Refrigerante

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

Se denomina refrigerante o fluido frigorígeno al utilizado en la transmisión de calor que, en un sistema de refrigeración, absorbe calor a bajas temperatura y presión, cediéndolo a temperatura y presión más elevadas. Este proceso tiene lugar, generalmente, con cambios de fase del fluido[1]

Historia de los refrigerantes

La utilización de métodos químicos mediante mezclas refrigerantes se puede considerar como una etapa intermedia entre el frío natural y el frío artificial, ya se conocía antiguamente, que añadiendo nitrato sódico, al agua, se consigue disminuir su temperatura.

Estas mezclas permitieron experimentos a bajas temperaturas; En 1715,utilizando una mezcla de nieve y nitrato amónico, Daniel Gabriel Fahrenheit estableció el cero de su termómetro; en 1760 von Braun solidificó el mercurio a -40ºC. En el siglo XIX numerosos científicos estudiaron las leyes que rigen las mezclas frigoríficas, y las mezclas de hielo y sal común, que permiten disminuir la temperatura hasta -20ºC. Sin embargo, los métodos de refrigeración por estos productos, son discontinuos y de capacidad muy limitada, por lo que no se puede hablar de refrigeración hasta la invención de la refrigeración mecánica.

La primicia de la obtención de frío por evaporación se adjudica a William Cullen, que hacia 1750 consiguió producir hielo mecánicamente con agua como refrigerante. Pocos años después, en 1754, Joseph Priestley descubrió el amoníaco y el dióxido de carbono, que mostraron poseer propiedades termodinámicas convenientes para ser usados en refrigeración.

En el siglo XVIII, numerosos físicos y químicos, entre los que destaca Antoine Baumé, empleaban mezclas refrigerantes en el laboratorio. Baumé publicó Disertation sur l'éther,[2] donde expone como consiguió hielo artificial. Sin embargo, ni Cullen ni Baumé explotaron su descubrimiento para fabricar hielo. Alrededor de 1761, Joseph Black, alumno de Cullen, desarrolló su teoría del calor latente de fusión y evaporación.

En 1834 Jacob Perkins utilizó éter sulfúrico a baja presión como procedimiento de refrigeración en la primera máquina de compresión de vapor.

En 1859 Ferdinand Carré patenta su máquina de absorción con amoníaco.

En Australia fue James Harrison[3] quien construyó la primera máquina, que fue instalada en la cervecería de Glasgow & Thunder, en Berdigo, Victoria, en 1860 y allí funcionó durante muchos años.

En 1863 Charles Tellier patentó el éter metílico.

En 1872, Robert Boyle investiga las mezclas refrigerantes y patenta el primer compresor con amoníaco. Por las mismas fechas Thadeus S.C. Lowe introduce el CO2. Poco después , en 1874, Raoul-Pierre Pictet patenta un compresor con SO2 y en 1878 el francés Vincent utiliza el cloruro de metilo CH3Cl

Se puede ver cómo el éter, muy peligroso, dio paso al amoníaco, al dióxido de azufre, al cloruro de metilo y al dióxido de carbono, pero siguieron teniendo graves inconvenientes; El amoníaco es tóxico, inflamable y ataca al cobre, el cloruro de metilo es tóxico y explosivo en mezcla con el 10 a 15 % de aire, el dióxido de azufre es tóxico y agresivo con los metales, por lo cual, continuó la búsqueda de refrigerantes más seguros y de mejor rendimiento. Esta búsqueda culminó en 1930 cuando Thomas Midgley de Dupont, anunció el primer fluorocarbono, el Freon-12, que condujo a la familia que ha dominado la refrigeración por compresión hasta finales de los 80.

Situación actual

Los productos clorofluorados, conocidos como CFC´s son derivados del metano cuando satura sus átomos de hidrógeno con átomos de flúor y de cloro. Estas sustancias resultaron ideales como refrigerantes porque eliminaban en gran parte los inconvenientes de los productos anteriores, pero a partir del hallazgo de Frank Sherwood Rowland y Mario Molina en 1974, de la influencia de estos productos en la formación del agujero de la capa de ozono, debido a su contenido en cloro, muchos países se reúnen en Montreal y redactan un protocolo para la sustitución escalonada de estos productos frigorígenos por otros más ecológicos. En el protocolo de Montreal se estableció como fecha para la desaparición de los CFC el 1 de enero de 1996 y para los HCFC el 1 de enero de 2030, posteriormente acercada al 2014 y en Europa acordada para el 2004.

Desde el 1 de enero de 2010 está prohibido utilizar HCFC puros para el mantenimiento y recarga de equipos existentes en esa fecha y desde el 1 de enero de 2015, el uso de HCFC reciclados. Todo esto ha provocado que las emisiones de gases fluorados de efecto invernadero hayan aumentado un 60 % desde 1999.

Posteriormente se han encontrado otras soluciones , como la conocida con el nombre de «refrigerantes verdes», o refrigerantes de bajo PCA[4] como el R-407C, el R-134A y el R-410A, pero tampoco podrán usarse en 2022 para equipos nuevos y está sin determinar la fecha límite de su uso para servicio y mantenimiento. Curiosamente, todo este problema está haciendo que se vuelva la vista hacia los ahora denominados «refrigerantes naturales» como el amoníaco, su aplicación en equipos de refrigeración comercial se ha mantenido hasta hoy en día y muchos profesionales lo consideran como el refrigerante del futuro.

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