Refrigeracion

COMPRESSORS

Información técnica

Aplicación práctica del refrigerante R600a isobutano en sistemas refrigerados domésticos

R E F R I G E R AT I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

El refrigerante R600a, o isobutano, es un posible sustituto para otros refrigerantes, los cuales tienen un gran impacto ambiental, a través de los refrigeradores domésticos. Tiene un potencial dedestrucción de ozono ODP de cero y un potencial global de calentamiento GWP insignificante. Además es una sustancia que forma parte de gases de petróleo provenientes de fuentes naturales, por lo que se le puede considerar un refrigerante natural. El refrigerante R600a ha sido utilizado en el pasado, en congeladores hasta finales de los años 40, y en estos momentos es ampliamente utilizado en losrefrigeradores y congeladores domésticos en Europa, especialmente en Alemania, donde más del 90% de los refrigeradores son de R600a. En todo el mundo se ha discutido la posibilidad de utilizar el R600a como sustituto para los CFC. El isobutano es un posible sustituto ya que cuenta con una buena eficiencia energética, pero con algunas características distintas, lo cual implica que el diseño se debe adaptara este refrigerante. 1 Refrigerante Las características del R600a difieren de las de otros refrigerantes utilizados comúnmente en aplicaciones domésticas, ver tabla 1. Esto acarrea cambios en los detalles de diseño.

Tabla 1: Comparación de datos entre refrigerantes

Refrigerante Nombre Formula Temperatura crítica en °C Peso Molecular en kg/kmol Punto normal de ebullición en °C Presión a -25°Cen bar (absoluto) Densidad del líquido a -25°C en kg/l Densidad vapor a to -25/+32°C en kg/m3 Capacidad volumétrica a -25/55/32°C en kJ/m3 Entalpía de vaporización a -25°C en kJ/kg Presión a +20°C en bar (absoluto)

R 600a Isobutano (CH3) 3CH 135 58.1 -11.6 0.58 0.60 1.3 373 376 3.0

R 134a 1,1,1,2-Tetrafluoroetano CF3-CH2F 101 102 -26.5 1.07 1.37 4.4 658 216 5.7

R 12 DicloroFluorometanoCF2Cl2 112 120.9 -29.8 1.24 1.47 6.0 727 163 5.7

2

CN.60.E2.05

Marzo 2001

1.1 Presión

La gran diferencia entre el R600a y el R134a y R12, se encuentra en el nivel de presión, el cual es más bajo, por ejemplo, a –25°C de temperatura de evaporación equivale a un 55% del de R 134a y un 45% del de R12. En relación con esto el punto de ebullición es de 15 K y 18 K más altorespectivamente. Esto lleva a tener presiones de trabajo mucho más bajas que las anteriores. Los evaporadores en los refrigeradores domésticos por lo tanto trabajarán por debajo de la presión atmosférica.

20 R 600a R 134a
Presión de vapor en bar

15

R 12

15

5

0 -40 -20 0 20 40 60
Temperatura en °C
Figura 1: Presión de vapor para diferentes refrigerantes frente a temperatura

1.2 CapacidadEl bajo nivel de presión esta relacionado con una temperatura crítica elevada. Esto da una buena capacidad de enfriamiento incluso con altas temperaturas de condensación. La capacidad volumétrica del R600a es aproximadamente un 50% la del R12 y un 55% la del R134a a una temperatura de condensación de 55°C, como se ve en la figura 2. Consecuencia de esto el volumen de barrido del compresor debeser el doble del volumen de barrido de por un compresor para R12. La capacidad de enfriamiento volumétrica se calcula con la densidad del gas de aspiración y la diferencia de entalpía de evaporación. Las características de capacidad del compresor, en términos de capacidad sobre temperatura de evaporación, están cercanas a otros refrigerantes, como se ve en la figura 3.

Marzo 2001

CN.60.E2.053

1,1

1,0
Capacidad volumétrica rel. a R22

0,9

0,8

0,7

R 600a R 134a R 12

0,6

0,5 -30 -25 -20 -15 -10
Temperatura de evaporación en °C
Figura 2: La capacidad volumétrica de R600a y R134a, relativa al R12, relacionada con la temperatura de evaporación, a una temperatura de condensación de 55 °C y una temperatura de gas de aspiración de 32°C, sin subenfriamiento....