Revista EJE – Engineering Journal ECCI ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX Algunos Refrigerantes en Sistemas de Refrigeración Doméstica e Industrial Some Refrigerants in Domestic and Industrial Refrigeration Systems O.A. Camberos-Ortiz, W.A. Sosa-Parra, J.D. Reyes-Lizcano Universidad ECCI, Bogotá, Colombia * oscara.camberoso@ecci.edu.co ** arodriguezm@ecci.edu.co 1. RESUMEN En este review se hace una recopilación de algunos refrigerantes para sistemas de refrigeración doméstica e industrial, los cuales han ido evolucionando a través del tiempo en la refrigeración, las sustancias refrigerantes son ampliamente utilizadas a nivel global, ya que una gran parte de ellas son utilizadas con fines domésticos e industriales, el término refrigerante, es el proceso de extraer calor de un objeto o lugar, transfiriendo dicho calor a zonas donde su existencia no es de utilidad; este proceso ha abierto caminos desde décadas para realizar investigaciones sobre los distintos tipos refrigerantes, al igual que su clasificación, toxicidad y aditivos. Que pueden modificar su composición química con el objetivo de obtener refrigerantes eficientes y mezclas que se pueden dar entre las distintas sustancias o gases buscado fluidos más eficientes, para usos específicos en diseños de neveras domesticas e industriales y en sistemas de refrigeración utilizados en vehículos, estas investigaciones han sido de gran aporte en estudios de innovación en los tipos de refrigerantes logrando progresos notorios en los sistemas de refrigeración como en las estructuras de los refrigerantes, cabe destacar en esta revisión el uso adecuado de estos sustancia ya que puede ser nocivo para la salud y poco amigables con el medio ambiente; teniendo una claridad de los tipos de refrigerantes utilizados comúnmente ya sea comercial, doméstica o industrial para la selección correcta del refrigerante. Palabras clave: Presión, Refrigerantes, Temperatura. Recibido: xx de febrero de 20xx. Aceptado: xx de Junio de 20xx Received: February xx, 20xx Accepted: June xx, 20xx 2. ABSTRACT How to cite: Autor uno, Autor dos, Autor tres, Título del Artículo en español, Revista EJE, Vol. # No. #, p1-pn, 20XX DOI: http://dx.doi.org/000.000.000 Revista EJE – Engineering Journal ECCI ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX In this comment, a compilation of some refrigerants for domestic and industrial refrigeration systems is made, which have evolved over time in refrigeration. Refrigerant substances are widely used on a global level, since a large part of them are uses for domestic and industrial purposes, the term refrigerant, the process of extracting heat from an object or place, transferring said heat to areas where its existence is not useful; This process has paved the way for decades to conduct research on different types of refrigerants, as well as their classification, toxicity and additives. They can modify their chemical composition in order to obtain efficient refrigerants and mixtures that can be given between the different substances or gases sought, more efficient fluids, for specific uses in designs of domestic and industrial refrigerators and in accessory refrigeration systems in vehicles, these Research has been of great contribution in innovation studies in the types of refrigerants achieving notable progress in refrigeration systems and in the structures of refrigerants, it is worth highlighting in this review the proper use of these substances since they can be harmful to health and unfriendly to the environment; having a clarity of the types of refrigerants commonly used and commercial, domestic or industrial sea for the correct selection of the refrigerant. Keywords: Pressure, Refrigerants, Temperature. How to cite: Autor uno, Autor dos, Autor tres, Título del Artículo en español, Revista EJE, Vol. # No. #, p1-pn, 20XX DOI: http://dx.doi.org/000.000.000 Revista EJE – Engineering Journal ECCI 1. ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX INTRODUCCIÓN Los sistemas de refrigeración por compresión son esenciales en el desarrollo del ser humano ya que desde el inicio de los tiempos se ha buscado conservar de la mejor manera los alimentos, llegando a tenerlos por debajo de la temperatura ambiente con ayuda de un sistema que tiene: - un compresor. -un condensador. - una válvula de expansión. -un evaporador. -fluido refrigerante. En este sistema se busca por medio del compresor succionar el gas refrigerante y enviarlo a alta presión (al aumentar ésta también aumenta la temperatura), lo recibe el condensador para dejarlo a presión constante así convertirlo en líquido y también para enviar el calor al medio ambiente, de allí va hacia la válvula de expansión para que controle el caudal del líquido que va a entrar al evaporador y baje la presión, para terminar el ciclo pasa por el evaporador que es el encargado de entregarle el calor al refrigerante para que todo el interior de la nevera permanezca fría, como este dispositivo tiene presión baja el refrigerante se expande y se convierte en gas (hierve). Esto se repite hasta que la temperatura del interior este en los niveles establecidos electrónicamente y se reanuda el ciclo cuando la temperatura alcanza cierto nivel. El refrigerante es el encargado de viajar por todo el sistema y tiene la facilidad de recibir el calor en un lugar y liberarlo en otro. (2) confirman que estos refrigerantes están causando daño en nuestra capa de ozono en la estratosfera, cientos de investigadores ha dedicado gran parte de su vida a estudios que den pasos a nuevos refrigerantes amigables con el medios ambiente, en países desarrollados hay regulaciones que prohíben refrigerantes con alto PCA, diversos refrigerantes poseen propiedades termo físicas similares para sistemas HVACR que no sean altamente contaminantes para el medio ambiente, dentro de los destacados se encuentra R1234ze, sus propiedades hacen que sea un refrigerante con bajo PCA y puede implementarse con Hidrofluorocarbono (HFO) o refrigerantes naturales; de acuerdo al rendimiento que puede tener R1234ze en su estado puro se determina que para sistemas de refrigeración nuevos pueden generar una baja PCA, ya que su capacidad de enfriamiento y la reducción del COP es de 30% y 6% determinado que esta opción de refrigerante puro puede ser una alternativa adecuada para el reemplazo del R134a, debido a su menor presión y mayor eficiencia debido a que el r1234ze maneja una presión baja y mayor eficiencia, cuando este refrigerante se encuentra mezclado con otros refrigerantes según mezclas desarrolladas por empresas químicas como honeyweel, archema entre otras determinan que estas sustancias pueden presentar deslizamiento en el ciclo de refrigeración, por el cual su eficiencia puede disminuir para sistemas que usan mezclas zeotrópicas, recordando que los componentes de un refrigerante en fase líquida y vapor sean diferentes dentro de un sistema. Estudios previos se han realizado evaluando las reacciones termodinámicas en refrigerantes como pcg R600a, R12334ze (Z) y R1233zd (E) como alternativa reemplazando refrigerantes HFC que manejan baja presión la experimentación demuestra que el R1233zd (E) obtiene un mayor desempeño y ser más amigable con el planeta sometiendo estos refrigerantes en un tubo horizontal de 4 mm de diámetro a temperaturas de 30, 35 y 40 grados centígrados a distintas calidades de vapor, esto sería un cambio drástico que llevaría a la industria de la refrigeración a cambiar ciertos refrigerantes por el bien de la capa de ozono El fenómeno del cambio climático, es un problema que nos aqueja como sociedad, para nadie es un secreto la existencia del calentamiento global, una de las causas por el cual se ha incrementado las temperaturas globales, han sido por el uso de refrigerantes que se usan en sistemas de refrigeración, algunos años atrás se creía que la utilización de refrigerantes comunes como R12, R500, R502 y R22 eran totalmente seguros, diversas investigaciones 3 Revista EJE – Engineering Journal ECCI 2. ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX MARCO TEÓRICO 2.1 Tipos de refrigerantes 2.1.1 R1224yd (Z) Es uno de los refrigerantes que recomiendan para enfriadores centrífugos, ciclos orgánicos de Rankine y bombas de calor de alta temperatura en la actualidad, ya que es una refrigerante de la última generación conformado por hidrógeno, flúor y carbono los cuales se caracterizan por ser poco inflamables, tener su GWP cercano al de los refrigerantes naturales y también tiene un alto NBP; estas y otras características hacen que este refrigerante sea tan interesante. En el documento referenciado quedaron consignados todos los datos de un experimento referente a la densidad de este fluido comprimido a unas presiones y temperaturas establecidas, con esto se comprobó que la ecuación fundamental de estado propuesta por (akasaka et al., 2017) está bien elaborada, aunque con estos resultados se puede generar más precisión en dicha ecuación. (3) 2.2 Mezclas 2.3 Nano Refrigerantes maneja unos dispositivos que usan el calor residual). Al momento de escoger el tipo de refrigerante también se debe tener en cuenta el medio ambiente, los niveles de inflamación y toxicidad para hacer el menor impacto posible al planeta y tener una buena seguridad de operación. Como estos investigadores y muchos más, se dan cuenta que el amoniaco (R717) es más eficiencia, pero no lo implementan en el planteamiento final porque es una sustancia más peligrosa que la escogida. Otra de las muchas indicaciones que nos dan a entender es el comportamiento de la sustancia (punto de ebullición, calor específico, calor latente entre otros) ya que en el proceso hay que transformarla y hay que buscar el menor trabajo posible para ello. Como conclusión de la investigación aparece el R245fa como el mejor refrigerante de los 10 que fueron estudiados ya que es el menos inflamable y su eficiencia es sobresaliente. (1) Un aspecto importante es el comportamiento del refrigerante dependiendo de las presiones y la temperatura que vaya a manejar el sistema ya que en gran parte esto aumenta o disminuye el trabajo que realiza el compresor los cual se convierte en consumo de energía. Se debe seleccionar el líquido refrigerante que tenga presiones de vapor por encima de la atmosférica a la temperatura que necesita el evaporador y con esto se tiene el menor consumo de energía posible. (2) 2.4 lubricantes Los aceites tienen un papel importante en los sistemas de refrigeración ya que cumplen con el enfriamiento del compresor, reducción de fricción, limpieza de componentes, sellado para una adecuada compresión y eliminación del ruido. Algunos son: el los aceites minerales, aceite poliol éster, de polialquilenglicoles, polialfa olefina,alquilbenceno, PVE entre otros. El aceite mineral es el más usado ya que es económico, abundante y se puede mezclar con los CFC, HC y HCFC sin perder la eficiencia de estas sustacias.(5) 2.5 Impacto ambiental 2. 2.6 Selección de refrigerantes Hay que escoger muy bien el refrigerante dependiendo del sistema al cual se va a aplicar para tener el mejor desempeño, por ejemplo, en este artículo nos dan a conocer por sus estudios tanto prácticos como teóricos que el mejor refrigerante para el ciclo de Rankine modificado que ellos plantean es el R245fa (este ciclo sobresale ya que 1. CONCLUSIÓN Las conclusiones son obligatorias y deben ser claras. Su contenido no debería duplicar substancialmente el resumen. Deben expresar el balance final de la investigación o la aplicación del conocimiento o temática tratada. Se discute sobre las implicaciones del estudio y la relevancia que tiene para el área del conocimiento. Se sugiere no concluir más cosas de las que los resultados permitan. En esta sección se suelen mencionar también los trabajos futuros que se pueden realizar en el tema con sus respectivas recomendaciones. 3. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Seguir las normas IEEE. Deben insertarse dentro del cuerpo del artículo, con números arábigos entre corchetes [1]. No es una sección numerada. 4 Revista EJE – Engineering Journal ECCI ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX En la lista, al final, se organizan consecutivamente en el orden de citación (nunca en orden alfabético). No deben incluirse referencias que no estén citadas en el artículo. Igualmente, no deben citarse trabajos en revisión, que no hayan sido publicados. A continuación, encontrará ejemplos de diferentes tipos de referencias bibliográficas. https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S1359431119350768 file:///C:/Users/INDUSTRIAS%20SOSA/Downloads/ HCFC%20alternatives%20in%20RAC%20(Portugues e).pdf https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S0140700718303931 NOTA: Tenga en cuenta que las referencias deben ir consecutivamente, en la medida en que van siendo mencionadas, los títulos a continuación relacionados son solo ejemplos de los tipos de citas que pueden presentarse, pero no deben ir relacionados en las referencias. Artículos: [1] Alien, J.S., Samuelson, R. y Newberger, A. Chaos in a Model of forced Quasi-Geostrophic Flow over Topography: An application of Melinkov’s Method, J. Fluid Mech., 226, 511-547, 1991. Libros: [2] Baker, G. L. y Golub, J., Chaotic Dynamics: An Introduction, Cambridge University Press, Cambridge, 1990. Capitulo de libro: [3] Lewis, P., Ray, B. y Stevens, J.G. Modelling Time Series by Using Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS). En: Time Series Prediction: Forecasting the Future and Understanding the Past (Eds. A.S. Weigend y N. A. Gershenfeid), SFI studies in the Science of Complexity, Proc. Vol XV, Addison-Wesley, reading 297-318, 1994. Memorias de congresos: [4] Alzate, N., Botero, T. y Correa, D. Título de la ponencia. Memorias, XIX Congreso Latinoamericano de Ponencias Científicas. Córdoba, Argentina, Tomo II, 219228, octubre 2008. Conferencias: [5] Garzón, J.C. Más allá de las decisiones económicas. Documento presentado en la II Jornada de Análisis Económico, La Habana, Cuba, marzo de 2000. Reporte de un organismo o ente gubernamental: [6] U.S. EPA. Status of Pesticides in Registration: an Special Review. EPA 738-R-94-008. Washington, DC:US. Environmental Protection Agency, 1994. Tesis: [7] Jacobs, J. Regulation of Life History Strategies Within Individuals in Predictable and Unpredictable Environments [PhD Thesis]. Seattle, WA: University of Washington, 1996. Referencias de internet: https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S0140700717302980 https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.10.021 https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S0140700717302980 https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.5 00.11839/7405/1/6141264-2019-1-IQ.pdf https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S1359431119334866 https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S0360544220304850 https://ezproxy.ecci.edu.co:2052/science/article/pi i/S221478531933696X http://repositori.uji.es/xmlui/handle/10234/13556 5 http://192.188.52.94:8080/handle/3317/13377 [8] NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center Advancing Understanding and Prediction of Climate Variability. Disponible en: http://www.cdc.noaa.gov [consultado el 8 de agosto de 2008]. Patentes: [9] Zambrano G., Esteve J., Prieto P., Instalación para deposición de películas de carbono tipo diamante sobre substratos de acero o de metal endurecido y el correspondiente método in situ usando recubrimientos duros de metal /carburo de ese metal como capas intermedias para el mejoramiento de la adherencia entre películas y substrato, 2002, España, Patente No. P 5 Revista EJE – Engineering Journal ECCI ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX 200102020, Instalación para deposición de películas, 15 de enero de 2001 (depósito). esfuerzos para aumentar su desempeño y optimización en consumo de energía. INFORMACIÓN ADICIONAL DEL FORMATO DE ARTÍCULO En donde se están concentrados la mayoría de esfuerzos para mejorar el rendimiento con un menor consumo de energía en los sistemas de refrigeración, son en sus fluidos refrigerantes ya que este se encuentra directamente relacionado con su rendimiento termodinámico afectando a la capa de ozono y al calentamiento global. En las últimas décadas se han venido utilizando refrigerantes con hidrocarburos ya que estos representan un bajo impacto al medio ambiente y sus características termodinámicas se complementan ampliamente con las necesidades de la industria del frio en el mundo, siendo llamativos para remplazar a los refrigerantes halógenos. Estudios previos se han realizado evaluando las reacciones termodinámicas en refrigerantes como pcg R600a, R12334ze (Z) y R1233zd (E) como alternativa remplazando refrigerantes HFC que manejan baja presión la experimentación demuestra que el R1233zd (E) obtiene un mayor desempeño y ser más amigable con el planeta sometiendo estos refrigerantes en un tubo horizontal de 4mm de diámetro a temperaturas de 30, 35 y 40 grados centígrados a distintas calidades de vapor, esto sería un cambio drástico que llevaría a la industria de la refrigeración a cambiar ciertos refrigerantes por el bien de la capa de ozono en los últimos años se ha presentado barias discusiones a nivel mundial para remplazar el R22 en sistemas de refrigeración comercial específicamente en cadenas de supermercados, Brasil ha sido el epicentro de la discusión para sustituir el R22 debido que este presenta varias fugas en instalaciones existentes, en Brasil se abastece de esta sustancia con cerca de 5000 toneladas para abastecer el consumo de supermercados de cadena al año, esto sin contar el consumo de otras industrias que también son compradores de esta sustancia. Para empresas que se dedican a la fabricación del R22 se abre la posibilidad de sustituir este refrigerante por los (HFC) los cuales no representan una amenaza para la capa de ozono, pero si se ha demostrado que muchos de ellos son grades causantes del calentamiento global y más alto que el R22 asimismo sus costos de producción son más elevados, hay estudios que demuestran que los refrigerantes (HFC) tienen una perdida eficiencia de hasta un 10% frente a los refrigerantes tradicionales, ya que no cuentan con las mismas características y exigencias de los compresores de sistemas de refrigeración. En países como Alemania, Australia, Holanda. entre otros se han empezado a desarrollar refrigerantes de bajo impacto o los llamados refrigerantes naturales que son más amigables con el planeta y se acoplan a las características y exigencias de los distintos sistemas de refrigeración existentes en países industrializados. Estudios revelan que los refrigerantes a base de hidrocarburos presentan mejores condiciones, en comparación de los halogenados. Estos estudios demuestran que los HC presentan una mayor conectividad termodinámica, amplia entalpia y ayuda a la reducción de tamaño de los diversos sistemas. A una menor viscosidad. estas cualidades influyen directamente al mejoramiento y rendimiento del sistema de refrigera miento. el refrigerante R134a es una amenaza alta para el medio ambiente dada lo dañino que es para la capa de ozono y se pide por medio del protocolo Kioto que se elimine su uso en sistemas de refrigeración. Para refrigeración domestica e industrial se utiliza por lo general el ciclo de compresión de vapor pero estos conllevan un alto consumo de energía para evitar ese desperdicio de energía se utiliza refrigerantes halógenos debido que estos cuentan con atractivas propiedades termodinámicas y manejan un bajo costo en el mercado sin embargo el protocolo de Montreal impiden su uso, dado que representa una amenaza muy fuerte para la capa de ozono, sin embargo en países en desarrollo todavía se permite su uso, y en países de la unión europea se deben eliminar gradualmente para el 2030. En países latinos que están en desarrollo utilizan el R134a debido que estos son de bajo y presentan buenas características de termodinámicas, pero dado las percusiones que representa para el calentamiento global también se está restringiendo su uso, se hablan de refrigerantes en combinación de gas licuado de petróleo ya que este es más amigable con el planeta. En el mundo hay cerca de 3000 millones de equipos de refrigeración y sistemas de aire acondicionado y tan solo ellos representan el 17% del consumo de energía eléctrica a nivel mundial dado a esto se han realizado grandes 6 Revista EJE – Engineering Journal ECCI ISSN XXXX-XXXX, Vol. X, Número X, páginas XX-XX, 20XX Para presentar los principales hallazgos del estudio, las tablas y los gráficos son claves, pues en ellos se ilustran claramente los resultados obtenidos. En el cuerpo del artículo se utiliza letra tipo Times New Roman 10 puntos, excepto en el título. Antes de cada título se deja doble espacio y después de cada título, se dejará un espacio sencillo antes de iniciar el párrafo. La extensión de un artículo no será mayor a veinte (20) páginas a doble columna y espacio sencillo, las páginas deben ser de tamaño carta. Ecuaciones Se deben numerar consecutivamente en paréntesis normal, en el margen derecho, sin hacer referencia a la sección donde se encuentra, es decir, debe haber una numeración independiente para las ecuaciones. Para escribir la ecuación, utilice el editor de ecuaciones. Es importante que los símbolos se definan antes o inmediatamente después de que aparece la ecuación. Unidades, siempre debe haber un espacio después de todas las unidades (excepto para temperatura y porcentajes) y deben estar sin formato (no cursiva ni negrilla). Fig.1. La leyenda debe explicar claramente la figura correspondiente Tabla 1. Tipos de letra, justificación y tamaño Letra Titulo Autores Texto Ecuación Figura Tabla Tamaño 16pt 10pt 10pt 10pt 10pt 10pt Letra Arial Arial Arial Arial Arial Arial Justificación Centrada Centrada Justificada Justificada Justificada Justificada 100 𝑉(𝑡) = 𝑉1 ∗ 𝑒 −∞𝑡 −∑ 𝑀𝑘 ∗ 𝑒 −𝑡 (1) 𝑘−1 3. Figuras y Tablas Todas deben llevar numeración arábiga de acuerdo con su orden de aparición y, al igual que las ecuaciones, se hará referencia a ellas en el texto más cercano a la misma. Deberán ser nítidas, las fotografías y figuras deben ser originales, a color, en blanco y negro o tonos de gris, de acuerdo a la preferencia del autor, con una resolución mínima de 200dpi (puntos por pulgada); el título debe ser escrito en forma clara y que explique su contenido, ubicado en la parte inferior, justificado a la izquierda, en letra tipo Times New Roman a 10 pts, como se observa en la Fig.1. En las tablas, el título se presentará en la parte superior, con alineación justificada, en letra tipo Times New Roman a 9 pts, como se muestra en Tabla 1. Las tablas son flotantes, por lo que su referencia dentro del texto no debe depender de su ubicación para fines de organización. Sin embargo, en lo posible las tablas deben ir en el texto siguiente al que hace referencia a la tabla. Deben estar distribuidas a lo largo del texto de manera que no haya ninguna después de la sección de Referencias. 7
