18 Oct EL AMONÍACO COMO REFRIGERANTE, PRESENTE Y FUTURO

La técnica del frío se ha convertido en un factor muy importante para el desarrollo de sociedad en general. Tanto para la conservación, como para en transporte de alimentos u otras aplicaciones, la refrigeración se ha convertido en un pilar importantísimo, mejorado a lo largo de los años, hasta nuestros días, gracias a las nuevas tecnologías de producción y control.

Esta técnica, aparece a mediados del siglo XIX, gracias a Jacob Perkins, en 1834, al inventar el sistema de compresión de vapor, invención que patenta. Algunos años después, en 1859, F. Carré obtendrá una patente por su procedimiento de producción de frío por absorción.

Aquí es cuando aparece por primera vez el amoníaco, un refrigerante que, si bien se considera como una alternativa de futuro, viene aplicándose desde hace bastante tiempo como fluido frigorígeno.

En este caso, se utilizó esta sustancia como refrigerante y el agua como sustancia de absorción.

Si bien, aparecieron otros sistemas con otras técnicas, es a partir de 1876 cuando la máquina de compresión de vapor con amoníaco de Carl Von Linde atraerá la atención del mundo.

Tras la Exposición Universal de París de 1878, en la que hubo una sección consagrada al frío, las fábricas de cerveza de una cierta importancia comienzan a utilizar en su mayoría máquinas de compresión que funcionan con amoníaco.

Es a comienzo del siglo XX cuando el crecimiento de la producción agrícola crea nuevas necesidades de refrigeración y empieza a existir gran competencia entre el amoníaco, el dióxido de azufre y el dióxido de carbono.

Por otro lado, las técnicas frigoríficas se imponen en las industrias lácteas y en las cárnicas. Es aquí, cuando aparece una aplicación de las técnicas frigoríficas: el transporte marítimo de mantequilla, carnes y pescados. En esta época, en los barcos se prefiere utilizar el CO₂, considerado menos peligroso, aunque obliga al uso de presiones mucho más elevadas, que las de amoníaco.

Producción y utilización del amoníaco

Este refrigerante, en las condiciones atmosféricas habituales, es un gas incoloro, de olor acre; forma parte integrante del ciclo natural del nitrógeno en la biosfera. Además, como consecuencia de sus excelentes propiedades termodinámicas, necesita menos energía primaria que cualquier otro fluido refrigerante existente. Su incidencia indirecta sobre el recalentamiento de la Tierra, proveniente del CO₂, es así, una de las más reducida de todos los fluidos existentes.

Es clasificado por ASHRAE como R-717, y está dentro del grupo de refrigerantes naturales que no destruye la capa de ozono y no contribuye al efecto invernadero asociado al calentamiento global. De hecho, es un compuesto encontrado en la naturaleza comúnmente. Es esencial en el ciclo de nitrógeno de la tierra y su liberación a la atmósfera es inmediatamente reciclada. Esto lo hace consistente con los acuerdos internacionales respecto a la reducción del calentamiento global y destrucción del ozono.

Una adecuada evaluación del impacto ambiental de los refrigerantes y los sistemas de refrigeración requiere la consideración, tanto de su impacto directo como indirecto en el calentamiento global.

Directamente los sistemas de refrigeración contribuyen al calentamiento global, a través del efecto invernadero causado por las fugas de gases refrigerantes.  Indirectamente contribuyen al calentamiento global, por la producción de dióxido de carbono, como resultado de la conversión de combustibles fósiles en la energía requerida para operar en los sistemas de refrigeración. El “impacto total equivalente de calentamiento” o TEWI, es definido como la suma de estas contribuciones directas e indirectas. El valor TEWI del amoníaco es muy bajo, ya que por sí mismo no contribuye al calentamiento global.

Debido a sus características termodinámicas favorables, los sistemas de refrigeración con amoníaco emplean menos energía que los otros refrigerantes comunes. Como resultado, hay un beneficio indirecto al calentamiento global, debido a que emite menos emisiones de CO₂ que las plantas generadoras de electricidad.

El costo del amoníaco es mucho menor que cualquier refrigerante sintético, de manera general cuesta de un 10 a un 20% menos en instalación. Termodinámicamente, el amoníaco es de 3 a 10% más eficiente que los otros refrigerantes; como resultado, un sistema de refrigeración de amoníaco tiene menor consumo eléctrico.

El amoníaco como refrigerante tiene la gran ventaja de poder producir refrigeración a temperaturas de hasta -70°C. Para alcanzar estas temperaturas hacen falta sistemas de compresión de varias etapas, por lo que dichas plantas son relativamente complejas. Así la operación en continuo de dichas plantas es una problemática, pues prácticamente no existen aceites compatibles con el amoníaco, que tengan cualidades lubricantes a la temperatura de los compresores y una baja viscosidad a -60°C.

Propiedades técnicas del amoníaco

Una de las características de los refrigerantes es el caudal másico, que, a una potencia dada, crece generalmente cuando el peso molecular del fluido frigorígeno aumenta. El amoníaco conduce a caudales másicos netamente más reducidos, pues su entalpía de vaporización es mucho mayor que la de los otros refrigerantes.

Cuanto más denso es el gas, más necesario se hace reducir su velocidad de circulación en las tuberías y orificios a fin de limitar las pérdidas de carga a valores económicamente aceptables. La reducida densidad de los vapores de amoníaco permite incrementar su velocidad en las tuberías y por tanto reducir la importancia de las pérdidas de carga. Así mismo, se puede aumentar la velocidad de estos vapores a nivel de las válvulas de los compresores de pistón o de los orificios de descarga de los compresores de tornillo.

Por otro lado, la transmisión de calor de un refrigerante durante la evaporización y la condensación es tanto más reducida cuando mayor sea la densidad del mismo.

Esto es debido en parte a un espesor mayor de la lámina líquida, debido a la reducida entalpía de evaporación.

Conclusión

El amoníaco es uno de los refrigerantes más productivos y además más olvidados de las tecnologías de refrigeración. Si bien, últimamente está recuperando su papel fundamental en las instalaciones frigoríficas, todavía le queda mucho camino por recorrer, y sustituir a algunos refrigerantes de la actualidad, entre otras cosas, porque hay que cambiar algunos conceptos de funcionamiento y de instalación.