Monografías

Nomenclatura ashrae/ansi ODS

(Ozone depleting substances)

  1. Introducción
  2. Objetivos
  3. Sistema numérico para CFCS, HCFCS, y halones
  4. Conclusiones
  5. Bibliografía
  6. Anexo

INTRODUCCIÓN

Los ODS Ozone Depleting Sustances o sustancias que disminuyen la capa de ozono. A estos compuestos que relativamente tienen moléculas muy pequeñas se los ha utilizado para la industria de la refrigeración. La utilización de la nomenclatura internacional para nombrarlos no es muy fácil y es confusa, para el común de la gente. Por ejemplo 1,1-Dicloro, 1-Fluoro Etano (CFCl2-- CH3). Es más manejable el CFC-141b comparativamente. Es así que la empresa química fabricante de refrigerantes ASHRAE/ANSI desarrolla una nomenclatura llamada "NUMBER DESIGNATION AND SAFETY CLASSIFICATION OF REFRIGERANTS" que luego será acogida por el mundo para nombrar CFCs, HCFCs, y halones.

Pedagógicamente se utiliza dos formas de enseñarla. Que serán abordadas en el desarrollo del trabajo. Con ejemplos y una exposición, para entender mejor esta nomenclatura. La información es una recopilación de páginas web las cuales se adjunta como bibliografía al final del trabajo.

La importancia de conocer estos compuestos que ecológicamente dañan la capa de ozono, nos ayudará en el momento de elegir sistemas refrigerantes, aerosoles, y otros tipos de mecanismos que utilicen estas sustancias.

OBJETIVOS

  1. Investigar las diferentes nomenclaturas para nombrar los ODS.
  2. Conocer los componentes de los CFCs, HCFCs y halones
  3. Relacionar la nomenclatura internacional con la nomenclatura ASHRAE/ANSI.
  4. Exponer didácticamente los objetivos 1, 2 y 3.
  5. Concienciar acerca del uso de los CFCs y los efectos sobre la capa de ozono.

SISTEMA NUMÉRICO PARA CFCS, HCFCS, Y HALONES

Varios ODS (Ozone Depleting Sustances o sustancias que disminuyen la capa de ozono) son numerados de acuerdo al sistema ASHRAE/ANSI desarrollado décadas atrás y últimamente muy usado alrededor del mundo. La nomenclatura se basa en la estructura molecular de cada compuesto.

PREFIJOS.

Los prefijos CFC, HCFC, HFC, PFC, y halones, implícitamente determinan la composición atómica de la sustancia. En los CFCs y HCFCs la primera "C" corresponde al Cloro; "F" se relaciona con el Fluor; "H" es por el Hidrógeno; y la última "C" corresponde al Carbono. Estos compuestos son los más depredadores de la capa de ozono por tener en su estructura molecular cloro. Sus substitutos son los HFC, PFC. Estos compuestos no tienen cloro por lo que el "H" corresponde al Hidrógeno, "F" al Fluor, y "C" al carbono. En el caso del prefijo PFC, significa "perfluorocarbono" , indicando que el carbono esta enlazado totalmente con flúores. Los halones, término utilizado para designar compuestos que contienen F, Cl, H, C y Br.

Prefijo

Significado

Átomos presentes en la molécula

CFC

Clorofluorocarbono

Cl, F, C

HCFC

Hidroclorofluorocarbono

H, Cl, F, C

HBFC

Hidrobromofluorocarbono

H, Br, F, C

HFC

Hidrofluorocarbono

H, F, C

HC

Hidrocarbono

H, C

PFC

Perfluorocarbono

F, C

Halon

N/A

Br, Cl (en algunos pero no en todos), F, H (en algunos pero no en todos), y C

La nomenclatura para los alones es diferente por lo que se los separa en dos clases: la "Clase I" corresponde a los CFCs, HCFCs, HFCs, PFCs y la Clase II a los Halones.

CLASE I

Ya sabemos que el prefijo nos indica la clase de átomos que tiene la molécula, pero no sabemos cuantos de cada especie. Surgiendo dos formas pedagógicas de determinarlos:

  1. Por unidades, decenas y centenas del número que acompaña al prefijo.

    • El dígito correspondiente a las unidades corresponde al número de Flúores en la molécula.

    • El valor de las decenas representa el número de Hidrógenos más uno presentes.

    • El dígito de las centenas indica el número de carbonos en cada molécula menos uno.

    • Y la cantidad de cloros se deduce de la valencia del carbono y sus posibles enlaces. Sabiendo que las moléculas son derivados de los alcanos deducimos el número de enlaces con: 2C+2. si la cantidad de átomos de Fluor e Hidrógeno no han completado los enlaces, los restantes corresponden al número de cloros en la molécula.

Ejemplo:

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

HCFC-141b

 El número de cloros lo calculamos por diferencia:

# de enlaces = 2C + 2 = 2(2) + 2 = 6

# de átomos calculados de Fluor e Hidrógeno = 1 F + 3 H = 4 átomos

# de enlaces por llenar 6 – 4 = 2 correspondientes a los cloros

Obteniendo la fórmula del compuesto:

HCFC-141b = C2H3FCl2

  1. Por la adición de 90 al número seguido del prefijo.

    • Sumamos 90 al número que acompaña al prefijo.

    • Al nuevo número obtenido lo analizamos en unidades decenas y centenas.

    • Las unidades indican el número de flúores en el compuesto.

    • Las decenas el número de hidrógenos.

    • Las centenas el número de carbonos.

    • El número de cloros se obtiene de la misma forma anterior.

Ejemplo:

HCFC-141a

141 + 90 = 2 3 1

#C #H #F

 El número de cloros lo calculamos por diferencia:

# de enlaces = 2C + 2 = 2(2) + 2 = 6

# de átomos calculados de Fluor e Hidrógeno = 1 F + 3 H = 4 átomos

# de enlaces por llenar 6 – 4 = 2 correspondientes a los cloros

Obteniendo la misma fórmula anterior:

HCFC-141b = C2H3FCl2

ISÓMEROS

En los casos anteriores se observa la presencia de una letra que acompaña al número, esta indica la existencia de isómeros (compuesto que contiene los mismos átomos pero con diferente distribución de los mismos alrededor de la cadena de carbonos)

Concluyendo que no existirán isómeros para compuestos de un solo carbono; Para los compuestos de dos carbonos pueden presentar tres isómero los cuales llevarán las letras a, b ; Para el de tres carbonos se utilizarán las letras a, b, c, etc dependiendo de las combinaciones que puedan darse.

Las letras se asignan por la distribución de átomos en el carbono central de la cadena. Siguiendo la siguiente tabla:

Átomos del Carbono Central

Letra Código

Cl2

a

Cl, F

b

F2

c

Cl, H

d

H, F

e

H2

f

Las letras dependen también de peso molecular de los átomos en cada carbono.

Ejemplo:

Para los casos anteriores:

HCFC-141:

CHFCl - CH2Cl (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 37.5 y 55.5)

HCFC-141a:

CHCl2 - CH2F (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 21 y 72)

HCFC-141b:

CFCl2 - CH3 (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 3 y 90)

Para el HFC-134, los isómeros son:

HFC-134:

CHF2 - CHF2 (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 39 y 39)

HFC-134a:

CF3 - CH2F (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 21 y 57)

CLASE II

Corresponde a los halones. El número precedido al prefijo Halon indica la cantidad de átomos de C, F, Cl y Br. Directamente siendo:

    • Las unidades corresponden a los átomos de Br.

    • Las decenas indican el número de Cl.

    • Las centenas, el número de F.

    • La unidad de mil señala los átomos de C.

    • Los átomos de Hidrógeno se los calcula por diferencia de la misma forma que en los casos anteriores.

Ejemplo:

Halon 1211

1 2 1 1

#C #F #Cl # Br

Para esta molécula hay 2 (2) + 2 = 4 enlaces, los cuales están copados por 1 Br, 1 Cl, y 2 F, sin permitir la presencia de hidrógenos.

Si existen isómeros se termina con la letra correspondiente.

REFRIGERANTES.

En la industria se utilizan muchos de estos gases para expandirlos y de esta manera enfriar sistemas. en el mercado estos gases se los compra con el nombre de R-102, R-400, etc. La R sustituye a las palabras CFCs, CSF, etc significando Refrigerante.

En el mercado también se encuentran mezclas de estos gases. Por ejemplo el R-401A el cual contiene 53% de HCFC-22 o R-22; 13% de R-152a o HFC-152a y 34% de CFC-124 o R-124. Pero el R-401B contiene 61% de R-22, 11% de R-152a y 28% de R-124. Estas composiciones dependen de los proveedores los cuales especifican en los catálogos de compra.

ODS Y SU POTENCIAL DE DISMINUCIÓN DE OZONO.

Las substancias como los CFCs, y las otras que se citan, que disminuyen la capa de ozono no destruyen el ozono ellas directamente. Primero sufren fotólisis, formando cloruro de hidrógeno (HCl) o nitrato de cloro (ClONO2), moléculas que tampoco reaccionan con el ozono directamente, pero que se descomponen lentamente dando, entre otras cosas, una pequeña cantidad de átomos de cloro (Cl) y de moléculas de monóxido de cloro (ClO) que son las que catalizan la destrucción del ozono.

Las reacciones envueltas en los procesos de destrucción son más de 100, pero se pueden simplificar en las siguientes:

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Cl + O3 ClO + O2

ClO + O Cl + O2

Efecto neto:  O3 + O 2 O2

El átomo de cloro actúa como catalizador, es decir, no es consumido en la reacción, por lo que destruye miles de moléculas de ozono antes de desaparecer. El átomo de bromo es aún más destructivo que el de cloro (unas 10 o 100 veces más). Compuestos formados por H, Cl, F y C. Se están utilizando como sustitutos de los CFCs porque muchas de sus propiedades son similares y son menos dañinos para el ozono al tener una vida media más corta y liberar menos átomos de Cl. Sus potenciales de disminución del ozono están entre 0.01 y 0.1. Pero como siguen siendo dañinos para la capa de ozono se consideran sólo una solución provisional y su uso ha sido prohibido en los países desarrollados a partir del año 1930.

Halones

Los halones son compuestos formados por Br, F y C. Por su capacidad para apagar incendios se usan en los extintores, aunque su fabricación y uso está prohibido en muchos países por su acción destructora del ozono. Su capacidad de dñar la capa de ozono es muy alta porque contienen Br que es un átomo muchos más efectivo destruyendo el ozono que el Cl. Así, el halon 1301 y el halon 1211 tienen potenciales de destrucción del ozono de 13 y 4 respectivamente.

En el siguiente cuadro podemos apreciar algunos ODS y su capacidad de descomponer ozono.

Nombre Químico

Tiempo de vida en años

Potencial de destrucción

Potencial de Calentamiento Global 1

Potencial de Calentamiento Global 2

CAS Número

Grupo I

CFC-11 (CCl3F)
Trichlorofluoromethane

45

1.0

4000

 4600

75-69-4

CFC-12 (CCl2F2)
Dichlorodifluoromethane

100

1.0

8500

10600

75-71-8

CFC-113 (C2F3Cl3)
1,1,2-Trichlorotrifluoroethane

85

0.8

5000

 6000

76-13-1

CFC-114 (C2F4Cl2)
Dichlorotetrafluoroethane

300

1.0

9300

 9800

76-14-2

CFC-115 (C2F5Cl)
Monochloropentafluoroethane

1700

0.6

9300

10300

76-15-3

Group II

Halon 1211 (CF2ClBr)
Bromochlorodifluoromethane

11

 3.0

 1300

353-59-3

Halon 1301 (CF3Br)
Bromotrifluoromethane

65

10.0

5600

 6900

75-63-8

Halon 2402 (C2F4Br2)
Dibromotetrafluoroethane

6.0

124-73-2

Group III

CFC-13 (CF3Cl)
Chlorotrifluoromethane

640

1.0

11700

14000

75-72-9

CFC-111 (C2FCl5)
Pentachlorofluoroethane

1.0

354-56-3

CFC-112 (C2F2Cl4)
Tetrachlorodifluoroethane

1.0

76-12-0

CFC-211 (C3FCl7)
Heptachlorofluoropropane

1.0

422-78-6

CFC-212 (C3F2Cl6)
Hexachlorodifluoropropane

1.0

3182-26-1

CFC-213 (C3F3Cl5)
Pentachlorotrifluoropropane

1.0

2354-06-5

CFC-214 (C3F4Cl4)
Tetrachlorotetrafluoropropane

1.0

29255-31-0

CFC-215 (C3F5Cl3)
Trichloropentafluoropropane

1.0

4259-43-2

CFC-216 (C3F6Cl2)
Dichlorohexafluoropropane

1.0

661-97-2

CFC-217 (C3F7Cl)
Chloroheptafluoropropane

1.0

422-86-6

Group IV

CCl4
Carbon tetrachloride

35

1.1

1400

1400

56-23-5

Group V

Methyl Chloroform (C2H3Cl3)
1,1,1-trichloroethane

4.8

0.1

110

140

71-55-6

Group VI

Methyl Bromide (CH3Br)

0.7

0.6

   5

74-83-9

Lista de sustitutos del los ODS:

Nombre Químico

Tiempo de vida en años

Potencial de destrucción

Potencial de Calentamiento Global 1

Potencial de Calentamiento Global 2

CAS Número

HCFC-21 (CHFCl2)
Dichlorofluoromethane

2.0

0.04

210

75-43-4

HCFC-22 (CHF2Cl)
Monochlorodifluoromethane

11.8

0.055

1700

1900

75-45-6

HCFC-31 (CH2FCl)
Monochlorofluoromethane

0.02

593-70-4

HCFC-121 (C2HFCl4)
Tetrachlorofluoroethane

0.01-0.04

354-14-3

HCFC-122 (C2HF2Cl3)
Trichlorodifluoroethane

0.02-0.08

354-21-2

HCFC-123 (C2HF3Cl2)
Dichlorotrifluoroethane

1.4

0.02

93

120

306-83-2

HCFC-124 (C2HF4Cl)
Monochlorotetrafluoroethane

6.1

0.022

480

620

2837-89-0

HCFC-131 (C2H2FCl3)
Trichlorofluoroethane

0.007-0.05

359-28-4

HCFC-132b (C2H2F2Cl2)
Dichlorodifluoroethane

0.008-0.05

1649-08-7

HCFC-133a (C2H2F3Cl)
Monochlorotrifluoroethane

0.02-0.06

75-88-7

HCFC-141b (C2H3FCl2)
Dichlorofluoroethane

9.2

0.11

630

700

1717-00-6

HCFC-142b (C2H3F2Cl)
Monochlorodifluoroethane

18.5

0.065

2000

2300

75-68-3

HCFC-221 (C3HFCl6)
Hexachlorofluoropropane

0.015-0.07

422-26-4

HCFC-222 (C3HF2Cl5)
Pentachlorodifluoropropane

0.01-0.09

422-49-1

HCFC-223 (C3HF3Cl4)
Tetrachlorotrifluoropropane

0.01-0.08

422-52-6

HCFC-224 (C3HF4Cl3)
Trichlorotetrafluoropropane

0.01-0.09

422-54-8

HCFC-225ca (C3HF5Cl2)
Dichloropentafluoropropane

2.1

0.025

180

422-56-0

HCFC-225cb (C3HF5Cl2)
Dichloropentafluoropropane

6.2

0.033

620

507-55-1

HCFC-226 (C3HF6Cl)
Monochlorohexafluoropropane

0.02-0.1

431-87-8

HCFC-231 (C3H2FCl5)
Pentachlorofluoropropane

0.05-0.09

421-94-3

HCFC-232 (C3H2F2Cl4)
Tetrachlorodifluoropropane

0.008-0.1

460-89-9

HCFC-233 (C3H2F3Cl3)
Trichlorotrifluoropropane

0.007-0.23

7125-84-0

HCFC-234 (C3H2F4Cl2)
Dichlorotetrafluoropropane

0.01-0.28

425-94-5

HCFC-235 (C3H2F5Cl)
Monochloropentafluoropropane

0.03-0.52

460-92-4

HCFC-241 (C3H3FCl4)
Tetrachlorofluoropropane

0.004-0.09

666-27-3

HCFC-242 (C3H3F2Cl3)
Trichlorodifluoropropane

0.005-0.13

460-63-9

HCFC-243 (C3H3F3Cl2)
Dichlorotrifluoropropane

0.007-0.12

460-69-5

HCFC-244 (C3H3F4Cl)
Monochlorotetrafluoropropane

0.009-0.14

HCFC-251 (C3H4FCl3)
Trichlorofluoropropane

0.001-0.01

421-41-0

HCFC-252 (C3H4F2Cl2)
Dichlorodifluoropropane

0.005-0.04

819-00-1

HCFC-253 (C3H4F3Cl)
Monochlorotrifluoropropane

0.003-0.03

460-35-5

HCFC-261 (C3H5FCl2)
Dichlorofluoropropane

0.002-0.02

420-97-3

HCFC-262 (C3H5F2Cl)
Monochlorodifluoropropane

0.002-0.02

421-02-03

HCFC-271 (C3H6FCl)
Monochlorofluoropropane

0.001-0.03

430-55-7

CONCLUSIONES

    1. Se investigo las diferentes nomenclaturas para nombrar los ODS.
    2. Los componentes de los CFCs, HCFCs y halones se han estudiado con ejemplos.
    3. Se ha relacionado la nomenclatura internacional con la nomenclatura ASHRAE/ANSI.
    4. La exposición del trabajo se realizó, con el éxito, de que los asistentes entendieron la nomenclatura comercial de los ODS.
    5. Con la exposición se espera concienciar acerca del uso de los CFCs y los efectos sobre la capa de ozono. Para ser aplicados en nuestra vida profesional a futuro en toma de decisiones, y en el presente en la compra de productos que atenten a la capa de ozono.

BIBLIOGRAFÍA

U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. "Numbering Scheme for Ozone-Depleting Substances and their Substitutes". Thursday, June 6th, 2002
URL: http://www.epa.gov/docs/ozone/geninfo/numbers.html

(19-01-2003)

U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. "Class I Ozone-Depleting Substances". Thursday, June 6th, 2002.

URL: http://www.epa.gov/docs/ozone/ods.html

(19-01-2003)

U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. "Class II Ozone-Depleting Substances". Thursday, June 6th, 2002.

URL: http://www.epa.gov/docs/ozone/ods2.html

(19-01-2003)

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. "Sustancias que disminuyen el ozono"

URL:http://www1.ceit.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/361SustDismOzo.htm

ASHRAE/ANSI AMERICAN SOCIETY OF HEATING REFRIGERANT AND AIR CONDITION ENGINEERS, INC. "Number Designation and Safety Calsification of Refrigerants"

URL: http://www.ashrae.org/

 

ANEXO

Prefijo

Significado

Átomos presentes en la molécula

CFC

Clorofluorocarbono

Cl, F, C

HCFC

Hidroclorofluorocarbono

H, Cl, F, C

HBFC

Hidrobromofluorocarbono

H, Br, F, C

HFC

Hidrofluorocarbono

H, F, C

HC

Hidrocarbono

H, C

PFC

Perfluorocarbono

F, C

Halon

N/A

Br, Cl (en algunos pero no en todos), F, H (en algunos pero no en todos), y C

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

  PEDAGÓGICAMENTE

 HCFC-141b HCFC-141a

141 + 90 = 2 3 1

#C #H #F

HCFC-141:

CHFCl - CH2Cl (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 37.5 y 55.5)

HCFC-141a:

CHCl2 - CH2F (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 21 y 72)

HCFC-141b:

CFCl2 - CH3 (Pesos atómicos entre los 2 carbonos = 3 y 90)

Átomos del Carbono Central

Letra Código

Cl2

a

Cl, F

b

F2

c

Cl, H

d

H, F

e

H2

f

Halon 1211

1 2 1 1

#C #F #Cl # Br

LOS HIDRÓGERNOS SE CALCULAN POR DIFERENCIA

REFRIGERANTES

SE LOS ANTEPONE LA LETRA R

SEGUIDA POR EL NÚMERO CARACTERÍSTICO

R-12, R-502, R-131

SUSTITUTOS DE LOS CFCs

QUE NO CONTENGAN CLORO NI BROMO

Y SU TIEMPO DE VIDA MEDIO SEA CORTO

Nombre Químico

Tiempo de vida en años

Potencial de destrucción

Potencial de Calentamiento Global 1

Grupo I

CFC-11 (CCl3F)

45

1.0

4000

CFC-12 (CCl2F2)

100

1.0

8500

CFC-113 (C2F3Cl3)
1,1,2-

85

0.8

5000

CFC-114 (C2F4Cl2)

300

1.0

9300

CFC-115 (C2F5Cl)

1700

0.6

9300

Group II

Halon 1211 (CF2ClBr)

11

 3.0

Halon 1301 (CF3Br)

65

10.0

5600

Halon 2402 (C2F4Br2)

6.0

Nombre Químico

Tiempo de vida en años

Potencial de destrucción

Potencial de Calentamiento Global 1

HCFC-21 (CHFCl2)

2.0

0.04

HCFC-22 (CHF2Cl)

11.8

0.055

1700

HCFC-31 (CH2FCl)

0.02

HCFC-121 (C2HFCl4)

0.01-0.04

HCFC-122 (C2HF2Cl3)

0.02-0.08

HCFC-123 (C2HF3Cl2)

1.4

0.02

93

HCFC-124 (C2HF4Cl)

6.1

0.022

480

HCFC-131 (C2H2FCl3)

0.007-0.05

HCFC-132b (C2H2F2Cl2)

0.008-0.05

HCFC-133a (C2H2F3Cl)

0.02-0.06

HCFC-141b (C2H3FCl2)

9.2

0.11

630

HCFC-142b (C2H3F2Cl)

18.5

0.065

2000

 

 

 

SANTIAGO VILLALBA

santalli[arroba]yahoo.com