Aire acondicionado y refrigeración

1. Clasificación y selección de refrigerantes
Equipo 3

2. De manera general, un refrigerante es cualquier cuerpo o substancia que actúe como
agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o substancia. Desde el punto
de vista de la refrigeración mecánica por evaporación de un líquido y la compresión de
vapor, se puede definir al refrigerante como el medio para transportar calor desde donde
lo absorbe por ebullición, a baja temperatura y presión, hasta donde lo rechaza al
condensarse a alta temperatura y presión.
Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración mecánica.
Cualquier substancia que cambie de líquido a vapor y viceversa, puede funcionar como
refrigerante, y dependiendo del rango de presiones y temperaturas a que haga estos
cambios, va a tener una aplicación útil comercialmente.

3. De manera general los refrigerantes más comunes en refrigeración se
dividen en inorgánicos (el agua y el amoniaco, por ejemplo)
y orgánicos (los halocarbonos o hidrocarburos). Dentro de la familia de
los hidrocarburos halogenados, existen tres tipos en la actualidad:
CFC: es un halocarbono completamente halogenado que contiene cloro,
flúor y carbono, está exento de hidrógeno y su estabilidad hace que
permanezca mucho tiempo en la atmósfera, lo que lo hace perjudicial para
la capa de ozono.
HCFC: es un halocarbono parcialmente halogenado que contiene cloro,
flúor y carbono y, a diferencia del anterior, éste sí posee hidrógeno.
HFC: es un halocarbono parcialmente halogenado que contiene hidrógeno,
flúor y carbono, pero no cloro.

4.  Lo primero que debemos tener presente es que los fabricantes de compresores que
se emplean en estas aplicaciones siempre especifican el tipo de aceite que usa cada
modelo producido; por lo tanto, debemos cumplir con las especificaciones.
 Además, en compresores herméticos y semihermeticos, el aceite se encuentra en
intimo contacto con los devanados del motor eléctrico, por lo tanto, debe tener
buena compatibilidad, elevada resistencia dieléctrica y propiedades térmicas
estables.

5.  Los aceites lubricantes permanecen en el carter del compresor, sin embargo,
inevitablemente una pequeña cantidad circulara hacia el resto del circuito
frigorífico porque es arrastrado por el refrigerante hacia la salida del compresor.
 El aceite refrigerante debe ser capaz de resistir tanto una alta temperatura en la
descarga del compresor como una baja temperatura en la válvula de expansión y
en el evaporador.

6.  Aceite mineral (MO)
 Aceite Alkil Benceno o Alquilbenceno (AB)
 Aceite Poliéster (POE)
 Aceite Polialfaolefinico (PAO)
 Aceite Polialquilenglicol (PAG)

7.  Los refrigerantes CFC ( cloruro fluoro carbonados) empleaban aceites minerales y
alquibencenicos para la lubricación de los compresores. Los refrigerantes HCFC
(hidro cloro fluoro carbonados) también los empleaban.
 Esto fue cambiando con la introducción de refrigerantes sustitutos HFC (hidro
fluoro carbonados), los cuales no son miscibles con los aceites tradicionales del tipo
mineral, y necesitan usar aceite del tipo sintético POE o PAG para lograr la
miscibilidad adecuada y el retorno de aceite.
 Una característica importante de los aceites sintéticos POE, es que son mucho
mas higroscópicos que los aceites minerales. Los aceites lubricantes PAG son aun
mas higroscópicos que los aceites lubricantes POE.

8.  Sirve para lubricar el espacio entre dos superficies solidas que están en
movimiento y reducir así la fricción entre ellas evitando su desgaste. Se logra
colocando una película de aceite lubricante entre las superficies en movimiento
para evitar el contacto de solido con solido, disminuyendo la fricción entre las dos
superficies que rozan.
 También ayudan a disipar el calor, así como a sellar válvulas, cilindros-anillos,
cilindros-rotores en todos los tipos de compresores que tienen diferentes métodos
de compresión.

9. Tal y como indica el Reglamento de Instalaciones Frigoríficas del Real
Decreto 552/2019, los refrigerantes más comunes en refrigeración se
clasifican atendiendo a sus efectos sobre la salud y la seguridad,
dividiéndolos por su inflamabilidad y por su toxicidad.
Clasificación por inflamabilidad
Categoría 1: Pertenecen a este grupo los refrigerantes que no muestran
propagación de llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa.
Categoría 2: Son aquellos refrigerantes que sí muestran propagación de
llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa; que tienen un límite de
inflamabilidad igual o superior al 3,5% en volumen (V/V); y que tiene un
calor de combustión menor que 19.000 kJ/kg.

10. Categoría 3: Estos refrigerantes reúnen características como mostrar
propagación de llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa; tener un
límite de inflamabilidad inferior al 3,5% en volumen (V/V); y tener un calor
de combustión mayor o igual que 19.000 kJ/kg.
Clasificación por toxicidad
Categoría A: Son los refrigerantes cuya concentración media no genera
efectos negativos para los trabajadores expuestos a ellos durante una
jornada laboral de 8 horas diarias. Asimismo, su valor es igual o superior a
una concentración media de 400 ml/m3 [400 ppm. (V/V)].
Categoría B: Por el contrario, estos son los refrigerantes que no generan
dichos efectos, pero cuyo valor es inferior a una concentración media de
400 ml/m3 [400 ppm. (V/V)].

11. Clasificación por función
Refrigerante primario o fluido frigorígeno: Un refrigerante
pertenece a esta categoría cuando es el agente transmisor en el
sistema frigorífico, lo que significa que efectúa un intercambio
térmico principalmente en forma de calor latente.
Refrigerante secundario o fluido frigorífero: Son las sustancias
intermedias utilizadas para transportar calor entre el circuito
primario y el medio a enfriar o calentar. Algunos ejemplos de esta
división son el agua, la salmuera o el aire.

12.  Los refrigerantes deberán seleccionarse teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
1. Efectos medioambientales: Potencial de Calentamiento Atmosférico PCA y Potencial de Agotamiento de la
capa de Ozono PAO.
2. Carga de refrigerante.
3. Aplicación del sistema de refrigeración.
4. Diseño del sistema de refrigeración.
5. Construcción del sistema de refrigeración.
6. Cualificación profesional.
7. Eficiencia energética.
8. Seguridad e higiene (toxicidad, inflamabilidad, eetc).
9. Presiones de operación positivas: Las presiones de condensación y evaporación deben ser positivas y
mayores a la presión atmosférica de 1.013 bar.
10.Temperatura de evaporación: La temperatura de evaporación debe ser baja.

13. Además de esto, debemos tener en cuenta lo siguiente a la hora de
elegir un refrigerante:
Precio del refrigerante: Hay algunos refrigerantes que se han
multiplicado por 7 respecto a los años anteriores.
PCA (Poder de Calentamiento Atmosférico): Este índice da el daño que
se le proporciona a la atmósfera. Debe ser bajo, ya que la legislación
española en vigor contempla un impuesto aplicable a todos los gases
con PCA>150, por los cuales se pagará un impuesto proporcional al
PCA. (PCA x 0.015). Por ejemplo, para el R-404A, debería pagarse
3921.6 x 0.015= 58.42 euros/kg.