Has visto que hay muchos refrigerantes y no es sencillo en estos momentos elegir cuál es el más adecuado. Este es un problema que afecta más a los fabricantes de equipos pero es importante que conozcas cuáles son las características que deben cumplir los refrigerantes. Entre todos los fluidos potencialmente aptos para utilizar como refrigerantes buscaremos aquellos que reúnan las siguientes características en mayor grado:

Presión de evaporación lo suficientemente alta a la temperatura de evaporación deseada. Es deseable que esta presión sea superior a la atmosférica.
Calor de vaporización lo mas elevado posible, a fin de que la transmisión de calor se lleve a cabo con la menor cantidad de refrigerante posible.
Volumen especifico, a la temperatura de evaporación, sea lo más bajo posible. Cuanto mayor sea el calor de vaporización y menor sea el volumen especifico, tanto menor será el tamaño del compresor necesario.
Presión de condensación, a temperatura ambiente, baja.
Temperatura de descarga lo mas baja posible.
No tóxico, ni inflamable, ni explosivo. Cuando el refrigerante a utilizar tenga alguna de estas características debe ser utilizado con precauciones especiales.
No corrosivo, tanto en estado líquido como en estado de vapor.
Estable física y químicamente a las temperaturas y presiones a las que vamos a utilizarlo
Buen comportamiento con los aceites.
Económico.
Bajo ODP, un bajo GWP y un bajo TEWI.
Bajo deslizamiento (GLIDE).

Ejercicio Resuelto

Con lo que hemos visto hasta ahora, vamos a intentar responder a las preguntas que se han planteado en el caso práctico al inicio del apartado 2. Es decir,

1.- ¿Qué tipo de refrigerante lleva dentro?

2.- Si se rompe un tubo del radiador de la parte trasera del frigorífico (condensador) saldrá vapor o líquido?

3.- ¿Es contaminante, combustible o peligroso el refrigerante?

4.- ¿Qué eficiencia energética tendría?

Retroalimentación

Los problemas reales no suelen estar predefinidos y con todos los datos en el enunciado. Suele ser necesario hacer hipótesis y estimar datos de partida de una manera abierta y buscando información complementaria.

En este caso, la etiqueta nos aporta dos datos con los que podemos hacer bastantes cosas: el refrigerante es el R 600a y la potencia absorbida por el compresor es de 87 W. La potencia del sistema de desescarche y otros datos, como el material usado en el aislante, no son necesarios en las preguntas que se plantean. Vamos a abordarlas:

Tipo de refrigerante, eficiencia y comportamiento en una fuga del condensador

En cuanto al tipo de refrigerante, la respuesta es fácil, es el R-600a, que es un isobutano y del que podemos encontrar fácilmente su diagrama de Mollier, que nos hará falta para responder a las siguientes preguntas. No obstante, antes de representar el ciclo en el diagrama, deberemos determinar las temperaturas estimadas de evaporador y condensador, así como recalentamiento, subenfriamiento y otros parámetros.

Como estamos haciendo una estimación, no tendremos en cuenta las pérdidas de carga y temperatura en las tuberías y en los intercambiadores (evaporador y condensador). Un frigorífico como este dispone de dos temperaturas, la del evaporador y la del recinto de conservación. Si suponemos que sólo tiene un compresor (lo más usual), el frío del evaporador, convenientemente direccionado, sirve para mantener la temperatura en el resto mediante los sensores, sistemas de control y ventiladores correspondientes. Por ello, supondremos que su ciclo tiene una temperatura en el evaporador suficiente para un frigorífico de 3 estrellas, es decir, si el congelador tiene -18 ºC, el evaporador debería estar a, unos -25 ºC. Respecto al condensador, si la temperatura ambiente (en el entorno del condensador) es de 30 ºC, la temperatura en el condensador deberá ser de, aproximadamente, 40 ºC para que haya intercambio de calor.

Supondremos un recalentamiento de 5ºC y un subenfriamiento de 4 ºC. Supondremos también, que el compresor tiene un rendimiento isotrópico de 0,75, que por simplificación en estas potencias, lo asimilaremos al rendimiento global del compresor (realmente el rendimiento global sería algo más pequeño). Con toda esta información podemos dibujar el ciclo, calcular su eficiencia y determinar que, ante una fuga en el serpentín del condensador, el refrigerante, a pesar de que está a alta presión y estado líquido, al escaparse a la atmósfera baja hasta una presión de, aproximadamente 100 kPa y una temperatura de 20 ºC. Eso significa que estará en estado vapor. Puede verse todo ello en el siguiente esquema:

Peligrosidad o grado de contaminación

Hay más de 300 millones de refrigeradores en el mundo usan el isobutano como refrigerante. A finales de 2009 aparecieron informes que sugieren que el uso del isobutano como refrigerante en los refrigeradores domésticos era potencialmente peligroso, pero los pocos casos no muestran relevancia estadística. No obstante, el isobutano es inflamable y, a pesar de la poca cantidad que tiene el frigorífico (68 g) podría originar un incendio en presencia de llama. En la hoja de seguridad de este refrigerante podemos ver que el límite de exposición es de 1,8 g por cada m³, es decir, que si se fugaran los 68 g en un pequeño recinto cerrado de 4 x 3 x 2,5 = 30 m³ podríamos tener problemas, ya que la concentración sería de 2,27 g/m³, supuesto que salga todo el refrigerante, no haya fugas al exterior dela habitación y considerando una mezcla homogénea con el aire de la habitación.

Hoja de seguridad del R600a