Calor latente de vaporización.- El calor latente de vaporización debe ser elevado, para disminuir
el caudal másico del refrigerante y el calor específico en estado líquido bajo; de esta forma se consiguen elevados valores de flujo másico de refrigerante, a la vez que se aumenta el contenido en humedad del mismo a la salida del estrangulamiento, con el consiguiente aumento del poder refrigerante de la instala- ción.
En la Tabla XIIIA.8 se representan los calores latentes de vaporización de algunos fluidos frigoríge- nos a las temperaturas de, 0°C y -15°C.
El calor latente de vaporización, puede venir influenciado por el volumen específico del fluido a la temperatura que posee a la entrada del compresor.
Tabla XIIIA.8.- Calor latente de vaporización de algunos fluidos frigorígenos
Temperatura de vaporización Temperatura de vaporización Fluido 0ºC 15ºC R-13 89,91 104,98 R-744 234,96 273,18 R-13B1 93,98 101,15 R-502 150,06 160,24 R-22 206,91 217,53 R-717 1262,16 1312,43 R-12 151,48 158,64 R-111 137,93 141,82
Tabla XIIIA.9.- Calor latente y volumen específico
Calor latente Volumen específico Capacidad
-15ºC a +30ºC del vapor a +5ºC volumétrica
Kcal/kg 263 0,6 438,3 R-11 37 0,66 56 R-12 27,5 0,11 250 R-13 12 0,015 800 R-22 38,75 0,1 387 R-114 23,65 0,312 75,8 537 0,833 644 H2O m3/kg Kcal/m3 NH3
Analizando la Tabla XIIIA.9, efectuada para un ciclo recorrido por diversos fluidos en el que la eva- poración se produce a -15ºC y la condensación a +30ºC, y en donde el gas entra en el compresor con una temperatura de +5ºC, a primera vista parece que el NH3 fuera el fluido más ventajoso; pero en realidad no es así, por lo que el calor latente de vaporización no es un factor determinante para la elección de un líquido refrigerante.
Presión de condensación.- No debe ser elevada, ya que, de lo contrario aumenta el coste del com-
presor y dificulta la estanqueidad de la instalación.
Presión de evaporación.- No debe ser excesivamente baja, pero sí mayor que la atmosférica, evi-
tando con ello que el aire pueda penetrar en la instalación, ya que en caso contrario provocaría un au- mento del trabajo requerido para obtener un determinado enfriamiento, al tiempo que haría descender la conductividad calorífica del fluido frigorígeno y presentaría problemas de estanqueidad, por lo que sería preciso instalar dispositivos de purga de aire.
Temperatura crítica.- Debe ser elevada para no incrementar la presión de condensación lo que exi-
giría utilizar grandes superficies de intercambio en el condensador.
Volumen específico.- El volumen específico del vapor a la presión de evaporación debe ser reducido,
a fin de disminuir el tamaño del compresor.
Temperatura de congelación.- Debe ser lo suficientemente baja como para que el refrigerante no
pueda solidificarse durante el trabajo normal.
Conductividad térmica.- Debe ser elevada, para que las superficies de intercambio no sean gran-
des.
Viscosidad.- Debe ser reducida para disminuir las pérdidas de carga en las tuberías y en los inter-
cambiadores.
Resistencia dieléctrica del vapor.- En las instalaciones que empleen compresores herméticos
debe ser elevada pues el vapor está en contacto con los arrollamientos del motor.
Inactividad y estabilidad.- Debe ser inerte a los materiales que forman el sistema y al aceite de
lubricación del compresor y debe ser estable en su construcción química.
Solubilidad en aceite.- El refrigerante debe ser lo más inmiscible posible con el aceite lubricante;
de lo contrario se prefiere que sea totalmente miscible. La miscibilidad parcial crea problemas de depósi- tos de aceite en el evaporador, cuya solución requiere el empleo de separador de aceite y velocidades al- tas en la línea de aspiración.
Algunos fluidos como el R-12 son miscibles en cualquier proporción y temperatura, mientras que otros, como el R-22 y el R-114 no son miscibles más que en determinados intervalos de temperatura.
Solubilidad en agua.- Cuando el agua se pone en contacto con el refrigerante puede formar una
disolución o permanecer como agua libre. El agua libre es la que causa el taponamiento por congelación de las válvulas de expansión y evaporadores.
Ha de procurarse que la producción de frío específica sea lo más alta posible; las propiedades quími- cas del fluido frigorígeno han de ser tales que, en las condiciones de funcionamiento y utilización más usuales, no tengan lugar reacciones nocivas ni con el agua, ni con el aceite empleado en la instalación.
Es evidente que no existe un refrigerante ideal que posea todas y cada una de las propiedades ante- riormente descritas; no obstante, algunos fluidos poseen características que los hacen especialmente aconsejables en ciertas instalaciones, pudiéndose admitir como norma general, que el fluido frigorígeno
ideal sería aquel que poseyese todas las propiedades anteriormente citadas, y que para el caso de un fluido real el que mejor aproxime su comportamiento al del correspondiente ideal.
Al no haber encontrado la industria del frío fluidos idóneos de reemplazamiento inmediato entre las sustancias puras exentas de cloro, sometida a un urgente calendario de eliminación de los refrigerantes CFC y HCFC, decidido a nivel internacional, los esfuerzos de investigación se han dirigido hacia las mez-
clas de componentes puros, y ésto debido al elevado número de posibilidades que ofrecen, sin más que va-
riar su naturaleza y número de componentes, o su composición porcentual; de esta manera se facilita la búsqueda de mezclas cuyo comportamiento termodinámico, físico y químico se parezca lo más posible al de los refrigerantes a reemplazar.
La adición de un componente ignífugo posibilita, por ejemplo, la consecución de mezclas ininflama- bles aunque alguno de sus componentes lo sea; para ello es suficiente que la composición de la mezcla sea tal que en caso de fuga, la cantidad total de componentes inflamables se mantenga por debajo del llamado limite de inflamabilidad en el aire.
No existe ningún fluido frigorígeno cuyas propiedades le hagan el mejor para cualesquiera condiciones de funcionamiento. El más idóneo para producir bajas temperaturas puede, por ejemplo, no serlo para
conseguir las moderadas; el adecuado para compresores alternativos puede no serlo para centrífugos; el permitido para plantas industriales podría ser peligroso para equipos domésticos, etc. De todas formas, en cada aplicación concreta y para cada fluido frigorígeno en particular, deberán tenerse en cuenta una serie de características termodinámicas, químicas, físicas, económicas y medioambientales, algunas de las cuales se comentan a continuación.