Refrigerante (refrigeración) para niños

Un refrigerante o fluido frigorígeno es una sustancia especial que se usa en los sistemas de refrigeración, como los de tu nevera o el aire acondicionado. Su trabajo principal es absorber calor de un lugar donde hace frío y luego liberarlo en otro lugar donde hace más calor. Esto lo hace cambiando de estado, de líquido a vapor y viceversa.

Gas refrigerante en distintas presentaciones: R-22, R-134a, R-141b.

La historia de los refrigerantes

Desde hace mucho tiempo, las personas han buscado formas de enfriar las cosas. Al principio, se usaban métodos naturales, como mezclar nieve con sal para bajar la temperatura.

Primeros experimentos con frío

En 1715, un científico llamado Daniel Gabriel Fahrenheit usó una mezcla de nieve y nitrato de amonio para establecer el punto cero de su termómetro. Más tarde, en 1760, otro científico, von Braun, logró congelar el mercurio a -40 °C.

Durante el siglo XIX, muchos científicos estudiaron cómo funcionaban estas mezclas. Descubrieron que las mezclas de hielo y sal común podían bajar la temperatura hasta -20 °C. Sin embargo, estos métodos eran limitados y no podían producir frío de forma continua. La verdadera refrigeración comenzó con la invención de las máquinas de frío.

El inicio de la refrigeración mecánica

Se cree que William Cullen fue el primero en producir hielo de forma mecánica alrededor de 1750, usando agua como refrigerante. Poco después, en 1754, Joseph Priestley descubrió el amoníaco y el dióxido de carbono, que resultaron ser muy útiles para la refrigeración.

En 1834, Jacob Perkins usó éter sulfúrico en una máquina de compresión de vapor, que fue un gran avance. Luego, en 1859, Ferdinand Carré patentó una máquina que usaba amoníaco para enfriar.

Otros científicos como James Harrison en Australia, Charles Tellier y Robert Boyle también hicieron importantes contribuciones, probando diferentes sustancias como el éter metílico, el dióxido de azufre y el cloruro de metilo.

Al principio, se usaban sustancias como el éter, que era muy peligroso. Luego se probaron el amoníaco, el dióxido de azufre y el cloruro de metilo. Pero estas sustancias tenían problemas: el amoníaco es tóxico y puede ser inflamable, el cloruro de metilo es tóxico y puede explotar, y el dióxido de azufre es tóxico y daña los metales. Por eso, se siguió buscando refrigerantes más seguros.

Los refrigerantes modernos: Siglos XX y XXI

La búsqueda de refrigerantes más seguros llevó a un gran descubrimiento en 1930. Thomas Midgley de la empresa Dupont, anunció el primer fluorocarbono, llamado Freon-12. Este tipo de sustancias, conocidas como CFC (clorofluorocarbonos), se hicieron muy populares porque eran más seguros y eficientes que los anteriores.

Sin embargo, más tarde, los científicos Frank Sherwood Rowland y Mario Molina descubrieron que los CFC dañaban la capa de ozono de la Tierra. La capa de ozono es muy importante porque nos protege de los rayos dañinos del sol.

Debido a este descubrimiento, muchos países se reunieron en Montreal y firmaron un acuerdo llamado el Protocolo de Montreal. Este acuerdo estableció un plan para dejar de usar los CFC y otras sustancias similares, como los HCFC, y reemplazarlos por otros refrigerantes que no dañaran el medio ambiente.

Desde el 1 de enero de 2010, está prohibido usar HCFC puros para mantener y recargar equipos antiguos. Y desde el 1 de enero de 2015, también se prohibió el uso de HCFC reciclados. Gracias a estas medidas, las emisiones de gases que afectan el clima han disminuido mucho.

Hoy en día, se buscan soluciones aún mejores, como los "refrigerantes verdes" o refrigerantes con bajo impacto ambiental, como el R-407C, el R-134A y el R-410A. Curiosamente, también se está volviendo a usar el amoníaco y otros "refrigerantes naturales", ya que muchos expertos los consideran el futuro de la refrigeración.

¿Qué hace que un refrigerante sea bueno?

Para que una sustancia sea un buen refrigerante en un sistema de enfriamiento, debe tener ciertas características importantes.

Características para un buen rendimiento

• Presión de evaporación: Debe ser un poco más alta que la presión del aire para que no entre aire al sistema.
• Presión de descarga: No debe ser muy alta para que el equipo no necesite ser demasiado fuerte.
• Relación de compresión: Debe ser baja, ya que esto ayuda a que el compresor (la parte que comprime el gas) use menos energía.
• Temperatura de descarga: No debe ser muy alta para que el aceite lubricante y el propio refrigerante no se dañen.
• Calor latente de vaporización: Debe ser lo más alto posible. Esto significa que puede absorber mucho calor al cambiar de líquido a vapor, lo que hace que el sistema enfríe mejor.
• Punto de ebullición: Debe ser bajo, pero controlable, y no debe congelarse a las temperaturas más bajas del sistema.
• Volumen específico: Debe ser bajo para que las tuberías y el compresor no necesiten ser muy grandes.
• Calor específico: Debe ser alto cuando es vapor (para absorber calor) y bajo cuando es líquido (para evitar que se evapore demasiado rápido).
• Punto de congelación: Debe ser más bajo que la temperatura mínima del sistema para que no se congele dentro de las tuberías.
• Densidad: Debe ser alta para que las tuberías que llevan el líquido puedan ser más pequeñas.

Características de seguridad importantes

• Estabilidad química: Debe mantenerse estable y no descomponerse dentro de las temperaturas de trabajo.
• Inactividad química: No debe reaccionar ni dañar los materiales con los que entra en contacto.
• Seguridad: No debe ser inflamable, corrosivo ni tóxico.
• Compatibilidad con el lubricante: Debe mezclarse bien con el aceite que lubrica el compresor y no dañarlo.
• Resistencia a fugas: No debe escaparse fácilmente del sistema.
• Aislamiento eléctrico: Debe ser un buen aislante eléctrico, ya que a menudo se usa para enfriar el motor eléctrico del compresor.

Tipos de refrigerantes

Los refrigerantes se pueden clasificar de varias maneras, por ejemplo, si son orgánicos o inorgánicos.

• Inorgánicos: Como el agua o el amoníaco (conocido como R717).
• Orgánicos: Incluyen los halocarbonos y los hidrocarburos.
  • CFC: Contienen cloro, flúor y carbono. Son perjudiciales para la capa de ozono.
  • HCFC: Contienen hidrógeno, cloro, flúor y carbono. También afectan la capa de ozono, pero menos que los CFC.
  • HFC: Contienen hidrógeno, flúor y carbono. No dañan la capa de ozono, pero pueden contribuir al efecto invernadero.
  • PFC: Contienen solo flúor y carbono.
  • HC: Son hidrocarburos, que solo contienen hidrógeno y carbono.
  • Mezclas: Pueden ser:
    • Azeotrópicas: Mezclas de fluidos que se comportan como una sola sustancia al evaporarse o condensarse.
    • Zeotrópicas: Mezclas de fluidos que tienen diferentes composiciones en su estado líquido y vapor.

Los refrigerantes también se clasifican según su seguridad, considerando si son inflamables y si son tóxicos.

Por su inflamabilidad

• Grupo 1: No se incendian en el aire.
• Grupo 2: Pueden incendiarse si hay una concentración del 3.5% o más en el aire.
• Grupo 3: Pueden incendiarse si hay una concentración menor del 3.5% en el aire.

Por su toxicidad

• Grupo A: No son dañinos para la mayoría de las personas que están expuestas a ellos durante un tiempo normal de trabajo.
• Grupo B: Pueden ser dañinos si las personas están expuestas a ellos, incluso en concentraciones bajas.

Cada refrigerante tiene un grupo de seguridad que combina su toxicidad (A o B) y su inflamabilidad (1, 2 o 3).

• L1 - alta seguridad: Son los de tipo A1 (baja toxicidad, no inflamables).
• L2 - media seguridad: Son los de tipo A2, B1 y B2.
• L3 - baja seguridad: Son los de tipo A3 y B3.

Por su función en el sistema

• Primario o fluido frigorígeno: Es el refrigerante principal que absorbe y libera calor directamente en el sistema de enfriamiento.
• Secundario o fluido frigorífero: Es una sustancia intermedia (como agua o salmuera) que transporta el frío desde el sistema principal hasta el lugar que se quiere enfriar.

Refrigerantes comunes

Algunos de los refrigerantes más usados son:

• El agua
• El amoníaco (R717)
• El glicol
• Triclorofluorometano o R11
• Diclorofluorometano o R12
• R22
• R23
• R32
• R123
• R124
• R134A
• R290
• R502
• R404
• R404A
• R407C
• R410A
• R507
• R517
• R600A

Galería de imágenes

• 

  Gas refrigerante en distintas presentaciones: R-22, R-134a, R-141b.

Véase también

En inglés: Refrigerant Facts for Kids

• freón