pf_5_2 fluidos refrigerantes ii generacion_a1

EVOLUCIÓN DE LOS FLUIDOS
Iª GENERACIÓN
DESARROLLO Y OLVIDO DEL CO2
FLUIDOS REFRIGERANTES
EN MAQUINAS DE COMPRESIÓN II
IIª GENERACIÓN. LOS CFC
ACCIÓN SOBRE EL OZONO
NORMATIVA EUROPEA SOBRE LAS SUSTANCIAS QUE AGOTAN LA CAPA DE OZONO
IIIª GENERACIÓN. LOS HFC
EL EFECTO INVERNADERO
NORMATIVA EUROPEA SOBRE GASES FLUORADOS DE EFECTO INVERNADERO
E. Torrella
IVª GENERACIÓN. NUEVOS Y ANTIGUOS FLUIDOS
Pag. 2
1830-1930
• I GENERACIÓN
• Disponible y factible
1930-1990
• II GENERACIÓN
• Seguridad y durabilidad
1990-2010
• III GENERACIÓN
• Protección del ozono
2010-
Pag. 3
E. TORRELLA
LA SOLUCION CFC
• IV GENERACIÓN
• ODP nulo y bajo GWP
E. TORRELLA
1
PRECURSOR

La solución CFC
Un equipo americano
de
Frigidaire
Corporation, dirigido
por Thomas Midgley
sintetizó,
buscando
refrigerantes no tóxicos
y no inflamables, los
derivados halogenados,
inspirandose en los
trabajos de Frédéric
Swarts en Gante, el cual
fué el primero en
preparar el primer CFC
(R-12).
E. TORRELLA
Pag. 5

La necesidad de fluidos no tóxicos ni inflammables
con destino a refrigeración doméstica con
condensación por aire, llevó al equipo integrado por
Thomas Midgley, Albert Leon Henne, Robert Reed
McNary, bajo la direción de Charles Kettering
(G.M.) al desarrollo de los posteriormente
denominados CFC (1930).

Thomas A. Boyd, otro investigador de la general
Motors asociado a Midgley y Kettering argumentó
que el campo para refrigerantes mas seguros
aumentaría con el desarrollo del AA en automóviles.
LOS ELEMENTOS DE MIDGLEY
#
LI
#
BE
B
#
MG
GN
HE
O
F
GN
NE
S
CL
GN
AR
*
C
#
NA
H
#
AL
SI
N
*
P
*
#
CU
#
ZN
#
GA
#
GE
*
AS
*
SE
#
AG
#
CD
#
IN
#
SN
*
SB
*
TE
BR
*
I
#
AU
#
HG
#
TI
#
PB
*
BI
*
PO
*
AT
7
6
4
3
2
1
5
GN
KR
E. TORRELLA
Pag. 6
GASES FLUORADOS. Cómo combinar los átomos

“C” aumento del tamaño de las moléculas, del punto de ebullición y de la
capacidad térmica molar.

“N” aumento de la reactividad del compuesto y de su toxicidad, reducción
de estabilidad.

“O” reducción de la estabilidad en la atmósfera y en consecuencia del
GWP, pero aumento de la inflamabilidad y reactividad.
# = METAL

“S” aumento de la toxicidad, y posible reducción de la estabilidad.
* = INESTABLE/TÓXICO

“H” disminución de la vida atmosférica, o sea disminución del ODP y
GWP, pero aumento de la inflamabilidad, especialmente cuando el
número de átomos de H en el compuesto es mayor que el de los
halógenos.

“F” aumento del GWP particularmente en la molécula perfluorada.

“Cl” aumento del carácter solvente, miscibilidad en los aceites, pero
también toxicidad y en el ODP.

“Br” aumento relevante del ODP, pero disminución relevante de la
inflamabilidad.
GN = GAS NOBLE
GN
XE
GN
RN
0
NÚMERO DE VACANTES CAPA EXTERNA
Pag. 7
E. TORRELLA
Pag. 8
E. TORRELLA
2
FLUIDOS CON ELEMENTOS DE MIDGLEY
PRESENTACIÓN CFC

E. TORRELLA
Pag. 9
E. TORRELLA
Pag. 10
EVOLUCIÓN CFC Y HCFC
T. Midgley en la
presentación del primer
CFC (R-12) tomó una
bocanada de vapor y
con ella apagó una vela,
demostrando
las
características que se
pretendían conseguir,
compuesto no tóxico ni
inflamable.
FLUIDOS CFC Y HCFC.
CFC
1935
1931
1940
1945
1950
1955
1960
1965
1970
1975
CFC-12
1932
CFC-11. En 1933 Carrier en centrífugos como Carrene #2
1933 CFC-114.
1934
1935
Carrier en centrífugos
CFC 113. Carrier en centrífugos como Carrene #3; también lo utilizaba el TURBOVAC de Trane
CFC-21. Neveras domésticas de Crosley
1936 HCFC-22
1943 CFC-11
1945
1950
R-500 (azeótropo de R-12/R-152) Carrier como Carrene #7
1956
La nomenclatura Dupont pasa a ser de uso general
1962
R-502 (azeótropo de R-22/R-115)
Presentación de las teorías de Rowland-Molina
Pag. 11
HCFC
y 12 introducción como propelentes en aerosoles
CFC-13 introducción para bajas temperaturas
1974
E. TORRELLA
Pag. 12
E. TORRELLA
3
PRODUCCIÓN CFC
DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL. AÑO 1988
A principios de la década de 1970, la industria utilizaba ≈ 106 Tm año‐1 35
1200
Tm*1000
[%]
30
25
1000
20
800
15
600
10
5
400
0
FRIO
200
0
1950
1960
1970
1980
NOMENCLATURA. ASHRAE STANDARD 34-1992
UTILIZACIÓN CFC. El noruego,
Erik Rotheim, descubrió en 1926 un
método para pulverizar el producto
contenido
en
un
recipiente,
introduciendo en el un liquido o gas
capaz de crear presión interna. La
idea no se desarrollo comercialmente
hasta
1941,
cuando
dos
estadounidenses, L. D. Goodhue y W.
N. Sullivan, desarrollaron un
insecticida para los soldados
americanos durante la II guerra
mundial, que podía pulverizarse
desde un bote por dióxido de
carbono..

Para los CFC y los HCFC derivados de
hidrocarburos saturados, tales como: CH4, C2H6,
C3H8 , ….CaH2a+2,

Estos fluidos se numeran con la letra R de
refrigerante seguida de una serie de números que
informan de su composición, así:
Ca H bClc Fd
El primer aerosol en botes de
aluminio fue producido en Alemania
en 1954 por Ernst Kohl.

En 1979 se eliminó el uso de los
CFC en aerosoles.
E. TORRELLA
Pag. 16
R (a  1)(b  1)(d )
En caso de contener Bromo, se adiciona al final de la
numeración la letra “B” seguida del nº de átomos de
bromo.
Ca H bClc Fd Bre
Pag. 15
OTROS
E. TORRELLA
Pag. 14
CFC EN AEROSOLES

ESPUMANTE
1990
E. TORRELLA

DETERG.
UTILIZACIÓN
Pag. 13

AEROSOL
R (a  1)(b  1)( d ) B (e)
E. TORRELLA
4
DERIVADOS DEL METANO
NOMENCLATURA. ASHRAE STANDARD 34-1992
Tóxicos
CCL4
R-10
R 012
CHCL3 CCL3F
R-20
R-11
Número de átomos de F
CH2CL2 CHCL2F2
R-30
R-21
Número de átomos de H + 1
CH4
R-50
C Cl2F2
CH3F
R-41
CH2F2
R-32
CCLF3
R-13
CHF3
R-23
CF4
R-14
E. TORRELLA
Pag. 18
ISÓMEROS. NOMENCLATURA
ISÓMEROS. CASO DEL ETANO

Un átomo de carbono sólo puede asociarse con otros 4
átomos de un único modo, no hay isomería.

Para moléculas de dos carbonos, una única letra minúscula
final define al isómero. Así existen HCFC-141, 141a y 141b,
todos con (2C, 3H, 1F, y 2Cl), para determinar la letra, se
toman los pesos atómicos ligados a cada carbono. La
configuración que mas uniformemente los distribuya no tiene
letra, la siguiente posee la letra “a”, la siguiente la “b” …

Para el HCFC-141 se tiene:



Para moléculas con tres carbonos, dos letras minúsculas
proporcionan el código.


E. TORRELLA
Pag. 20
HCFC-141 : CHFCl - CH2Cl (P.A. de los 2 carbonos =
37.5 y 55.5)
HCFC-141a: CHCl2 - CH2F (P.A. de los 2 carbonos = 21 y
72)
HCFC-141b: CFCl2 - CH3 (P.A. de los 2 carbonos = 3 y
90)
Para el HFC-134:

Pag. 19
CCL2F2
R-12
Aumento de fluor
E. TORRELLA
Pag. 17
Inflamables
CH3CL CH2FCL CHCLF2
R-40
R-31
R-22
Número de átomos de C - 1

Totalmante halogenados
Larga duración
HFC-134: CHF2 - CHF2
HFC-134a: CF3 - CH2F
E. TORRELLA
5
ISÓMEROS. NOTACIÓN ALTERNATIVA
ISÓMEROS. DERIVADOS DEL PROPANO

Otra posibilidad es notar, para cada átomo de cloro, fluor o bromo, el nº del
carbono al que está ligado y prefijos (2 = di, 3 = tri, 4 = tetra, 5 = penta, etc.) para
el nº total de cada tipo de átomos. El sufijo para el “tipo” depende del nº de
carbonos (con 1C acaban con “metano”, dado que no hay isómeros no hay letra,
2C para “etano”, y 3C con “propano”. Enlaces no ocupados por Cl, F, o Br lo son
por H, por lo que no se especifican. Así, para el HCFC-141 se tiene:
 HCFC-141 : CHFCl - CH2Cl: 1,2-dicloro-1-fluoroetano
 HCFC-141a: CHCl2 - CH2F: 1,1-dicloro-2-fluoroetano
 HCFC-141b: CFCl2 - CH3: 1,1-dicloro-1-fluoroetano

Para el HFC-134:
 HFC-134: CHF2 - CHF2: 1,1,2,2-tetrafluoroetano
 HFC-134a: CF3 - CH2F: 1,1,1,2-tetrafluoroetano
E. TORRELLA
Pag. 21

Pag. 23

Para el HCFC-225ca; C3HF5Cl2 (3C = 8 enlaces), CF3 - CF2 - CHCl2, y
1,1,1,2,2-pentafluoro-3,3-dicloropropano.
E. TORRELLA
MEZCLAS NO AZEOTROPICAS. GLIDE
glide  T1  T2
líquido
Mezclas azeotrópicas; cuyo comportamiento es idéntico al
de los fluidos puros, es decir cambian de estado a
temperaura y presión constantes.
Mezclas no azeotrópicas o zeotrópicas; en las que el
cambio de estado se realiza a presión constante pero con
una variación de temperaturas denominada “glide”. Esto
se debe a que durante el cambio de estado primero se
evapora el más volátil, con lo que el líquido restante va
cambiando de composición y por tanto de temperatura de
evaporación. Este proceso también provoca en caso de
mezclas bifásicas (depósitos, balas de fluidos…) la
composición de las fases sea diferente.
E. TORRELLA
p
p
Las mezclas de fluidos refrigerantes se agupan en
dos tipos:

La notación para moléculas con 3 átomos de carbono es mas compleja, y
se basa en la inclusión de dos letras minúsculas:
 La primera designa los átomos de enlace al carbono intermedio
• Letra = a ; Cl2/ Letra = b ; Cl, F/ Letra = c ; F2/ Letra = d ; Cl, H/
Letra = e ; H, F/ Letra = f ; H2
 La segunda relaciona la decreciente simetría en pesos atómicos de los
carbonos extremos. En contra de los compuestos de dos carbonos, la
mas simétrica se designa con la “a”, en lugar de omitir totalmente las
minúsculas.
Pag. 22
LAS MEZCLAS REFRIGERANTES


p
p
vapor
T1
T2
T1 T 2
Pag. 24
T
h
E. TORRELLA
6
NOMENCLATURA MEZCLAS

NOMENCLATURA FLUIDOS INORGÁNICOS
La nomenclatura utilizada para las mezclas distingue
entre los dos tipos existentes, así:



Para azeotrópicas se asigna la familia 5xx, los dos últimos
dígitos se conceden por turno homologación (según van
llegando) sin relación alguna con la composición. No
obstante pueden existir mezclas con los mismos
componentes pero en diferente porcentaje, en este caso se
añade a la primera la letra “A” al final, a la segunda la
letra “B”, la tercera la “C”…
Para los zeotropos se utiliza la familia 4xx, y se usan las
mismas reglas que para las azeotrópicas.
E. TORRELLA
Pag. 25









Pag. 27
E. TORRELLA
NOMENCLATURA INSATURADOS
En este caso se les asigna la familia 6xx, pero ahora
los dos números finales “xx” son arbitrarios, así:


R-600: butano CH CH CH CH
R-600a; isobutano
R-601: isobuteno CH (CH 3 ) 3
R-610: éter etílico C 2 H 5 OC 2 H 5
3
2
2
Amoniaco R-717
Agua R-718
Aire R-729
Dióxido de carbono R-744
Dióxido de azufre R-764
Pag. 26
NOMENCLATURA FLUIDOS ORGÁNICOS

En este caso se les asigna la familia 7xx, en la que
los dos números finales “xx” son el peso molecular
del refrigerante, así:
3
Si los CFC o HCFC provienen de hidrocarburos
insaturados, tales como C2H4 , C3H6 , C4H8 , ….
CaHb, siendo b < 2a + 2, se les asigna la familia 1xxx,
de tal manera que:
C a H b Cl c Fd

Esta nomenclatura no es seguida con rigidez, así el al
propano se le denomina R-290 siguiendo la
nomenclatura genérica de CFC y HCFC.
E. TORRELLA
Pag. 28
R 1( a  1)(b  1)( d )
Es decir:

El primer dígito “1” es el número de enlaces dobles.

El segundo dígito es el nº de carbonos menos uno (a-1)

El tercer dígito es el nº de hidrógenos mas uno (b+1)

El cuarto dígito es nº de fluors (d).
E. TORRELLA
7
HFO-1234yf. EJEMPLO NOMENCLATURA
ISÓMEROS DEL PROPENO. R-1234
R-1234yf
HFO 1
2
• Hidro-Fluor-olefina
• Nº de enlaces insaturados
R-1234ze
• Nº átomos carbono -1
3
• Nº átomos hidrógeno + 1
4
• Nº átomos fluor
y
• Sustitución en el carbono central (y = F)
f
• Sustitución en el metilo terminal (f = CH2)
E. TORRELLA
Grupo
Sustitución
Letra
Grupo
Sustitución
−Cl
x
=CCl2
a
−F
y
=CClF
b
−H
z
Letra
=CF2
c
=CHCl
d
=CHF
e
=CH2
f
E. TORRELLA
Pag. 30
ESTEREOISÓMEROS
Pag. 31
Segunda letra:
Indica la sustitución en
el metil terminal
R-1234zd
Pag. 29

Primera letra:
Indica la sustitución en
el carbono central
FAMILIAS DE FLUIDOS
Cuando existe un doble enlace
en la union entre dos
carbonos, pueden existir los
denominados estereoisómeros,
con los mismos enlaces pero
diferentes configuración, con
diferentes propiedades. Por
ejemplo en el caso del R1234ye (figura) se puede
distinguir la configuración en
oposición
(entgegen)
denominada también “trans”,
para distinguirlo se añade al
final de la nomenclatura del
fluido la letra “E”. La segunda
posiblidad con lementos en el
mismo lado (zusammen) ó
“cis” se denomina con la letra
final “Z” al final del nombre
del fluido.
Nomenclatura
0
1
2
3
4
5
6
7
Definición
Derivados metano
Derivados etano
Derivados propano
Derivados butano
Mezclas zeotrópicas
Mezclas azeotrópicas
Compuestos orgánicos
Compuestos inorgánicos
Ejemplos
CFC 12
HFC 134a*
HFC 245cb*
HFC 365mfc*
HFC 404A**
HFC 507C**
R 600a*
R 717
* a,b,c : Depende de la simetría de la molécula
** A,B,C : Idénticos componentes, Diferente composición
E. TORRELLA
Pag. 32
E. TORRELLA
8
PRINCIPALES CFC Y HCFC
FLUIDOS UTILIZADOS EN CASCADAS

ANTES MONTREAL
CFC
MEZCLAS
(AZEÓTROPOS)
HCFC
R-11
C CL3 F
N° CL = 3
R-12
C CL F2
N° CL = 2
R-113
C CL2 F - C CL F2
N° CL = 1
R-114
C CL F2 - C CL F2
N° CL = 2
R-500
R12 (73.8%) - R152a (26.2%)
N° CL = 2
R-22
C H CL F2
N° CL = 1
R-502
R22 (48.8%) - R115 (51.2%)
N° CL = 2
R-115
C CL F2 - C F3
N° CL = 1
A partir de la entrada en
el mercado de los
refrigerantes CFCs, los
fluídos que se adoptan
para el ciclo de baja
temperatura son el
CFC-13, el CFC-13B1
y
el
CFC-503
(azeótropo con un 60 %
en peso de CFC-13 y un
40 % de HFC-23).
CFC-13. Monoclorotrifluormetano
CFC-13B1. Monobromotrifluormetano
Estos fluidos, junto al amoníaco, cubrían prácticamente todo el rango de
aplicaciones del frío industrial
E. TORRELLA
Pag. 33
LOS AGENTES ESPUMANTES
EVOLUCIÓN FLUIDOS UTILIZADOS EN CASCADAS

La producción y consumo (suministro de
refrigerante virgen en el mercado para uso en
nuevos equipos) tanto del CFC-13 como del
CFC-13B1, éste último un halon, ya no está
permitido, con excepciones para países en
desarrollo (Protocolo de Montreal. Capítulo
9 “Regulaciones”). La desaparición de estos
fluidos, ha llevado a su sustitución por:




Pag. 35
El CFC-13 B1 que se utilizaba en el rango de
temperaturas de evaporación de -70ºC a 50ºC, puede sustituirse por el HFC-410A
(retrofiting).
El CFC-13 cuyo rango de temperaturas de
evaporación se encontraba entre -90ºC y 70ºC se sustituye por el HFC-23, ambos
fluidos son muy parecidos.
En general el HCF-23 es el sustituto más
utilizado tanto del CFC-13 como del CFC503, tanto en nuevas instalaciones en cascada
como en antiguas. Una segunda posibilidad
contemplada es la utilización del HFC-508B
(azeótropo con un 46 % en peso de HFC-23 y
un 54 % de Hexafluoretano ó R-116)
1ª Generación; R-11, también R22
2ª Generación; R-141b, también
HCFC 142b
3ª Generación; HFC 134a, HFC
152a
Fluidos en estudio:
HC’s
(Hidrocarburos:
CicloPentano C5H10 GWP =
25). En experimentación
(Canada, US y Europa)
HFC’s (Hidrofluorcarbonos:
Allied Signal, Honeywell…
HFC 245fa (GWP = 1030;
7.6 v.a.; pentafluoropropano
CHF2CH2CF3).
Solkane
HFC- 365mfc (GWP = 794;
8.6
años
v.a.;
Pentafluorobutano
CF3CH2CF2CH3)
HFC 23. Trifluormetano
El principal problema que presentan estos
fluidos de sustitución radica en los valores
de “GWP”, así el de HFC-23 es de 14800,
mientras que el del Hexafluoretano,
componente del HFC-508B, es de 9200.
E. TORRELLA
34
E. TORRELLA
Pag. 34
Pag. 36
E. TORRELLA
9
EL OZONO
LOS EFECTOS MEDIOAMBIENTALES
EL DEBILITAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO

El ozono era conocido por
olor acre que acompañaba a
las tormentas eléctricas.

Su identificación como un
nuevo compuesto químico
se
debe a Christian
Friedrich
Schönbein,
profesor de química de la
Universidad de Basilea, en
1828, que le dió nombre en
base al verbo griego ozein
(tener olor).

La estructura molecular del
ozono fué determinada en
1868 por Soret, que la
confirmó en 1867.
E. TORRELLA
Pag. 38
UBICACIÓN DEL OZONO

Ozono Troposférico “MALO”




Irritación de ojos, nariz y garganta,
produce daños en los tejidos
pulmonares, y es un tóxico para los
organismos.
Usado como blanqueador y como
agente esterilizante.
Uno de los gases de fuerte efecto
hinvernadero.

El ozono es un potente germicida sobre todo tipo de
microorganismos, tanto hongos, como bacterias y
virus.

Es precisamente el ataque de diversos tipos de estos
microorganismos sobre los alimentos, lo que en
gran medida produce su descomposición acelerada
y la aparición de olores desagradables,
especialmente en el caso de frutas, verduras, carnes,
pescados y mariscos. En relación con ello, el
OZONO no solo reduce el ataque microbiano, sino
que también neutraliza los olores que éste produce.

En el caso particular de los hongos y bacterias
causantes de la degradación de los alimentos, el
OZONO es también efectivo contra las esporas de
aquellos que se propagan y reproducen por esta vía.
Se conoce que las mencionadas esporas son muy
resistentes cuando las condiciones les resultan
adversas, pudiendo permanecer largo tiempo en
estado latente, trasladándose de lugar a través del
aire u otros medios hasta encontrar nuevamente
condiciones de temperatura y humedad propicias,
en cuyo caso dan lugar a una nueva infección. Es
por ello que las infecciones por microorganismos
esporulados son extremadamente difíciles de
erradicar por otros medios. En tales casos, el Ozono
brinda una protección muy eficaz.

Generadores de ozono para cámaras frigoríficas
(atmósfera ozonizada).
Ozono Estratosférico “BUENO”



Pag. 39
OZONO COMO GERMICIDA
Absorbe la radiación ultravioleta,
causante de diversas enfermedades.
El debilitamiento de la capa de
ozono no es la causa del
calentamiento global.
El denominado “agujero de ozono”
es la zona sobre la Antarctica con
niveles de ozono iguales o inferiors a
220 unidades Dobson.
E. TORRELLA
Pag. 40
E. TORRELLA
10
FORMACIÓN OZONO TROPOSFÉRICO
EL OZONO ESTRATOSFÉRICO
termosfera
km
Oxigeno atmosférico
mesosfera
Altitud
Oxidos nitrógeno
Ozono
Compuestos orgánicos volátiles (VOC)
[O3]max =
4×1012 cm-3
estratosfera
a 30 km
troposfera
Temperatura / K
E. TORRELLA
Pag. 41
EL OZONO ESTRATOSFÉRICO
Pag. 43
E. TORRELLA
Pag. 42
ACCIÓN DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA

El ozono estratosférico es la capa natural que protege todas las formas de
vida en la tierra contra los peligros de sobreexposición de la radiación
ultravioleta (UV) procedente del sol.

La formación, y también la destrucción, del ozono se hace en todas las
capas de la atmósfera, aunque la mayor concentración se sitúa entre los 15
y 35 km.

La radiación ultravioleta se subdivide en función de la longitud de onda:
Tipo
Long. onda (m)
Peligro
Potencial paro ozono
UV-C
0,20 à 0,29
Muy fuerte
Muy grande
UV-B
0,29 à 0,32
Fuerte
Grande - Medio
UV-A
0,32 à 0.4
Débil
Medio - Débil
E. TORRELLA
Pag. 44

La mayor parte de la radiación UV-A alcanza la superficie de la tierra,
pero debido a su débil energía, no es peligrosa para el ecosistema.

La radiación UV-B alcanza el suelo cuando la capa de ozono es delgada,
en principio favorece la sintesis de la vitamina D a nivel de la piel, pero en
gran cantidad produce efectos nocivos como golpes de calor, cáncer de
piel y debilitamiento del sistema inmunitario y un aumento de las
cataratas.

La radiación UV-C es la más peligrosa, y es neutralizada casi en su
totalidad por la capa de ozono.
E. TORRELLA
11
FORMACIÓN DEL OZONO ESTRATOSFÉRICO

MEDIDA DEL OZONO
En 1930 Sidney Chapman desarrolla
una teoría de la producción de ozono
estratosférico basada en un equilibrio
consiwstente en la disociación
fotoquímica y la recombinación del
oxígeno.


Producción:
O2 + h  O + O
( < .242 nm)
O + O2 + M  O3 + M
Destrucción:

El contenido en ozono se mide en
unidades Dobson, en honor de
Gordon M.B. Dobson, que diseño
en 1942 el instrument standard de
medida
de
ozono,
el
espectrómetro Dobson, el cual
mide la cantidad de ozono por
comparación de la intensidad
relativa de la radiación UVB (305
nm) que alcanza la tierra y la
radiación UVA (325 nm) a nivel
del suelo, sin ozono la radiación
UVB sería igual a la radiación
UVA en el suelo.

La unidad Dobson es igual a 10
micras de espesor de la capa de
ozono comprimido a condiciones
normales de temperatura y
presión (STP) en la columna.

Los problemas empiezan con
menos de 220 Dobson.
O3 + h  O + O2 ( < .320 nm)
O + O3   O2
E. TORRELLA
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DR. JAMES E. LOVELOCK
Pag. 47

En 1957, Lovelock inventó el detector de captura electrónica
(ECD), dispositivo capaz de detectar ínfimas cantidades de
compuestos químicos en la atmósfera, tales como derivados
halogenados y óxidos de nitrógeno. Con él a finales de 1960,
fue el primero en detectar la presencia generalizada de los
CFC en la atmósfera. Encuentra una concentración de 60
partes por billón de CFC-11 en Irlanda y, en una expedición
de investigación, parcialmente con fondos propios en 1972,
pasó a medir la concentración de CFC-11 desde el hemisferio
Norte de la Antártida hasta Calais, a bordo del buque de
investigación RRS Shackleton. Concluyó que el nivel de los
CFC no constituye "ningún riesgo concebible“. Sin embargo,
el experimento dió los primeros datos útiles sobre la
presencia ubicua de los CFC en la atmósfera.

Es el creador de la teoría “Gaia”, que postula que la biosfera
es una entidad autorregulada con capacidad para mantener
nuestro planeta sano mediante el control del ambiente
químico y físico.

En 2004 causó sensación en los medios de comunicación,
cuando rompió con muchos compañeros ecologistas al
pronunciar que "sólo la energía nuclear puede ahora detener
el calentamiento global". En su opinión, la energía nuclear es
la única alternativa realista a los combustibles fósiles que
tiene la capacidad de satisfacer las necesidades tanto a gran
escala de energía de la humanidad y reducir las emisiones de
efecto invernadero. Él es un miembro de Ecologistas abiertos
para la Energía Nuclear. "Yo soy un verde, y ruego a mis
amigos en el movimiento que abandonen su equivocada
objeción a la energía nuclear”.
E. TORRELLA
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DETECCIÓN DEL “AGUJERO” DE OZONO


E. TORRELLA
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El primer investigador que comprobó los efectos que se atribuyen a los CFC
sobre el debilitamiento del ozono atmosférico fue Shigeru Chubachi, con sus
medidas durante los años 1982/83 en la base antártica japonesa de Syowa.
Presentó sus trabajos en un Congreso en Tesalónica.
J. Farman, B, Gardiner y J. Shanklin científicos de la base Halley_Bay cuya
publicación es de 1985, eso sí en “Nature”.
E. TORRELLA
12
SEGUIMIENTO “AGUJERO” OZONO
El “agujero” en la capa de ozono

En 1962 Harry Wexler dió la voz de alarma
sobre las reacciones catalíticas del cloro y
bromo y su incidencia sobre la destrucción
del ozono.

En 1970, mientras examinaba el potencial
impacto del transporte supersónico (SST)
sbre la estratosfe, Paul Crutzen identificó a
los óxidos de nitrógeno como destructores de
ozono en ciclos catalíticos.
1960s y principios de 1970s; USA and
UK/France desarrollan el transporte supersónico
(SST). Los radicales HOx y NOx de escape
servirían de catalizadores en la destrucción de
ozono.
• US cancela el SST, por motivos económicos.
• UK/France construyen el Concorde.
•Utilización de abonos nitrogenados
•

E. TORRELLA
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QUÍMICA DEL OZONO
En Junio de 1974 Sherwood Rowland y
Mario Molina daban cuenta de los resultados
de sus investigaciones sobre la acción de los
CFC (cloro) sobre la capa de ozono (Poca
difusión). En Septiembre 1974 los presentan
en la American Chemical Society (Amplia
difusión; dos artículos en el New York
Times). Esta línea de investigación les valió,
junto a P. Crutzen la obtención del premio
Nobel de Química en 1995.
E. TORRELLA
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VIAJE DE LOS CFC A LOS POLOS
Radiación
Ultravioleta
BASES
CREACIÓN O3
O2 + U V ----- O + O
+
O + O2 + M ----- O3 + M
DESTRUCCIÓN O3
O3 + UV ------- O2 + O
ACCIÓN CFC
CFC + UV ----- CL + CFC’
X + O3 --------- XO + O2
XO + O --------- X + O2
O + O3 --------- O2 + O2
X = H, OH, NO, CL, BR
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
13
Potencial de agotamiento de ozono PAO (ODP)


PAO (ODP) de los principales SAO
El potencial de agotamiento del ozono (PAO) es una medida que se
utiliza para designar los efectos destructivos de una sustancia sobre
la capa de Ozono. Precisamente, el PAO de una determinada
sustancia se define como la relación de la pérdida global de ozono
debido a la sustancia en cuestión. Por ejemplo El potencial de
agotamiento del ozono (PAO) de un compuesto químico como el
triclorofluorometano (R-11 o CFC-11) se fijó en un PAO de 1.0,
mientras tanto el Clorodifluorometano (R-22), tiene un PAO de
0,05, el CFC o R11 tiene el potencial máximo entre los CFCs
debido a la presencia de tres átomos de cloro en la molécula.

CFC-11
1.0


CFC-12
1.0

Méthylchloroforme
0.1

CFC-113
0.8

HCFC-22
0.055

CFC-114
1.0

HCFC-123
0.020

CFC-115
0.6

HCFC-141b
0.110
Existen también sustancias como los bromados en donde el PAO
suele ser mayor en el rango 5 a 15, debido a una reacción más
agresiva de bromo con el ozono. Los HCFCs pueden presentar un
PAO en el rango 0,005, esto a causa de la presencia del hidrógeno,
que les lleva a reaccionar ya en la troposfera y por lo tanto
reduciendo sus posibilidades de llegar a la estratosfera. Los HFCs
no tienen un contenido de cloro, por lo que el PAO es igual a 0.

Halon 1211
3.0

HCFC-142b
0.065

Halon 1301
10.0

Bromuro de metilo
0.600

Halon 2402
6.0
E. TORRELLA
PAO(ODP)
EFECTO
1
1
0.9
0.7
0.4
0.7
0.2
25%
40%
10%
HCFC
R-22
R-142b
R-123
0.05
0.01
0.02
1%
HCF
R-134a
R-152a
0
0
E. TORRELLA
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POTENCIAL DESTRUCTOR DE OZONO. ODP
FLUIDO
CFC
R-11
R-12
R-113
R-114
R-115
R-500
R-502
Tétrachlorure de carbone 1.1
EL PROTOCOLO DE MONTREAL

Primera acción internacional para reducir la producción de fluidos en los
que entran a formar parte el cloro y el bromo, en lo que se refiere a
refrigerantes esto pone en entredicho a los CFC y HCFC. Las acciones
más importantes llevadas a cabo, han sido:






1987. “36” naciones firman el Protocolo de Montreal, con la ausencia de China y
Rusia.
1988. Du Pont para la producción de CFC’s.
1992. “93” naciones firman el Protocolo de Copenhagen.
Reglamento CE 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo, que regula las
sustancias que agotan la capa de ozono.
2006. Primeros informes que el “agujero” de ozono puede ser recuperado en un
plazo de 50 a 100 años (Nature (2006) 441, 39-45). A.R. Ravishankara and E.R.
Lovejoy, JCS Faraday Trans., (1994) 90, 2159. “Cuando los CFC se inventaron y
se liberaron en la atmósfera, no se conocían sus efectos. Afortunadamente, los
CFC son gases de relativamente corta duración (aprox. 100 años) en comparación
con los perfluorocarbonos, CxFy (cerca de 1.000 años), tomará solamente
alrededor de un siglo para que los CFC sean retirados de la atmósfera una vez se
reduzcan sus emisiones”.
2009 Reglamento (CE) nº 1005/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo, sobre
las sustancias que agotan la capa de ozono (Versión refundida del Reglamento
2037/2000).
El potencial de destrucción de ozono ODP (PAO en español) es una magnitud
relativa con relación a la acción del R-11 al que se toma como valor unidad.
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E. TORRELLA
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E. TORRELLA
14
Ozono. Limitaciones

1987 September, Protocolo de Montreal, 24 naciones y la CEE firman la
congelación de la producción al nivel de 1986.

1989 El primer equipo con HCFC-123.

1990 El primer equipo con HFC-134a.

1990 Conferencia de Londres, eliminación de los HCFCs antes de 2040 y si es
posible en 2020.

1992 se comercializan nuevas mezclas (azeotropos y zeotropos).

1992 Conferencia de Copenhagen. Eliminación de los CFC al final de 1995, final
de producción e HCFC en el año 1996, y fin utilización en 2029.

1995 Reunión de Nairobi (Kenya), propuesta de aceleración la eliminación de
HCFCs.

1995, el 16 de Septiembre se proclama como Día Internacional de la preservación
de la capa de ozono.
NORMATIVA RELATIVA A GASES DE
AGOTAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO
E. TORRELLA
Pag. 57
Reglamento (CE) nº 2037/2000 de 29-6-2000
01/10/2000 01/01/2001
CFC
I. Reglamento (CE) nº
2037/2000 del parlamento
europeo y del consejode 29
de junio de 2000 2009
sobre las sustancias que
agotan la capa de ozono
NORMATIVA
01/01/2010
01/01/2015
Prohibida la
venta y uso
(nuevo o
recarga) de
fluidos CFC
Prohibido el uso de
HCFC en todos los
equipos fabricados
o en instalaciones
realizadas a partir
de 01/01/2001 a
excepción de:
OZONO
E. TORRELLA
01/01/2004
HCFC
II. Reglamento (CE) nº
1005/2009 del parlamento
europeo y del consejo de 16
de septiembre de 2009
sobre las sustancias que
agotan la capa de ozono
Pag. 59
01/07/2002
-Equipos de A/C de
potencia frigorífica
inferior a 100kW
- Equipos de A/C
tipo bomba de
calor
Pag. 60
Prohibido el uso
de HCFC
en equipos de
A/C de potencia
frigorífica
inferior a 100
kW, excepto
bombas de calor
Prohibido
el uso de
HCFC en
equipos de
bomba de
calor
Prohibido el uso
de HCFC para
mantenimiento y
operación,
excepto los
HCFC de
procedencia de
reciclado o
regeneración
DEROGADA POR EL REGLAMENTO (CE) Nº 1005/2009 DEL PARLAMENTO
EUROPEO Y DEL CONSEJO DE 16 DE SEPTIEMBRE DE 2009 SOBRE LAS
SUSTANCIAS QUE AGOTAN LA CAPA DE OZONO
Prohibido el
uso de HCFC
en todos los
usos
E. TORRELLA
15
REGLAMENTO CE 1005/2009 DE 16-9-2009
REGLAMENTO CE 1005/2009 DE 16-9-2009
Artículo 4. Producción de sustancias reguladas.- Queda prohibida la producción de sustancias reguladas.
Estas son las sustancias enumeradas en su anexo I, incluidos sus isómeros, ya sea solas o en mezcla e
independientemente de que sean sustancias vírgenes, recuperadas, recicladas o regeneradas. En el anexo I
existen varios grupos, siendo el grupo I los CFC y el grupo VIII los HCFC, ambos utilizados como fluidos
refrigerantes.
Artículo 5. Introducción en el mercado y uso de sustancias reguladas
1. Quedan prohibidos el uso y la introducción en el mercado de sustancias reguladas.
Artículo 11. Producción, introducción en el mercado y uso de hidroclorofluorocarburos e introducción en el
mercado de productos y aparatos que contengan hidroclorofluorocarburos o dependan de ellos.
3. No obstante lo dispuesto en el artículo 5, hasta el 31 de diciembre de 2014, los hidroclorofluorocarburos
regenerados podrán introducirse en el mercado y usarse para el mantenimiento y la revisión de aparatos de
refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor en servicio, siempre y cuandoel recipiente lleve una
etiqueta que indique que la sustancia hasido regenerada, así como información sobre el número de lote yel
nombre y la dirección del servicio de regeneración.
4. Hasta el 31 de diciembre de 2014, los hidroclorofluorocarburos reciclados podrán usarse para el
mantenimiento y la revisión de los aparatos de refrigeración y aire acondicionado y las bombas de calor en
servicio, siempre y cuando hayan sido recuperados de estos aparatos y únicamente puedan utilizarse por la
empresa que efectuó la recuperación como parte del mantenimiento o la revisión o para la que se efectuó la
recuperación comoparte del mantenimiento y la revisión.
5. No obstante lo dispuesto en el artículo 5, hasta el 31 de diciembre de 2019, los hidroclorofluorocarburos
podrán introducirse en el mercado para reenvasado y posterior exportación.
Artículo 11. Producción, introducción en el mercado y uso de hidroclorofluorocarburo e introducción en
el mercado de productos y aparatos que contengan hidroclorofluorocarburos o dependan de ellos.
1. No obstante lo dispuesto en el artículo 4, podrán producirse hidroclorofluorocarburos siempre y
cuando cada productor garantice lo siguiente:
a) el nivel calculado de su producción de hidroclorofluorocarburos en el período comprendido
entre el 1 de enero de 2010 y el 31 de diciembre de 2010 y en cada período de 12 meses subsiguiente
hasta el 31 de diciembre de 2013 no sobrepasa el 35% del nivel calculado de su producción de
hidroclorofluorocarburos en 1997;
b) el nivel calculado de su producción de hidroclorofluorocarburos en el período comprendido
entre el 1 de enero de 2014 y el 31 de diciembre de 2014 y en cada período de 12 meses subsiguiente
hasta el 31 de diciembre de 2016 no sobrepasa el 14% del nivel calculado de su producción de
hidroclorofluorocarburos en 1997;
c) el nivel calculado de su producción de hidroclorofluorocarburos en el período comprendido
entre el 1 de enero de 2017 y el 31 de diciembre de 2017 y en cada período de 12 meses subsiguiente
hasta el 31 de diciembre de 2019 no sobrepasa el 7% del nivel calculado de su producción de
hidroclorofluorocarburos en 1997.
d) no produce hidroclorofluorocarburos después del 31 de diciembre del año 2019.
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E. TORRELLA
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Los CFC’s
RESTRICCIÓN USA HFC-22
•
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Según A.R. Ravishankara
and E.R. Lovejoy, JCS
Faraday Trans., (1994) 90,
2159. “Cuando los CFC se
inventaron y se liberaron
en la atmósfera, no se
conocían
sus
efectos.
Afortunadamente, los CFC
son gases de relativamente
corta duración (aprox. 100
años) en comparación con
los perfluorocarbonos, CxFy
(cerca de 1.000 años),
tomará
solamente
alrededor de un siglo para
que los CFC sean retirados
de la atmósfera una vez se
reduzcan sus emisiones”.
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