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¿Es Necesario hacer el Reemplazo del R-22 en aire acondicionado?

En esta ocasión hablaremos de las opciones de sustitución para sistemas de aire acondicionado que actualmente contengan R-22. Intentaremos darte un poco de contexto histórico así como un sustento teórico para que tomes tu propia decisión de manera informada.

Lo primero que hay que aclarar ante la desinformación es que el R-22 está disponible en México de manera libre (de venta aquí), y si bien existe un plan conjunto del Gobierno Mexicano y organismos internacionales para su eliminación progresiva este deberá ejecutarse completamente hasta el año 2030 de acuerdo al Protocolo de Montreal.

La primera fase del calendario de eliminación de los Hidroclorofluorocarbonos (HCFC) en México se ha cumplido de manera satisfactoria de acuerdo a lo que se estableció en los acuerdos surgidos del Protocolo de Montreal. En el año 2015 se realizó una reducción del 10% en la oferta del refrigerante R-22 tanto por parte de las casas productoras (como Quimobásicos), así como de las otras empresas puramente comercializadoras. La eliminación paulatina ha dado la oportunidad a los técnicos HVACR de poder programar el reemplazo del refrigerante o, en su defecto, darle al cliente un cálculo del tiempo de vida estimado de los equipos con que cuenta.

Gráfica 1. Protocilo Montreral, Salida o “Phase Out” en del R-22 emisivo en México.

LA SUSTITUCIÓN DEL R-22 POR SUS ALTERNATIVAS

El R-22 en su mayoría es utilizado en aire acondicionado doméstico, residencial e industrial. Algunos importadores de “refrigerantes alternativos” señalan en su argumentación de ventas como principal característica de sus productos que el que “no es necesario reemplazar el lubricante”; olvidando que lo más importante en términos de sustitución es mantener la capacidad y eficiencia, además de tener el más bajo potencial de calentamiento global posible. Realizar la sustitución de R-22 bajo estas premisas indicaría en la mayoría de los casos que los equipos funcionen con menor eficiencia, consumiendo más energía y usando gases alternativos que no son los más amigables con el ambiente.

Viendo esta problemática en comunicación es que hicimos la comparación en condiciones controlada y analizado algunos de los reemplazos viables en el mercado mexicano como son: Genetron 422D, Genetron 407C, R-438A (también conocido como MO99) y R-417A.

De ellos obtuvimos el siguiente resultado en cuanto a su EFICIENCIA:

Gráfica 2. Eficiencia del R-22 vs Alternativas

En este análisis el refrigerante mejor posicionado en cuanto a CAPACIDAD, es el Genetron 407C al obtener un 6% más que los dos mejor posicionados (R417A y R422D), es necesario mencionar que con este refrigerante es necesario un cambio de lubricante de alquilbenceno por Polioléster (POE). Aquí es recomendable extraer un 85% del lubricante. Con el Genetron 407C se asegura una capacidad del 97% y no es necesario ajustar o cambiar las válvulas VTX.

En el caso de decidirse a usar los gases refrigerantes R438A (MO99), R422D  o el R417A tendrías que contar dentro de las desventajas que estos exhiben la notoria baja de eficiencia de los equipos y que su Potencial de Calentamiento Global sería también superior al del R-407C, en ellos es posible que no en todos los casos sería necesario el reemplazo del lubricante al realizar la sustitución. 

En este comparativo de las Eficiencia del R-22 vs Alternativas cabe mencionar que la prueba estuvo realizada bajo las siguientes condiciones constantes:

  • Desplazamiento del compresor 1m3/s
  • Eficiencia isotrópica de compresión de 0.7
  • Temperatura de condensación @ 45°C
  • Subenfriamiento 5°C
  • Temperatura de evaporación @ -3°C
  • Sobrecalentamiento de 5°C.
  • Temperatura de succión 4°C

Respecto al Potencial de Calentamiento Global (PCG) R 22 vs Alternativas

Gráfica 3. Potencial de Calentamiento Global.

Algunas Conclusiones Finales que consideramos importante deben ser mencionadas:

  • El refrigerante usado para reemplazar R-22 debe mantener capacidad y eficiencia.
  • El refrigerante usado para reemplazar R-22 debe ser compatible con los materiales originales del equipo. Por ejemplo con intercambiadores (condensador, evaporador, etc.), con el compresor y con otros componentes.
  • Las propiedades termodinámicas del refrigerante sustituto deben ser lo más cercano al refrigerante a sustituir (en este caso a las del R22).
  • El refrigerante sustituto debe mantener (o reducir) el índice de Potencial de Calentamiento Global (PCG).
  • El refrigerante del cual sustituyas debe cumplir con las regulaciones de producción y tener una producción a largo plazo.

 


Recuerda que si te quedan algunas dudas siempre puedes consultarnos sobre las mejores opciones para el reemplazo del R-22, no dudes en hacérnoslas saber en los comentarios o a nuestro correo electrónico quimobasicos@cydsa.com .

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Lo que tienes que saber del deslizamiento, 2da Entrega

Muchos técnicos se encuentran acostumbrados a usar refrigerantes que actúan con un solo componente con una temperatura de punto de ebullición que no cambia con el evaporador o el condensador. Pero con la mezcla zeotrópica, la temperatura en el evaporador será más fría en el inicio de la bobina que al final y la temperatura en el condensador será más caliente al inicio que al final. Simplemente se pone las diferencias en estas temperaturas es el deslizamiento.

Para el proceso del deslizamiento hay varios gases en los que se puede desarrollar:

  • En los gases 401A, 407C, 404A, entre otros.
  • Dentro de las mezclas azeotrópicas, El 410A , el compuesto es una mezcla debido a que el deslizamiento de temperatura es solo 0,1 C º, lo hace una mezcla muy estable.

Entendiendo que el deslizamiento es la clave para mantener la temperatura deseada y proteger al compresor:

  • Líquido con pocas burbujas (lo más frio).
  • Vapor y líquidos iguales.
  • Vapor y las últimas gotas de líquido (más caliente).

 

Figura 1. Representación del evaporador al sondensador

¿Por qué es importante el deslizamiento?

Debido a los distintos componentes en la mezcla cuenta con un punto de ebullición a diferentes temperaturas, la temperatura en la bobina va a variar al momento en que la mezcla empiece a hervir. Si la expansión del ajuste de la válvula no se hace usando un punto de rocío, dos cosas pasarían. Primero, el líquido puede no evaporarse antes que alcance al compresor, lo cual causaría ineficiencia y daría lugar a algún daño. Segundo, la mezcla puede bullir para afuera por medio del evaporador, conduciendo a una pérdida de eficiencia requerida para arreglar la temperatura.

Configuración del evaporador de presión

En esta tabla de Honeywell Solstice N40 PT, si se desea alcanzar una temperatura promedio de bobina de 20° F, como se nota en el número (4). Usando la tabla como referencia, nosotros sabemos que podemos empezar por medio de la configuración de la presión de 52 psig(19).

Tabla 1. Temperatura vs Presión

Configuración del sobrecalentamiento

En condición para configurar el sobrecalentamiento, se encuentra la temperatura del punto de Rocío correspondiente a la bobina de presión. La presión de la bobina de evaporación y la temperatura de rocío como son mostrados en los números 1 y 2 en la tabla anterior. Para alcanzar el sobrecalentamiento se compara con la temperatura de rocío de la tabla anterior para la tubería de salida. La diferencia en estas dos se encuentra en las temperaturas del sobrecalentamiento. En este ejemplo, cuando la temperatura es 51 psig y la temperatura de la turbina es de 30 grados, el sobrecalentamiento será de 30 menos 25, o 5 grados. Al momento de continuar para tomar las lecturas de temperaturas, se puede ajustar al sobrecalentamiento y la presión como se necesite hasta que haya alcanzado la temperatura deseada la bobina.

Cuando se ajusta un sistema de sobrecalentamiento o sub congelamiento usando un refrigerante con deslizamiento, recuerde que la presión es constante a través del evaporador o condensador mientras la temperatura va a cambiar durante la ebullición en el evaporador o condensar en el condensador.

Figura 2. Configuración del sobrecalentamiento


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Deslizamiento de temperatura (Glide) ¿Por qué es sumamente importante conocerla? 1ra Entrega

La mayoría de los técnicos en refrigeración y aire acondicionado somos conscientes de la utilidad que tiene una tabla de presión contra la temperatura a la hora de hacer nuestro trabajo, sin embargo, no todos logramos entender la forma correcta de leerlas. Es por eso que hoy nos hemos dado un tiempo para explicar los conceptos: punto de rocío y punto de burbuja, además de las principales diferencias entre los refrigerantes puros y las mezclas.

En los refrigerantes más comunes, la temperatura del serpentín puede ser leída a partir de la escala de temperatura que se muestra en el indicador y calibrador, facilitando de esta forma su medición; sin embargo, no todos los refrigerantes tienen esta función, existen algunos donde la tarea se vuelve más complicada a causa del deslizamiento de temperatura.

Este deslizamiento de temperatura es la que ayudará a determinar la forma que tomará la tabla de presión contra la temperatura. Por esto es necesario revisar de manera inmediata los principales conceptos de este tema:

  • El desplazamiento ocurre a partir de que los distintos gases que componen la mezcla del refrigerante poseen una amalgama de temperaturas de ebullición lo cual genera una diferencia entre las composiciones de la fase líquida y la de vapor dentro de un sistema cerrado.
  • A causa de esta diferencia en la temperatura, los gases más volubles suelen evaporarse primero haciendo que la temperatura de ebullición de la fase líquida vaya en aumento cada vez que se evapora más el producto.
  • La temperatura de evaporación promedio se encuentra entre la temperatura en la que el refrigerante empieza a hervir, hacia la entrada del dispositivo de expansión, y en la que deja de hervir en la parte final del evaporador.
  • Un dato más sobre el deslizamiento de temperatura es que es usado para comparar los puntos de ebullición de cada refrigerante obteniendo de esta manera la misma temperatura promedio para el serpentín.
  • Otro dato sobre el deslizamiento es que en el condensador sucede lo mismo que en el evaporador, aunque el proceso es revestido a medida que los componentes se condensan a distintas escalas tanto en las entradas como en las salidas.
  • Por otro lado, el punto burbuja trata sobre la temperatura donde aparece la primera burbuja de ebullición, mientras que en el punto de rocío ocurre lo contrario: el vapor se empieza a condensar.

 

Para entender de manera gráfica los conceptos, se muestran a continuación dos diagramas que representan la evaporación/Condensación de un compuesto puro y una mezcla.

Para un componente puro, se puede observar un punto donde su vapor empieza a cambiar a estado líquido, o cuando ese líquido cambia a vapor. Mientras sucede este cambio, la temperatura se mantiene constante. Lo anterior se debe a que la energía requerida para realizar el cambio de una fase a otra se gasta en su totalidad, evitando de esta forma los cambios en la energía interna del compuesto.

Como se puede observar en la gráfica para una mezcla zeotrópica, al ser primero el cambio de estado de los compuestos altamente volátiles, la temperatura durante el proceso va en aumento hasta llegar a la evaporación o condensación en su totalidad.


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Dispositivos de control de flujo, 3a Entrega

A lo largo de esta y anteriores publicaciones hemos visto distintos conceptos que nos ayudan a entender de mejor manera el ámbito de la refrigeración. Con el fin de completar la información obtenida y aprendida, les hemos traído esta tercera parte de los conceptos de refrigeración. Hoy nos enfocaremos en definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.
Para empezar debemos hacernos primero esta pregunta ¿qué son los dispositivos de control de flujo? Se conocen con este nombre a aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el refrigerante líquido en los evaporadores. Son conocidos por dividir el sistema de refrigeración, de igual manera que lo hace el compresor, en alta y baja presión.

Funcionamiento de dispositivo de control de flujo

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

• Tubo capilar: este dispositivo de control es el más básico de todos, se encuentra formado por un pequeño tubo perforado a lo largo de su interior, pero esta perforación es muy pequeña. Dispositivos como este solo se encuentran en equipos que poseen gabinete y en sistemas inundados (un 75% del volumen del equipo es refrigerante). A este dispositivo no se le considera una válvula debido a que no cuenta con un mecanismo de ajuste y por tal motivo no es controlable de otra manera, excepto por la perforación de su interior. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Tubo Capilar

• Válvula termostática de expansión (VTE): este dispositivo es el más usado en los sistemas de refrigeración. Funciona con ayuda de la temperatura y la presión, y tiene una abertura que controla el flujo del refrigerante; mientras una aguja se encarga de controlar la velocidad del flujo mediante un bulbo que siempre contiene líquido. Para esto se mide y compara la temperatura del compresor con la del bulbo, y la aguja abrirá la válvula dependiendo de las necesidades del evaporador. A mayor temperatura del evaporador, mayor será la abertura de la válvula.

Válvula termoeléctrica de expansión

 

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

• Válvula automática de expansión (VAE): se encarga de controlar el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. El sistema funciona de forma semejante al del VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. Esta válvula no permitirá que el líquido vaya al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

Válvula automática de expansión (VAE)

• Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE). Este dispositivo consta de dos partes, la válvula que controla el flujo y un sensor eléctrico que mide el calor por medio de termistores. El termistor se define como un conductor eléctrico que cambia su conductividad (capacidad para conducir electricidad) cuando existe un cambio en la temperatura. A mayor temperatura, los termistores conducen mayor electricidad. Cuando el evaporador tiene una temperatura elevada los termistores aumentan el voltaje provocando que el sensor interprete el incremento en el voltaje como un aumento en la temperatura, incitando a que la válvula se abra y permita un mayor flujo de refrigerante.

De esta manera, se podría decir que los dispositivos de control de flujo cargan con la responsabilidad de evitar que el líquido llegue al compresor, evitando así daños en el mismo.

Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE)

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Conceptos sobre el calor y energía, 2a Entrega

Como técnico en el área de refrigeración y aire acondicionado quizás te encuentres acostumbrado a trabajar con algunos términos desconocidos para ti. Es por eso que hoy en este artículo hablaremos sobre algunos de estos conceptos para explicarte más a detalle lo que son y cómo son empleados en el trabajo.

Estos son los términos y sus significados:

Calor

Es la forma de energía generada por el movimiento de las moléculas de un cuerpo. Si el movimiento es menor, la cantidad de calor será igual que la del movimiento, es decir, menor; en cambio si ocurre lo contrario, la carga mayor de movimiento provocará que la temperatura se eleve.

El calor puede ser medido en Celsius o Faranheit

BTU (British Thermal Unit)

Unidad de medida inglesa que se utiliza para medir una cantidad de calor. Un BTU se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar (o disminuir) en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua.

Tonelada de refrigeración

Se refiere a la capacidad de extracción de la carga térmica de un equipo de refrigeración. Es definida además como la cantidad de calor requerida para convertir una tonelada de hielo en agua en una hora. Una tonelada de refrigeración equivale a 12,000 BTU.

Conversión de unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado

 

Calor latente

Se le llama así al calor necesario para producir un cambio de estado en una sustancia sin que exista un cambio de temperatura. Un ejemplo muy claro de esto es cuando ocurre el cambio de estado líquido a vapor del agua. Cuando el agua llega a los 100° C, mantiene su temperatura en esa misma cantidad hasta que se evapora por completo.

Calor sensible

Es el calor causante de que una sustancia aumente su temperatura. Provoca un aumento o disminución de la temperatura, mientras que el calor latente solo produce un cambio de estado (líquido, vapor o sólido).

Condensación

Es un cambio de estado provocado por la extracción de calor (enfriamiento) donde los gases pasan a estado líquido.

Evaporación

Es lo contrario a la condensación. Este cambio es producido por la introducción de calor (calentamiento) a un líquido para que pase al estado gaseoso.

Conducción

Se trata de la transferencia de calor a través de los sólidos. Esta transferencia ocurre cuando dos cuerpos con diferentes temperaturas entran en contacto directo provocando que el cuerpo con mayor temperatura seda parte de ella al cuerpo de menor temperatura, esto hasta que ambos posean la misma temperatura.

Convección

Es la transferencia de calor por medio de cuerpos en estado líquido o sólido. Un ejemplo de convección es cuando usamos el horno. Primero se calienta el aire de la cabina del horno para después encargarse de calentar la comida dentro del horno. La convección es la transferencia entre el aire y la comida.

Ejemplo de convección en la vida diaria

Convección forzada

Es igual a la convección normal, pero con la diferencia de que en ésta aceleramos la transferencia de calor con medios externos. Por ejemplo, cuando usamos un abanico estamos forzando al aire a que fluya más rápido y absorba el exceso de temperatura corporal a mayor velocidad.

Radiación

Se le conoce así a la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. El ejemplo más claro de la radiación son los rayos solares, éstos poseen ondas electromagnéticas que calienten los objetos que se interponen en su camino. De esta forma es como los pavimentos de las calles, donde los rayos del sol dan directamente, se calientan de manera exorbitante por la absorción del calor de las ondas electromagnéticas.

Esperamos que los conceptos dados en este artículo hayan sido de ayuda para ampliar la comprensión de nuestro trabajo; si crees conveniente que otros deban aprender sobre ellos no dudes en compartir.

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