él método más utilizado es
una expansión realizando trabajo esto
implica un descenso de temperatura en
el proceso, siendo éste el fundamento
del ciclo de refrigeración por
compresión de gases, específicamente
trabajando con aire en la aviación.
• q = h2 – h1 + 
ec = ep = 0
h1 > h2
cp*T1 > cp*T2
T2 < T1

e) Expansión de un gas real
• Un gas real cuando se expande a entalpía constante, su
temperatura puede disminuir, aumentar o permanecer
constante. Mediante el Coeficiente Joule- Thomson,
podremos analizar su comportamiento.
• Dicho Coeficiente está definido por:
 = T/p En un proceso a entalpía constante.
• Nos indica la variación de temperatura con respecto a la
presión para un proceso a entalpía constante.

• A continuación se muestra el cambio de temperatura con la presión a
h = cte. de un gas real.
• Un proceso a entalpía constante se puede obtener haciendo pasar el
gas real por un estrangulamiento, en el cual la presión disminuye,
dependiendo de las condiciones iniciales del gas se tendrá:
• A la derecha de la curva de
inversión, aumento de
temperatura.
• A la izquierda de la curva
de inversión disminución
de la temperatura.
• Para obtener la
refrigeración se hace uso
de los valores positivos
del coeficiente Joule-
Thomson y prácticamente
la licuefacción de los gases
se efectúa por este efecto. Coeficiente Joule Thomson

f) Procesos Eléctricos:
Se pueden efectuar por enfriamiento de un termopar
utilizando el efecto Peltier, cuando las uniones de un
termopar se encuentran a diferentes temperaturas se
genera una corriente debido a la presencia de una
fuerza electromotriz, ó a la inversa también puede
establecerse creando una fuerza electromotriz se
obtiene una unión a alta temperatura y otra a baja
temperatura. La unión a baja temperatura se puede
utilizar para la extracción de calor que provoca
refrigeración.

Variaciones de temperatura
• Los dispositivos termoeléctricos están sometidos,
principalmente, a cuatro efectos físicos: El efecto Seebeck, el
efecto Peltier, el efecto Thomson y el efecto Joule.
• El efecto Seebeck es la f.e.m. generada cuando dos lados de
un modulo termoeléctrico se mantienen a distinta
temperatura.
• El efecto Peltier consiste en el calentamiento o enfriamiento
producido cuando una comente eléctrica pasa a través
de dos uniones distintas.
• El efecto Thomson consiste en el calentamiento o
enfriamiento producido cuando una corriente eléctrica pasa a
través de un conductor homogéneo en la dirección del
gradiente de temperatura.
• El efecto Joule consiste en el calentamiento producido
cuando una comente eléctrica pasa a través de un conductor.

EL EFECTO SEEBECK
• Para explicar el efecto Seebeck utilizaremos un
circuito con un simple termopar tal y como se
muestra en la figura.
• Corriente eléctrica pasa a través de un conductor
homogéneo en la dirección del
gradiente de temperatura.

• El termopar esta construido con dos metales diferentes,
que en la figura se denominan
material X y material Y.
• En una aplicación de medida de temperatura el termopar
A se utiliza como referencia, por lo que se mantiene a
una temperatura Tc. El termopar B se usa para medir la
temperatura de interés Th, que en este ejemplo será
superior a Tc. Con la temperatura a la que se halla
sometido el termopar B, aparece una diferencia de
potencial entre los puntos T1 y T2 (Salida del termopar).
Esta tensión Vo se conoce como f.e.m de Seebeck y se
puede expresar como una serie de potencias de la
diferencia de temperatura entre el foco caliente, Th, y el
foco frió, Tc:

EL EFECTO PELTIER
• Este efecto puede considerarse como el inverso del
efecto Seebeck y consiste en que al hacer pasar
comente eléctrica a través de la unión de dos
conductores distintos en una determinada dirección
produce enfriamiento, y a hacerla pasar en dirección
contraria produce calentamiento en la unión. La potencia
calorífica generada o absorbida es proporcional a la
comente eléctrica también depende de la temperatura
de la unión.

EL EFECTO THOMSON
• Consiste en el calentamiento o enfriamiento producido
en un conductor homogéneo al paso de la comente
eléctrica en la dirección del gradiente de temperatura.
EL EFECTO JOULE
• Consiste en que cuando una comente eléctrica pasa a
través de un conductor isotérmico hay una generación
de calor. Este efecto ocurre en cualquier conductor por
el que pasa una comente eléctrica debido a la
transferencia de energía eléctrica por un proceso
análogo al rozamiento.

g) Procesos Magnéticos
• Se puede efectuar por enfriamiento magnético, método
con el cual se han obtenido las más bajas temperaturas
del orden de 0,001 K. Este método consiste en disminuir
la temperatura de la sal colocándola en helio hirviendo a
baja presión ( 1 K), luego se aplica un campo magnético
con el cual se alinean las moléculas y se produce calor,
a continuación se aísla térmicamente a la sal del helio y
se aleja el campo magnético, las moléculas se
desalinean por si mismas consumiendo energía, esta
energía se obtiene de la propia sal, haciendo descender
su temperatura.

APLICACIONES DE LA REFRIGERACIÓN Y EL
AIRE ACONDICIONADO
• La refrigeración encuentra cada vez mayores
aplicaciones y su uso se extiende cada día mas.
• Una de las formas de agrupar las aplicaciones de la
refrigeración es:
* Para la producción, conservación y
distribución de productos alimenticios.
* Para algunos procesos industriales e
industrias químicas.
* Para el aire acondicionado de la industria y el
confort.
* Para aplicaciones consideradas especiales.

A) Para la producción, conservación y distribución
de productos alimenticios
Sin lugar a dudas la mayor aplicación que tiene la
refrigeración es para la conservación de productos
alimenticios que a diferencia de otras formas de
conservación consigue que el sabor, olor y aspecto
apenas se diferencie de los alimentos frescos, aún
después de mucho tiempo de almacenamiento.

• La importancia que va adquiriendo la refrigeración en al
conservación de alimentos obedece al rápido crecimiento de
la población y sus necesidades de alimentación.
Más aún que por diferencia de climas y densidad de
población hay siempre zonas en las que determinados
productos se producen o consumen preferentemente, o los
productos son estacionales, por lo que la industria debe
lograre que incluso los alimentos de fácil descomposición
puedan transportarse a grandes distancias sin disminución de
su calidad.
• Muchos alimentos pueden almacenarse y distribuirse en su
estado natural (vegetales) pero otros requieren una
preparación previa ( carnes, bebidas, helados, dulces)

FASES: PREPARACIÓN, ALMACENAMIENTO Y
DISTRIBUCIÓN
Preparación de alimentos:
• Los principales productos denominados lácteos son la leche, la
mantequilla y los helados. La leche debe enfriarse rápidamente
luego de ser ordeñada ( hasta 10 ó 15ºC); en las plantas
lecheras se pasteuriza (calentando hasta 72ºC) y luego
enfriándola hasta 2 ó 3ºC para su conservación y su posterior
comercialización.
• En la fabricación de los helados, toda la mezcla de
ingredientes se pasteuriza y mezcla, luego se enfría hasta 2ºC,
para pasarlo a un congelador que hace descender la
temperatura hasta -7ºC para endurecer la mezcla. Si se
almacena en recipientes, para su conservación se pueden
llevar a ambientes de -20ºC

• Las carnes denominadas rojas también
requieren un lavado y un enfriamiento rápido
después de ser sacrificado el animal. Se usan
cámaras para enfriamiento a 0ºC y cámaras
para congelación si se requiere almacenar por
largo tiempo a -18ºC

Almacenamiento y Distribución de alimentos
* Frigoríficos domésticos; exhibidoras comerciales y
congeladores.
* Acondicionamiento de vehículos para el transporte
refrigerado.

b) Para Procesos Industriales
• Todo lo que sea refrigeración a nivel industrial requiere de
proyectos que deben hacerse con mucho cuidado para
que los costos de instalación no resulten muy altos.
• La Refrigeración se utiliza por ejemplo en los siguientes
procesos industriales:
a) Separación de gases.- Para licuar el aire y luego
separar sus componentes por destilación fraccionada.
b) Condensación de gases.- Por ejemplo las plantas de
amoníaco ó los gases licuados de petróleo (GLP) usados
como combustibles doméstico, deben condensarse estos
gases para ser almacenados y transportados en tanques
a presión.

c) Secado del. aire.- Cualquier proceso que requiere aire
“seco” necesita de la refrigeración para lograr condensar
la humedad que posee. Una aplicación de este aire seco
es la obtención de oxígeno de alta pureza y en la
preparación de productos farmacéuticos.
d) Conservación.- Así como los alimentos se enfrían y se
mantienen a bajas temperaturas para su conservación,
de igual modo hay productos industriales que lo
requieren, como por ejemplo explosivos, drogas,
caucho, etc.

c) En la Industria Química
- Precipitación de un soluto.- Que consiste en separar un
componente de una mezcla, por precipitación. Esto ocurre
por ejemplo cuando se enfría aceite ó petróleo a
temperaturas de -25ºC ó menos, lográndose que se
precipite la cera que contienen.
- Disipación de calor de reacción.- La Refrigeración no
permite que la temperatura suba aunque la reacción sea
exotérmica; por ejemplo el la fabricación de Rayón
viscoso, acetato de celulosa y caucho sintético.

- Recuperación de disolventes.- Como sucede con la
acetona durante la preparación de películas, del
tetracloruro de carbono en la industria textil, el disulfuro
de carbono en la producción de caucho que se
recuperan gracias a la Refrigeración.
- Control de fermentación.- Como sucede en la
producción de alcohol y penicilina que deben
mantenerse las temperaturas durante la fermentación
entre -4 y -10ºC
- Almacenamiento a baja presión en fase líquida.-
:Gases licuados a -160ºC lo que permite captar un
mayor volumen de almacenamiento.

d) Para el aire acondicionado
• El aire acondicionado puede usarse para brindar
comodidad a las personas ó para mejorar procesos
industriales o para mantener a materiales en buen
estado de conservación para su uso posterior en
algunos procesos. Algunos usos del aire acondicionado
son:
- En Laboratorios.- Para confort del personal o para
lograr medidas precisas; también para el caso de los
biólogos para estudiar efectos de la temperatura y
humedad en los seres vivientes.

- En Imprentas.- Sobre todo si se imprime a colores,
porque cada color significa una impresión y si no se
conserva la temperatura y humedad el papel puede
estirase, encogerse y arrugarse de modo que las
impresiones en cada pasada no saldrían en el lugar
correcto.
- En fabricas textiles.-. Los hilados en las moderna
fabricas se mueven a grandes velocidades de modo que
la temperatura y sobre toda la humedad deben
mantenerse constantes para que la flexibilidad y la
resistencia de la tela no cambien. Igualmente se evita
formación de pelusa y electricidad estática,.

- Plantas siderúrgicas.-. Aquí se usa para secar el aire
empleado en los altos hornos, consiguiéndose mejoras en la
calidad del acero y reducción del combustible consumido por
tonelada de acero.
- En fabricación de productos farmacéuticos.- Aquí
fundamentalmente se usa para eliminar polvos, bacterias
aéreas y para la conservación en general. Es muy importante
para el caso de productos contenidos en cápsulas
gelatinosas, píldoras y tabletas efervescentes, etc.

- En fabrica de productos fotográficos.- Para que tanto
las materias primas y los productos elaborados tengan
gran duración y produzcan mayores beneficios
económicos.
- Para confort.- Tanto en las residencias, locales públicos,
almacenes, transportes, lugares de trabajo, etc. se logra
una estancia agradable mediante el uso del aire
acondicionado.

e) Aplicaciones especiales de la Refrigeración
• Aquí citaremos todas las aplicaciones que no son comunes
ó aquellas que se le van encontrando últimamente a la
Refrigeración. Así tenemos por ejemplo:
- Tratamiento de metales
Como por ejemplo para el acero cementado que se
mantiene durante media hora a -87ºC, logra un gran
aumento en su dureza y resistencia al desgaste. También el
filo cortante de herramientas se hace mas duradero si
durante 15 minutos se somete a -100ºC

- Pistas de patinaje
Que se logra mediante el uso de serpentines por dentro de
los cuales circula salmuera para que congele el agua que lo
rodea exteriormente hasta formar el hielo de la pista.
- Industria de la construcción
Se emplea en el enfriamiento del hormigón para que no se
resquebraje. A veces se congela el terreno cuando se
realizan excavaciones en pantanos ; zonas húmedas.
- Medicina.- Usada para fabricación y conservación de drogas;
conservación de cultivos y vacunas, obtención de plasma y
antiobióticos y también como anéstesia en determinado tipo
de operaciones; almacenamiento de esperma para
inseminación artificial.

- Fabricación de hielo
Que se usa en forma de bloques, de cubos, de escama y de
nieve; existiendo aparatos que directamente lo producen en
cualquiera de esas formas. Se usa para restaurantes, hoteles,
cámaras frigoríficas como auxiliar en la conservación de los
alimentos ó como medio de mejorar la presentación y sabor.
- Desalinización de agua de mar
Un método para obtener agua potable a partir del agua de mar
es la congelación. El hielo que se forma practicámente libre de
sal por lo que se puede separar de la sal que queda; después
se funden estos trozos y se tiene agua dulce

REFRIGERANTES
Definición:
Se denomina refrigerante a toda sustancia que actúa
como agente de trabajo para transmitir calor desde
una fuente a baja temperatura a otra de alta
temperatura, gracias a una variación de su calor
latente o calor sensible o una combinación de
ambos.

• Comercialmente se venden con diversos nombres según el
fabricante:
FREON  E.I.Pont de Memours and
Company
FRIGEN  Farbwerke Hoechst
GENETRON  Allied Chemical Ind.
ISOTRON  Pensylvania Salt Manufacturing
Company
ARCTON  Imperial Chemical of England
FORANE  Produven ( Venezuela)
ATOCHEM  (Francia)

ANTECEDENTES
• Los fluidos utilizados como sustancias de trabajo en las
máquinas frigoríficas se denominan REFRIGERANTES. Los
que se utilizaron en los inicios de la refrigeración mecánica
fueron:
- Cloruro de etilo (1717)
- Éter etílico (1856)
- Éter metílico (1864)
- Anhídrido Sulfuroso (1874)
- Amoniaco (1876)
- Cloruro de metilo (1878)
- Anhídrido carbónico (1878)

• Estos son inflamables, corrosivos, tóxicos, no compatibles con
muchos materiales, por ello se buscaron sustitutos que no
tengan estos inconvenientes. Sin embargo, por sus buenas
características termodinámica aún se usa el amoníaco.
• Los sustitutos, que constituyen la segunda generación de
refrigerantes se encontraron haciendo ensayos con los
hidrocarburos, sustituyendo en sus moléculas total o
parcialmente sus átomos de hidrógeno por los de cloro y/o
flúor. Los más conocidos y usados son:
- R-12 (1930) Diclodifluorometano
- R-11 (1932) Triclofluorometano
- R-22 (1935) Monoclorodifluorometano
- R-502 (1963) Azeotropía de 48,8% de R-22 y
51,2 % de R-115

REVISIÓN HISTÓRICA DE LOS
REFRIGERANTES
• 1834 perkins compresor de vapor en base a éter etílico
• 1876-1929 amoniaco, ácido sulfúrico, dióxido de
carbono, propano
• 1930 se sintetiza el R-12, R-115
• 1936 se sintetiza el R-22
• 1950s R-502
• 1974 teoría de (Molina y Rowland)
• 1987 protocolo de Montreal
• 1992 convención del clima
• 1997 protocolo de Kyoto (reducción de emisiones)
• 3º milenio ¿Cuáles serán los refrigerantes?

CLASIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES
• La clasificación mas completa es la realizada por la
ASHRAE ( American Society for Heating,
Refrigerating and Air Conditioning Engineers) que
agrupa los refrigerantes como se indica en la Tabla
2.1
• A pesar de que las primeras aplicaciones de la
refrigeración mecánica utilizaron el amoníaco y el
bióxido de carbono como refrigerantes, la búsqueda
de refrigerantes que no sean tóxicos, seguros y de
buenas propiedades térmicas condujo en 1928 al
desarrollo de los refrigerantes de la familia
hidrocarburos halógenos.

• En la actualidad restringidos por el problema
ecológico que explicaremos mas adelante.
• Estos refrigerantes químicamente se obtienen
sustituyendo progresivamente los átomos de
hidrógeno, por átomos de flúor y/o cloro de las
moléculas de metano (CH4 ) y del etano ( C2 H6 )

• El sistema de numeración que utiliza sigue la siguiente regla: ”El
primer dígito a partir de la derecha es el número de átomos de
flúor en el compuesto, el segundo es uno más que el número de
átomos de hidrógeno del compuesto y el tercero es uno menos
que el número de átomos de carbono del compuesto.” . Cuando
este último dígito es cero, se omite.
• La clasificación de la American Society of Refrigerating Engineer
( Sociedad Americana de Ingenieros de Refrigeración ) ASRE -
Norma 34; presenta los refrigerantes en los siguientes grupos:

TIPOS DE REFRIGERANTES
• Hidrocarburos halógenos
• Mezclas azeotropicas
• Mezclas zeotropicas
• Compuestos inorgánicos
• Hidrocarburos
• Sustancias puras sintéticas

- Hidrocarburos halógenos.- Comprende refrigerantes que
contienen uno ó más de los tres halógenos: cloro, flúor y
bromo. Estos refrigerantes marcaron toda una etapa de
utilización en la refrigeración y que aún relativamente siguen
vigentes.
- Mezclas azeotrópicas.- Nos referiremos mas adelante a
ellas.
- Hidrocarburos.- Algunos hidrocarburos se utilizan como
refrigerantes, especialmente para uso en la industria del
petróleo y petroquímica.

REFRIGERANTES HIDROCARBUROS
Designación
Numérica
Nombre químico Fórmula
química
50 Metano CH4
170 Etano CH3 CH3
290 Propano CH3 CH2 CH3

HIDROCARBUROS
• H C ⇨ Hidrógeno y carbono
• No son perjudiciales para la capa de
ozono.
• No propician el calentamiento global.
• Europa: ¿Serán el reemplazo definitivos
de los CFC?

- Compuestos inorgánicos.- Muchos de los primitivos refrigerantes
eran compuestos inorgánicos, algunos de los cuales todavía siguen
utilizándose
Designación
Numérica
Nombre químico Fórmula
química
717 Amoníaco NH3
718 Agua H2 0
729 Aire
744 Anhídrido carbónico C02
764 Anhídrido sulfuroso S02
- Sustancias orgánicas no saturadas.- Usados raramente, entre
estos tenemos el R-1150 Etileno y el R-1270 Propileno.

CLASIFICACIÓN SEGÚN NÚMEROS
• R-10, 300 sustancias puras (propano 290)
• R-400 mezcla zeotropicas
• R-500 mezclas azeotropicas
• R-600 hidrocarburos
• R-700, 1000 sustancias inorgánicas

CLASIFICACIÓN DE REFRIGERANTES

REFRIGERANTES NATURALES
• R-50 metano
• R-170 etano
• R-290 propano
• R-600 butano
• R-600a isobutano
• R-717 amoniaco
• R-718 agua
• R-728 nitrógeno
• R-729 aire
• R-732 oxigeno
• R-740 argon
• R-744 dióxido de
carbono
• R-1150 etileno
• R-1270 propileno

REFRIGERANTES SUSTANCIAS PURAS
• R-11
• R-113
• R-144
• R-12
• R-123
• R-13
• R-134a
• R-14
• R-152a
• R-21
• R-22
• R-23

MEZCLAS DE REFRIGERANTES
• ¿Para que se mezclan los refrigerantes?
• Para que se comporten como otro refrigerante
• Para disminuir su inflamabilidad
• Para lograr propiedades termodinámicas
adecuadas ( presión, temperatura, capacidad
volumétrica.)
• Para reducir su toxicidad

MEZCLAS DE REFRIGERANTES
a) Mezclas Azeotrópicas
Se denominan a las mezclas de dos ó mas
refrigerantes en una proporción que no cambian su
composición cuando se están evaporando o
condensando desde que los componentes tiene el
mismo punto de ebullición o de condensación a
cualquier presión se comportan como una sustancia
pura.

• Esto se logra solo si la mezcla tiene la concentración
correcta, en peso de cada componente, porque fuera
de estas concentraciones los componentes se
evaporan o se condensan a temperaturas diferentes
una antes que la otra. El gráfico aclara lo dicho
porque habrán dos curvas de saturación: Una
CURVA DE ROCIO donde aparecen las primeras
gotas de líquido de un vapor enfriándose y una
CURVA DE BURBUJEO donde aparecen las primeras
burbujas de un líquido calentándose.

A este tipo de mezclas pertenecen el R-502 que está formado por: 48,8% de
HCFC-22 y 51,2% de CFC-115 ( a presión atmosférica hierve a -45ºC ó -49ºF).
El R-500 está formado por 73,8% de CFC-12 y 26,2% de HFC-152a ( a presión
atmosférica hierve a -34ºC ó -29ºF).

b) Mezclas zeotrópicas
Se denominan a las mezclas de dos ó mas refrigerantes
que se evaporar ó se condensan cada uno a
temperatura diferentes, sin lograrse en ningún momento
un comportamiento como si se tratase de un solo fluido.
No es recomendable usarla en refrigeración ó en aire
acondicionado.

c) Mezclas cuasi-Azeotrópicas
Son mezclas zeotrópicas que representan en algún
punto de su concentración un acercamiento entre sus
curvas de saturación. Este punto de cercanía ó punto
de deslizamiento hace que su comportamiento se
acerque a una mezcla azeotrópica. Es recomendable
que al usar estas mezclas se agite bien el recipiente que
los contiene antes de proceder a su uso y es preferible
cargar en fase de mezcla líquida para tener una
composición homogénea de refrigerante en el equipo
frigorífico.

REFRIGERANTES MEZCLAS
• Azeotropicos
• R-500
• R-502
• R-507
• R-508a
• Zeotropicos
• R-401A,B,C
• R-402A,B
• R-404A
• R-406A
• R-407A,B,C
• R-408A
• R-409A,B
• R-410A,B

SELECCIÓN DE REFRIGERANTES
• En un sistema de refrigeración, tanto por compresión de
vapor como por absorción, el enfriamiento se obtiene
por la evaporación de un líquido. Por consiguiente,
cualquier fluido al que se le puede hacer cambiar de
fase, de líquido a vapor, puede servir como refrigerante.
• Sin embargo son muchos los factores que hacen que las
sustancias sean mas adecuadas que otras,
dependiendo de la aplicación. La capacidad del equipo,
el consumo de energía, la seguridad, el mantenimiento,
son algunas de las condiciones que se ven afectadas
por la selección del refrigerante.

Propiedades que afectan el rendimiento
a) Características de la temperatura y la presión
- Es conveniente que la presión a las condiciones de evaporación sea
superior a la atmosférica, a fin de evitar que el aire penetre por filtración al
sistema.
- La presión de descarga del compresor no debe ser excesiva a fin de que el
equipo a utilizar no sea de tipo pesado en el lado de alta.
- Es conveniente que la relación de compresión sea baja, aumentaría la
potencia del compresor.
- La temperatura de descarga del compresor no debe ser excesiva.
- La presión de descarga del compresor no debe ser superior a la presión
crítica del refrigerante.
- La temperatura de evaporación no debe ser inferior a la temperatura de
congelación del refrigerante

b) Calor latente de vaporización
Es conveniente que el calor latente de vaporización sea alto, puesto que esto
indica que existe un elevado efecto de refrigeración. Estro hace posible la
utilización de equipos de menor capacidad y tuberías de menor diámetro.
c) Volumen específico del vapor
Debe ser bajo, puesto que esto reduce el desplazamiento requerido del
compresor y el diámetro de las tuberías.
d) Calor específico del líquido
Es conveniente que sea bajo ya que el refrigerante pasa por un dispositivo de
estrangulamiento y es enfriado por una porción del mismo parta convertirse
en gas, como dicho calor requerido para enfriar un líquido disminuye al
disminuir su calor específico, resulta que se requiere de menos gas de
vaporización súbita; esto reduce el flujo total del refrigerante requerido para
producir una capacidad de enfriamiento dada.

Características relacionadas con la seguridad
a) Toxicidad
Se refiere al grado al cual la sustancia resulta una toxina o un
veneno. Muchos refrigerantes no son tóxicos, incluyendo todos
los halocarburos. No obstante, esto no debe confundirse con el
hecho de que cualquier refrigerante es asfixiante, aun cuando no
sea tóxico. Esto es, el individuo se puede sofocar debido a que el
refrigerante sustituye al oxígeno.
b) Inflamabilidad y Explosividad
La inflamabilidad se refiere al grado al que la sustancia puede
quemarse con llama, y por consiguiente, si constituye un riesgo
de incendio o no. Los halocarburos no son inflamables ni
explosivos. El amoníaco es inflamable a ciertas concentraciones.

• El Código de Seguridad para la Refrigeración mecánica ( Safety Code for
Mechanical Refrigeration del American National Standards Institute ANSI),
clasifica los refrigerantes en tres grupos. Esta clasificación abarca tanto la
toxicidad como la inflamabilidad.
Grupo 1  De alta seguridad. No se les considera ni tóxicos, ni
inflamables, aquí se incluyen los refrigerantes halocarbonados.
Grupo 2.  De media seguridad. En este grupo los refrigerantes
tienen la toxicidad como característica dominantes y pueden ser
inflamables y explosivos a un 3,5% en volumen. No pueden ser
utilizados en equipos de Aire Acondicionado y el equipo debe estar fuera
del edificio o del local.
 Grupo 3  De baja seguridad. Comprende los refrigerantes que
pueden ser combustibles ó explosivos por debajo del 3,5% envolumen.
No son generalmente tóxicos, aunque requieren de reglamentos
especiales para su empleo y personal altamente calificado; aquí estarían
comprendidos los refrigerantes hidrocarburos.
• La Underwriters Laboratories (UL) clasifica asimismo la seguridad de los
refrigerantes, utilizando una escala de 1 al 6.

Características relacionadas con la
operación o el mantenimiento
a) Estabilidad química
Un refrigerante debe ser químicamente estable, dentro
de la gama de temperaturas de trabajo.
b) Inactividad química
No debe reaccionar químicamente con ninguno de los
materiales con los que pueda tener contacto en el
sistema. Por ejemplo el NH3 reacciona con el cobre
disolviéndolo.

Los refrigerantes halocarbonados disuelven al caucho natural, es
necesario utilizar otros materiales para las juntas y
empaquetaduras.
c) Efectos en los lubricantes
No debe reducir la calidad lubricante del aceite utilizado. La
miscibilidad entre el refrigerante y el aceite es conveniente hasta
el grado en que el aceite sea llevado a las partes sujetas a
desgaste, pero no tanto que haga inefectiva la lubricación. Mas
adelante ampliaremos la relación entre los refrigerantes y los
aceites.
d) Tendencia a las fugas.
Es conveniente que sea mínima; las presiones altas ocasionan
que aumenten las fugas.

e) Facilidad para detectar las fugas.
f) Costo y disponibilidad
g) Viscosidad y conductividad térmica.
Tiene gran influencia en las características de transmisión de
calor del refrigerante. La viscosidad debe ser baja y la
conductividad alta.
h) Efecto de la humedad.
Debe evitarse que forme compuestos altamente corrosivos
(generalmente ácidos) los que pueden provocar reacciones con
el aceite lubricante y con algunos materiales del sistem

ENVASES DE LOS REFRIGERANTES
• Los refrigerantes se suministran en envases que son unos
tubos a presión que van provistos de válvulas de cierre.
• Es importante que sean lo suficientemente fuertes para
soportar la presión que se pueda desarrollar por exposición
directa al sol por periodos largos de tiempo.
• Los cilindros que tengan mas de 12 pulgadas de largo
deberán estar equipadas con un aparato de seguridad para
evitar cualquier explosión por aumento de presión.

El dispositivo mas usado es el tapón fusible que consiste
en un tapón metálico de una aleación especial que se
derrite rápidamente al llegar a los 165ºF ó 74 ºC.
Aún cuando un cilindro esté dotado de un tapón fusible
debe evitarse un llenado excesivo, porque un cilindro
lleno mas allá de la capacidad marcada puede alcanzar
una presión peligrosa antes de alcanzar la temperatura
de fusión del tapón.

DETECCIÓN DE FUGAS
• Los métodos de fugas que se discuten se relacionan con
los refrigerantes, ya que una descripción más detallada
corresponde a un Manual de Servicio.
• Las fugas se pueden detectar ya sea presurizando el
sistema y comprobando las fugas al exterior, o
produciendo un vacío parcial en el sistema, y luego
comprobando la existencia de un aumento en la presión.

• Los métodos para detectar las fugas, y los equipos
utilizados difieren en cuanto sus sensibilidad, costo y
refrigerantes para los que resultan apropiados.
• El detector electrónico de fugas, utilizado en los
refrigerantes halocarbonados, es un dispositivo muy
sensible que puede detectar fugas extremadamente
pequeñas ( 0,01 onzas en 1 año).

El detector tiene un elemento en la punta de la sonda, el cual
crea una emisión eléctrica en la presencia de un gas
halocarbonado. La señal eléctrica se convierte en una señal
visual o una audible.
• La antorcha de haluros se utiliza también para detectar fugas en
los halocarburos.
• La prueba de las burbujas de jabón es un método sencillo muy
utilizado y efectivo.
• Las fugas de amoniaco son perceptibles por el olor
característico y por la avidez de éste a la captación de oxígeno
que es lo que finalmente provoca la muerte en grandes
concentraciones. También se puede localizar puntualmente la
fuga utilizando una vela de azufre cerca del lugar sospechado;
la reacción con el amoniaco forma una nube blanca visible.

RELACIÓN ENTRE EL REFRIGERANTE Y EL ACEITE
• La capacidad de un refrigerante líquido para mezclarse con
aceite, se llama MISCIBILIDAD y en general todos los
refrigerantes cloro fluoro carbonados (CFC) son miscibles en
mayor o menor grado con el aceite.
• El amoníaco ( R-717) es un refrigerante no miscible con el
aceite en todos los rangos de temperatura, debiendo usarse
para ello separadores de aceite la descarga de los
compresores.

• El aceite que circula en un sistema de refrigeración está
expuesto tanto a muy altas como a muy bajas
temperaturas, es por ello, que la naturaleza critica de la
lubricación bajo éstas condiciones y al daño que puedan
causar en el sistema la cera u otras impurezas del
aceite, únicamente se pueden usar aceites minerales
altamente refinados y especiales para aplicaciones de
refrigeración.

• En general los aceites con base nafténica son más solubles en
refrigerantes que los que son con base parafina. Sin embargo,
para muy bajas temperaturas, aún los aceites con base
nafténica pierden solubilidad y se separan del refrigerantes
formando dos fases.
Esta separación no afecta necesariamente capacidad
lubricante del aceite, pero puede crear problemas por falta de
lubricación en partes del sistema que lo requieran.
Como el aceite debe lubricar los cilindros de los compresores
siempre circula una pequeña cantidad con el refrigerante.

El aceite y el gas refrigerante no se mezclan fácilmente
y éste solo puede circular correctamente a través del
sistema si la velocidades del gas son suficientes para
“barrer” el aceite.
Si las velocidades son suficientemente altas, el aceite
se depositará en la parte inferior de los tubos
disminuyendo la transferencia de calor y posiblemente
causando una falla de él en el compresor.

• Conforme se reducen las temperaturas de evaporación, éste
problema se vuelve más crítico, puesto que la viscosidad del
aceite aumenta con el descenso de la temperatura. Por éstas
razone es necesario un diseño correcto de la tubería del
sistema de refrigeración para obtener un retorno de aceite
satisfactorio.
• Una de las características principales de una mezcla de
refrigerante y aceite en un sistema o circuito cerrado, es el
hecho de que el refrigerante es acarreado por el aceite y éste
se evaporará y emigrará a través del sistema hasta llegar al
cárter, aún cuando no exista la diferencia de presiones para
causar movimiento. Al llegar al cárter el refrigerante
condensará y la emigración de éste con el aceite continuará
hasta que el aceite se encuentre saturado con refrigerante
líquido.

• Excesivo refrigerante en el carter del compresor pueda dar
como resultado una espuma que se forma por ebullición
violenta, expulsando fuera del carter todo el aceite y causando
problemas de lubricación; por lo tanto, deben tenerse
precauciones para prevenir la acumulación de excesivo
refrigerante líquido en el carter del compresor ( usar
acumuladores de líquido en la succión, intercambiadores de
calor o calentadores de carter )
• El R-22 y el R-502 son mucho menos solubles ( miscibles ) en
aceite que el R-12 (sobre todo a temperaturas de -15ºC y
menores) y es por ésta razón que el diseño de la tuberías para
estos dos refrigerantes, es mucha más crítica con respecto al
aceite.

• Con la presencia de los refrigerantes ecológicos como el R-134a
que no daña la capa de ozono, apareció el problema de que
ninguno de los aceites minerales utilizados hasta ahora es
compatible con éste refrigerante; por ello se están haciendo
pruebas con aceites sintéticos con resultados positivos en
algunos casos y parece que el aceite tipo ESTER POLYOL con
aditivos será el que se empleará en este caso.
• Veremos las propiedades que deben tener los aceites utilizados
en los compresores de refrigeración y de aire acondicionado.

• a) Viscosidad
• b) Punto de fluencia
• c) Punto de turbidez
• d) Punto de precipitación
• e) Punto de congelación
• f) Punto de inflamación
• g) Punto de combustión
• h) Estabilidad química
• i) Resistencia dieléctrica

a) Viscosidad
• Es la resistencia que ofrece el aceite para fluir o para
deformarse mediante la cual forma una película protectora
entre las partes móviles del compresor, manteniéndolas
separadas y evitando, así el desgaste. Es la propiedad
mediante la cual el aceite cumple sus funciones de “lubricar”.
• Si la viscosidad del aceite es muy baja, no podrá mantenerse
la separación entre las paredes móviles y se desgastan las
superficies friccionantes. Paralelamente puede ocurrir escape
excesivo de vapor refrigerante en la periferia de los pistones
por que no cumplirá con su papel de sellador entre la zona de
alta y la zona de baja del compresor.
• Si la viscosidad del aceite es muy alta se presenta excesiva
fricción entre las paredes móviles y el aceite, aumentando el
consumo de potencia del compresor.

• Si las tolerancias son pequeñas, el aceite no penetra entre las
superficies friccionantes y la lubricación es inadecuada.
• Debido a lo anterior deben usarse aceites adecuados
ciñéndose a las recomendaciones de los fabricantes del
compresor.
• La viscosidad de los aceites disminuye cuando aumenta la
temperatura; por ello los fabricantes de aceite muestran sus
curvas de comportamiento de la viscosidad con la temperatura
de 100ºF (37,8ºC)
• Por ejemplo el aceite SUNISO 3GS tiene una viscosidad de
159 segundos Saybolt Universal ( 150 SSU) a 100ºF y el
aceite SUNISO 4GS tiene una viscosidad de 300 SSU a
100ºF. Estos dos tipos de aceite son frecuentes en el mercado
local.

• La viscosidad de los aceites también disminuye cuando se
mezclan con el refrigerante usado; por ello los fabricantes de
aceite muestran sus curvas de comportamiento de la viscosidad
con diferentes porcentajes de mezcla o soluciones con el
refrigerante.
• Por ejemplo el SUNISO 3 GS puro a 100ºF tiene 150 SSU; pero
diluido con 20% de refrigerante R-12 a 100ºF tiene 50 SSU.
• Como se aprecia la viscosidad de los aceites se acostumbra
medirla en SEGUNDOS SAYBOLT UNIVERSAL (SSU), que
representa el tiempo en segundos que requieren 60 cm3 de
aceite a una temperatura determinada ( generalmente 100ºF ó
37,8ºC) para fluir por gravedad de un recipiente a oro, a través
de un tubo capilar de 0,069” ( 1,765 mm) de diámetro interior y
0,5” ( 1,26 cm) de longitud.

b) Punto de Fluencia
• Es la mas baja temperatura a la cual el aceite puede
fluir. Si se alcanza el punto de fluencia del aceite en un
sistema frigorífico; el aceite empieza a adherirse sobre
la superficie interna de los tubos del evaporador
causando disminución de la capacidad de enfriamiento
de este y como no regresa el compresor también resulta
una lubricación inadecuada.
• Si se alcanzan temperaturas aun menores que el punto
de fluencia se puede llegar al punto de congelación.

c) Punto de turbidez
• A pesar que los aceites lubricantes y aire acondicionado
son altamente refinado contienen una cierta cantidad de
parafina.
• La temperatura a la cual comienza a precipitarse la
parafina o cera presente, se denomina PUNTO DE
TURBIDEZ y recibe este nombre porque el aceite se
torna turbio en ese momento.
• Si se alcanza el punto de turbidez, la pequeña cantidad
de cera en el evaporador no produce efecto apreciable,
pero si llega a la válvula de expansión o tubo capilar
produce obstrucciones.

d) Punto de precipitación
• Existe una prueba de laboratorio que cosiste en mezclar
90% de refrigerante R-12 con 10% de aceite, en
volumen. Esta mezcla se empieza a e enfriar hasta
alcanzar una temperatura a la cual empieza a precipitar
la parafina o cera presente en el aceite. Esta
temperatura se denomina PUNTO DE PRECIPITACIÓN
O PUNTO DE FLOCULACION.
• El uso de 10% de aceite en la mezcla de prueba parece
una proporción bastante realista puesto que en lo
sistemas frigoríficos la cantidad de aceite que circula en
el refrigerante rara vez supera al 10%.

• El punto de precipitación representa una
consideración importante cuando se selecciona aceite
a usarse con refrigerantes miscibles en aceite a
temperaturas de evaporación inferiores a 20ºC.
• El punto de precipitación no tiene significado cuando
se usan refrigerante no miscibles en aceite.

e) Punto de congelación
Es la temperatura a la cual el aceite se solidifica o
congela. Como es lógico de suponer, ésta debe ser la
mas baja posible, para que nunca se alcance aún en las
aplicaciones frigoríficas.
f) Punto de combustión
Es la temperatura a la cual continúa ardiendo
permanece encendido no obstante haber retirado la
llama que se utilizó para inflamarlo.

g) Estabilidad química
La estabilidad química de un aceite, es la propiedad
mediante la cual no debe descomponerse a pesar
de estar sujeto a altas temperaturas y además
mezclado con el refrigerante en contacto con
diferentes tipos de metal.

TONELADA NORMA DE REFRIGERACIÓN
• En las Tablas anteriores se observa que se han tomado como
temperaturas de comparación de todos los refrigerantes los
valores de 5ºF y 86ºF.
• Estos valores no se escogido al azar porque son resultados
de múltiples discusiones y reuniones de los representantes
de las principales fábricas de equipos de refrigeración.
• Por otro lado también se estableció una unidad que sirva de
comparación de CAPACIDADES de los equipos fabricados,
esto es la cantidad de calor horaria que son capaces de
evacuar desde un ambiente; dicha unidad es la:
TONELADA NORMA DE REFRIGERACION

Esta definición sería universal si en cualquier lugar del mundo las
temperaturas atmosféricas fuesen iguales. Pero por ejemplo un
equipo que el fabricante indica que es de 10 TON puede
desarrollar esa capacidad en un lugar frío, pero si se lleva a un
clima cálido posiblemente no llegue ni a la mitad de esa
capacidad. Por las razones expuestas es que se acordó que el
TON DE REFRIGERACIÓN, marcado en la placa de los equipos
frigoríficos deben ser a 5ºF como temperatura a la cual se extrae
calor a un sistema y a 86ºF como temperatura a la cual se
rechaza calor hacia la atmósfera. A veces en las placas en lugar
de las temperaturas mencionadas aparecen presiones y es que
algunos fabricantes colocan las presiones de saturación
correspondientes a dichas temperaturas; tal como los valores que
aparecen en la tabla anterior

• LA TONELADA DE REFRIGERACION SE DEFINE COMO:
• “ CANTIDAD DE CALOR QUE SE NECESITA PARA DERRETIR
UNA TONELADA DE HIELO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA,
DURANTE EL DÍA”
• Como para derretir una libra de hielo se necesita 144 BTU,
numéricamente tendremos:
1
2000 144
24
Ton
lbx
BTU
lb
hr

1 Ton = 12000 BTU/lb
• También se considera:
1 Ton = 200 BTU/min
1 Ton = 3024 kcal/hr = 50,4 kcal/min.
• En el S.I.: 1 Ton = 3,51 kW

• En 1974 un grupo de científicos investigaban los efectos del
Oxido de nitrógeno que los motores de reacción del avión
supersónico CONCORDE entregaban a la estratosfera porque
ya tenían conocimiento que este gas destruía al ozono
presente en esta zona conocida como la CAPA DE OZONO
Con asombro encontraron átomos de cloro en cantidad tal que
estaban destruyendo rápidamente al ozono presente.
ANTECEDENTES

P1: ¿Qué es el ozono y en qué parte de la
atmósfera se encuentra?
- El ozono es un gas que está presente naturalmente en
nuestra atmósfera. Cada molécula de ozono contiene
tres átomos de oxigeno y su fórmula química es O3.
- El ozono se encuentra principalmente en dos zonas de
la atmósfera:
* En la tropósfera (el 10%), la capa más cercana a la
superficie terrestre (entre unos 10 a 16 kilómetros).
* El resto del ozono (el 90%) se encuentra en la
estratósfera, concentrándose en la parte superior de la
tropósfera y hasta unos 50 kilómetros de altitud.
Esa gran parte de ozono presente en la estratósfera,
se denomina comúnmente como “la capa de ozono”.

El ozono está presente en la zona inferior de la atmósfera y se concentra mayormente en la “capa de ozono” de la
estratósfera. En la tropósfera el ozono se forma como resultado de la contaminación por la acción del hombre.

Una molécula de ozono (O
3
) contiene tres átomos de oxígeno (O) enlazados. Las moléculas de oxígeno (O
2
) que
constituyen el 21% de la atmósfera, tienen dos átomos de oxígeno enlazados.
OZONO Y OXÍGENO

EL OZONO ES UNA FORMA DE OXIGENO CUYA MOLECULA
TIENE TRES ATOMOS ( O3 )

UBICACIÓN DEL OZONO
- La mayor parte del ozono (cerca del 90%) se
encuentra en la estratósfera, una zona que comienza a
unos 10 a 16 kilómetros (6-10 millas), se extiende hasta
unos 50 kilómetros (31 millas) de altitud.
- En los trópicos la estratósfera comienza a mayores
altitudes (16 km.) que en las regiones polares (10 km.)

P2: ¿Por qué debemos cuidar el ozono de la
atmósfera?
El ozono de la estratósfera absorbe los rayos
solares ultravioletas que son perjudiciales para
los seres vivos.
Por esta razón, el ozono de la estratósfera se
considera el “ozono bueno”.
Por el contrario, el ozono presente cerca de la
superficie terrestre que es resultado de sustancias
contaminantes se considera “ozono malo” porque
puede ser dañino para los seres vivos.

OZONO BUENO
- El ozono de la estratósfera es “bueno” para el hombre
y otras formas de vida porque absorbe las radiaciones
solares UV-B, llegando a la superficie terrestre en tales
cantidades que serían dañinas para muchos seres vivos.
- Longitud de onda 280 a 315 nanómetros (nm).
- No absorbe de la misma forma las radiaciones UV-A
(longitud de onda 315 a 400-nm) y otras radiaciones
solares.
- En el caso de los seres humanos, al aumentar la
exposición a los rayos UV-B, aumenta riesgo de
cánceres de piel, cataratas y daños en el sistema
inmunológico.

- Excesiva exposición a las radiaciones UV-B también
daña el crecimiento de plantas, organismos unicelulares
y el ecosistema acuático.
- La radiación, UV-A, que no es absorbida mayormente
por el ozono, causa envejecimiento prematuro de la piel.
- La absorción de radiaciones UV-B por el ozono es una
fuente de calor en la estratósfera y juega un papel
importante para controlar la temperatura de la atmósfera
terrestre.

• Medición de ozono
- El ozono total incluye aquel que está presente en la
estratósfera y en la tropósfera.
El ozono de la tropósfera constituye solamente un
10% del ozono total.
- Los valores de la cantidad total de ozono se expresan
en Unidades Dobson “U.D.” (Dobson Units).
- Los valores típicos oscilan entre 200 y 500 UD.
El valor total de 500 UD, por ejemplo, equivale a una
capa de ozono puro de solamente 0,5 centímetros de
espesor.

Proceso de agotamiento del ozono estratosférico. El proceso
comienza con la emisión de gases fuentes de halógenos en la
superficie terrestre y termina cuando los gases de halógeno reactivos
son dispersados por las precipitaciones en la tropósfera y depositados
en la superficie terrestre. En la estratósfera, el monóxido de cloro (ClO)
y el monóxido de bromo (BrO) destruyen el ozono.

• P3: ¿Qué sustancias producidas por el hombre
destruyen el ozono?
- Algunos procesos industriales y productos de consumo
emiten sustancias halogenadas. Estas sustancias
contienen átomos de cloro y bromo que agotan la capa de
ozono.
- Por ejemplo, los clorofluorocarbonos (CFCs) e
hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), que se usaban en la
mayoría de los sistemas de refrigeración y aire
acondicionado, llegan a la estratósfera donde sus enlaces
moleculares se rompen liberando átomos de cloro y éstos
destruyen el ozono. - Otros ejemplos de sustancias
agotadoras de ozono producidas por el hombre son los
“halones” usados en extintores de fuego y contienen
átomos de bromo que son las que atacan el ozono.
- La producción y el consumo de las sustancias agotadoras
de ozono están reguladas a nivel mundial por el Protocolo
de Montreal.

• CLORO Y BROMO PRODUCIDOS POR EL HOMBRE
- La actividad del hombre produce gases fuentes de
halógenos que contienen átomos de cloro y bromo.
- Estos compuestos llegan a la atmósfera y terminan
destruyendo el ozono de la estratósfera.
- Las sustancias agotadoras de ozono que sólo
contienen carbono, cloro y flúor se llaman
“clorofluorocarbonos”, que se abrevian CFCs.
Las sustancias que contienen cloro fueron usadas
ampliamente en refrigeración, aire acondicionado,
espumas, propulsores de aerosol, limpiadores de
metales y componentes electrónicos.

La mayor parte de los CFC producidos
en el mundo se utilizan en
refrigeradores, congeladores,
acondicionadores de aire, aerosoles y
plásticos expansibles, que tienen
múltiples usos en la construcción, la
industria automotriz y la fabricación de
envases, la limpieza y funciones
similares.
La estructura estable de estas
sustancias, tan útil en la Tierra, les
permite atacar la capa de ozono. Sin
cambio alguno, flotan lentamente hasta
la estratosfera, donde la intensa
radiación UVC rompe sus enlaces
químicos. Así se libera el cloro, que
captura un átomo de la molécula de
ozono y lo convierte en oxígeno común.
¿Qué productos destruyen la capa de ozono?

- Otra categoría de halógeno contiene bromo. El más
importante de esta categoría son los “halones” y el
bromuro de metilo (CH3Br).
- Los halones son hidrocarburos halogenados
desarrollados originalmente para extinguir fuego. Los
halones se usan para proteger grandes computadoras,
equipos militares y motores de aeronaves comerciales.
- Los halones se liberan directamente a la atmósfera.
Los halones más comunes emitidos por el hombre son
el halón-1211 y el halón-1301 .
El bromuro de metilo que se usa en la agricultura
como fumigante es también una fuente importante
de bromo en la atmósfera.

El bromuro de metilo se utiliza
como un fumigante de múltiples
aplicaciones y se usa en
algunos procesos químicos y
en la síntesis orgánica.
Otros compuestos de cloro y
bromo, como el tetracloruro de
carbono, el metil cloroformo y
el bromuro de metilo, también
son dañinos para la capa de
ozono

- Las sustancias producidas por el hombre que
emiten cloro y bromo han aumentado desde
mediados del siglo XX agotando el ozono en todas
las regiones, y en los polos la pérdida es mucho más
intensa.
Fuentes naturales de cloro y bromo
- Existen dos clases de gases fuentes de halógenos que
están presentes en la estratósfera y son de origen
natural:
* Cloruro de metilo (CH3Cl); y
* Bromuro de metilo (CH3Br) que son emitidos por el
ecosistema terrestre y oceánico.
El 16% de cloro y de 27 a 42% de bromo presentes
en la estratósfera son de origen natural.
Otras sustancias de corta vida como el bromoformo
(CHBr3), son liberados en la atmósfera por los océanos.

- El área del agujero de ozono ha llegado a 25 millones
de kilómetros cuadrados (cerca de 10 millones de millas
cuadradas) en los últimos años, casi el doble del área
del continente antártico.
- Los valores mínimos del ozono total dentro del agujero
de ozono han disminuido a 100 Unidades Dobson (UD)
en comparación con los valores de una primavera
normal de 300 UD.
- La masa de ozono destruida sobre la Antártida en cada
estación se estima en 80 megatoneladas, cerca del 3%
de la masa global de ozono (1 megatonelada = 1 billón
de kilogramos).

PROTOCOLO DE MONTREAL
- En 1985, 20 países firmaron en Viena el tratado
denominado Convenio para la Protección de la Capa de
Ozono, acordando tomar medidas necesarias para
proteger la capa de ozono.
- El Convenio de Viena ha apoyado investigaciones,
intercambio de información y futuros protocolos.
- Debido al creciente interés, se firmó en 1987 y se
ratificó en 1989 el Protocolo de Montreal relativo a las
sustancias que agotan la Capa de Ozono.
- En este Protocolo se establecen normas de control
para los países desarrollados y en desarrollo sobre la
producción y consumo de las sustancias agotadoras de
ozono.

- Enmiendas y Ajustes. A medida que las evidencias
científicas que sustentaban el agotamiento de ozono
fueron ampliamente reconocidas hacia 1987 y a su
vez comenzaron a aparecer sustitutos y otras
alternativas para las sustancias agotadoras de ozono,
se incorporaron Enmiendas y Ajustes al Protocolo de
Montreal para otorgarle una mayor efectividad.
- Las revisiones añadieron nuevas sustancias
controladas, la aceleración de las medidas de control
existentes y la eliminación gradual de la producción
de ciertas sustancias.

- El Protocolo inicial trataba solamente sobre la
disminución de la producción de clorofluorocarbonos
(CFCs) y halones.
- La Enmienda de Londres de 1990 estableció la
eliminación gradual de la producción de aquellas
sustancias más dañinas que agotan la capa de ozono al
año 2000 en los países desarrollados y al año 2010 en
los países en desarrollo.

- La cantidad de cloro efectivo en la estratósfera que se
considera aquí es el del efecto combinado de las
sustancias de cloro y bromo.
- Sin el Protocolo, las sustancias halógenas
estratosféricas habrían aumentado significativamente en
el siglo XXI.
- Luego la Enmienda de Copenhague de 1992 aceleró la
fecha de eliminación a 1996 para los países
desarrollados.
- Más tarde, más controles sobre las sustancias
agotadoras de ozono fueron acordados en las
Reuniones de las Partes en Viena (1995), Montreal
(1997) y Beijing (1999).

100
50
1986 90 95 2000 2000
PRODUCCION DE CFC's
(% DE 1956)
MONTREAL
LONDRESCOPENHAGUE
Fig. 2.1 Gráfico que muestra la producción de CFC's y su proyección con los
Protocolos
AÑOS
Producción de CFC’S y su proyección con los
protocolos:

• Con estos niveles tan altos, el agotamiento
de ozono a nivel global hubiera sido mucho
mayor que lo observado hasta el momento.
• Por consiguiente, la radiación dañina UV-B
se habría incrementado significativamente
sobre la superficie de la Tierra, causando
numerosos casos de cáncer de piel

Diversos tipos de Carcinoma Basal

• Gases sustitutos: HCFCs
- El Protocolo de Montreal permite el uso transitorio de
hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) como componente
sustituto de CFC-12, que es una de las principales
sustancias agotadoras de ozono.
- Los HCFCs difieren químicamente de la mayoría de las
sustancias agotadoras de ozono en que además de
átomos de cloro y flúor, contienen átomos de hidrógeno
(H). Los HCFCs se usan en refrigeración, aerosoles y
como solventes, sustituyendo los CFCs.

- Los HCFCs tienen de 1 a 15% menos de potencial de
agotamiento del ozono estratosférico, respecto al CFC-
12, debido a que son primero químicamente removidos
en la tropósfera. Esta remoción protege parcialmente al
ozono estratosférico de los halógenos que contienen los
HCFCs lo contrario de los CFCs.
- De todos modos, como los HCFCs igualmente
contribuyen a la presencia de halógeno en la
estratósfera, el Protocolo de Montreal establece el cese
de su producción y consumo, tanto para los países
desarrollados como en desarrollo, hacia el 2040.

- Por lo tanto, los HFCs no están controlados por el
Protocolo de Montreal. Sin embargo, los HFCs (así
como todas las sustancias agotadoras de ozono) son
sustancias radiativamente activas que contribuyen al
calentamiento global producido por el hombre y al
cambio climático ya que se acumulan en la atmósfera.
- Los HFCs están dentro del grupo de sustancias
incluidas en el Protocolo de Kioto de la Convención
Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio
Climático (CMNUCC).

•El consumo de las sustancias controladas, fueron divididas en dos
grupos distintos y un grupo de Transición:
GRUPO I (CLOROFLUORCARBONOS O CFCs)
- Utilizados en su mayoría como refrigerantes, agentes
expansores, propelentes y agentes de limpieza.
GRUPO II (HALONS)
- Utilizados en su mayoría como agentes para combatir el
fuego.
GRUPO DE TRANSICIÓN (HIDROCLOROFLUORCARBONOS ó
HCFC’s
- Utilizados como refrigerantes y agentes expansores.

La Tabla que ha continuación se muestra relaciona las
sustancias controladas del GRUPO I ( Clorofluorcarbonos
CFC’s), y la respectiva fórmula química, el Potencial de
Destrucción de la Capa de Ozono y el cronograma de
desactivación prevista:

SUSTANCIA FORMULA QUIMICA ODP CRONOGRAMA DE
DESACTIVACION
CFC-11 CFCl3 1,0 Ver observaciones
CFC-12 CF2Cl2 1,0 “
CFC-113 C2F3Cl3 0,8 “
CFC-114 C2F4Cl2 1,0 “
CFC-115 C2F5Cl 0,6 “
CFC-13 CF3Cl 1,0 “
CFC-111 C2FCl5 1,0 “
CFC-112 C2F2Cl4 1,0 “
CFC-211 C3FCCl7 1.0 “
CFC-212 C3F2Cl6 1,0 “
CFC-213 C3F3Cl5 1,0 “
CFC-214 C3F4Cl4 1,0 “
CFC-215 C3F5Cl3 1,0 “
CFC-216 C3F6Cl2 1,0 “
CFC-217 C3F7Cl 0,6 “
REFRIGERANTES DEL GRUPO I Y EL FACTOR ODP

Observaciones:
Países Desarrollados:
• En 1994 el nivel calculado de consumo no debe exceder a
25% del nivel calculado de consumo del año 1986
• En 1996 el nivel calculado e consumo no debe exceder a
cero, o sea, durante el año 1995 debe ser realizada la
eliminación completa de los CFC’s. Algunas de las naciones
europeas adoptaron medidas aún más restrictivas,
proponiendo la eliminación total de los CFC’s hasta el final de
1994.
Países en Desarrollo:
• Más 10 años de las fechas indicadas para los Países en
Desarrollo.
• Deben ser consideradas las presiones del mercado y la
disponibilidad de clorofluorcarbonos.

Nota:
- No obstante las sustancias del GRUPO II presentan potenciales
de destrucción de la capa de ozono muy superiores a las del
GRUPO I, el nivel de producción mundial de los halones es
significativamente bajo en relación a los CFC’s.
- Tanto las sustancias del GRUPO II, así como las del GRUPO DE
TRANSICION, han sido mencionadas aquí por su relación, aunque
no presentan una aplicación directa con el uso en la Refrigeración.
Las disposiciones del Protocolo deben ser aceptadas por los
países firmantes, pero han hecho excepciones con países cuyo
consumo sea igual o menor a 0,3 kg. de gas/año/cápita, por
razones de cambios de tecnología más lentos, razones
económicos y principalmente por el bajo consumo de
refrigerantes, estos países entre los cuales está el Perú tienen un
trato especial para que utilicen los CFC por mayor tiempo y se
acomoden gradualmente al uso de los REFRIGERANTES
ECOLÓGICOS que irán apareciendo.

• P4: ¿Ha logrado el Protocolo de Montreal reducir las
sustancias agotadoras de ozono en la atmósfera?
- Sí, gracias al Protocolo de Montreal, en estos últimos
años la concentración de sustancias agotadoras de
ozono en la atmósfera está disminuyendo.
- Si los países continúan respetando el Protocolo, el
descenso continuará en el siglo XXI. Ciertas sustancias
como los halones y HCFCs continúan aumentando en la
atmósfera, pero si se sigue cumpliendo con el Protocolo
empezarán a disminuir en las próximas décadas.
Para mediados del siglo XXI la concentración de las
sustancias agotadoras de ozono volverá a los
niveles de principios de la década de 1980,
anteriores a la formación del agujero de ozono
antártico.

Cloro efectivo estratosférico
- El cloro efectivo se calcula en base a mediciones o
estimaciones de la concentración de sustancias que
contienen cloro y bromo en la estratósfera.
- Debido a que el bromo es mucho más potente por
átomo que el cloro en agotar el ozono, al bromo se lo
multiplica por un factor que considera esa mayor
efectividad y luego se suma al total de cloro.
- Los átomos de bromo son mucho menos abundantes
en la estratósfera que el cloro pero son
aproximadamente 45 veces más efectivos que el cloro
en destruir las moléculas de ozono.

- Gracias al Protocolo de Montreal, el incremento de
cloro efectivo se ha enlentecido, llegó a un máximo para
luego descender en la década de los 1990. Este
descenso implica que su potencial de agotar el ozono
estratosférico está siendo menor.
- La baja de cloro activo se estima que continúe durante
el siglo XXI si todas las naciones siguen aplicando las
normas del Protocolo.
- Luego de que la emisión de sustancias halógenas
emitidas por la actividad del hombre cese, el descenso
de cloro efectivo continuará a través del proceso de
destrucción natural.
Una reducción significativa requiere décadas ya que
la vida de las moléculas de los compuestos
halogenados en la atmósfera se estima en 100 años .

• P5: ¿Cuándo se recuperaría la capa de ozono?
- Se espera que la capa de ozono se recupere a
mediados del siglo XXI, asumiendo un cumplimiento
global del Protocolo de Montreal.
- Las sustancias que contienen cloro y bromo, causantes
del agotamiento de ozono, disminuirán en las próximas
décadas bajo las normas del Protocolo.
- Sin embargo, las erupciones volcánicas en las
próximas décadas pueden retrasar la recuperación del
ozono por varios años y el cambio climático puede
retrasar o acelerar dicha recuperación.

UNA ATMÓSFERA DIFERENTE EN 2050
- Para mediados del siglo XXI, la cantidad de halógenos
en la estratósfera sería similar a la de 1980, previo al
agujero de ozono . Sin embargo, no todo volvería a ser
igual que en 1980.
- Por ejemplo, desde 1980 se ha registrado un aumento
en la concentración de importantes sustancias de efecto
invernadero producidos por el hombre, incluyendo
dióxido de carbono, metano y óxido nitroso.
- La acumulación de estas sustancias causaría un
calentamiento de la superficie y un enfriamiento de la
estratósfera.

CONCLUSIONES SOBRE EL
ABATIMIENTO DE LA CAPA DE
OZONO

* El ozono es una capa delgada de nuestra atmósfera, sin
embargo su presencia es vital para el bienestar de los seres
humanos.
* Gran parte del ozono se ubica en la parte superior de la
atmósfera llamada estratósfera, a más de 10 kilómetros por
encima de la superficie de la Tierra. El 90% del ozono
atmosférico se ubica en la “capa de ozono” que nos protege
de los rayos ultravioletas dañinos que emite el sol.
* A mediados de la década de 1970 se comprobó que
algunos de los productos químicos producidos por el
ser humano destruían el ozono, agotando la capa de
este componente. Como consecuencia, aumenta la
radiación ultravioleta en la superficie terrestre, lo que
resulta en un aumento de la incidencia del cáncer de
piel y cataratas.

* Estaciones de monitoreo de la atmósfera descubrieron
el aumento de la presencia de sustancias químicas
agotadoras de la capa de ozono identificado las
reacciones químicas que destruyen el ozono.
* Está relacionado con el aumento de la producción
de sustancias químicas tales como
clorofluorocarbonos (CFCs) que se usan en
refrigeración, aire acondicionado, aerosoles y en la
industria de la limpieza.
* Por medio de datos numéricos es posible calcular el
nivel de agotamiento de ozono sufrido hasta el momento
y predecir daños futuros.

* La destrucción más severa se localiza sobre la
Antártida, conocida como el “agujero de ozono”.
* También se ha observado el adelgazamiento de la
capa de ozono en otras regiones del mundo como
en el Ártico y en latitudes medias del hemisferio
norte.
* Los científicos han contribuido para establecer una
base sólida y científica para un mejor entendimiento
del proceso de agotamiento de ozono.

* Los gobiernos de los diferentes países del mundo han
firmado en 1987 el Protocolo de Montreal como una
medida global para hacer frente a este problema que
afecta a todas las personas del mundo.
* Gracias al cumplimiento de las normas establecidas en
dicho Protocolo, sus enmiendas y ajustes, controlando el
uso de las sustancias químicas, sumado al desarrollo
industrial de sustancias sustitutas “no agotadoras de
ozono”, la acumulación de gases agotadores de ozono
se ha frenado e incluso disminuido. Esto ha reducido el
riesgo de futuros daños a la capa de ozono.
* Se debe continuar con la aplicación del Protocolo
para recuperar la capa de ozono hacia fines del siglo
XXI.

FUENTE BIBLIOGRAFICA
- Organización Meteorológica Mundial (WMO)
- Programa de las Naciones Unidas para el Medio
Ambiente (PNUMA)
- Administración Nacional Oceánica y Atmosférica
(NOAA)
- Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio
(NASA)
Comisión Europea David W. Fahey
- Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Climático y Grupo de Evaluación Tecnológica y
Económica
- CIAR 2007 IX CONGRESO IBEROAMERICANO DE AIRE
ACONDICIONADO Y REFRIGERACIÓN Lima – Perú

NOMENCLATURA
Las siglas que comúnmente se emplearán son:
- CFC Cloro Fluoro Carbonado; denominación que abarca
algunos de los productos reglamentados por el Protocolo de
Montreal.
- HFA  Hidro Fluoro Alcano; denominación que engloba los
productos de sustitución, los cuales pueden ser
clasificados en HCFC ó HFC según que contenga o no
cloro.
- HCFC  Hidro Cloro Fluoro Carbonado
- BFC  Bromo Fluoro Carbonado
- HFC  Hidro Fluoro Carbonado
- MP; HP  Mezclas
- ODP  Coeficiente de Depleción del ozono (Ozone
Depletion Potential)

- GWP Coeficiente de calentamiento de la atmósfera (Global
Warning Potential)
- AFEAS  Alternative Fluorocarbon Environmetal Acceptability;
Consorcio en el que participa los principales productores
de CFC, entre ellos ATOCHEM, y que estudia el impacto
potencial de los nuevos productos en el ambiente.
- PAFT  Program for Alternative Fluorocarbon Toxicity.
Consorcio en el que participa los principales productores
de CFC, uy que estudia la toxicidad de los nuevos
productos.
- PVD  Países en vías de desarrollo.
- UNEP  PNUE ;United Nation Enviroment Program. Programa
de las Naciones Unidas sobre el medio ambiente.

- BLENDS  Refrigerantes consistentes en mezclas de dos o mas
componentes
- TEMPERATURA GLIDE  Tinicial - Tfinal durante el cambio de
fase.
- TEWI  Total Equivalent Warning Impact
TEWI = GWP * M + A*B
Donde: M : Masa Total de refrigerante liberado (kg.)
A : Cantidad de CO2 liberado para generar
energía, en kg. de CO2 /kW-hr
B : Consumo de Energía del sistema durante su
vida útil
- Los CFC y HFA son designados por un número de 3 cifras en el
cual:
 La cifra de las unidades representa el número de los
átomos de flúor en la molécula
 La cifra de las decenas representa el número de los átomos
de hidrógeno + 1
 La cifra de las centenas representan el número de átomos
de carbono - 1

• La escritura química de las moléculas se completa con cloro
hasta alcanzar la valencia de los átomos de carbono ( 4 para los
derivados del metano , 6 para los derivados del etano).
• En el caso que existieran varios isómeros que tengan la misma
fórmula bruta, esta designación numérica se completa por la
adjudicación de letras minúsculas que tienen en cuenta la
simetría de las moléculas.
• Ejemplo:
HFA 134a  F = 4; H = 2; C = 2; Cl = 0; es decir C2 H2 F4
dos isómeros posibles
CHF2 - CHF2 El refrigerante HFA 134
CH2 F - CF3 El refrigerante HFA 134a

Clorofluorocarbonos
• CFCs
Cloro – fluoro – carburo
• Sustancias perjudiciales para el ozono
• Eliminación total
• odp = 1

hidroclorofluorocarbono
•HCFCs
Hidrogeno-cloro-fluoro-carburo
• Eliminación inminente en todo el mundo
• Sobrecalentamiento global
• Odp = 0.05

hidrofluorocarbonos
• HFCs
Hidrogeno-fluoro-carburo
Propician el calentamiento global
No son perjudiciales para el ozono

LOS NUEVOS REFRIGERANTES
• En el cuadro siguiente podemos mostrar el panorama de los
refrigerantes ecológicos que no dañan la capa de ozono y
producen poco recalentamiento de la atmósfera. Constituyen
la tercera generación de refrigerantes y no sabemos aún si su
uso será temporal o definitivo.
• La contribución en el “efecto invernadero” de los refrigerantes
usados actualmente no es significativa pero de todos modos
se quiere reducir el efecto y ello se muestra en los
Coeficientes de Calentamiento de la Atmósfera (GWP)

EFECTO ODP Y GWP DE LOS REFRIGERANTES
ACTUALES ODP GWP FUTUROS ODP GWP
R-11 ó CFC-11 1 1 HCFC-123
HCFC-141b
0,019
0,092
0,020
0,097
R-12 ó CFC-12 1 3 HFC-134ª
HFC-152ª
MP-33
MP-39
MP-52
MP-56
0,000
0,000
0,030
0,030
0,030
0,030
0,290
0,033
0,250
0,220
0,170
0,020
R-500 ó HCFC-502 0,74 2,20 MP-39 0,030 0,220
R-502 ó HCFC-502 0,28 3,50 HFC-143a
HFC-125
HP-62
HP-80
HP-81
0,000
0,000
0,000
0,020
0,030
0,760
0,650
0,800
0,630
0,520
R-113 ó CFC-502 0,89 1,40 HCFC-123
HCFC-141b
0,019
0,092
0,020
0,097
R-114 ó CFC-114 0,80 4,00 HCFC-124
HCFC-142b
HCFC-227
0,021
0,059
0,000
0,100
0,390
0,500
R-13 ó CFC-13 0,70 2,50 HFC-23 0,000 0,600
R-1381 ó BFC-1381 16,00 1,60 HFC-32
HFC-23
0,000
0,000
0,130
0,600

•Los contribuyentes al aumento de la temperatura de la
atmósfera terrestre son:
GASES QUE CONTRIBUYEN AL EFECTO
INVERNADERO
GRADO DE
INFLUENCIA
Dióxido de carbono (CO2 ) 50-60%
Metano (CH4 ) 10-20%
Refrigerantes CFC, HCFC, HFC 15-20%
Otros gases 10-15%
GASES QUE CONTRIBUYEN AL EFECTO INVERNADERO

• Los refrigerantes ecológicos que tendrán
mayor futuro son el HFC-134a para
reemplazar al refrigerante CFC-12 y el SUVA
HP-62 para reemplazar al refrigerante
HCFC-502.

Refrigerantes alternativos a los CFCs.

Refrigerantes alternativos a los
CFCs.

Compatibilidad con aceites y materiales

RELACIÓN ENTRE LOS REFRIGERANTES
ECOLÓGICOS Y LOS ACEITES
• El refrigerante HCF-134a es el Tetra Fluoro Etano (CF3
- CH2 F ó C2 H2 F4 ) que no contiene cloro en sus
moléculas y por ello no destruye la capa de ozono. Este
refrigerante no puede ser utilizado con los aceites
minerales que tradicionalmente se han venido utilizando
en los compresores de refrigeración y de aire
acondicionado porque no son MISCIBLES, habiéndose
desarrollado, por ello aceites sintéticos como el
POLYALKYLENGLICOL (PAG) que tiene el
inconveniente de ser muy higroscópico y el
POLYOLESTER (POE) que es menos higroscópico que
el anterior. El uso de uno u otro lubricante es
recomendado por el fabricante del compresor empleado.

• El refrigerante HP-62 es un refrigerante de la familia SUVA,
nombre con el que se designa a los refrigerantes que son
MEZCLAS CUASIAZEOTROPICAS que tampoco contienen
cloro. Otros fabricantes también han producido mezclas de este
tipo pero tienen otros nombres y otra nomenclatura numérica.
• Debido a la diversidad de mezclas no se han puesto de acuerdo
para tener una nomenclatura universal.
• Estos refrigerantes tampoco pueden utilizarse con los aceites
minerales conocidos, habiéndose desarrollado otro tipo de
aceites como es el ALKYLBENZENICO. El único de esta
familia de mezclas que debe usar aceite POLYOLESTER es el
SUVA HP-62

• Los aceites sintéticos ALKYLBENZENICOS tienen la
ventaja de que también pueden usarse con los
refrigerantes CFC ó HCFC que contienen cloro. Pero los
aceites PAG y/o POE no pueden porque reaccionan con
las tuberías principalmente, produciéndose lo que se
denomina “cobreado” que no es otra cosa que la
destrucción de las superficies internas de las tuberías por
efecto del aceite y del cloro presentes. Si hay humedad la
reacción es mayor.

• Podemos hacer una recomendación tabulada sobre el
comportamiento de los aceites CFC-12 y el HFC-134a:
TIPO DE ACEITE CFC-12 HFC-
134a
MINERAL NAFTENICO + -
MINERAL PARAFINICO + -
SINTETICO ALKYLBENZENICO + -
SINTETICO
POLYALKYLENGLICOL (PAG)
- +
SINTETICO POLYOLESTER - +
RELACION DE LOS REFRIGERANTES Y EL TIPO DE ACEITE

A continuación presentamos un cuadro de refrigerantes que son mezclas que son
mezclas cuasi-azeotrópicas que podríamos reemplazar transitoriamente al R-12 y
al R-502
REFRIG SUSTITUTO O APLICACIÓN HCF HFC-
152a
HCFC-
124
R-12 MP-33 (temp. media)
MP-39 (temp. media -10ºF)
MP-52 (temp. alta AA)
MP-66 (temp. baja -10ºF)
40
52
33
60
17
15
15
13
43
33
52
27
HFC-
125
HFC-
143a
HFC13
4a
R-512 HP-62 (temp. media y baja) 42 52 4
HCFC-
22
HFC-
125
HC290
Propan
o
HP-80 (temp. media y baja)
HP-81 (temp. media)
38
60
60
38
2
2
REFRIGERANTES SUSTITUTOS

• Recientemente se han encontrado otras mezclas para remplazar al
R-502 tales como AZ-.50 (Allien Chemical) FX-10 y FX-70 (ELF
Atochem).
• Como hay muchos fabricantes que dan diversos nombres a
similares productos, para tener nomenclaturas genéricas, la
ASHRAE está identificando las mezclas, de la siguiente manera:
R-401a (MP-39)
R-401b (MP-66)
R-402a (HP-80)
R-404a (HP-62; FX-70)

RESUMEN RESPECTO A LOS NUEVOS CAMBIOS EN
LOS REFRIGERANTES
• Se nota claramente que a partir de 1972, por los problemas del
ambiente, todos se han preocupado del futuro de los CFC en la
atmósfera.
• Por tal motivo, se decidió contribuir eficazmente al objetivo de
reducir a largo plazo el contenido de cloro de la alta atmósfera.
• La estrategia se funda en una introducción rápida y duradera de
los HFA en el mercado.

• La producción de los sustitutos que ya existen (HFA 22 y
142b) se aumentó mejorando la productividad de las
plantas ya existentes invirtiendo en nuevas capacidades.
Las plantas pilotos industriales para HFA 141b, 134a ya
están en operación.
• Paralelamente se están haciendo pruebas con los
principales clientes para determinar que problemas de
aplicación se les puede presentar y resolver antes del
lanzamiento comercial de los nuevos sustitutos.

• Las condiciones de éxito son numerosas y el objetivo de
eliminación de los CFC será alcanzado solo si ellas cumple.
- Lo que está juego es de interés a todo el planeta, ya que al final
de cuentas el daño es para todos, por lo tanto no solo concierne el
problema, a los países desarrollados, sino también a los en vía de
desarrollo.
- No habrá eliminación de los CFC sin disponibilidad rápida y
duradera de los HFA.

• El factor tiempo es una ventaja; incita a los industriales
responsables a invertir; permite, a los países
económicamente débiles, participar en la conversión
tecnológica sin arriesgar su crecimiento ya difícil.
• En estos momentos no hay refrigerantes sustitutos que
se puedan considerar definitivos porque se siguen
haciendo investigaciones con nuevos productos que
podrían dar mejores resultados que los encontrados
hasta ahora. Inclusive están muy avanzados los ensayos
para utilizar metano, propano, butano ó mezcla de ellos
con aditivos que los hagan nada inflamables.

REFRIGERANTES SECUNDARIOS
• A menudo es inconveniente o antieconómico el hacer
circular un refrigerante directamente por la zona que se
quiere el enfriamiento. Por ello se emplea un sistema de
refrigeración “indirecta” que consiste en enfriar el agua,
salmuera o una solución anticongelante por medio de un
refrigerante en un enfriador de líquidos, bombeándose
luego a través de tuberías apropiadas hacia la zona que
se desea enfriar.

El líquido bombeado recibe el
nombre de:
REFRIGERANTE SECUNDARIO.

• Después de haber refrigerado, este fluido regresa nuevamente al
enfriador para ser otra vez enfriado y recirculado. Se emplean estos
sistemas cuando la cámara frigorífica o el espacio a enfriar está
localizado a gran distancia del equipo de refrigeración que haría
necesario usar grandes longitudes de tuberías de refrigerante
aumentando los costos de instalación; habría mas probabilidades de
fugas de refrigerante, se incrementaría los problemas de retorno de
aceite al compresor, habría muchas perdidas de refrigerante que
reducirían la capacidad y el coeficiente de performance del sistema,
etc.

• Se usan también en sistemas industriales
donde no es conveniente mantener un cierre
hermético alrededor del producto o
recipiente que está siendo enfriado.
• Se usan además en cualquier aplicación en
que la fuga del refrigerante y/o aceite desde
las tuberías pueda causar contaminación u
otro daño al producto enfriado.

• Los refrigerantes secundarios mas
utilizados son los siguientes:
– AGUA
– SALMUERA
– SOLUCIÓN ANTICONGELANTE

a) Agua.- Muy usada en sistemas grandes de acondicionamiento de
aire. Se limita sus aplicaciones de temperatura superior a su punto
de congelación.
Gracias a su fluidez, alto calor específico y alto coeficiente
convectivo del calor, relativo bajo costo, es un refrigerante
secundario excelente.
b) Salmuera.- Como el agua se emplea en aplicaciones con
temperaturas superiores a su punto de congelación, para menores
temperaturas se emplean soluciones salmas o salmueras.

• Cuando se disuelve una sal en agua, la temperatura de
congelación de la solución es menor que la del agua
pura, pero si se aumenta mas y mas sal llega un
momento en que se alcanza la mas baja temperatura de
congelación de la solución, a esto se llama “SOLUCION
EUTECTICA” . Si se agrega mas sal la temperatura de
congelación nuevamente aumentara por que el exceso
de sal comienza a precipitarse como cristales.

• Gráficamente se puede mostrar ese comportamiento:
Gráfico T vs. concentración

• Es decir una característica importante para la utilización de la salmuera es el efecto de
la concentración de la salmuera sobre la temperatura de congelamiento.
• En el punto “A” líquido, un enfriamiento hasta el punto “B” continúa líquido, por debajo
de “B”, por ejemplo “C” existirá líquido y hielo
%x
x
x x


2
1 2
• El efecto de la concentración sobre la caída de presión y la transmisión de calor es
desfavorable porque aumenta la viscosidad y disminuye la conductividad térmica.
• Una de las preguntas que frecuentemente nos hacen las personas que trabajan en
refrigeración es con respecto a la cantidad de SAL que deben diluir en AGUA para
que esta mezcla ó solución denominada Salmuera se enfríe por debajo de lo 0ºC y
permanezca como líquido en los tanques para fabricación de hielo, helados y
chupetes.

• El método artesanal de comprobar si la proporción de agua y sal está correcta es
utilizando una papa ó un huevo que flota en la solución; pero estos métodos no
tienen ninguna exactitud, por ello es que recomendamos usar DENSIMETROS
para saber si falta agregar sal al agua ó se le ha agregado demasiada sal al agua.
• Los densímetros vienen con dos escalas: Los grados BAUME y la densidad
común expresada en gr/cm3 .
• Aquí es oportuno aclarar a muchas personas que creen que cuánto más sal
agregue al agua, mas bajas temperaturas alcanzarán y por lo tanto menos se
escarcharán los serpentines; pero es no es cierto, porque una salmuera con
demasiada cantidad de sal puede aumentar el punto de congelación, es decir por
exceso alejarse del Punto Eutéctico.

• Por ejemplo una salmuera de Cloruro de Calcio con una
densidad BAUME de 39,1 se congelará a 0ºC a pesare de
tener más sal que una salmuera de densidades BAUME de
22,1 que se congela a -17,4ªC. Para fabricar hielo y chupetes
se recomienda una densidad BAUME entre 25 y 30.
• La densidad de las salmueras debe comprobarse
continuamente porque varía al perderse líquido cuando se
sacan los moldes y también existe condensación de la
humedad del ambiente.
• También debe verificarse que el HP de las salmueras esté
entre 7 y 8,5, si pH > 8,5 corregir alcalinidad agregando
DICROMATO DE SODIO si pH < corregir acidez agragando
SODA CÁUSTICA

• Las salmueras que más se utilizan son:
Salmuera de Cloruro de calcio.- Para aplicaciones de temperaturas inferiores a -18ºC ó 0ºF. La
temperatura más baja de congelación ( Concentración eutéctica) que se obtiene es de -55ºC ó -
67ºF con una concentración de CaCl2 de 30% en peso.
Su desventaja es su efecto deshidratante y su tendencia a impartir un sabor amargo a los
alimentos.
Punto de
Congelación
(ºC)
ºBAUME Densidad
(kg/m3 )
Peso de sal
en 100 litros
de agua (kg)
0 0,1 1000 0,1
-1,8 4,3 1030 3,7
-3,7 8,3 1060 7,6
-6,1 12,0 1090 11,7
-9,1 15,6 1120 15,9
-12,7 18,0 1150 20,2
-17,4 22,1 1180 24,1
-23,3 25,1 1210 29,6
-43,6 30,8 1270 30,7
-55 32,2 1280 42,7
-50,6 32,5 1290 43,5
-33,9 34,2 1310 47,3
-15,6 36,7 1340 53,2
0 39,1 1370 59,4

Salmuera de Cloruro de sodio.- Que se emplea en aquellas aplicaciones donde se
excluye el uso de la otra salmuera. La temperatura más baja obtenible es de -21ºC ó -6ºF
(Concentración eutéctica) que se logra con una concentración de NaCl ó sal común de
23% en peso.
Punto de
Congelación
(ºC)
ºBAUME Densidad
(kg/m3 )
Peso de sal
en 100 litros
de agua (kg)
0 0,1 1000 0,1
-1,7 3,0 1020 3,0
-3,6 5,7 1040 5,9
-5,5 8,3 1060 9,0
-7,8 10,8 1080 12,3
-10,4 13,2 1100 15,7
-13,2 15,6 1120 19,3
-16,2 17,8 1140 23,1
-19,4 20,0 1160 26,9
-21,2 21,1 1170 29,0
-17,3 22,1 1180 31,1
-11,1 23,1 1190 33,1
-2,7 24,2 1200 35,3
0 24,4 1203 35,7

c) Solución anticongelante.- Las salmueras de un sólido disuelto en agua
y las soluciones anticongelantes son soluciones de líquidos disueltos en
agua.
Los anticongelantes mas usados y conocidos son:
* Glicol etilénico
* Glicol propilénico
* Metanol
* Glicerina
A diferencia de las salmueras, estas soluciones no son corrosivas, no
son electrolíticas y por lo tanto pueden emplearse en sistema que tengan
metales diferentes. No se evaporan bajo condiciones de operaciones
normales.

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