Refrigerante R407A

E Refrigerante R407A, es una mezcla no azeotrópica de refrigerantes del tipo H F C, que representa Un excelente reemplazo, para los refrigerantes R-22, R-404 A y R-507, por su estabilidad  y no inflamabilidad, útil  en sistemas de refrigeración de temperaturas baja y media. 

Características del Gas Refrigerante R-407 A:

  • El refrigerante R407A,  está formado por un 40% de refrigerante R134a, más  un 40% de refrigerante  r125, más 20% de refrigerante  r32.
  • Está clasificado como A1, grupo L1, es decir pertenece a los refrigerantes de Alta Seguridad. 
  • El refrigerante R407A, tiene un potencial de calentamiento global de 2107.
  • Inicialmente El R407A,  se desarrolló en la misma época que el R-507 y R-404A,  para sustituir al R-502, en instalaciones nuevas, de media y baja temperatura. 
  • Realmente en baja temperatura, el R-407A, es más próximo en capacidad frigorífica al R-22 que al R-502, R-507, o R-404A. 
  • El deslizamiento de temperatura, en el punto de ebullición normal es de 6,4 °C. 
  • El uso del refrigerante R 407A,  en reconversión de R-22, a menudo permite efectuar la conversión, sin tener que modificar las tuberías, ni las válvulas de expansión presentes en la instalación, por lo que la operación es rápida.
  • Para reconversión de R-22, a R-407A, es necesario cambiar el aceite mineral original, por aceite POE, cambiar el filtro secador, las válvulas de seguridad, y otros elementos que fueran tarados a las presiones del R22.
  • Al reemplazar el refrigerante r22, durante la primera puesta en marcha del sistema, después de haber efectuado el llenado con R 407A, es necesario comprobar el nivel del lubricante para el compresor. Si dicho nivel ha disminuido por debajo de los mínimos aceptables, hay que añadir lubricante, hasta alcanzar el nivel máximo. 
  • El peso total de llenado, oscila entre el 100, y el 95% del correspondiente al R22. 
  • Como cualquier otro cambio de refrigerante H C F C,  a refrigerante H F C, se recomienda cambiar las juntas tóricas de goma, por plásticas.
  • El refrigerante R 407A, es una alternativa valiosa al R 404A, al ser más eficiente, y tiene un P G W  moderado, además contribuye en reducir los costos de funcionamiento.
  • El R 407A, resulta ser compatible con los lubricantes POE, utilizados con R 404A, y además está ampliamente homologado por los principales fabricantes de compresores. 
  • El refrigerante R 407A, es compatible con los filtros deshidratadores habituales para H F C, como por ejemplo aquellos para R 407C, 404A, o R 507.
  • el refrigerante R-407A, tiene una leve menor presión de descarga que el r404 á, si bien los resultados son muy parecidos.
  • El 407 á,  tiene un caudal menor que el R-404A y R-507A, por lo que debe revisarse la graduación de la válvula de expansión.
  • El refrigerante R-407A, debe cargarse en fase líquida.
  • Se recomienda cargar inicialmente la misma cantidad que había de R404 A, o R507 A,  y después ajustar si es necesario.  La carga habitual es 5% a 7% mas que con R-404 A, o R-507A.
  • El r-407A, no se puede utilizar, en aplicaciones que prevean el uso de evaporadores inundados, turbocompresores, y colectores donde el lubricante puede separarse. 

¿Cuál es la Presión de Trabajo del R-407A?

A continuación se muestra la tabla de presión y temperatura de saturación para el R-407A:

¿Cómo se carga el gas refrigerante R-407A?

  • Con la temperatura de trabajo del evaporador se busca en la tabla la presión de saturación.
  • Como la tabla arroja los valores en presión absoluta, es necesario llevarla a presión del manómetro, para ello solo reste la presión atmosférica, es decir se resta 1 bar.
  • Así por ejemplo si la temperatura requerida es de -20°C la tabla indica que la presión absoluta de saturación es de 2.97 bar. Restando la presión atmosférica se obtiene un valor de 1.97 bar.
  • Como la carga de R-407A representa entre un 95 y 100% de la cantidad usada del refrigerante anterior, se puede tomar este valor solo como guía.
  • Al final se debe ajustar la presión del evaporador al valor arrojado por la tabla.
  • Recuerde siempre hacer la carga en fase líquida.

Diagrama de Mollier del R-407A:

¿Como pasar de R404A para R407A?

  1. La presencia de R407A, implica una temperatura del gas de descarga más alta, que la del r404A.
  2. Con las mismas condiciones de funcionamiento que el refrigerante r404A, el gas R407A, tiene una temperatura superior entre 15 y 25°C, en la descarga y motor del compresor.
  3. Por la mayor temperatura que maneja el r407A, No se deben aplicar intercambiadores de calor de líquido o vapor, cuando se utiliza R407A, ya que aumentaría el sobrecalentamiento del gas refrigerante, a la salida del evaporador, y entrada del compresor.
  4. No se  recomienda, cubrir los compresores que funcionan con R407A, con alguna chaqueta de aislamiento acústico.  Sí el compresor ya tiene una chaqueta, debe quitarse.
  5. Para que no afecte su composición en el circuito frigorífico, y se consigan unas correctas prestaciones, el R407A se cargará en fase líquida. 
  6. Se recomienda realizar una recarga inicial del 80%, de la cantidad que llevaba el refrigerante original, preferiblemente realizar la carga,  en el recipiente de líquido.
  7. La masa final de refrigerante R407A,  será entre un 5 y un 10% mayor que la del R404A. Por ello el valor final de refrigerante, se debe establecer con la presión del manómetro de baja, y verificación final de consumo eléctrico.
  8. Sí es posible  se recomienda la refrigeración por ventilador  del compresor. 
  9. En caso de equipos más pequeños, Al pasar de refrigerante  R404A, a gas  R407A, la longitud del tubo capilar se multiplicará por 2,2 aproximadamente.
  10. Observamos que con el fluido R407A, las longitudes de los tubos capilares necesarias, se acercarán a las utilizadas en el pasado con el R22
  11. Debido al menor caudal másico impulsado por el compresor, causado por la densidad del r404A, el dispositivo de expansión, tendrá que ser ajustado, o en algunos casos re-seleccionado. 
  12. Según las mediciones realizadas en el laboratorio,  la potencia acústica de los compresores que funcionan con R407A, se mantendrá muy cercana, con respecto a la del r404A.
  13. Aprovechando el proceso de mantenimiento, es muy recomendable cambiar visualizador y filtro compatible con r407A.
  14. Se deben ajustar los presostatos, a los valores de presión para el r407A.
  15. No es necesario el cambio de aceite, y siempre se debe trabajar aislando el sistema lo más posible de la humedad, y efectuar el proceso de vació adecuadamente.
  16. Para temperaturas del evaporador, por muy debajo de -20°C, la temperatura de descarga con R407A, puede ser demasiado alta, y se requiere de enfriamiento.
  17. En el vídeo tenemos, las temperaturas de saturación del refrigerante r404A, y al lado las del r407A, podemos notar, que en estado de saturación, las presiones se encuentran cercanas.
  18. Por ejemplo, para realizar la recarga de un equipo, que va a trabajar a -20°C, la presión del vapor saturado, es de 2.99 bar.  Como la tabla nos indica, el valor de presión absoluta, debemos restarle la presión atmósferica.  de esta manera el valor de presión, es la resta de 2.99 bar, menos 1 bar, teniendo como resultado, una presión de funcionamiento de succión del compresor, de 1.99 bar, en el manómetro.

Manejo de Tabla de presión y temperatura del refrigerante R-407A.

En el vídeo tenemos, la tabla de propiedades termodinámicas del refrigerante r407A.

A la izquierda en la primera columna, tenemos la temperatura de saturación.  

En las siguientes dos columnas, tenemos  la presión de burbuja o líquido,  y después la presión de vapor o roció.

Sí te estas preguntando, porque hay dos tipos de presiones, esto se debe a que el gas r407A, posee deslizamiento.

Deslizamiento del R-407A

  • Este deslizamiento, hace que la temperatura del r407A, en su transformación de liquido a vapor, o de vapor a liquido, no permanezca constante.
  • Para refrigerantes puros como el r22, r32, o el r134á,  solo observamos un punto, donde un vapor comienza a cambiar a estado líquido; o un líquido comienza a cambiar a vapor. 
  • Mientras ocurre el cambio de estado, la temperatura se mantiene constante. 
  • El deslizamiento de temperatura  del R407A, ocurre por no estar internamente formado por un solo gas, ya que esta compuesto por una mezcla de gases, como el R134 á en un 40%, el R125 en un 40%, y el  R32 en un 20%.  Estos gases poseen diferentes temperaturas de ebullición, lo que genera que las composiciones de la fase líquida,  y vapor sean diferentes dentro de un sistema cerrado.
  • En una mezcla azeotrópica, como el refrigerante r407A, ocurre primero el cambio de estado de los compuestos más volátiles, esto hace, que la temperatura a lo largo del cambio de fase vaya en aumento, hasta que ocurre la evaporación en su totalidad.
  • Las dos presiones indican, que la única manera que la temperatura del r407A, permanezca igual, es que exista un cambio de la presión.
  • Debido a las diferencias de temperatura, los gases más volátiles que componen al R407A, se evaporan primero, generando que la temperatura de ebullición de la fase líquida vaya aumentando cada vez que se evapora más producto.
  • La temperatura de evaporación promedio del R407A,  se ubica entre la temperatura, en la que el refrigerante comienza a hervir a la salida del dispositivo de expansión, y en la que deja de hervir en la parte final del evaporador.
  • El deslizamiento de temperatura promedio del R407A,  es usado para comparar el punto de ebullición, y con ello obtener la misma temperatura promedio del serpentín.
  • El deslizamiento de temperatura del R407A,  en el condensador ocurre de la misma manera que en el evaporador, pero el proceso es revertido, a medida que los componentes se condensan en diferentes escalas en la entrada y la salida.
  • El punto de burbuja es la temperatura donde aparece la primera burbuja de un refrigerante R407A, es decir en estado líquido, comienza a hervir, mientras que el punto de rocío es la temperatura donde aparece la primera gota de líquido de refrigerante R407A en estado de  vapor, empieza a condensar.

Tres claves, para entender el manejo de la tabla del r407A.

1. La temperatura de evaporación promedio del R407A,  se ubica entre la temperatura, en la que el refrigerante comienza a hervir, a la salida del dispositivo de expansión, y en la que deja de hervir en la parte final del evaporador.

2. El deslizamiento de temperatura promedio del R407A,  es usado para buscar la presión, y con ello obtener la temperatura promedio del serpentín.

3. Para el cálculo, se considera que la caída de presión en el evaporador, es prácticamente cero.

Ahora vamos a aplicar la teoría que hemos estudiado, en una instalación que requiere en el evaporador, una temperatura de  -20°C.

  1. Como el refrigerante a la entrada está mayormente en estado liquido, se busca la ́presión en fase líquida, que debe tener el refrigerante para -20°C.
  2. A la salida del evaporador, el refrigerante debe estar en fase de vapor.  Ahora como la presión no debe cambiar en el evaporador, con el mismo valor de presión de entrada, se busca la temperatura que va tener el refrigerante a la salida, producto del deslizamiento.
  3. Podemos ver que la temperatura en fase de vapor, a la salida del evaporador es -14°C.
  4. Entonces en fase líquida a la entrada del evaporador, la temperatura es -20°C, y con ese mismo valor de presión, la temperatura en fase de vapor, a la salida del evaporador,  es de -14°C 
  5. Si analizamos el cambio de temperatura, entre la entrada y salida del evaporador por deslizamiento, es una ganancia de 6°C.
  6. Podemos suponer que en la mitad del evaporador, la temperatura se ha incrementado en la mitad, es decir una ganancia de 3°C.
  7. Como hasta la mitad, el incremento es de 3°C , para poder tener los -20°C en la mitad del evaporador, vamos a graduar la temperatura de entrada del refrigerante líquido, en  -23°C.
  8. Ahora con ese mismo valor de -23°C, recalculamos la presión de entrada.  Para ello, buscamos la presión de liquido, que en la tabla tiene un valor aproximado de 2.65 bar.
  9. En resumen, con esta nueva presión de 2.65 bar, a la entrada del evaporador, se tiene una temperatura de -23°C, en la mitad del evaporador -20°C, y en su salida -17°C.
  10. El procedimiento  anterior, es la manera de graduar la presión del sistema.
  11. Para buscar la presión que debe marcar el manómetro, debemos restar al valor de la tabla, la presión atmosférica.
  12. Para 2.65 bar, reste 1 bar de presión atmosférica, dando como resultado 1.65  bar.
  13. Entonces el manómetro de baja debe marcar 1.65 bar,  o 24,25 p s i. 

¿Cómo calcular el sobrecalentamiento con gas refrigerante R407-A?

Siga los siguientes pasos.

  1. Con la instalación en funcionamiento, con la carga térmica normal de productos, mida la temperatura a la salida del evaporador, use un termómetro con buena apreciación.  Vamos a suponer un valor de -15°C.
  2. Con la presión de trabajo de baja, en este caso 1.65 bar de manómetro, o 2.65 bar absoluta , busque en la tabla,  la temperatura que debería tener el refrigerante en estado de vapor saturado, a la salida del evaporador.  
  3. Para encontrar el valor de la temperatura en fase de vapor en la tabla, use la columna de presión de vapor.
  4. Con 2.65 bar de presión, la temperatura de vapor saturado, a la salida del evaporador, es de -17°C.
  5. Reste la temperatura medida con el termómetro, en este caso -15°C, al valor de la tabla en este caso -17°C, esta diferencia será el sobrecalentamiento del refrigerante, en este caso el resultado es 2°C.

Evaluación de un sistema de Refrigeración con R-407A:

  • Ahora para que todos los términos queden bien claros, vamos a mostrar, y evaluar el proceso mencionado.
  • Aquí tenemos la presión del refrigerante R-407A, 2.65 bar de presión absoluta, o 1.65 bar de presión manométrica.
  • Con este valor de presión, el refrigerante r407A, entra con -23°C, en estado mayormente líquido al evaporador.
  • Como la presión en el evaporador no debería cambiar, si queremos ver la temperatura a la salida, solamente buscamos en el diagrama la temperatura, pero ahora en fase de vapor. 
  • Observamos como  la temperatura de salida,  es ahora de -17°C, sin tomar en cuenta el sobrecalentamiento.
  • Según lo dicho anteriormente, la temperatura del refrigerante, a la salida del evaporador, medida por el termómetro, era de -15°C, de esa manera estamos ubicados en este punto.
  • Para medir la eficiencia del proceso, debemos saber la temperatura del aire dentro del cuarto frío.   Vamos a suponer que la temperatura del aire dentro de la cámara es de -8°C, porque esa fue la graduación del termostato, y ya todo el cuarto tiene esa temperatura.
  • Para saber la eficiencia, solo restamos la temperatura del aire, menos la temperatura del refrigerante después del sobrecalentamiento, es decir, -8°C con  -15°C.
  • En este caso la diferencia es de 7°C.
  • Para evaluar la eficiencia, usamos la siguiente fórmula, y gráfico.
  • El sobrecalentamiento ideal, lo obtenemos  multiplicando  la diferencia  de 7°C, por el factor 0.65.
  • El resultado de la multiplicación, es de 4.55°C.
  • Este valor representa el sobrecalentamiento, para alcanzar un 100% de la capacidad del evaporador.
  • Como en nuestro caso, el sobrecalentamiento de la instalación, es de 2°C, esto quiere decir, que se está aprovechando más del 100% de la capacidad del evaporador.
  • En caso que el sobrecalentamiento sea mayor que el calculado, se esta aprovechando, menos del 100% de la capacidad del evaporador.

¿Cuántos Refrigerantes R407 Existen?

Existen varios refrigerantes con nombre R407 donde la diferencia entre cada uno, radica en la última letra de su denominación

Aunque cada refrigerante R407 tiene los mismos componentes, la proporción en porcentaje de cada ingrediente cambia, por ello no se deben intercambiar, porque cada uno, ha sido diseñado para un tipo de aplicación especifica.

Refrigerante:% de Componentes
R407AR-134a masa 40%
R-125 masa 40%
R-32 masa 20%
R407BR134a masa 20%
R125 masa 70%
R32 masa 10%
R407CR-134a masa 52%
R-125 masa 25%
R-32 masa 23%
R407DR32 masa 15%
R125 masa 15%
R134a masa 70%
Composición de refrigerantes serie R407

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *