Puesta en marcha y regulación de instalaciones frigoríficas. IMAR0108

Por David Pérez Casado

Libro especializado que se ajusta al desarrollo de la cualificación profesional y adquisición del certificado de profesionalidad "IMAR0108. MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS". Manual imprescindible para la formación y la capacitación, que se basa en los principios de la cualificación y dinamización del conocimiento, como premisas para la mejora de la empleabilidad y eficacia para el desempeño del trabajo.

• Idioma: Español
• Editorial: IC Editorial
• Fecha de lanzamiento: 23 jun 2022
• ISBN: 9788411031844

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Capítulo

Fluidos refrigerantes

Contenido

1. Introducción

2. Generalidades

3. Denominación y clasificación

4. Características y propiedades

5. Seguridad en el manejo, almacenamiento y distribución conforme a normativa y reglamentos vigentes

6. Resumen

1. Introducción

Los fluidos refrigerantes son imprescindibles en las instalaciones frigoríficas, ya que sin ellos no se conseguiría la extracción del calor de los medios a refrigerar.

Por eso se hace imprescindible conocer qué son estos fluidos, cuáles son sus características y en qué circunstancias es más adecuado usar uno u otro refrigerante.

Además, su conocimiento facilitará que su manejo, almacenamiento, y distribución se realicen de forma segura por todos los implicados en su uso.

2. Generalidades

La función principal de un refrigerante es la de absorber o liberar calor con el medio dentro de un margen de temperaturas deseado a través de un cambio de estado, es decir, si el cambio se produce de líquido a gas se aporta energía y el refrigerante absorberá dicho calor. Si por el contrario, el cambio se produce de gas a líquido se liberará energía, cediendo el refrigerante calor al medio que le rodea.

Para que un refrigerante cumpla con su función dentro de la instalación frigorífica debe absorber todo el calor en el evaporador, la línea de succión y el compresor y descargarlo en el condensador.

Desgraciadamente todos los refrigerantes retornan al evaporador conservando una cierta porción de calor, con lo cual se reduce la capacidad del refrigerante para absorber calor en el lado de baja.

Se debe tener muy en cuenta que cuanto mejores sean las propiedades del refrigerante mejor será el funcionamiento de la instalación frigorífica, por lo que el comportamiento del fluido frigorígeno será la clave para detectar si existe algún problema en la instalación frigorífica.

Sabía que...

La mayoría de los refrigerantes son fabricados por el ser humano, pero existen refrigerantes naturales como puede ser el agua (R-718), el amoníaco (R-717) o dióxido de carbono (R-744).

3. Denominación y clasificación

A lo largo de la historia se han ido creando diferentes refrigerantes y con el paso del tiempo se han sustituido por otros con mejores propiedades, como es el caso del R-11, R-12, R-113, R-115, etc. que dejaron de producirse en el 2000 debido al deterioro que causaban a la capa de ozono en la estratosfera. Estos refrigerantes se han sustituido por el R-123, R-134a, y algunas otras mezclas.

En la actualidad existe una gran variedad de refrigerantes utilizada en aplicaciones comerciales e industriales. Los refrigerantes se diferencian entre sí por distintas propiedades, como pueden ser su punto de ebullición, calor específico, calor latente, densidad y otros factores que afectan la habilidad del refrigerante para transferir el calor.

La multitud de refrigerantes que existen en el mercado se distinguen por su composición química.

3.1. Denominación

Según dice el el R. D. 552/2019, de 27 de septiembre, por el que se aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias en su capítulo II artículo 4:

Los refrigerantes se denominarán o expresarán por su fórmula o por su denominación química, o, si procede, por su denominación simbólica alfanumérica.

La denominación comercial se entenderá como un complemento y en ningún caso será suficiente para denominar el refrigerante.

Cuando se hace referencia a los refrigerantes de forma global se suelen emplear términos como CFC, HCFC y HFC, y por tanto, uno de los primeros pasos que hay que dar para una buena comprensión de los refrigerantes es conocer el significado de los prefijos CFC, HCFC y HFC.

La primera letra indica el cloro (símbolo químico: Cl), le sigue la letra F que indica el flúor (símbolo químico: F), la letra H indica el hidrogeno (símbolo químico: H) y la letra C final indica el carbono (símbolo químico: C).

Nota

Si un refrigerante está formado por un solo tipo molécula se tratará de un compuesto simple o puro.

Si está compuesto por varios refrigerantes puros que no reaccionan entre sí, se tratará de una mezcla.

3.2. Clasificación

Según se indica en el R. D. 552/2019, en su instrucción IF-02 Clasificación de los refrigerantes (fluidos frigorígenos), los refrigerantes se puede clasificar en varios grupos según su función.

A continuación se muestra la clasificación de los mismos tal y como se indica en la legislación actual:

Generalidades. Los refrigerantes se clasifican en grupos de acuerdo con sus efectos sobre la salud, el medio ambiente y la seguridad.

Denominación de los refrigerantes. De acuerdo con lo que establece el artículo 4.1 del presente Reglamento, los refrigerantes se denominarán o expresarán por su fórmula o por su denominación química o, si procede, por su denominación simbólico alfanumérica, no siendo suficiente, en ningún caso, su nombre comercial.

Designación y clasificación de los refrigerantes. Los refrigerantes que figuran en el apéndice 1, tabla A, de esta IF-02 utilizan la clase de designación y seguridad especificadas en la norma ISO 817. Los valores límites prácticos serán los que figuran en dicha tabla A. El límite práctico para un refrigerante viene dado por el nivel más elevado de concentración en un espacio ocupado que no ocasionará efectos perjudiciales y tampoco creará un riesgo de ignición, con cualquier tipo de fuga o escape. Se utiliza para determinar la carga máxima de refrigerante admisible en una aplicación específica. Para los refrigerantes que incluyen mezclas que se comercializan para el año 2003, los límites prácticos existentes en ese momento (según lo establecido en normas internacionales o nacionales anteriores) deberá mantenerse a menos que, para los refrigerantes no inflamables, los valores ATEL / ODL exceden el límite práctico, en cuyo caso se utilizarán los valores ATEL / ODL.

Grupos de clasificación según el grado de seguridad. A efectos de lo dispuesto en el artículo 4.2 del presente Reglamento, los refrigerantes se clasifican en grupos de acuerdo con sus efectos sobre la salud, el medio ambiente y la seguridad que se detallan en el apéndice 1 de esta instrucción. El centro directivo competente en materia de seguridad industrial del Ministerio de industria, Comercio y Turismo, mediante resolución, podrá autorizar a petición de parte interesada la utilización de otros refrigerantes permitidos, o sus mezclas, no incluidos en el apéndice 1, previa determinación de cuantas características de prueba y uso sean precisas según lo requerido en las prescripciones establecidas en el presente Reglamento y en las instrucciones técnicas complementarias que lo desarrollan. Dentro de la tabla del Apéndice 1 se encuentran gases cuyo uso está prohibido por el Reglamento (CE) 1005/2009 de gases que afectan a la capa de ozono, en concreto los que poseen potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO). Estos gases se incluyen a efectos prácticos de clasificación de los refrigerantes.

Clasificación en función de sus efectos sobre la salud y seguridad. Los refrigerantes se clasifican de acuerdo con su inflamabilidad y su toxicidad.

Clasificación en función de su inflamabilidad. Los refrigerantes deberán incluirse dentro de una de las tres categorías, 1, 2 y 3 basándose en lo siguiente:

Categoría 1: refrigerantes que no muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa.

Categoría 2: refrigerantes que cumplan las tres condiciones siguientes:

Muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa. Tiene un límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, igual o superior al 3,5 % en volumen (V/V). Tiene un calor de combustión menor que 19.000 kJ/kg. Dentro de este grupo la norma ISO 817 ha introducido el criterio de la disminución de riesgo a causa de la baja velocidad de propagación de la llama de ciertas substancias, estableciendo la categoría 2 L, el cual además de satisfacer las tres condiciones anteriores presenta la siguiente característica: velocidad de propagación de la llama inferior a 10 cm/s.

Los refrigerantes que en la actualidad están dentro de esta categoría son los siguientes: A2L: R-32; R-143a; R-1234yf; R-1234ze; R-444A; R-444B; R-445A; R-446A; R-447A; R-451A; R-451B; R-452B; R-454A; R-454B; R-454C y R-455A. B2L: R-717.

Categoría 3: Refrigerantes que cumplan las tres condiciones siguientes:

Muestran propagación de llama cuando se ensayan a +60 ºC y 101,3 kPa. Tiene un límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, inferior al 3,5 % en volumen (V/V). Tiene un calor de combustión mayor o igual que 19.000 kJ/kg.

Los límites inferiores de inflamabilidad se determinarán de acuerdo con la correspondiente norma, por ejemplo, ANSI / ASTM E 681 y se recogen en la ISO 817 y UNE-EN 378.

Clasificación en función de su toxicidad. Los refrigerantes deberán incluirse dentro de una de las categorías A y B basándose en su toxicidad:

Categoría A: refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que pueden estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es igual o superior a una concentración media de 400 ml/m3 [400 ppm (V/V)].

Categoría B: refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que puedan estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es inferior a una concentración media de 400 ml/m3 [400 ppm (V/V)].

Bajo ciertas condiciones se pueden producir compuestos tóxicos de descomposición por contacto con llamas o superficies calientes. Los principales productos de descomposición del grupo de refrigerantes del grupo L1 (A1), con excepción del dióxido de carbono, son los ácidos clorhídricos y fluorhídricos. Si bien son tóxicos, delatan automáticamente su presencia debido a su olor extremadamente irritante incluso a bajas concentraciones.

Estos criterios sobre toxicidad, con independencia de su posible valor de referencia, no se refieren a los valores límites ambientales previstos en el Real Decreto 374/2001, de 6 de abril, sobre la protección de la salud y seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con los agentes químicos durante el trabajo, que se aplicarán según su normativa específica.

Grupos de seguridad. Los refrigerantes se clasifican por clases de seguridad de acuerdo con la siguiente tabla.

Para el propósito del presente Reglamento se agrupan de forma simplificada como sigue:

Grupo L1 de alta seguridad = A1.

Grupo L2 de media seguridad = A2L, A2, B1, B2L, B2.

Grupo L3 de baja seguridad = A3, B3.

Cuando existan dudas sobre el grupo al que pertenece un refrigerante este se deberá clasificar en el más exigente de ellos.

Clasificación de las mezclas de los refrigerantes en función de sus efectos sobre la salud y la seguridad.

A las mezclas de refrigerantes, cuya inflamabilidad o toxicidad puedan variar debido a cambios de composición por fraccionamiento, se les deberá asignar una doble clasificación de clase de seguridad separada por una barra oblicua (/). La primera clasificación registrada deberá ser la clasificación de la composición original de la mezcla. La segunda registrada deberá ser la de la composición de la mezcla en el caso del fraccionamiento más desfavorable. Cada característica deberá considerarse independientemente. Ambas clasificaciones deberán determinarse utilizando los mismos criterios que si fuera un refrigerante con un único componente. En cuanto a su toxicidad, el caso del fraccionamiento más desfavorable deberá definirse como la composición que resulta de la concentración más alta del (de los) componente(s) en fase líquida o vapor. La toxicidad de una mezcla específica deberá establecerse en base a sus componentes considerados individualmente. Puesto que el fraccionamiento puede ocurrir como resultado de una fuga en el sistema de refrigeración cuando se determine el caso de fraccionamiento más desfavorable deberán considerarse la composición de la mezcla que queda en el sistema y la de la fuga. El caso del fraccionamiento más desfavorable podrá ser o bien la composición inicial o una composición generada durante el fraccionamiento. El caso del fraccionamiento más desfavorable, en lo referente a la toxicidad, podrá o no coincidir con el caso del fraccionamiento más desfavorable respecto a la inflamabilidad.

Límites prácticos. Los límites prácticos se establecerán según los criterios recogidos en el apéndice 1.

Certificado de la calidad del refrigerante y ficha de seguridad. Los distribuidores – fabricantes de refrigerantes deberán suministrar junto al refrigerante el certificado de calidad del mismo acreditativo de su composición química concreta así como su ficha de seguridad.

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Codificación

Los refrigerantes generalmente se conocen mediante una denominación simbólica y numérica, cuya expresión comienza por R- seguida de un número de dos o tres cifras y alguna o ninguna letra al final, (R-717, R-718, R- 134a…).