Nº 10 - 2017 O F I C I N A
P R I N C I P A L
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EL CO2 COMO REFRIGERANTE UTILIZACIÓN EN REFRIGERACIÓN El daño a la Capa de Ozono y el Calentamiento Global han llevado a que el mundo de los refrigerantes usados en los equipos de refrigeración y de acondicionamiento de aire tome un nuevo rumbo a través de los llamados "refrigerantes ecológicos". Dentro de ellos está el CO2 que se presenta como una novedad y por ello muchas personas creen que se trata de un nuevo refrigerante, pero no es así. Hacia el año 1,750 el CO2 es identificado como una sustancia distinta del aire porque el escocés Joseph Black, observó que el carbonato de calcio presente en la piedra caliza, al calentarse, producía un gas que llamó "aire fijo". Ese "aire fijo" ó anhídrido carbónico era más denso que el aire y que no servía para lograr ni mantener el fuego. Posteriormente se encontró que el anhídrido carbónico, ahora dióxido de carbono se produce durante la respiración animal y en la fermentación. Hacia el año 1,772, el químico inglés Joseph Priestley publicó un documento en el que describe un proceso de goteo de ácido sulfúrico sobre la tiza para producir dióxido de carbono, ese gas lo hizo pasar por agua contenida en un recipiente y agitando el recipiente para que exista más contacto entre agua y gas, obtuvo agua con minúsculas partículas de gas distribuidas en su seno. Sin darse cuenta había inventado el agua carbonatada. La aplicación del dióxido de carbono en sistemas de refrigeración data desde hace muchos años: El CO2 fué licuado (a presiones elevadas) en 1823 por Humphry Davy y Michael Faraday. En 1,834 Charles Thilorier describe lo que es de dióxido de carbono sólido luego de destapar un recipiente a presión que contenía CO2 líquido. En 1,850, Alexander Twining fue la primera persona que propone al CO2 como refrigerante y lo menciona en una patente británica de ese año. En 1,867, Thaddeus S. C. Lowe experimentó con el CO2 en globos con uso militar, también diseñó una máquina de hielo usando CO2 y hacia 1,878 construyó una máquina para transportar carne congelada en barcos. Pasó el tiempo y los sistemas de refrigeración con CO2 tuvieron cierto arraigo entre los años 1,925 y 1,933 porque era la opción preferida para el uso en los barcos en lugar del NH3 o amoniaco. Entre 1,929 y 1,935 aparecen los refrigerantes CloroFluoroCarbonados (CFC) y la aplicación del CO2 como refrigerante disminuyó bruscamente, porque esos nuevos fluidos refrigerantes tenían buena capacidad de refrigeración, no eran tóxicos ni inflamables y principalmente tenían muy bajas presiones de trabajo para cualquier rango de temperatura.
DIAGRAMA DE FASES Es importante conocer el comportamiento del CO2 y por ello resulta interesante compararlo con un fluido con el cual estamos muy familiarizados: el agua.
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ALIMENTACIÓN MUNDIAL Y LA REFRIGERACIÓN
Nº 10 - 2017
Presión
PC
PCR
Condiciones Transcríticas
LÍQUIDO
SÓLIDO
LEYENDA PT = Punto Triple PC = Punto Crítico PAT = Presión Atmósférica PPT = Presión Punto Triple PCR = Presión Punto Crítico TPT = Temperatura Punto Triple TCR = Temperatura Punto Crítico
VAPOR
PAT PPT
PT
TPT
TCR
Temperatura
DIAGRAMA DE FASES PARA EL AGUA (H20)
Condiciones del Punto Triple del agua: PRESION = 611.73 Pa = 0.00611 bar = 0.089 psia TEMPERATURA = 273.16 °K = 0.0098°C ( se considera 0.01°C) Condiciones del Punto Crítico del agua: PRESION = 22.1 MPa = 221 bar = 3,205.3 psia TEMPERATURA = 674.4°K = 374.2°C Se observa que a presión atmosférica podemos pasar de sólido a líquido y luego a vapor conforme aumenta la temperatura, porque su Punto Triple está por debajo de esa presión. Se observa también que su Punto Crítico está a muy alta presión y temperatura, siendo difíciles de alcanzar a condiciones normales de uso. El gráfico también muestra que la curva de saturación que separa las fases Sólido-Líquido tiene ligera pendiente hacia la izquierda. Es comportamiento exclusivo del agua porque cualquier otra sustancia que exista en la naturaleza tendrá pendiente hacia la derecha como veremos para el CO2. Gracias a esa propiedad es que solo se puede "patinar" sobre el hielo hídrico. Presión
PC
PCR LÍQUIDO
SÓLIDO
PAT
Condiciones Transcríticas
VAPOR
PT
PPT
TPT
LEYENDA PT = Punto Triple PC = Punto Crítico PAT = Presión Atmósférica PPT = Presión Punto Triple PCR = Presión Punto Crítico TPT = Temperatura Punto Triple TCR = Temperatura Punto Crítico
TCR Temperatura
DIAGRAMA DE FASES PARA EL AGUA (H20)
Condiciones del Punto Triple del Co2: PRESION = 518 KPa = 5.18 bar = 75.13 psia TEMPERATURA = 216.55 °K = - 56.56°C ( se considera -56.6°C) Condiciones del Punto Crítico del Co2: PRESION = 7.382 MPa = 73.82 bar = 1,070 psia TEMPERATURA = 304.1°K = 31°C Continuará...
“El aprendizaje es un regalo que requiere esfuerzo, e incluso el dolor sirve como maestro”