mt cap 12 - indubel.com.ar

1 Refrigerantes Cap tulo 12. REFRIGERANTES. Introducci n .. 136 Tablas de Propiedades Termodin micas .. 149. Definici n .. 136 5. Densidad.. 149. Historia de los Refrigerantes .. 136 6. Entropia.. 151. Identificaci n de los Refrigerantes .. 139 Propiedades del vapor Sobrecalentado .. 151. Requerimientos de los Refrigerantes .. 139 Propiedades F sicas y Qu micas .. 152. Propiedades Termodin micas.. 140 7. No Debe ser T xico Ni Venenoso.. 152. Propiedades F sicas y Qu micas .. 140 8. No Debe ser Explosivo Ni Inflamable.. 153. Propiedades Termodin micas .. 141 9. No Debe Tener Efecto Sobre Otros Materiales.. 154. 1. Presi n.. 141 10. F cil de Detectar Cuando se Fuga.. 155. 2. Temperatura.. 141 11.

2 Debe ser Miscible con el Aceite.. 159. Curvas de Presi n - Temperatura .. 142 12. No Debe Reaccionar con la Humedad.. 160. 3. Volumen.. 144 13. Debe ser un Compuesto Estable.. 160. 4. Entalpia.. 147 Mezclas de Refrigerantes .. 160. C digo de Colores para los Cilindros de Refrigerante .. 162. Refrigerantes Alternos .. 163. Introducci n apropiados. Recientemente, se decidi descontinuar al- gunos de esos refrigerantes antes del a o 2000, tales En este cap tulo, se aprender c mo analizar las propie- como el R-11, R-12, R-113, R-115, etc., debido al deterio- dades de un refrigerante para transportar el calor. Existe ro que causan a la capa de ozono en la estrat sfera. una cantidad grande de refrigerantes actualmente utiliza- En su lugar, se van a utilizar otros refrigerantes como el dos en aplicaciones comerciales e industriales.

3 Cada R-123, el R-134a y algunas mezclas ternarias (ver cap tulo refrigerante tiene propiedades que difieren de otros, tales 9). Los grandes fabricantes de refrigerantes, siguen traba- como: puntos de ebullici n, calor espec fico, calor latente, jando en el desarrollo de nuevos productos. densidad y otros factores que afectan la habilidad del refrigerante para transferir el calor. Historia de los Refrigerantes El mantenimiento efectivo de cualquier sistema de refrige- La pr ctica de la refrigeraci n, probablemente ha existido raci n mec nica, depende grandemente de la compren- desde la poca de las cavernas. Con frecuencia, en la si n que se tenga de las propiedades del refrigerante. historia se menciona el uso de hielo y nieve naturales para La dificultad para resolver un problema, se torna m s f cil, fines de enfriamiento.

4 Los chinos, y despu s los romanos, cuando se sabe c mo reacciona el refrigerante a los los usaban para enfriar sus bebidas. En algunos lugares cambios de temperatura y de presi n. El comportamiento donde s lo tienen hielo en el invierno, lo almacenaban en del refrigerante frecuentemente es la clave para detectar fosos para usarlo en el verano. En lugares des rticos el origen del problema. donde no dispon an de hielo o nieve en ninguna poca del a o, como en Egipto, se utilizaba la evaporaci n del agua Definici n para el enfriamiento de bebidas, y hasta algunos disposi- De manera general, un refrigerante es cualquier cuerpo o tivos ingeniosos para hacer la estancia m s confortable. substancia que act e como agente de enfriamiento, ab- El agua fue el primer refrigerante, con una larga historia de sorbiendo calor de otro cuerpo o substancia.

5 Desde el uso, continuando hasta nuestra poca. Con el paso del punto de vista de la refrigeraci n mec nica por evapora- tiempo, se han hecho mejoras en cuanto a su manejo y ci n de un l quido y la compresi n de vapor , se puede almacenamiento, pero a n se utiliza el hielo natural por definir al refrigerante como el medio para transportar calor todo el mundo. El uso hist rico y fundamental del hielo, ha desde donde lo absorbe por ebullici n, a baja temperatura sido reconocido en una unidad de refrigeraci n: la tonela- y presi n, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta da de refrigeraci n, la cual se define como la cantidad de temperatura y presi n. calor que se requiere para fundir dos mil libras de hielo en Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier siste- 24 hrs.

6 Ma de refrigeraci n mec nica. Cualquier substancia que En refrigeraci n se dio un gran paso adelante, all por el cambie de l quido a vapor y viceversa, puede funcionar a o 1600, cuando se descubri que una mezcla de hielo como refrigerante, y dependiendo del rango de presiones con sal, produc a temperaturas m s bajas que el hielo y temperaturas a que haga estos cambios, va a tener una solo. En cierta manera, sta fue la primer mejora sobre la aplicaci n til comercialmente. naturaleza en el campo de la refrigeraci n. Existe un n mero muy grande de fluidos refrigerantes Hacia finales del siglo XVIII, la inventiva del hombre se f cilmente licuables; sin embargo, s lo unos cuantos son hab a dirigido hacia la producci n de fr o en el momento y utilizados en la actualidad.

7 Algunos se utilizaron mucho en tiempo que se deseara. Se desarrollaron m quinas para el pasado, pero se eliminaron al incursionar otros con disminuir la presi n del vapor del agua y acelerar su ciertas ventajas y caracter sticas que los hacen m s evaporaci n. Tambi n recibi considerable atenci n el 136. Refrigerantes arte de producir fr o por la liberaci n de aire comprimido. ticas necesarias para poder usarse en equipos compac- Durante la primera parte del siglo XIX, se desarrollaron tos. Kettering solicit a Thomas Midgely que explorara la m quinas para la compresi n de vapor y se probaron posibilidad de desarrollar dicho producto. Un grupo de muchos fluidos como refrigerantes, entre los que sobresa- qu micos se pusieron manos a la obra e iniciaron la lieron el amon aco, bi xido de carbono, bi xido de azufre, b squeda de tal refrigerante.

8 Sab an que las combinacio- cloruro de metilo y en cierta medida, algunos hidrocarbu- nes de fl or eran muy estables, as que, experimentaron ros. A finales del siglo, la refrigeraci n mec nica estaba con algunos de los compuestos qu micos comunes de firmemente establecida. carbono, cloro e hidr geno, sustituyendo tomos de cloro e hidr geno por tomos de fl or, y en poco tiempo, Por muchos a os (desde 1876), al amon aco se le han lograron sintetizar el diclorodifluorometano. Demostraron encontrado excelentes propiedades como refrigerante, y que no era inflamable y que ten a una toxicidad inusualmente desde entonces, ha sido el refrigerante m s utilizado baja. com nmente. A n en la actualidad, ha demostrado ser satisfactorio, sobre todo en refrigeraci n industrial en Los experimentos consistieron en reordenar la mol cula grandes plantas.

9 De tetracloruro de carbono. En la figura , se muestra la f rmula estructural de la mol cula de tetracloruro de En las d cadas siguientes, la atenci n fue orientada hacia carbono, usada para fabricar algunos de los refrigerantes el mejoramiento del dise o mec nico y la operaci n de los halogenados. Compar ndola con la mol cula de metano equipos. A principios del siglo XX, se desarrollaron las en la figura , se ve que las dos son similares, unidades dom sticas y los refrigerantes en uso en ese excepto que el metano tiene 4 tomos de hidr geno y el tiempo, padec an de una o m s propiedades riesgosas. tetracloruro tiene 4 tomos de cloro. Reemplazando un Algunos eran t xicos, otros inflamables, y otros m s tomo de cloro por un tomo de fl or, se tiene otro operaban a muy altas presiones; por lo que para estos compuesto m s estable llamado tricloromonofluorometa- equipos m s peque os, los ingenieros se enfocaron al no o R-11, como se muestra en la figura Si se refrigerante de m s baja presi n de operaci n: el bi xido reemplazan dos tomos de cloro por dos de fl or, se de azufre.

10 Este refrigerante tiene algunas fallas serias, obtiene el diclorodifluorometano o R-12, como se muestra como la formaci n de cido sulfuroso cuando se combina en la figura con el agua; es muy corrosivo y ataca las partes del sistema. Adicional a esto, cuando se fuga a n en peque- En 1929 se le solicit a una compa a qu mica, que simas cantidades, causa tos violenta y ahogamiento. ayudara a desarrollar un proceso comercial pr ctico para Estas cualidades indeseables, obligaron a los fabricantes la fabricaci n del nuevo refrigerante. Con este desarrollo a hacer las unidades menos propensas a fugas y a tener naci la industria de los refrigerantes halogenados, ningu- precauci n de secarlas, logrando reducir los requerimien- no de los cuales exist a antes.