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    Explicación de la química de los fluidos térmicos

    Dow Chemical ofrece dos tipos básicos de fluidos térmicos de baja temperatura con su cartera DOWTHERM™ (a base de etilenglicol) y DOWCAL™ (a base de propilenglicol).  Ambas químicas están bien establecidas como soluciones eficaces para el control de la temperatura, pero ¿en qué se diferencian y qué solución es el fluido adecuado para sus necesidades? Este artículo pretende simplificar y responder a estas preguntas para garantizar una selección adecuada del fluido térmico.

     

Experiencia en fluidos térmicos - DOWCAL™ y DOWTHERM™


DOWCAL™ y DOWTHERM™ son la solución para los requisitos de transferencia de calor a baja temperatura, con más de 30 años de éxito demostrado en sistemas HVAC, instalaciones de procesamiento de alimentos y otros equipos expuestos a temperaturas moderadas (<350 °F). Hay ligeras diferencias en la composición química de estos productos, pero no se requieren procedimientos de manipulación y funcionamiento separados e individuales.
 
Hay tres factores principales que debe evaluar al decidir entre una solución de propilenglicol y una de etilenglicol:

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    Toxicidad Relativa

    El etilenglicol (EG) está clasificado como moderadamente tóxico si se ingiere, siendo la dosis letal de aproximadamente 100mL o 3 onzas.  En entornos industriales en los que los trabajadores pueden estar expuestos al EG por inhalación, contacto con la piel o los ojos, los problemas de salud son relativamente menores.
     
    El propilenglicol (PG) presenta una baja toxicidad oral y se ha utilizado durante mucho tiempo en productos alimentarios y farmacéuticos. La exposición industrial no suele ser motivo de preocupación para la salud.  Aunque estos fluidos difieren ligeramente, se recomienda tratar ambos productos con las mismas precauciones, manipulación y procesos seguros.
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    Impacto Normativo

    El etileno y el propilenglicol no aparecen en la lista de "sustancias peligrosas" de la EPA.  Sin embargo, DOWTHERM™ está sujeto a los requisitos de información de la Ley de Enmiendas y Reautorización del Superfondo (SARA) y la Ley de Respuesta Ambiental Integral, Compensación y Responsabilidad (CERCLA) debido a su toxicidad oral aguda y el potencial contaminante del aire.
     
    El PG está considerado como GRAS (generalmente reconocido como seguro) por la FDA según el 21 CFR 187.1666 y puede utilizarse en una amplia gama de equipos de alimentación, bebidas y productos farmacéuticos.
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    Eficiencia de la transferencia de calor

    El PG es más viscoso que el EG, especialmente a temperaturas muy bajas.  El resultado es una posible pérdida de eficiencia en las aplicaciones de refrigeración.
     
    Para determinar mejor la eficiencia de la transferencia de calor en un intercambiador de calor refrigerado por aire, se puede utilizar la siguiente ecuación;

    Heat-Transfer-Equation.png

    Cuando se utiliza con una dilución del 50% en agua (Tabla 1), se observa una diferencia apreciable de eficiencia entre el EG (4,7% de pérdida) y el PG (11,7% de pérdida) debido a la mayor viscosidad del fluido PG.  
     
Tabla 1: Comparación de la transferencia de calor (50% EG) con (50% PG)
    Temp °C
    Re (EG)
    Re (PG)
    hi (EG)
    hi (PG)
    A†
    U (EG)
    U (PG)
    B††
    76.6
    54,612
    45,564
    968
    855
    11.7
    18.69
    18.64
    99.7
    48.8
    31,554
    23,648
    739
    628
    15.0
    18.58
    18.49
    99.5
    21.1
    15,318
    8,983
    508
    356*
    29.9
    18.36
    18.09
    98.5
    -3.8
    6,152
    2,478
    275*
    121*
    56.0
    17.82
    16.46
    92.4
    -17.7
    3,054
    947
    151*
    --*
    --*
    16.92
    --**
    --
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Tabla 2: Comparación de las propiedades físicas de EG y PG
     
    Propilenglicol (100%)
    Propilenglicol (100%)
    Etilenglicol (solución al 50%)
    Propilenglicol (solución al 50%)
    Peso Molecular
    62.1
    76.1
    --
    --
    Punto de congelacíon
    8°F (-13°C)
    -71°F (-58°C) Tg
    -34°F (-36°C)
    -29°F (-33°C)
    Gravedad Específica
    1.110
    1.033
    1.082
    1.050
    Densidad (lb/ft^3)
    69.12
    64.32
    67.05
    65.14
    Punto de Inflamacíon
    240°F (115°C)
    220°F (104°C)
    None
    None
    Punto de Ebulición
    387°F (198°C)
    369°F (188°C)
    225°F (108°C)
    222°F (105°C)

Explicación de las propiedades físicas


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    Viscosidad

    El PG es más viscoso que el EG, esta diferencia es especialmente notable a bajas temperaturas donde la viscosidad aumenta. Cuando se opera a 170°F la diferencia de viscosidad entre el EG y el PG es de aproximadamente un 10% y generalmente es imperceptible.  A temperaturas más frías y en condiciones de arranque, el PG requerirá mucha más energía. 
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    Punto de congelación

    El propilenglicol tiene un peso molecular más alto que el EG y es menos eficaz para reducir el punto de congelación del agua.  Se requiere aproximadamente un 2% más de concentración de PG para ofrecer una protección contra la congelación equivalente a la de una solución basada en EG.
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    Gravedad específica

    La gravedad específica del propilenglicol es muy similar a la del agua, por lo que es imposible identificar la gravedad específica de las soluciones de PG del mismo modo que se puede hacer con las soluciones de EG.  En un nivel alto, un galón de PG pesará menos que el EG.
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    Parámetro de solubilidad

    El PG tiene una mayor afinidad por los materiales oleosos que el EG, lo que se refleja en el parámetro de solubilidad más bajo.  El PG actúa ligeramente mejor como disolvente que el EG y puede tener un mayor efecto sobre algunos plásticos/elastómeros a temperaturas más altas.

     

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