Mezclas de Refrigerantes

Mezclas Azeotrópicas

Están formadas por tres componentes y se comportan como una molécula de refrigerante puro. Ejemplos: R-500, R-502.

Mezclas No Azeotrópicas

Están formadas por varios componentes, pero la mezcla no se comporta como una molécula de refrigerante puro. La carga de refrigerante debe hacerse en forma líquida, ya que cada gas se comporta de manera diferente en estado gaseoso. Ejemplos: R-404, R-408. Este tipo de mezclas tiene deslizamiento, lo que significa que a la misma presión la temperatura es diferente si está en estado gaseoso o líquido, puede ser desde 1 a 7 °C.

Subenfriamiento y Recalentamiento

Subenfriamiento

El refrigerante caliente a alta presión, una vez se ha condensado (convertido en líquido), se enfría un poco más para asegurarse de que todo sea líquido. Para ello, se enfría unos 6 o 7 °C más antes de mandarlo a la válvula de expansión o capilar, para asegurarnos de que llegue todo líquido.

Recalentamiento

El gas una vez evaporado no puede pasar directamente al compresor. Se ha de evaporar totalmente para que no queden gotas de líquido que puedan dañar los pistones o paletas del compresor. Para ello, se mantiene un poco más de tiempo el gas en el evaporador y nos aseguramos de que aumente unos 5 o 6 grados la temperatura. Se reconoce como el incremento de temperatura sobre la temperatura de evaporación que debería de tener según su presión de baja (la que marca el manómetro de baja).

Bombas de Calor vs. Estufas Eléctricas

Una bomba de calor es más económica que una estufa eléctrica con efecto Joule porque si utilizamos una estufa con resistencia eléctrica de efecto Joule, sea del tipo que sea (radiador, convector, etc.), el COP es de 1, lo que quiere decir que cada kW eléctrico se convierte en un kW de calor. Pero al utilizar una bomba de calor con un kW eléctrico calentamos la habitación con 3 kW de calor (COP = 3).

Deslizamiento

Se produce en los gases que se mezclan de varios gases, como R-410A y R-407C. Evaporan primero unos gases y después otros de forma que la temperatura de evaporación asciende desde el principio al final de la evaporación. El aumento de temperatura de evaporación es el deslizamiento, no se debe confundir con el recalentamiento.

Etapas del Diagrama de Mollier

Compresión

A partir del refrigerante en estado vapor recalentado, el gas aumenta de presión y se calienta, aumentando su entalpía.

Condensación

Se enfría el gas caliente y comprimido y comienza a condensar y pasar a fase líquida, bajando su entalpía.

Expansión

El refrigerante en estado líquido a alta presión pasa por un orificio y baja su presión de golpe, su entalpía no cambia.

Evaporación

El refrigerante se encuentra en estado casi líquido, pero al ser la presión baja debe estar vaporizado. Para evaporarse debe absorber calor y lo hace manteniendo la temperatura. Al evaporarse, aumenta la entalpía. Al final, se convierte en gas a baja presión y vuelve al compresor para un nuevo ciclo.

Eficiencia

El rendimiento de una máquina frigorífica es la relación entre el calor útil y la energía mecánica aportada. Este rendimiento se denomina COP (coeficiente de eficiencia energética). Existe el CEEe = eficiencia en refrigeración y el CEEc = eficiencia en calefacción.

Ciclo frigorífico: CEEe = energía utilizada / energía consumida = Q1 / Q3

Ciclo bomba de calor: CEEc = energía utilizada / energía consumida = Q2 / Q3

(Ejemplo: CEEe = T1 / (T2 – T1) y CEEc = T2 / (T2 – T1))

Problema de CEEc y CEEe

Suponiendo una temperatura de foco frío de 5 °C y de un foco caliente de 45 °C (T1 = 5 + 273 = 278 °K) (T2 = 45 + 273 = 318 °K)

COP = 318 / (318 – 278) = 7,9 bomba de calor.

Características de los Refrigerantes

  • Ser químicamente inerte: no ser inflamable, ni tóxico, ni explosivo.
  • No reaccionar desfavorablemente con los aceites o materiales empleados en la construcción de los equipos frigoríficos.
  • No reaccionar con la humedad, que aparece en la instalación.
  • El refrigerante ha de poseer características físicas y térmicas que permitan el máximo rendimiento en los equipos. El punto de congelación deberá ser inferior a la temperatura mínima de trabajo.

Aceites Nuevos y Problemas

Aceites Minerales en Desuso

Aceites Sintéticos PAG

Especiales para refrigeración HcF de automoción.

Aceites Sintéticos ESTER POLIOL

Para los nuevos refrigerantes HCFC R-410a y R-407c.

Se debe limpiar todo el aceite del circuito de la instalación cuando se cambie con un líquido limpiador. Si existe agua o aire en el con el aceite, forma espuma y ácidos que atacan el circuito eléctrico y las juntas de goma. Los sintéticos absorben gran parte de humedad. Una vez abierto el envase, ha de ser utilizado en su totalidad.

Clasificación de Refrigerantes según el Impacto del Medio Ambiente

CFC

(Fluor, carbono, cloro) Totalmente halogenado, no contiene hidrógeno en su molécula química y por lo tanto es muy estable. Esto hace que permanezca durante mucho tiempo en la atmósfera dañando seriamente la capa de ozono y causa el efecto invernadero (R-11, R-12). Prohibido desde 1995.

HCFC

(Hidrógeno, carbono, fluor, cloro) Tiene átomo de hidrógeno en su molécula, se descompondrá en la parte inferior de la atmósfera y no llegará a la estratosfera. Potencial reducido de destrucción de la capa de ozono. Prohibido desde 2010 (R-22).

HFC

(Hidrógeno, fluor, carbono) No contiene cloro, con átomos de hidrógeno, sin potencial destructor de la capa de ozono al no contener cloro (R-134a, R-141b).