Refrigerantes Multicomponentes de HCFCs

 Refrigerantes Multicomponentes 

de HCFCs

Compilado por Rolando Delgado y Sergio Montelier 

    Versión español                                                                       English version 

 

Refrigerantes de Presión Media

Composición de los refrigerantes multicomponentes R401A, R401B and R401C

Refrigerante Componente, proporción en masa %
R22 R152 R124
R401A 53 13 34
R401B 61 11 28
R401C 33 15 52

Refrigerante R401A

Es una mezcla zeotrópica de presión media con temperatura de escurrrimiento Dtgl= 4...5K. Las cualidades físicas de esta mezcla son dadas en las tablas de abajo.   La presión de vapor saturado del R401A  es un poco más alta que la de R12 (respectivamente 1,27 y 1,08 MPa a 45 oС).

Dependiendo de las condiciones de operación la productividad de enfriamiento del sistema de refrigeración donde ha sido usado antes R12 es 5...8 % mayor. El refrigerante R401A no es compatible con aceite minerales por consiguiente durante la retroadaptación es necesario cargar el agregado de refrigeración con aceite alquilbenceno.  También se requiere la sustitución de un filtro deshidratante.

El refrigerante es recomendado para usarse en la retroadaptación de equipos de refrigeración para temperaturas altas (mayor que О oС) y medias (compresores heréticos semiheméticos y de accionamiento abierto), refrigeradores domésticos y aires acondicionados estacionarios en sustitución de R12.

La productividad de enfriamiento del sistema de refigeración operando con R401A es comparable a la productividad de enfriamiento de los sistemas con R12 a temperaturas de ebullición mas altas que -25 oС. La dependencia de la presión de saturación con la temperatura es dada en la figura.  En la tabla se dan los resultados de la comparación de los ciclos de refrigeración teóricos durante la operación de  R12 y R401A.


Refrigerante R401B 

Es una mezcla zeotrópica de presión media con temperatura de escurrrimiento Dtgl ~ 5 К. Las cualidades físicas de esta mezcla son dadas en las tablas de abajo.   La presión de vapor saturado del R401B  es un poco más alta que la de R12 (respectivamente 1,36 y 1,08 МPа at 45 oС).

El refrigerante ha sido desarrollado para la readaptación de equipos de baja temperatura de sistemas de transporte de refrigeración (por ejemplo contenedores refrigerados) operando con R12 (temperatura de -20...-30 oС), así como equipos comerciales de temperatura media y refrigeradores domésticos.

Durante la retroadaptación de los equipos de refrigeración es necesario sustituir un filtro deshidratador y cargar el sistema de enfriamiento de la refrigeración con aceite alquilbenceno. La productividad de enfriamiento de los sistemas operando con el refrigerante R401B  es comparable con la productividad de enfriamiento con   R12 a las temperatura de ebullición menor a -23 oС.

El refrigerante R401B puede también ser usado para sustituir R500.


R401C refrigerant.

Es una mezcla zeotrópica de presión media con temperatura de escurrrimiento Dtgl= 4...5K. Las cualidades físicas de esta mezcla son dadas en las tablas de abajo. El refrigerante es utilizado para la readaptación de camiones de refrigeración que operan con R12. Las propiedades físicas y termodinámicas del refrigerante permiten la sustitución total efectiva y segura del R12. Al adaptar los equipos operando con R12, antes de cambiarlo por el  refrigerante R401C se sustituye el filtro deshidratante y el aceite mineral por alquilbencenos.


Cualidades físicas básicas de los refrigerantes R401A, R401B y R401C comparados con el R134a
Parametro R401A R401B R401C R134a
Masa Molecular, gm/mole 94,4 92,8 101 102,0
Temperatura de ebullición a la presión atmosférica, oС -33,1 -34,7 -28,4 -26,1
Temperatura crítica, oС 108 106 113 101,1
Presión crítica, кPа (abs.) 4604 4682 4366 4060
Densidad crítica, kg/m3 510,6 512,7 512,3 515,3
Densidad a 25 oС, kg/m3:
del líquido
de vapor saturado

1194
29,0

1193
30,7

1211
25,9

1206
32,5

Capacidad de calor específico del líquido

a 25 oС, kJoule/(kg*K)

1,3 1,3 1,28 1,44

Capacidad de calor específico del vapor

a 25 oС y presión atmosférica, kJoule/(kg*K)

0,734 0,724 0,745 0,852

Presión de vapor saturado de líquido

a 25 oС, кPа (abs.)

772,9 819,2 655,7 666,1

Calor específico de vaporización

a temperatura de ebullición normal, kJoule/kg

227,4 229,4 216 217,1
Coeficiente de conductividad térmica a 25 oС, Wt/(m*K) 8,4-9,0 х 10-2 8,85-9,0 х 10-2 8,68 х 10-2 8,2 х 10-2

Coeficiente de conductividad térmica de vapores

a 25 oС y presión atmosférica, Wt/(m*K)

0,0119 0,0119 0,0121 0,0145
Viscosidad dinámica del líquido a 25 oС, МPа*s 0,194 0,191 0,212 0,202
Solubilidad en agua a 25 oС, masa % 0,10 0,10 0,10 0,11

Nivel de inflamabilidad en el aire

a la presión atmosférica, vol. %

No No No No

Potencial de degradación del ozono ODP

(para R12 ODP = 1)

0,03 0,04 0,03 0,0
Potencial de calentamiento global (PCG) 0,22 0,24 0,17 0,28

Tolerancia de concentración inhalada (TC), mln-1

800

840

720

1000


Refrigerante R409A

Es una mezcla sobre la base de HCFC: R22, R124 y R142. Las proporciones de masa de los componentes respectivamente 60; 25 y 15. La temperatura de ebullición a las condiciones atmosféricas es  -34 oС.  La masa molecular es is 97,4 gm/mole. El PDO = 0,05. Es un refrigerante no inflamable y no es tóxico, es compatible con aceites minerales y alquilbencenos. Es empleado para la readaptación de sistemas de equipos de transporte comerciales móviles y refrigeradores domésticos, equipos de refrigeración industrial con compresores de pistón y de hélice.

Refrigerante С10М1

El refrigerante С10M1 (2412-003-32837395-98), desarrollado por la compañía "ASTOR" y producido bajo registro  de la marca ASTRONTM 12, es una mezcla de tres componentes sobre la base de los HCFCs R22/R21/R142b, teniendo un periodo limitado de servicio de vida. La mezcla С10М1 es empleada para la readaptación de los sistemas de refrigeración operando con R12.

Se han producido las mezclas de dos marcas (А y B), diferenciadas por las proporciones en masa de los componentes: en la mezcla С10М1 de la clase A - las proporciones en masa de R22, R21 y R142b son respectivamente 65; 5 y 30%; en la mezcla С10М1 de la clase B son   65; 15 and 20%.

La composición de la mezcla ha sido seleccionada de modo que el desempeño en operación del equipo con este refrigerante fuera minimamente diferente del refrigerante sustituido R12.

Los refrigerantes С10М1 no son tóxicos ni combustibles,  y por sus características químico-físicas, termodinámicas y operacionales básicas, están muy próximas a las del refrigerante R12.

Las ventajas del refrigerant С10М1 refrigerant (ASTRONTM 12) son las siguientes:

  • Comparativamente bajos precios.

  • El refrigerante puede ser transportado en contenedores y balones designados para la transportación del  R12. 

  • La sustitución del R12 por las mezclas С10М1 no exigen de culaquier mdernización o alteración del equipo de refrigeración, ni de ningún cambio en el aceite del compresor (en el equipo de refrigeración que opera con R12 se usa el aceite mineral;

  • El cambio por el refrigerante С10М1 no supone preparación adicional para operar el sistema de refrigeración, ni un entrenamiento avanzado del personal, ni el uso de herramientas o equipos especiales para el serviciaje del equipo de refrigeración, acorde a la clasificación internacional la tecnología del cambio para este refrigerante es clasificado como  "drop in".

La tecnología de operación del equipo de refrigeración al cambiar el R12 por las mezclas  С10М1 ha sido desarrollada y optimizada en el proceso de operación experimental del equipo correspondiente.  El requerimiento obligatorio para el uso de las mezclas está dado por la carga del equipo con un refrigerante en la fase líquida. En el caso de escape del 30 ...35 % del refrigerante C10M1 fuera del sistema, se debe rellenar con la mezcla de la misma composición.

Las etapas básicas del cambio con C10M1 en el equipo de refrigeración, usando la tecnología del "drop in" se describen en la secuencia siguiente:

  • La evaluación del equipo donde se supone el cambio del R12 por el refrigerante altenativo implica la medición de la presión de descarga y la succión en el compresor, así como las temperaturas en el evaporador y el condensador;

  • cuando se detenga la máquina, se elimina el R12, y se determina la masa del refrigerante eliminado;

  • La selección de muestras de aceite y el control de su calidad (acidez, carga de humedad, cuerpos mecánicos extraños), en caso de resultados negativos se exige la sustitución delaceite por uno nuevo;

  • La encapsulación hermética del equipo, el desgaseado al vacio del sistema para eliminar el R12 residual;

  • La carga del sistema con el refrigerante C10M1en una fase líquida 80 - 90 % de la masa de R12;

  • El arranque del compresor, sus parámetros operacionales de salida.

  • La vealuación de las características del equipo cuando funciona con la mezcla С10М1.

    La mezcla R22/R142b El refrigerante es una mezcla no combustible, cuyos componentes tienen sus vidas de servicios restringuidas por el Protocolo de Montreal. 

    Los resultados de pruebas con los refrigeradores domésticos cargados con R22 y R142b en proporción másica 0,6 0,4 respectivamenterealizados en instituciones rusas han mostrado que el consumo de energía permanece casi igual a cuando se usa R12. El uso de esta mezcla no requiere la sustitución de aceites, filtros- deshidratantes, ni alteraciones en el diseño de los agregados de refrigeración.  La mezcla R22 y R142b pueden servir como un refrigerante transitorio no solo en los equipos domésticos sino también en otros equipos de refrigeración.


     

    Refrigerantes de Alta Presión

     

    Composición de refrigerantes multicomponentes de R402A y R402B
    Refrigerante Proporción en masa, %
    R22 R125 R290
    R402A 38 60 2
    R402B 60 38 2

    La esfera de aplicación de los refrigerantes para la adaptación y carga del nuevo equipo estan dados en la tabla.

    Esfera de aplicación de los  refrigerantes R402A y R402B 
    Tipo de capacidad de refrigeración Recarga Refrigerante sustituido
    Refrigeration facilities for storage of frozen products at temperature lower than -18 oC R402A, R402B R502
    Low-temperature refrigeration transport R402A R502

    Refrigerante R402A   Es una mezcla cuasi-zeotrópica con temperatura de rocío menor de 1,6K . Las propiedades físicas se dan abajo. El refrigerante ha sido desarrollado para sustituir la carga del R502 y operar a temperaturas por debajo de (-40 oС), donde es necesario alcanzar temperaturas de descarga peculiares del R502. En dependencia de las condiciones de operación, la productividad de enfriamiento del equipo operandocon este refrigerante es, como regla, alrededor del 11% más alta que la lograda cuando se emplea R502. El consumo de energía es un poco mayor. El refrigerante R402A comparado con el  R502 a las mismas condiciones tiene una presión 13 ...15% más alta. 

    El R402A es compatible con aceites minerales,  conmezclas de aceites minerales y alquilbencenos así como con aceites de alquilbencenos y poliesteres.  Se recomienda usar R402A en combinación con aceite alquilbenceno. Duriante la recarga el filtro debe ser sustituido.

    El no-zeotropismo de la mezcla puede causar cambio en su composición y, correspondientemente, el deterioro del desempeño de sistema de refrigeración en el proceso de funcionamiento continuo.

    Refrigerante R402B   Es una mezcla cuasi-zeótropa con temperatura de rocio menor que 1 K. Las cualidades básicas del refrigerante R402B estan dadas en la tabla.

    Cualidades físicas básicas de los refrigerantes R402A, R402B y R404A 
    Parámetro R402A R402B R404A
    Masa Molecular, gm/mole 101,55 94,71 97,6
    Temperatura de ebullición a la presión atmosférica, oС -49,2 -47,4 -46,7
    Temperatura crítica, oС 75,5 82,6 72,7
    Presión crítica, кPа (abs.) 4135 4445 3735
    Densidad crítica, kg/m3 541,7 530,7 485,1
    Densidad a 25 oС, kg/m3:
    del líquido
    de vapor saturado

    1132
    19,93

    1143
    16,90

    1048
    18,04

    Capacidad de calor específico del líquido

    a 25 oС, kJoule/(kg*K)

    1,313 1,273 1,502

    Capacidad de calor específico de vapores

    a 25 oС y presión atmosférica, kJoule/(kg*K)

    0,757 0,726 0,871

    Presión de vapor saturado de líquido

    a 25 oС, кPа (abs.)

    1353 1267 1257

    Calor de vaporización

    a temperatura de ebullición normal, kJoule/kg

    194 210,7 198,7

    Coeficiente de conductividad térmica del líquido

    a 25 oС y presión atmosférica, Wt/(m*K)

    (4,48...9,0) х 10-2 (8,13...9,0) х 10-2 7,46 х 10-2

    Coeficiente de conductividad térmica de vapores

    a 25 oС y presión atmosférica, Wt/(m*K)

    1,21 х 10-2 1,1 х 10-2 1,2 х 10-2
    Solubilidad en agua a 25 oС, masa % - - -

    Nivel de inflamabilidad en el aire

    a la presión atmosférica, vol. %

    No No No

    Potencial de degradación del ozono ODP

    (para R12 ODP = 1)

    0,02 0,03 0,0
    Potencial de calentamiento global (PCG) 0,63 0,52 0,94

    Tolerancia de concentración inhalada (TC), mln-1

    1000 1000 1000

    El refrigerante ha sido desarrollado como un sustituto del R502 donde es necesario optimizar un factor de refrigeración.   En aquellos casos donde la consideración de la eficiencia energética es determinante, la preferencia es dada al refrigerante R402B  el cual supera al R502 en sus características energéticas (tabla de abajo). El refrigerante es perspectivo para usarlo en equipos comerciales donde el punto de ebullición enla capacidad refrigerada no cae por debajo de -30 oС. Es importante que si el punto de ebullición alcanza -40 oС, la temperatura de descarga pueda ser 15 oС más alta que la del R502. Tal incremento de la temperatura puede ejercer un efecto negativo en el sistema de lubricación y reducir la vida de servicio del compresor.

    El refrigerante es compatible con aceites minerales, con mezclas de aceites minerales, así como con aceites de poliester y alquilbencenos.   Durante la recarga el filtro deshidratante debe ser sustituido.

    Debido al hecho de que la composición del refrigerante es multicomponente, pueden ocurrir pérdidas selectivas de uno de los componentes por escapes causados por holguras en el sistema de refrigeración o cambios en la masa de sus elementos individuales, lo cual causaría deterioro de las características energéticas del equipo.   


    Combustibilidad de los refrigerantes de alta presión. lTodos los refrigerantes de alta presión considerados antes son definidos como no inflamables a la presión atmosférica y temperaturas más altas que 80 oС. Sin embargo, los ensayos muestran que el refrigerante R22 refrigerant puede llegar a ser combustible a presiones de   5,15 o 105 Pа y temperatura ambiente cuando se mezcla con aire con una fracción en volumen del aire 65 % o más. Por lo tanto no se puede permitir que los refrigerantes R402B y R402A se mezclen con el aire cuando escapan especialmente en concentraciones altas con la presión más alta que la atmosférica. 

    Refrigerante R408A Desarrollado como una alternativa al R502.  Es una mezcla cuasizeótropa constituida por los componentes R22, R143a y R125.  La composición en masa (%) es respectivamente 44; 4 y 52. Se ha probado para el uso en sistemas de refrigeración de transporte móviles, así como en capacidades industriales con compresores de pistón y hélice.

    R408A y R502 a la misma temperatura tienen presiones próximas; y la temperatura de condensación es 10 K más alto. La productividad de enfriamiento del ciclo es  aproximadamente 1...10 % más alto que la operación con R502.

    La densidad del R408A líquido es más baja que la del refrigerante R502 (ver la tabla) y, como una consecuencia requiere cargas de masa, esto es recibidores apropiados, los tubos de trabajo y las bombas diseñadas para el R502, pueden usarse para el R408A.

    Además, la reducción de la masa de carga es importante tenerla en cuenta en capacidades pequeñas para no permitir la recarga que evite el incremento de la presión y el consumo de energía. En pequeñas capacidades la reducción de la carga puede alcanzar el 25 %, y en otras mayores el  15 %.


    Cualidades Físicas Básicas de R408A comparadas con las de R502

    Cualidades físicas

    R502 R408A

    Masa Molecular, gm/mole

    111,6

    87

    Temperatura de congelación, oС

    -160

    -

    Temperatura de ebullición normal, oС

    -45,4

    -44,4

    Temperatura de escurrimiento a la presión atmosférica, К

    0

    0,6

    Densidad del líquido saturado a 25 oС, kg/dm3

    1,217

    1,062

    Densidad del vapor saturado a la temperatura de ebullición, kg/m3

    6,22

    4,77

    Presió de vapor, МPа:
    at 25 oС
    at 50 oС


    1,16
    2,10


    1,16
    2,15

    Temperatura Crítica , oС

    82,1

    23,5

    Presión crítica, МPа

    4,07

    4,34

    Densidad crítica, kg/dm3

    0,566

    0,403

    Calor específico de vaporización a la temperatura de ebullición, kJoule/kg

    172,5

    227

    Conducción de calor a 25 oС, Wt/(m*К):
    llíquido
    vapor a 0,1013 МPа


    0,065
    0,012


    0,077
    0,012

    Tensión superficial a 25 oС, mN*м-1

    5,9 6,5

    Dispersionabilidad (a 0,1013 МPа) del agua en el refrigerante a 25 oС, masa %

    0,058

    0,070

    Capacidad térmica específica a 25 oС, kJoule /(kg*К):
    líquido
    vapor


    1,25
    0,70


    1,53
    0,80

    Proporción de las capacidades térmicas a presión constante y capacidad constante a 25oС

    1,129

    1,146

    Inflamabilidad de los vapores en el aire

    No

    No

    Punto de flasheo

    No

    No

    Potencial de agotamiento de ozono PDO

    0,34

    0,026

    Potencial de calentamento global PCG

    4,01

    0,025

    Como puede apreciarse en la tabla, el R408A es mas higroscópico que el R502, lo cual indica la necesidad de una estricta vigilancia del tránsito de este refrigerante, el sistema de carga, etc. La capacidad térmica del líquido a presión constante es más alta que la de R408A, lo que causa considerable pérdida en la abertura.  Esto puede ser evitado por incremento del sobrenfriamiento del líquido en el condensador. La conductividad térmica del líquido saturado es también más alta que la del R408A. Esto incrementa la eficiencia de la transferencia del calor, y como un resultado mejora las características termodinámicas de la capacidad que ha sido sometida a las pruebas. 

    La energía consumida a temperaturas negativas es 7 % más baja, lo cual es un índice importante porque reduce el peligro de traba o quema del motor eléctrico. Por tanto no hay rstricciones en el uso de R408A aún en pequeños compresores herméticos. 

    Debido a la alta polaridad de uno de los componentes (R143a), el R408A, es mezclable con ambos tipos de aceites alkilbencenos y aceites minerales.  En sistemas de refrigeración compactos en condiciones estándar es bastante asegurar el retorno del aceite al compresor. El refrigerante R408A puede también ser usado en combinación con aceites poliester. 

    Con respecto a los materiales sellantes el R408A es menos agresivo que el R502.

    Filtros moleculares sirven como filtros deshidratantes para  R502 y R22.  e


    Fuente: Company "Allchem" Web Page.

    http://www.allchemi.com/eng/refregerants/alternative3.html


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