Este documento describe los diferentes tipos de refrigerantes utilizados históricamente y actualmente, incluyendo amoníaco, dióxido de carbono, freones y sus variantes como CFC, HCFC y HFC. Explica que los CFC dañan la capa de ozono y fueron reemplazados por HFC que contribuyen al efecto invernadero. También cubre las características deseables de los refrigerantes como seguridad, bajo impacto ambiental y propiedades termodinámicas.

1. REFRIGERANTES
Rafael A. García L.
Esc. 79
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Instituto Universitario Tecnológico ‘Antonio José de Sucre’
Independencia – Edo. Yaracuy

2. REFRIGERANTE
Es un fluido que actúa como agente de enfriamiento, el cuál
alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor,
respectivamente
Los primeros refrigerantes utilizados (en las primeras máquinas de
producción mecánica de frío en 1867) fueron el amoniaco (NH3), el dióxido
de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2). Pero por ser tóxicos,
explosivos y corrosivos, su utilización estaba restringida a usos industriales

3. Amoníaco (NH3)
Sigue siendo uno de los refrigerantes mas empleados en
instalaciones de gran tamaño (fábricas de hielo, grandes almacenes de
refrigeración y/o congelación, etc.), debido a que es el refrigerante
conocido que tiene el mayor efecto frigorífico (alto calor latente de
evaporación). Es uno de los más baratos y fáciles de conseguir y tiene
gran estabilidad química, no afecta el medio ambiente y no contribuye al
efecto invernadero. Como inconveniente es que es irritante para el
humano y puede llegar a ser explosivo en grandes concentraciones, pero
puede ser detectado fácilmente por el olor por lo que se emplea en
industrias con alto nivel de control

4. CO2
A pesar de los efectos en el calentamiento de la atmósfera, la
industria de la refrigeración está considerando al CO2 como uno de los
refrigerantes del futuro, como medida tendiente a la conservación de la
energía

5. A partir de 1928, se empezó el empleo de
hidrocarburos halogenados llamados “freones”
Los freones son un grupo de refrigerantes de bajo peso
molecular fundamentalmente derivados del metano y el etano en los
que alguno o todos sus átomos de H se han sustituidos por
halógenos normalmente flúor, cloro y bromo. En función de su
composición estos refrigerantes pueden clasificarse en tres grupos:
Refrigerantes CFC (clorofluorocarburos) Ejemplo R-12 y R-500
Refrigerantes HCFC (hidroclorofluorocarburos) Ejemplo R-22
Refrigerantes HFC (hidrofluorocarburos) Ejemplo R- 134A, R-407C

6. POTENCIAL DE DESTRUCCIÓN DE OZONO
(ODP)
El ODP (Ozone Depletion Potential) es la medida de la
capacidad destructiva de un compuesto químico frente a la capa
de ozono
Cuando se elimina la capa de ozono se crea un “agujero”
por donde entran a la atmósfera los rayos UV emitidos por el sol y
que provocan en el ser humano diversos trastornos (cáncer de piel,
debilitamiento del sistema inmunológico, cataratas), pero también
afectan los ecosistemas, los cultivos, la vida acuática e incluso el
sistema radiactivo de la atmósfera

7. En la década de los 80’s se postuló que los CFC
(clorofluorocarburos) tenían efectos dañinos para la capa de ozono
Debido a su alta estabilidad, tienden a migrar hacia las capas
superiores de la atmósfera donde por efecto de la luz se libera un
átomo de cloro como radical libre (radical cloro) altamente reactivo y
con gran afinidad por el ozono, que al reaccionar con éste, rompe la
molécula de ozono. La reacción es catalítica, se estima que un solo
átomo de cloro destruye hasta 30, 000 moléculas de ozono
El CFC permanece aproximadamente 2 años en la atmósfera
donde se encuentra el ozono

8. El refrigerante R-11 (triclorofluorometano CCl3F) es el más
destructivo de los refrigerantes por tener 3 átomos de cloro y se le ha
dado un valor arbitrario de ODP =1
El Protocolo de Montreal, (Canadá, 1987) acuerdo
internacional para la protección de la capa de ozono, estableció
primero la eliminación de los CFC (clorofluorocarburos) de mayor
contenido en cloro (R-12 y R-11) (a partir de 2002) y posteriormente la
retirada gradual de los HCFC (hidroclorofluorocarburos) (R-22) (hasta
el 2040)
Los HFC (hidrofluorocarburos) no poseen cloro en su
molécula por que tienen un ODP=0 y no tienen actualmente ninguna
limitación para su uso debido a su nulo efecto sobre la capa de ozono.
Los HFC son conocidos con el nombre de "refrigerantes verdes",
ejemplos el R-407C, el R-134A y el R-410A

9. Los nuevos refrigerantes HFC están sustituyendo a los CFC y HCFC:
USO O SERVICIO
CFC/HCFC
(prohibido)
HFC (sustituto)
Refrigeración Comercial y
Doméstica
R-12 (CFC) R-134A, R-409,
R-401A, R-401B
Refrigeración y Congelación
Comercial y Doméstica
R-22 (HCFC) R-407C
Transporte Refrigerado R-500 (CFC) R-401B
Cámaras de Enfriamiento
Vitrinas de Súper Mercados
Aplicaciones Industriales
Transporte refrigerado
R-502 (CFC)
R-404A, R-408,
R-402A

10. Por otra parte, el GWP o Global Warning Potencial mide la capacidad
de una sustancia para producir efecto invernadero o de calentamiento global
del planeta. Convencionalmente se ha establecido un valor de GWP para el
CO2 =1
Todos los gases refrigerantes contribuyen al calentamiento de la tierra.
A partir del Protocolo de Kyoto existen compromisos por parte de la Unión
Europea y muchos países mas para reducir las emisiones de gases de efecto
invernadero.
Los gases que pertenecen al grupo de los HFC (hidrofluorocarburos)
contribuyen al efecto invernadero y al recalentamiento del planeta, debido a
que tienen capacidad para absorber los rayos infrarrojos. Incluso son más
severos que las emisiones de CO2 (Ej: R-134 tiene un GWP =1300) por lo que
se usan sólo en circuitos cerrados.
Es necesario seguir regulando la producción de estos refrigerantes y
establecer que refrigerantes se utilizarán en el futuro.

11. Los refrigerantes deben reunir ciertas características:
Característica del
refrigerante
Propiedades
Seguridad
No tóxico, no explosivo y no
inflamable
- GRUPO 1: No son combustibles ni tóxicos. Incluye todos
los refrigerantes halogenados más utilizados. (R11,R12,
R22, R113, R114, R500, R502)
- GRUPO 2: Tóxicos, corrosivos o explosivos a
concentraciones mayores de 3,5% en volumen mezclados
con el aire. (Amoniaco, Anhídrido Sulfuroso (SO2), cloruro
de metilo)
- GRUPO 3: Tóxicos, corrosivos o explosivos a
concentraciones menores o iguales a 3,5% en volumen.
(Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno y
Metano).
No dañino al ambiente
- No dañino a la capa de ozono
- Sin efecto invernadero
- Fácil detección de
fugas (por olfato)
- Fácilmente desechable
Buenas propiedades
físicas y termodinámicas
- Alto calor latente
- Bajo volumen del vapor
- Baja temperatura de
congelación
-Una pequeña cantidad de fluido absorbe
gran cantidad de calor
- Equipos mas pequeños (líneas de
aspiración y compresión)
- Evitar congelación en el evaporador
Bajo costo
- Bajo costo por kilogramo
- Alto radio calor latente
/costo
- Fácil disponibilidad
Cuando el calor latente es alto, la masa del refrigerante
circulando es pequeña y si el volumen específico del vapor
es bajo, se tendrá un gran aumento en la capacidad y
eficiencia del compresor, lo que disminuye el consumo de
potencia y permite el uso de un equipo pequeño y mas
compacto.
Funcionalidad
- Estabilidad química
- No corrosivo
- Que soporte repetidos cambios de estado
- Que no ataque el material del sistema

12. Nomenclatura: Los refrigerantes pueden identificarse por un código
(una R y 3 cifras) adoptado internacionalmente siguiendo las siguientes
reglas:
• La primera cifra indica el número de átomos de Carbono menos 1
(C-1)
• La segunda es el número de átomos de Hidrógenos más 1 (H + 1)
• La tercera se refiere al número de átomos de fluor (F)
R-(C-1)-(H+1)-(F).
• El resto de valencias, salvo que se indique lo contrario, quedan
cubiertas con cloro.
• Si la molécula contiene átomos de Bromo se procede a añadir a la
derecha una B seguida del número de dichos átomos.

13. Cuando sólo aparezcan dos cifras se entiende que la primera no escrita será
cero.
EJEMPLO: R-11 (C Cl3 F) (Triclorofluorometano)
Carbonos: 1-1 = 0
Hidrógenos: 0+1 = 1 R-011  R-11
Flúor: 1
(Resto: 3 átomos de Cloro)
Las mezclas de refrigerantes azeótropos (disolución de 2 o más líquidos
cuya composición no cambia por destilación) se expresan por las
denominaciones de sus componentes intercalando entre paréntesis el
porcentaje en peso correspondiente a cada uno. También pueden designarse
por un número de la serie 500 completamente arbitrario. (R-500, R-502).
Las mezclas no azeotrópicas se designan con la serie 400 (R-404, R-408,
R-409).
Los refrigerantes de los compuestos inorgánicos corresponden a la serie
700 y se identifican añadiendo al 700 el peso molecular del compuesto. Por
ejemplo, el amoniaco (NH3) que se denomina R-717, el anhídrido carbónico
(CO2) es el R-744 y el anhídrido sulfuroso (SO2) se denomina R- 764.
Los de la serie 600 son derivados del isobutano como el R-600