Introducción

El gas refrigerante freón es una sustancia que a temperatura ambiente normal se presenta en forma de gas, pero cuando se enfría y se comprime, cambia de estado y se convierte en líquido. Entre las características del gas freón se pueden mencionar su no inflamabilidad, incoloridad y falta de olor. Una de las características destacadas de este gas es que incluso al combinarse con humedad no causa corrosión en los metales; el olor del gas freón es similar al del éter. Freón es en realidad una marca comercial para un grupo de sustancias químicas (conocidas como clorofluorocarbonos o CFC) y, por lo tanto, se utiliza como refrigerante en sistemas de aire acondicionado.

El gas refrigerante freón es un líquido en funcionamiento que se utiliza en el ciclo de refrigeración de sistemas de aire acondicionado y bombas de calor. En los primeros sistemas de aire acondicionado y refrigeradores, tradicionalmente se utilizaban los fluorocarbonos, especialmente los clorofluorocarbonos (CFC) como el amoníaco, el dióxido de azufre, el cloruro de metilo o el propano como refrigerantes, que eran gases tóxicos o inflamables que han sido descontinuados debido a su toxicidad, inflamabilidad y su contribución a la destrucción de la capa de ozono y al cambio climático.

En este artículo, tenemos la intención de presentar información sobre el gas freón, sus tipos, aplicaciones, efectos y su uso en sistemas de refrigeración.

Historia del refrigerante freón

En el año 1928, Thomas Junior creó el primer gas no inflamable y no tóxico clorofluorocarbono, el freón R-12. Tras el descubrimiento de mejores métodos de síntesis, los CFC como R-11, R-12, R-123 y R-502 dominaron el mercado.

A principios de la década de 1980, los científicos descubrieron que los CFC dañan la capa de ozono que protege a la Tierra de la radiación ultravioleta y los agujeros de ozono en las regiones polares. Esto llevó a la firma del Protocolo de Montreal en 1989, cuyo objetivo era la eliminación gradual de los CFC y HCFC. El uso de HCFC como R-22 y R-123 tiene un potencial de reducción de ozono (ODP).

En la década de 1990 y 2000, los hidrofluorocarbonos (HFC) como R-134a, R-143a, R-407a, R-407c, R-404a y R-410a reemplazaron a los CFC y HCFC. Los HFC no destruyen la capa de ozono, pero tienen potenciales de calentamiento global (GWP) miles de veces mayores que el CO2 con una vida atmosférica que puede durar décadas.

Desde el año 2010, se ha comenzado a utilizar refrigerantes de hidrocarburos y HFO (hidrofluoroolefina) como R-32, R-290, R-600a, R-454b, R-1234yf, R-514A, R-744 (CO2), R-1234ze y R-1233zd, que tienen ODP cero y un GWP más bajo. Los hidrocarburos y el CO2 a veces se denominan refrigerantes naturales porque se encuentran en la naturaleza.

Tipos de gas freón y sus aplicaciones

El gas refrigerante freón se clasifica en los siguientes tipos según sus compuestos y aplicaciones:

Refrigerante R22

El gas R-22 tiene características como estabilidad, no toxicidad, sin efecto oxidante y no inflamabilidad.

El gas refrigerante freón R-22 es uno de los refrigerantes HCFC (hidroclorofluorocarbono) más conocidos. Después de la prohibición del uso de CFC, ha encontrado un amplio uso en el campo de la refrigeración y aire acondicionado, que tienen un bajo punto de ebullición. En el pasado, debido a su alta compresibilidad y la creación de mayor frío, este gas se ha utilizado prácticamente en todos los sistemas de aire acondicionado y dispositivos de refrigeración, incluidos los aires acondicionados, chillers de compresión, aires acondicionados, sistemas de aire acondicionado por conductos, refrigeradores domésticos, etc.

En los dispositivos de congelación rápida, debido a la conservación de su temperatura entre 20 y 40 grados Fahrenheit, se utiliza el gas R-22. El R-22 solo se utiliza en compresores de pistón y su presión de operación es tal que para alcanzar temperaturas bajas no es necesario operar a presiones por debajo de la atmosférica. Su calor latente es de 21.93 BTU por cada libra a 5 grados Fahrenheit. La presión normal en la cabeza del compresor a 86 grados es de 82.172 psi absoluto.

Además, debido a la mayor tendencia del R-22 hacia el agua, se requieren más deshidratadores para secarlo. El R-22 se disuelve en aceite hasta 16 grados Fahrenheit y después de eso el aceite comienza a separarse y, como es más ligero que el líquido, se acumula en la superficie.

Sin embargo, junto a las características únicas del gas R22, también se deben mencionar los efectos negativos de este gas. La producción y el uso de este refrigerante freón han sido prohibidos desde el año 2010 por razones medioambientales, como la destrucción de la capa de ozono y el calentamiento global, y el gas refrigerante R410A lo ha reemplazado. Sin embargo, el uso del gas R22 en equipos de refrigeración está permitido hasta que se agoten sus reservas.

Refrigerante R134a

El gas refrigerante R134a, que hoy en día ha reemplazado al freón 12 y 11, es más pesado que el aire, tiene la fórmula química CH2FCF3, un peso molecular de 102.03 y propiedades termodinámicas adecuadas. Este gas es no tóxico y no inflamable. Es un absorbente de humedad y tiene un grado de pureza de 99.95. Tiene aceite sintético (poliéster) y no se mezcla con aceite natural. Carece de átomos de cloro y no tiene efectos negativos sobre la capa de ozono. En comparación con R-12, tiene una mejor conductividad térmica, mayor calor latente y una mayor capacidad de transferencia de calor. El gas R134 absorbe más humedad que R12 y nunca se deben encender los compresores R134 para probar su eficiencia en ambientes con alta humedad durante más de 30 segundos, ya que la humedad en el aire se absorbe en el aceite del compresor y causa interferencias en el ciclo de refrigeración. Este gas es ambientalmente aceptable, por lo que se puede utilizar bien en la fabricación de refrigeradores domésticos y aires acondicionados para automóviles.

Refrigerante R290

Este refrigerante es más conocido como propano de alta pureza. Con la fórmula química C3H8, es uno de los gases naturales que, debido a su alta capacidad de refrigeración y, por lo tanto, menor consumo en comparación con otros gases, el gas refrigerante R290 es una alternativa adecuada para los gases R22 y R12 y ha llamado la atención de las industrias de refrigeración del mundo, siendo utilizado en la fabricación de refrigeradores y aires acondicionados.

Refrigerante R404

Uno de los refrigerantes industriales que es una mezcla de tres otros gases refrigerantes se llama R404. Los compuestos del gas freón R404 son los gases R12, R22 y R502. Un punto a tener en cuenta sobre los refrigerantes combinados es que para su carga, el refrigerante debe estar en estado líquido. El gas R404A es un gas no destructivo para la capa de ozono y es una alternativa adecuada para R502 y R22 a temperaturas bajas y medias, es decir, a temperaturas de ebullición inferiores a cero grados Fahrenheit.

Debido a la producción de este gas para aplicaciones de baja temperatura (temperatura del evaporador -20 grados Celsius) y aplicaciones de temperatura media (temperatura del evaporador -5 grados Celsius), se utiliza en el diseño de congeladores de venta, máquinas de transporte de alimentos, refrigeradores de exhibición y máquinas de hielo.

Refrigerante R410a

El gas R410a es uno de los gases combinados que se obtiene de la combinación de dos otros gases. Los compuestos del gas freón R410a son 50% gas R125 (pentafluoroetano) y 50% gas R32 (difluorometano).

El gas R410a tiene un punto de ebullición de -51.4 grados, que en comparación con el gas R22, que tiene un punto de ebullición de -40.8 grados, tiene un rendimiento mucho más alto y es compatible con la capa de ozono, además de tener una capacidad de refrigeración muy buena y es uno de los gases más utilizados en los sectores doméstico e industrial. Actualmente, el R410 es la mejor opción para su uso en sistemas de refrigeración de chillers y intercambiadores de calor pequeños, como aires acondicionados inverter y de bajo consumo.

Es importante mencionar que los refrigerantes R11 y R12 son la primera generación de gases refrigerantes freón que han sido descontinuados debido a su efecto destructivo sobre la capa de ozono.

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