Unidad Nº 4. Componentes de un sistema de Refrigeración. Refrigeración. 3.9.- Compresores Compresores:: Todo Todo equipo compresor o unidad condensadora, condensadora, esta generalmente formado de las siguientes partes esenciales: Condensador, compresor, compresor, deposito de líquido y motor eléctrico.
Los compresores son máquinas que elevan la presión de un fluido. Aunque siempre se pueden considerar como sistemas termodinámicos de volumen de control con una entrada de fluido a a!a presión y una salida de fluido a alta presión, internamente pueden funcionar como sistemas termodinámicos de masa de control. La clasificación usual es: De m!olo o alternati"os #olumtricos #olumtricos $o de despla%amiento& De paletas $de una fi'a o de "arias mó"iles& Compresores De rodetes o engrana'es Centr(fugos Roto din)micos *+iales Pos Pos itive itive Dis Dis placement placement Compress Compress ors .fv
.9.,.- ipos de Compresores: Los compresores de despla"amiento positivo traa!an reduciendo el volumen de un gas en el espacio confinado y con ello aumentan su temperatura. Los compresores reciprocantes, rotatorios y de tornillo son de despla despla"am "amien iento to posit positivo ivo.. Los compre compresor sores es centrí centrífug fugos os traa! traa!an an aumen aumentan tando do la energ energía ía cinéti cinética ca #velocidad$ del gas, se %an desarrollado para su aplicación en grandes instalaciones donde se utilice enfriamiento de agua o salmuera. salmuera. &l compresor reciprocante, tamién denominado recíproco, alternativo o de despla"amiento positivo, es un tipo de compresor de gas que gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de despla"amiento mecánico del pistón dentro del cilindro cilindro.. &n estos compresores la capacidad se ve afectada afectada por la presión presión de traa!o. traa!o. &sto significa significa que una menor presión de succión succión implica un menor caudal caudal'' para una mayor presión de descarga, tamién se tiene un menor caudal.
Control en la Capacidad del Compresor: (ara determinadas aplicaciones, y especialmente cuando se trata de grandes instalaciones con un solo compresor y varios evaporadores # igual a las instalaciones de sistemas frigoríficos de aordo$ para distintos servicios, y en particular, en los casos de acondicionamiento de aire, en que en ocasiones resulta e)cesiva la potencia del compresor y no es necesario un ciclo demasiado frecuente de arranques y paradas, se acostumra a equipar la maquina con un dispositivo para reducir la capacidad de la misma. *irve tamién para reducir el par de arranque y facilitar la puesta en marc%a del compresor. &ste &ste con control trol pue puede de actua actuarr cortoc cortocirc ircuit uitand andoo uno o más cilind cilindros ros del compre compresor sor,, respon respondie diendo ndo a determinadas variaciones en la presión de aspiración o temperaturas, o ien controlando la cilindrada +til al reducir el volumen del gas aspirado, variado el espacio per!udicial. &ste dispositivo act+a goernado por elementos automáticos de control adecuados. #er figura$ &l control de la capacidad de un compresor de varios cilindros, se otiene -descargando- uno o mas cilindros de tal manera que estos se vuelven inefectivos. n método de %acerlo es desviando la descarga de uno o mas cilindros regresándola a la tuería de succión como se muestra en la figura. La capacidad de un compresor se dee regular para cumplir con la demanda de carga. &l control en general se otiene a partir de una actuación que se recie de un termostato o presostato. &n un compresor reciprocante peque/o, con frecuencia se %ace variar la capacidad sólo poniendo a traa!ar y parando el compresor. &n los compresores grandes de varios cilindros se pueden otener varias etapas de capacidad. *eg+n un método, el gas refrigerante se deriva sin pasar por el compresor cuando se necesita menos capacidad. &ste método necesita de un consumo relativamente alto de potencia a a!as capacidades. n método más eficiente para reducción de carga se logra manteniendo aierta la válvula de la succión cuando
se necesita reducir su capacidad. &l cilindro simplemente traa!a en vació, y con ello se otiene una apreciale reducción del consumo de potencia. Los dispositivos mecánicos llamados descargadores, que se controlan en forma automática por una se/al de la carga, se usan para arir las válvulas de succión. n método efica" para reducir la capacidad de los compresores centrífugos es emplear aspas de guía en la succión. &s un !uego de aspas o alaes a!ustales en la succión del compresor que cierran en forma gradual para reducir el volumen del refrigerante gaseoso que se comprime, reduciendo así la capacidad. &l empleo de aspas de guía a la entrada aminora un prolema de funcionamiento de los compresores centrífugos que se llama a%ogamiento. *i el flu!o de gas se reduce estrangulándolo con una compuerta de descarga tipo mariposa, se alcan"a un punto en donde se presenta una inestailidad, en la cual el gas va y viene constantemente a través del compresor. &sto es un percance muy serio que puede da/ar a la maquina. Las aspas de guía a la entrada lo evitan desviando la dirección de flu!o del gas de modo eficiente, lo que permite una reducción reducción de capacidad capacidad %asta llegar a un 012 de plena plena carga, sin a%ogamientos. (ara compresores centrífugos impulsados por motores de velocidad variale, la reducción de velocidad constituye un método cómodo de deducción de capacidad. Tanto el control con alaes de guía a la entrada como el de velocidad variale son métodos relativamente eficientes para control de capacidad, y el consumo de potencia disminuye consideralemente con la capacidad. *in emargo, a menos del 132 de capacidad la eficiencia cae con rapide". &s una de las ra"ones por las que, de ser práctico, es preferile emplear máquinas centrífugas m+ltiples en una instalación.
eparador de *ceite. /unc /unció ión: n: *eparar el aceite que sale del compresor %acia el sistema con!untamente con el gas refrigerante y devolverlo al cárter, particularmente en aquellos casos en que %ay la posiilidad de un retorno deficiente de aceite al compresor. La forma primaria y natural como dee ser resuelto el retorno de aceite al compresor, es por el adecuado dimensionamiento y dise/o de las tuerías de refrigeración, especialmente la de succión.
*plicacion *plicaciones: es: (ara sistemas de a!a temperatura, para sistemas de temperatura media en que la unidad condensadora condensadora esté por arria del nivel del evaporador y para aquellos sistemas con tuerías muy largas entre la C y la &, o de multi4circuitos como es el caso de supermercados. (ara sistemas de aire acondicionado por por lo gene genera rall no es nece necesa sari rio, o, salv salvoo algu alguna na e)ce e)cepc pció ión. n. Locali%ación: &n la tuería de descarga, descarga, inmediato a la salida del compresor.
eparador de aceite: aceite :
0resostato Diferencial de *ceite. &s un elemento de seguridad #dispositivo automático de seguridad$, que act+a por medio de presión e interruptor del circuito de corriente, el cual protege al compresor cuando se producen presiones a!as fuera del rango estalecido. &sta uicado generalmente en la parte frontal del compresor, y conectado en la aspiración y en el lado de descarga de la oma de luricación.
La presión de aceite de luricación es la diferencia entre la presión de impulsión de la oma y la presión de no dee ser menor a aspiració aspiraciónn que es la del cárter. cárter. &l presostato presostato act+a seg+n esta diferenci diferencia, a, que por lo general no dee ser menor a 0,3 5ar. &ste presostato está compuesto por un relé tempori"ador de modo que si en un intervalo de 63, 73, 083 segundos segundos la presión presión de aceite no alcan"a alcan"a el valor valor de la regulació regulaciónn este detend detendrá rá el compresor, compresor, de igual igual manera si al arranque este valor no es alcan"ado de manera instantánea el compresor arrancaría pero se detendría al momento. 9
Diferencial1 2 5 46 1 ,7 (resión de succión 46!ar succión n , 6!ar 6!ar (resión de succió
(resión 5oma aceite aceite; ; 6 1 ar ar
o dee ser menor menor a 0,3 ar
3.9.,.,.- Compres Compresores ores Reciproc Reciprocantes: antes: *on los que mas se usan, y se consiguen en tama/os desde potencias fraccionarias %asta algunos cientos de toneladas. La construcción es seme!ante a la de motores reciprocantes de los ve%ículos, con pistones, cilindros, válvulas, ielas y cig
(lato de válvulas álvulas de aspiración y descarga (rensaestopas Culata álvulas de servicio olante.
Los compresores 8ermtico 8ermticos: s: se farican con el compresor y el motor dentro de una ca!a sellada #er. =ig. $. >e este modo no %ay posiilidad de perdida de refrigerante por fugas alrededor de la flec%a o e!e. &n un compresor %ermético, el refrigerante enfría al motor. La mayor parte de los compresores modernos aiertos usan sellos mecánicos, en lugar de sellos de empaquetadura, para reducir las fugas de refrigerante.
Los compresores semi8ermeticos tienen todas las venta!as que presenta el compresor %ermético #supresión del prensa estopas y correas y su gran silenciosidad$, pero permiten además poder atender fácilmente a su mantenimiento y ?eparación al %acer accesile a su mecanismo interior. (or esta ra"ón se les nomra generalmente como compresores %erméticos accesiles. &n estos compresores, al igual que en los %erméticos, deen e)tremarse las naturales previsiones contra la %umedad, ya que, al %allarse incorporado el motor eléctrico dentro del circuito frigorífico, las naturales dificultades #lodos y corrosiones$ in%erentes a la presencia de %umedad, adquieren una importancia muc%o mayor que en los compresores de tipo aierto.
Demand Cooling
Control de Capacidad
Plato Plat o de Válvulas Válvul as Discus® Disc us®
Bomba de Aceite
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Enfriador de Aceite
Calefactor de Cárter Oprima Aquí Para Ver el Interior del Discus®
3.9.,.,..- 0rensaestopas: Como en los compresores tipo aiertos, el e!e tiene que salir al e)terior por el lado del volante para su accionamiento por medio de un motor, es necesario estalecer estalecer un cierre %ermético entre la atmósfera y el interior del compresor, el cual se otiene por medio de un prensaestopas. Los prensaestopas mas usados en la actualidad son los de tipo fuelle y el de diafragma. (rensaestopas tipo fuelle: &)isten tres clases de prensaestopas tipo de fuelle. 0 @ (rensaestopas tipo fi!o #resorte en la parte interior$. @ &ste tipo de prensaestopas se llama fi!o, porque no gira simultáneamente simultáneamente con el cig
Formulario del frío Escrito por Patrick Jacquard,José Alarcón Creus,Pierre Rapin
3.9.,..- Compresores Rotatorios: &ste equipo de compresores tiene un rotor e)céntrico con respecto a la carcasa' cuando gira el rotor reduce el volumen del gas y aumenta su presión #er. #er. =ig.$. Las venta!as de estos compresores son que tienen pocas partes, son de construcción sencilla, y pueden ser relativamente silenc silencios iosos os y lires lires de virac viracion iones. es. Los compre compresor sores es rotato rotatorio rioss peque peque/o /oss se usan usan con con frecue frecuenci nciaa en refrigeradores domésticos y acondicionadores de aire de ventana.
3.9.,.3.- Compresores de ornillo $rotatorios 8elicoidales&: >os tornillos %elicoidales engranan y comprimen el gas, a medida que el volumen de este disminuye %acia el e)tremo de la descarga. &ste tipo de compresor se %a populari"ado en a/os recientes deido a su confiailidad, eficiencia y costo. *e usa en general en los tama/os más grandes de compresores de despla"amiento positivo, para capacidades de %asta 0333 toneladas.
3.9.,.4.- Compresores Centr(fugos: &ste tipo de compresores tiene impulsores de paletas que giran dentro de una carcasa, de modo seme!ante a las omas centrifugas. Los impulsores aumentan la velocidad del gas, la cual a continuación se convierte en aumento de presión al disminuir la velocidad. La naturale"a del compresor centrífugo lo %ace adecuado para capacidades muy grandes, %asta de 03.333 toneladas. Los impulsores pueden girar a velocidades %asta de 83.3333 ?(B, lo que le permite mane!ar grandes cantidades de refrigerante. 3.9.,..- todo para ;mpulsarlo: ;mpulsarlo : Los compresores se pueden impulsar con motores eléctricos, motores reciprocantes o turinas de vapor o de gas. Los motores eléctricos son los que se usan con mayor frecuencia, deido a su comodidad y simplicidad. *in emargo, en instalaciones muy grandes, especialmente de compresor centrífugos, se usan con frecuencia turinas de vapor o de gas. La alta velocidad rotatoria de la turina coincide frecuentemente con la del compresor, mientras que se necesitan ca!as de engranes costosas para aumento de velocidad cuando se usan motores eléctricos. Los costos relativos de electricidad, vapor o gas son los que a menudo determinan el tipo de impulsor. &n el Bedio riente se utili"a con frecuencia gas natural de po"o, que de otra manera se desperdiciaría, en turinas de gas que impulsan máquinas centrífugas. .7.0.6 Compresores *croll. *e puede considerar como la +ltima generación de los compresores rotativos de paletas, en los cuáles éstas +ltimas %an sido sustituidas por un rotor en forma de espiral, e)céntrico respecto al árol motor, que rueda sore la superficie del estator, que en lugar de ser circular tiene forma de espiral concéntrica con el e!e motor. La superficie de contacto entre amas espirales se estalece en el estator #en todas sus generatrices$ y en el rotor tamién en todas sus generatrices. Como se puede comproar, %ay otra diferencia fundamental respecto a los compresores rotativos de paletas, y es la de que la espiral móvil del rotor no gira solidariamente con este +ltimo, sino que sólo se traslada con él paralelamente a sí misma.
&n cuanto al funcionamiento, f uncionamiento, este tipo de compresores se asa en que las celdas o cámaras de compresión de geometría variale y en forma de %o", están generadas por dos caracoles o espirales idénticas, una de ellas, la superior que está fi!a #estator$, en cuyo centro está situada la lumrera de escape, y la otra oritante #ro #rotor$ tor$,, esta stando monta ontaddas ama amass fre frente nte a fre frente, te, en conta ontaccto dire direct ctoo una contr ontraa la otra tra. La espiral fi!a y la móvil cuyas geometrías se mantienen en todo instante desfasadas un ángulo de 0D3E, merced a un dispositivo antirotación, están enca!adas una dentro de la otra de modo que entre sus e!es %ay una e)centricidad, para conseguir un movimiento orital del e!e de la espiral móvil alrededor de la espiral fi!a.
&l funcionamiento se puede descomponer en las tres fases siguientes: 4 Aspiración: &n la primera órita #63E$, en la parte e)terior de las espirales se forman y llenan completamente de vapor a la presión (0 dos celdas. 4 Compre Compresió sión: n: &n la segund segundaa órita órita #63E$ #63E$,, se produc producee la compre compresió siónn a medida medida que dic%as dic%as celdas celdas disminuyen de volumen y se acercan %acia el centro de la espiral fi!a, alcan"ándose al final de la segunda órita, cuando su volumen es 8 y la presión de escape (8. 4 >escarga: &n la tercera y +ltima órita, puestas amas celdas en comunicación con la lumrera de escape, tiene lugar la descarga #escape$ #escape$ a través de ella. &l cam campo po de utili"ación utili"ación está está encaminado a los peque/os despla"amientos #aire acondicionado y oma de calor en viviendas$ para potencias frigoríficas comprendidas entre 1 y 033 FG. tro agente significativo son las pérdidas mecánicas por ro"amiento, la ine)istencia de !untas y segmentos en los compresores *croll, característica com+n tamién a los %elicoidales, %ace que las pérdidas mecánicas por ro"amiento en este tipo de compresores, sean más a!as en comparación con las que se producen en los compresores alternativos. enta!as del compresor *C?LL H5uen rendimiento volumétrico. HIne)istencia de espacio muerto per!udicial. HAusencia de válvulas de admisión. HAdaptailidad a)ial y radial muy uena. H&levada fiailidad de funcionamiento f uncionamiento H&)celente nivel sonoro. Inconvenientes del compresor *C?LL *C?LL HLimitación de faricar compresores *croll de tama/os t ama/os peque/os. peque/os. H (resión de escape a!a
C8iller &n muc%as industrias u %ogares se requiere enfriar el amiente, refrescar %aitaciones, %aitaciones, entonces se utili"an aires acondicionados y los des%umidificadores que acondicionan, lo malo es que no logran verdaderamente su acometido. n C%iller es una unidad enfriadora de líquidos. n c%iller es capa" de enfriar el amiente usando la misma operación de refrigeración que los aires acondicionados o des%umidificadores, enfría el agua, aceite o cualquier otro fluido. &sta solución enfriada puede ser usada en un amplio rango de operaciones. Los C%illers pueden ser enfriadores de aire o agua. Los c%illers para enfriar el agua, incorporan el uso de torres de enfriamiento las cuales me!oran la termodinámica de los c%illers en comparación con los c%illers para enfriar aire.
*plicaciones de los c8illers. Algunas de las aplicaciones más comunes de los c%illers en procesos son: 4 La industria plástica: &nfriador del plástico caliente que es inyectado, soplado, e)truido o sellado. 4 La industria de la impresión: ?odillos templados enfriados deido a la fricción y %ornos que curan la tinta, !unto con las lámparas lámparas ultravioletas tamién tamién para los propósitos propósitos de curado.
4 La industria JAC #calefacción, ventilación y aire acondicionado$: A gran escala los sistemas de aire acondicionado omean el agua enfriada a las serpentinas en áreas específicas. Los sistemas de mane!o de agua para cada área, aren y cierran el flu!o de agua a través de áreas específicas manteniendo el aire en los cuartos a la temperatura deseada. 4 La industria del cortado con láser: la tecnología %a creado máquinas que pueden cortar productos de acero muy específicos con el uso preciso de máquinas de corte con láser. &ste láser opera a temperaturas muy altas y dee ser enfriado para funcionar correctamente. Transfer BaFer de Bé)ico, *. A. de C. ., ., es una empresa que tiene como o!etivo participar en la industria moderna, a través de servicios integrales de ingeniería, con especialidad en procesos de transferencia de calor. *on faricantes de maquinaria para cualquier sistema donde se requiera intercamio de calor. *us equipos incluyen: Las nidades &nfriadoras de Agua tipo paquete de la *&?I& BCJA fueron desarrolladas para satisfacer peque/os requerimientos de agua %elada con capacidades que van de una tonelada de refrigeración #T.?.$ #T.?.$ a 03 T.?. Aplicaciones. •
Industria Alimenticia
•
Aire Acondicionado Acondicionado
•
Industria del plástico
•
&quipos de Laoratorio
&stos sistemas cuenta con estos elementos importantes:
Compresor : *uministra la energia del sistema Condensador : &l condensador es un intercamiador de calor, en el que se disipa el calor asorido en el evaporador. istema de e+pansión : &l refrigerante líquido entra en el dispositivo de e)pansión donde reduce su presión. Al reducirse su presión se reduce ruscamente su temperatura. >"aporador : &l refrigerante a a!a temperatura y presión pasa por el evaporador, que al igual que el condensador condensador es un intercamiador de calor, y asore el calor. Algunos sistemas de refrigeración de aire acondicionado residenciales y grandes c%illers comerciales e industriales, emplean el proceso de refrigeración conocido como el ciclo de compresión de apor.
Compresor ec)nico : &sta en el centro del ciclo de compresión de vapor, estos son utili"ados en el uso cotidiano del c%iller. Compresores de 0istón-*lternati"o-Reciprocante : &stos compresores son maquinas de despla"amiento positivo que utili"an la acción de vaivén de un pistón dentro de un cilindro para comprimir el refrigerante. Bientras que el pistón se mueve %acia aa!o, se crea un vacio dentro del cilindro. (orque la presión por encima de la válvula de admisión es mayor que la presión por dea!o de ella, la válvula de admisión es for"ada y el refrigerante es asorido por el cilindro. ?
C8illers tipo scroll enfriados por aire Los C%illers orF Tipo *croll Billennium enfriados por aire tienen un rango de capacidad de 03 a 013 Ton. operan con JC=C488, J=C M3NC y J=C M03a utili"ando compresores tipo scroll que proveen una alta eficie eficienci ncia, a, a!o a!o ruido ruido,, tolera toleranci nciaa al liquid liquidoo insupe insupera rale le así como como gran gran confia confiail ilida idad. d. &stos &stos equ equipo iposs enfriadores son controlados tamién por el Centro de Control Billennium amigale para el usuario con opción a Jydro Oit que incluye oma de agua #0 o 8$ y tanque de e)pansión contenidos dentro de la unidad.
C8illers tipo scroll enfriados por agua Los C%illers Tipo *croll Billennium enfriados por agua son de alta eficiencia, de a!os costos de operación e instalación, proporcionan un a!o ivel de ?uido y una e)celente comunicación a través de su control microp microproc roces esado adorr con displa displayy de M3 carac caracter teres es dispon disponil ilee en 1 idioma idiomass para para una fácil fácil ope operac ración ión y mantenimiento, son ideales para m+ltiples aplicaciones ya que están dise/ados para operar en un amplio rango de condiciones.
C8illers tipo tornilloenfriados t ornilloenfriados por aire
Los C%illers Tipo Tornillo enfriados por aire proporcionan una elevada eficiencia operacional y un nivel silencioso de operación, la familia de enfriadores CA están disponiles para capacidades de 013 a 113 T?, proporcionando eficiencia 03. *&&? en carga plena y 01.8 *&&? en carga parcial, utili"an gas refrigerante ecológico J=C40M a y un 132 menos pie"as móviles de que los compresores tradicionales. &stos equipos cuentan con la tecnología del variador de velocidad para controlar la capacidad de los compresores, permitiendo el me!or desempe/o del mercado en este tipo de equipos, aseguran un factor de potencia de 3.71 a cualquier capacidad y evitan los picos de energía al arranque de los compresores que nunca e)ceden del 0332 de su =LA.
C8illers tipo tornillo enfriados por agua Los c%iller centrífugos Ba)& operan con una má)ima eficiencia tanto para carga plena como para carga parcial, considerando que el 772 del tiempo los equipos traa!an a cargas parciales optimi"ando como consecuencia el consumo de energía eléctrica, estos c%illers cuentan con el panel de control más avan"ado del mercado, logrando una operación, registro y monitoreo totalmente amigales con los usuarios. C8illers tipo a!sorción enfriados por agua Los C%illers orF orF Tipo Asorción Asorción enfriados por agua #una etapa$ emplean agua como refrigerante ecológico y suministran una fuente económica de refrigeración cuando e)iste la posiilidad de emplear vapor de a!a presión o agua caliente, sus capacidades capacidades van de las 033 a las 0,M33 Ton. Ton. *i se cuenta con un sistema residual de vapor de descarga o de agua caliente proveniente de un sistema de refrigeración de motor o proceso co4 generativo, puede ser utili"ado por un enfriador de agua de asorción Billenium de una sola etapa para otener una refrigeración gratuita.
*plicaciones de C8illers para: Acido de refrigeración Anodi"ado (anaderías 5eida 5iodiesel 5ancos de *angre Boldeo por soplado =áricas de cerve"a *almuera de enfriamiento
Los &nfriadores de Líquido #C%illers$ de la serie CJA, están especialmente dise/ados para capacidades desde 01 T.?. %asta 33 T.?. y son principalmente empleados en el enfriamiento de agua para los sistemas de enfriamiento de la maquinaria industrial, en enfriamiento de agua de proceso y para suministro de agua fría en sistemas de aire acondicionado, etc.
3.,@.- Condensadores: La función especifica de la unidad condensadora, que es en si la parte de mayor mayor importa importanci nciaa de una instal instalaci ación ón frigor frigorífic ífica, a, con consis siste te en e)trae e)traerr el refrig refrigera erante nte evapo evaporad radoo del evaporador, comprimiéndolo en un punto en que pueda efectuarse la condensación y volverlo a su estado liquido de origen a fin de que se emplee nuevamente en el proceso de producción mecánica del frió. (ara refor"ar el concepto anterior se puede se/alar, que el condensador elimina del sistema la energía ganada en
el evaporador y el compresor. &l aire atmosférico o agua son los dos sumideros de calor #medios de enfriamiento$ más convenientes para desec%arlo. >ee aquí %acer notar que se acostumra llamar compresor al cuerpo de la maquina en si con sus grifos o válvulas de servicio, y equipo compresor o unidad condensadora al con!unto formado por dic%o cuerpo con el motor eléctrico, condensador condensador y recipiente de liquido.
option;comRdocmanStasF;docRv option;comRdocmanStasF;docRvieKSgid;D7SItemid;7 ieKSgid;D7SItemid;77777777 7777777
%ttp:PPKKK.o"ono.gu.uyPinde)8.p%pQ
3.,@.,.- >l Condensador >nfriado por *ire #ver. fig.$ el refrigerante circula a través de un serpentín y el aire pasa por el e)terior de los tuos. &l movimiento del aire se origina mediante efectos de convección natural, cuando se calienta el aire, o ien el condensador puede tener un ventilador para aumentar la
velocidad de éste, con lo cual se otiene mayor capacidad. &n general, los condensadores enfriados por aire se instalan en el e)terior. *e consiguen consiguen en tama/os %asta de 13 toneladas.
3.,@..- Condensador >"aporat("o: ( ve ver. =ig.$&l condensador condensador desec%a desec%a el calor en la atmósfera, como lo %acen los cond condensa ensadores dores enfriados enfriados por aire, pero mediante aspersión aspersión de agua sore los serpentine serpentiness se transfiere algo de calor al agua así como al aire, lo cual aumenta la capacidad del condensador. *e necesitan una oma, tuería, toeras de aspersión y deposito de agua de recolección para %acer circular el agua por el sistema. *e usan ventiladores 3.,@.3.- Condensadores >nf >nfria riados dos por *g *gua ua:: Los cond condensa ensadore doress refrigerado refrigeradoss por agua agua se sudividen en tres tipos: A$.4 Bultituulares 5$.4 >e Contracorriente C$.4 >e Inmersión.
3.,@.3.,.- Condensado Condensadores res ultitu!ulares: &stán formados por un recipiente cilíndrico de c%apa de acero e)tragrueso, y tuos de core liso o aleteados, por los que circula el agua de enfriamiento, la cual puede ser de mar, mar, lago o río. sistema de enfriamiento de a!a. a!a. #ver. fig$. &stos tuos van mandrilados y a!ustados %erméticamente a unas pletinas soldadas a los e)tremos del recipiente, el cual se %alla provisto de tapas para la limpie"a de la conducción de agua. *e emplea e)clusivamente en los compresores de gran capacidad. Los condensadores Bultituulares utili"ados en instalaciones frigoríficas de a ordo de nuestros uques donde circula agua de mar, los tuos interiores son de una aleación adecuada a fin de evitar la corrosión #normalmente, de cupro @ níquel$. Así como las pletinas laterales que son tamién de una aleación especial.
3.,@.3.,.,.- >specificaciones o!re uciedad en los u!os de los Condensado Condensadores res ultitu!ulares: &ste factor dee ser considerado en los condensadores enfriados con agua deido a las impure"as que lleva consigo y que al estar en contacto con los tuos tienden a ad%erirse a sus paredes internas aquellos minerales sólidos que se precipitan fuera del agua. Las incrustaciones que se forman en las paredes internas de los tuos no solo reducen el coeficiente de transferencia de calor en el lado del agua, sino que tamién tiende a restringir la sección de los tuos y en consecuencia la cantidad de agua circulada, amos casos causan aumentos serios en la presión condensante. condensante. Los tuos de los condensadores de agua no recirculada utili"ados aordo en sistemas de refrigeración, tienden a ostruirse con frecuencia, deido a la mayor impure"a del agua y la presencia de agentes de la flora y fauna marina #algas, peces peque/os, corales, caracoles caracoles etc.$ que al ser succionados !unto con el agua por la oma de circulación, se depositan en la entrada de los tuos del condensador #%a" de tuos$ ostruyendo la circulación lire de agua al condensador, ocasionando la merma en la eficiencia del sistema, por lo que se recomienda el uso de filtros de malla para el agua en la succión y descarga de la oma, además se colocan manómetros en las tuerías de entrada y salida de agua al condensador, condensador, con el propósito de poder contar con referencias en las variaciones de presiones que se puedan suceder a causa de las ostrucciones. (or lo general, los sistemas de refrigeración de aordo están dotados con uno o dos condensadores adicionales conectados en derivación por medio de tuerías y válvulas, de manera, poder aislar al condensador condensador en ocasión de avería avería por ostrucción, y poner en servicio a uno de los adicionales operativo, operativo, mediante maniora de apertura y cierre de válvulas. válvulas. 3.,@.3..- Condensadores de ;nmersión: están formados por un depósito en cuyo interior va inserto un serpentín de agua con sus correspondientes correspondientes cone)iones de entrada y salida #ver. =ig$, y pueden traa!ar en sentido %ori"ontal o vertical. &l +nico inconveniente que presentan estos condensadores es el de la limpie"a del serpentín de agua que, careciendo de tapas o cae"ales a propósito, dee efectuarse pasando una solución de ácido clor%ídrico u otra sustancia desincrustante por su interior.
3.,@.3.3.- Cond 3.,@.3.3.Condensa ensador dores es de Contr Contracor acorrient riente: e: &ste esta formado por dos tuos de diferentes diámetros concéntricos. &l gas o refrigerante pasa entre el tuo de menor diámetro y el de mayor diámetro el agua de refrigeración por el interior del tuo de menor diámetro. &l tuo e)terior se conecta a la válvula de servicio de descarga y el interior se e)tiende %asta la tuería de toma de agua. &l agua que entra por la parte inferior del condensador, sue por la tuería, y el refrigerante comprimido que penetra por la parte superior del condensador, circula en sentido contrario %acia aa!o' de aquí la denominación de contracorriente. (ueden adoptarse la disposición de tuos %ori"ontales como en la figura ane)a. Cuyo condensador va dispuesto con cae"ales roscados para la limpie"a de la conducción del agua.
>ntalp(a: , don donde de U es la energía interna, p es la presión y # es el volumen. La entalpía #simoli"ada generalmente como AB tamién llamada contenido de calor, y calculada en en el ; de unidade unidadess o tamié tamiénn en Ecal. o, si no, dentro del sistema anglo : Ftu$ es una forma de energía almacenada en un cuerpo, es decir una variale de estado, #lo que quiere decir que, solo depende de los estados inicial y final$ que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su volumen y presión. Al ser una forma de energía. La entalp(a espec(fica A8 es la entalpía por unidad de masa masa de una sustancia, sustancia, e)presada e)presada en Ftu por lira en las unidades inglesas. &s importante distinguir entre temperatura y entalpía o contenido de calor. La temperatura es una medida del nivel térmico de un cuerpo. Cuando se a/ade calor a un cuerpo aumenta su temperatura, pero la entalpía o contenido calorífico total de este depende de su masa y tamién de su temperatura. (or e!emplo, un crisol con acero fundido a 8.133E= tiene una temperatura muc%o mayor que un tanque grande lleno de agua a 833E=, sin emargo la entalpía del tanque puede ser mayor. &sto es, %ay más energía almacenada en el agua. Lo anterior es un %ec%o importante deido a que para muc%as aplicaciones puede otenerse más calor del tanque de agua a pesar de que este tenga una temperatura inferior. Los términos Acontenido de color Acalor total y entalp(a tienen el mismo significado. La entalp(a o calor total es otra característica que se incluyen en talas como parte de las propiedades de los refrigerantes. &l contenido de calor del líquido tan solo es calor sensile a tal temperatura. &l calor total #entalpía$ del vapor incluye el calor sensile del líquido más el calor latente necesario para la formación del vapor a la misma temperatura.
Unidades de medida de presión *istema Internacional: (ascal #(a$, ar. tros sistemas: FiloU #FgPcm8$, tamién llamado atmósfera métrica o técnica #at$. Atmósfera física #atm$. Lira por pulgada cuadrada #psi$. Bilímetro de columna de mercurio #mmJg$. (ulgada de columna de mercurio #inJg$. Betro de columna de agua #m.c.a$. =actores de conversión: 0 ar ; 0,307N8 FgPcmV.
0 atm ; N63 mmJg; 87,78 inJg; 0,3 FgPcmV; 0,3081 ar ; 030.81 (a.
0resión: a!soluta relati"a G atmosfrica. 0resión de un fluido &s la fuer"a que e!erce un fluido en la unidad de superficie:
0resión a!soluta &s la presión medida a partir del vacío asoluto. Pabsoluta= Prelativa Prelativa + Patmosférica Patmosférica
0resión atmosfrica &s la presión que e!erce e!erce el aire de la atmósfera sore sore los elementos de la instalación, instalación, la presión atmosférica estándar se considera 030.81 (a ; 0,30 ar nidades de medida de presión *istema Internacional: (ascal #(a$, ar. tros sistemas: FiloU #FgPcm8$, tamién llamado atmósfera métrica o técnica #at$. Atmósfera física #atm$. Lira por pulgada cuadrada #psi$. Bilímetro de columna de mercurio #mmJg$. (ulgada de columna de mercurio #inJg$. Betro de columna de agua #m.c.a$. =actores de conversión: 0 ar ; 0,307N8 FgPcmV. 0 atm ; N63 mmJg; 87,78 inJg; 0,3 FgPcmV; 0,3081 ar ; 030.81 (a
El Diagrama de Mollier &l diagrama de Bollier es una representación gráfica de las propiedades de un refrigerante. &n él se representan magnitudes como la presión, la entalpía la temperatura o el volumen específico, y permite conocer el estado del refrigerante #líquido, vapor o me"cla de amos$ en función de las citadas magnitudes. &l funcionamiento de una máquina frigorífica determinada se representa sore el diagrama de Bollier como un ciclo o camino cerrado, que una ve" diu!ado permite estimar magnitudes de interés y prever el comportamiento del refrigerante. Zonas del diagrama de Mollier &n el diagrama se distinguen tres "onas, separadas por dos líneas, tal y como se muestra en la figura siguiente.
=igura D: >iagrama de Bollier de un refrigerante. La "ona de líquido suenfriado, donde se representan las condiciones de presión y entalpía que dan lugar a refrigerante en estado líquido, que necesita aporte de energía para vapori"arse. La "ona de líquido @ vapor, donde se dan las condiciones de presión y entalpía que propician equilirio entre líquido y vapor, que se %allan me"clados en una proporción llamada título tí tulo de vapor. La "ona "ona de vapor vapor sorec sorecale alenta ntado, do, es don donde de las con condic dicion iones es de presió presiónn y entalp entalpía ía provoc provocan an que el refrigerante se %alle completamente vapori"ado, es decir en estado gaseoso.
, H 1 @72 EC*LIB. ;n"ierno 1 @72 /rigI8 #erano , EH 1 72@ EC*LIB. J /rigI8 , C# 1 632 H 1 @632 EH. , B0 1 642 H 1 @642 EH. , K'ul 1 ,@ FU. , Kcal 1 4,72 K'ul. 14 FU 1 , /igI8 1,,22 H , FU 1 @ Kcal. 1@93@6, H , HI8 1 72@ /rig. , R 1,@@@ FU 1 3@@@ /rig. Cuando se 8a!la de frigor(a es en referencia referencia a in"ierno a frio.
Los puntos destacados dentro del ciclo son los siguientes: A: Be"cla de líquido y vapor, a la entrada del evaporador. 5: apor saturado, normalmente en las +ltimas filas del evaporador. C: apor recalentado, en la aspiración del compresor. >: apor recalentado, en la descarga del compresor. &: apor saturado, en las primeras filas del condensador. =: Líquido saturado, dentro del condensador, condensador, cerca del final del mismo. W: Líquido suenfriado, a la salida del condensador. condensador. Los procesos que tienen lugar en los elementos de la máquina frigorífica se representan como líneas, que corresponden a: A X C: &vaporador #eullición y recalentamiento$. C X >: Compresor #compresión$. > X W: Condensador #desrecalentamiento, condensación condensación y suenfriamiento$. W X A: >ispositivo de e)pansión.
Condensación álvula de e)pasión
Compresión
&vaporador
. , H 1 @72 EC*LIB.
, EH 1 72@ EC*LIB. , C# 1 632 H 1 @632 EH. , B0 1 642 H 1 @642 EH. , K'ul 1 ,@ FU. , Kcal 1 4,72 K'ul. , FU 1 @ Kcal.
Dispositi"o de e+pansión: >n el dispositi"o de e+pansión el refrigerante refrigerante pasa desde la presión del condensador 8asta la presión del e"aporador a tra"s de un proceso llamado laminación isoent)lpica representado representado en el diagrama de ollier como un segmento de recta "ertical La laminación isoent)lpica consiste en 8acer pasar el refrigerante a tra"s de un Aaccidente ue pro"oue prdida de presión como el orificio estrec8o de una ")l"ula o un tu!o largo G de muG peueMo di)metro como el tu!o capilar. Durante este proceso la entalp(a del fluido permanece constante G la presión G temperatura del fluido disminuGen como consecuencia de la formación de una peueMa fracción de "apor refrigerante.
0 atm ; N63 mmJg; 87,78 inJg; 0,3 FgPcmV; 0,3081 ar ; 030.81 (a.
, H 1 @72 EC*LIB.
, EH 1 72@ EC*LIB. , C# 1 632 H 1 @632 EH. , B0 1 642 H 1 @642 EH. , K'ul 1 ,@ FU. , Kcal 1 4,72 K'ul. , FU 1 @ Kcal.
OiloKatt4%our 0 8 M 1 6 N D 7 03 01 83 81 3 1 M3 M1 13 63 N3 D3 73 033 013 833 813 133 0333
Oilocalories #T%$ D63,M8361 0N83,DM0 81D0,86071 MM0,6D86 M38,0381 1068,187 6388,7MM11 6DD,618 NNM,ND1D1 D63M,8361 08736,37N1 0N83D,M0 80103,10681 81D08,6071 300M,N88N1 MM06,D86 DN0D,78781 M380,381 10681,87 63887,MM11 6DD,618 NNMN,D1D1 D63M8,361 08736,37N1 0N83DM,0 801031,0681 M3803,81 D63M83,61
Oilocalories #T #T%$ 033 833 33 M33 133 633 N33 D33 733 0333 0133 8333 8133 333 133 M333 M133 1333 6333 N333 D333 7333 03333 01333 83333 81333 13333 033333
OiloKatt4%our 3,0068888888106 3,88MMMMMMMN38N8 3,MD666666N31M3N 3,M6MDDDDDD7M31M 3,1D00000000N16N7 3,67NM03D01 3,D01111116M1710 3,787NNNNNNDD03D6 0,3M633333300688 0,068888888106 0,NM18N3M 8,8MMMMMMMN38N8 8,731111111DND7 ,MD666666N31M3N M,36NNNNNND887N1 M,6MDDDDDD7M31M 1,833333331D000 1,D00000000N16N7 6,7NM03D01 D,01111116M1710 7,87NNNNNNDD03D6 03,M633333300688 00,68888888106 0N,M18N3M 8,8MMMMMMMN38N8 87,31111111DNDM 1D,00000000N16N7 006,8888888106
0 atm ; N63 mmJg; 87,78 inJg; 0,3 FgPcmV; 0,3081 ar ; 030.81 (a.
>'emplo: Considerando que la entalp(a permite e)presar la cantidad de calor puesto en !uego durante una transformación isoárica #es decir, a presión constante$, deemos entender por consiguiente, que los procesos de transferencia térmica en un sistema, deen estar contenidos en un amiente, por e!emplo : el circuito cerrado de un fluido dentro de los tuos de un sistema de refrigeración como los de los frigoríficos y el acondicionador de aire donde se acondiciona la temperatura que dee estar aislado del medio e)terior. >entro del sistema el fluido pasa por diferentes estados físicos tomando como referencia la salida de alta presión del compresor tenemos : *.- A un fluido refrigerante el compresor le adiciona energía comprimiéndolo a alta presión en estado gaseoso, las variales son : estado del fluido ; Waseoso, (resión del fluido ; Alta, olumen del fluido ; Wrande, >ensidad del fluido ; 5a!a, Temperatura Temperatura del fluido ; Alta. F.- &n un medio que permite la transferencia térmica llamado condensador, el fluido reali"a un traa!o cediendo energía calórico al medio amiente, es decir se enfría y camia de estado gaseoso al estado liquido, las variales son : &stado del fluido ; gaseoso a la entrada del intercamiador de calor o condensador y liquido a la salida del mismo, (resión del fluido ; Buy alta, olumen del fluido liquido ; Bínimo, >ensidad del fluido ; Wrande o má)imo. &l fluido líquido se a!usta al depósito donde es almacenado. C.- Con un medio de control adecuado adecuado llamado llamado válvula de e)pansió e)pansiónn se regula el caudal caudal del fluido fluido líquido. D.- uevamente el fluido en estado líquido se inyecta en un medio que permite la transferencia térmica llamado evaporador, reali"ando a%ora un traa!o inverso es decir el liquido proveniente del deposito y a presión alta es regulado por la válvula de e)pansión por diferencias de presiones, disminuyendo ruscamente la presión, lo que origina que se e)panda, esto precipita su evaporación para lo que requiere e)traer calor del entorno#por lo que decimos que se esta enfriando ya que se siente %elado al tacto, pues nos roa calorU, calor que utili"a para camiar de estado liquido a gaseoso$ #ver adiaática$, los productos que están en las cavas o recintos donde se encuentra uicado el evaporador reali"an un traa!o cediendo ese calor, este calor calienta el evaporador y el fluido refrigerante por ende asore color e)pandiéndose #y evaporándose$ mas, las variales son: &stado del fluido ; liquido a la entrada del intercamiador de calor o evaporador y gaseoso a la salida del intercamiador de calor o evaporador. (resión del fluido ; mínima o muy a!a. olumen olumen del fluido gasificado ; Bá)imo. >ensidad del fluido ; Bínimo. Temperatura Temperatura del fluido refrigerador muy a!a.
>espué >espuéss de esta etapa etapa se vuelve vuelve otra otra ve" el ciclo ciclo inicia iniciado do en el pun punto to * ?epitiendo #en teoría$ infinitamente el ciclo completo. De!e De !emo moss o! o!se ser" r"ar ar u uee en es este te si sist stem emaa 8a 8aGG 4 im impo port rtan ante tess el elem emen ento toss u uee co com! m!in inad ados os adecuadamente 8acen posi!le la refrigeración mec)nica 8oG indispensa!le en la "ida del 8om!re moderno. ,.- &l primer elemento es el compresor que suministra potencia o adiciona energía mecánica e)terna al sistema al comprimir el fluido gaseoso interno, de tal manera que la presión #y como consecuencia la temperatura$ del mismo aumentan. .- &l segundo elemento es el medio difusor de energía calórico, llamado intercamiador de calor que permite lierar el calor del fluido desde este al entorno pró)imo #medio amiente que lo rodea, flu!o de agua, etc.$ a través de las paredes de los tuos y aletas del condensador. >e esta forma el fluido refrigerante a alta presión en el interior del condensador por el efecto del enfriamiento del mismo camia de estado gaseoso a fase liquida sin sin disminuir su presión. &l refrigerante a%ora a%ora mas frío, liquido y a alta presión se dee recolectar en un tuo o deposito, como e!emplo' los tuos de gas utano licuado #gas que se usa en las cocinas domesticas$. 3.- &l refrigerante líquido guardado en el depósito es transferido al tercer elemento del sistema llamado la válvula de e)pansión que regula el caudal o flu!o másico del líquido refrigerante entregándolo al cuarto elemento del sistema, un nuevo intercamio de calor que a%ora funcionara inversamente, por lo que su nomre varia al de evaporador #ya que el refrigerante se evapora en su interior$, es decir captara calor del aire del medio amiente o entorno entorno que lo rodea a través de sus paredes paredes %acia el refrigerante. &s por eso eso que al ir recorriendo el interior de los tuos del evaporador el fluido se va calentando, con lo que las moléculas del refrigerante en estado liquido al incrementar su energía interna aumenta su frecuencia viratoria #la cantidad de calor de un cuerpo a nivel molecular se manifiesta como mayor o menor viración, en donde la inmovilidad atómica y molecular representa ausencia total de calor, Oelvin, ?anFine o cero asoluto$ llegando a un punto que es tan grande la velocidad de estas que se escapan camiando de estado liquido a gaseoso. &ste ciclo en teoría se repite infinitamente, como se podrá oservar el funcionamiento de este ingenio llamado maquina de refrigeración se pude resumir en dos pasos: *.- &tapa de alta presión que estará compuesta por el compresor, condensador condensador y depósito de líquido. F.- &tapa de a!a presión compuesta por la válvula de e)pansión y el evaporador. >l modo de funcionamiento f uncionamiento seria de la siguiente forma: &n un amiente acondicionado por su %ermeticidad los géneros guardados en esta cámara #free"er, congelador, cámara frigorífica, etc.$ ceden energía #a!ando su temperatura$ a través de un intercamiador de calor llamado evaporador, %acia el fluido refrigerante, propiciando su camio de estado de liquido a gas #liquido %irviendo$, el que a su ve" de acuerdo a la disposición del circuito cede energía #a!ando la temperatura del fluido$ al medio amiente e)terior #al medio enfriador, aire o agua$ a través de otro intercamiador de calor llamado condensador. condensador. Lo anterior solo es un e!emplo para poder comprender el concepto de entalp(a tal e!emplo se oserva com+nmente en los refrigeradores o en los aparatos de aire acondicionado' e)isten m+ltiples formas de aplicación práctica al uso cotidiano de la entalp(a como por e!emplo el concepto de asorción. *in importar si la presión e)terna es constante, la variación infinitesimal de la entalp(a es: dB 1 d # dp
$ es la entropía$ *iempre y cuando el +nico traa!o reali"ado sea a través de un camio de volumen. La entalp(a es la cantidad de calor, a presión constante, que transfiere una sustancia. (uesto (uesto que la e)presión e)presión ds siempre representa una transferencia de calor, tiene sentido tratar la entalp(a como una medida de calor total del sistema, siempre y cuando la presión se mantenga constante' esto implica el término contenido de calor. .,..- >ntr >ntrop( op(a: a: &n termodinámica, la entropía #simoli"ada como *$ es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utili"arse para producir traa!o. La entropía, igual que la entalpía es un proceso calculale de la materia. La entropía * de una determinada masa de material en una condición cualquiera dada, es una e)presión de la energía total
transferida al material por grado de temperatura asoluta para llevar al material a su condición real, desde un punto de referencia cero seleccionado aritrariamente. (ara un fluido cualquiera, el punto de referencia para el cálculo de su entropía es el mismo punto considerado para el cálculo de la entalpía. >e nuevo, igual que en el caso de la entalpía, es de más interés la entropía especifica s que la entropía total *. (or lo tanto, se usara el termino entropíaU para indicar la entropía s, a menos que se %aga alguna indicación. a es saido que el traa!o de un proceso puede ser e)presado como el producto del camio de volumen y la presión asoluta promedio. promedio. &n forma similar, es conveniente conveniente e)presar e)presar a la energía energía térmica transferida durante un proceso como el producto de dos factores. &l concepto de entropía %ace que esto sea posile. La energía energía térmica transferida durante un un proceso puede ser ser e)presada como como el producto del camio en entropía y la temperatura asoluta promedio.
La entrop(a el desorden G el grado de organi%ación: amos a imaginar que tenemos una ca!a con tres divisiones' dentro de la ca!a y en cada división se encuentran tres tipos diferentes de canicas #metras$: a"ules, amarillas y ro!as, respectivamente. Las divisiones son moviles así que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa las a"ules de las amarillas. Lo que estoy %aciendo dentro del punto de vista de la entropía es quitar un grado o índice de restricción a mi sistema' antes de que yo quitara la primera división, las canicas se encontraan separadas y ordenadas en colores: en la primera pri mera división las a"ules, en la segunda las amarillas y en la tercera las ro!as, estaan restringidas a un cierto orden. Al quitar la segunda división, estoy quitando tamién otro grado de restricción, las canicas se %an me"clados unas con otras de tal manera que a%ora no las puedo tener ordenadas pues las arreras que les restringían %an sido quitadas. La entropía en este sistema %a aumentado al ir quitando las restricciones pues inicialmente %aía un orden estalecido y al final del proceso #el proceso en este caso el quitar las divisiones de la ca!a$ no e)iste orden alguno dentro de la ca!a. La entropía en este caso es una medida del orden #o desorden$ de un sistema o de la falta de grado de restricción' la manera de utili"arla es medirla en nuestro sistema inicial, es decir, es decir antes de mover alguna restricción, y volverla a medir al final del proceso que sufrió el sistema. &s importante importante se/alar se/alar que la entropía no esta definida definida como una cantidad asoluta asoluta #símolo de la entropía$, sino lo que se puede medir es la diferencia entre la entropía inicial de un sistema i y la entropía final del mismo f. o tiene sentido %alar de entropía sino en término de un cam!io en las condiciones de un sistema. &ntropía, 0rocesos Re"ersi!les y 0rocesos ;rre"ersi!les: olviendo al e!emplo anterior de la ca!a con separaciones y canicas, vamos a e)plicar que es un proceso reversile y un proceso no no reversile. Llamamos proceso reversile al que se puede invertir y de!ar a nuestro sistema en las mismas condiciones iniciales. Teniendo en cuenta nuestra ca!a ya sin las separaciones, tenemos a las canicas revueltas unas con otras, es decir, sin un orden. *i el proceso que efectuamos de quitar las divisiones fuera reversile, las canicas tendrían que ordenarse espontáneamente en a"ules, amarillas y ro!as, seg+n el orden de las divisiones. &sto no ocurrirá. &l proceso que efectuamos con nuestra ca!a de canicas fue un proceso no reversile, en donde una ve" terminado, el orden que %aía en las condiciones iniciales del sistema ya nunca podrá estalecerse. &l estudio de este tipo de procesos es importante porque en la naturale"a son irreversiles. La entrop(a G la >nerg(a AOastada &l principio anunciado por Clausius para la segunda ley de la termodinámica, refriere: o es posile proceso alguno cuyo +nico resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo frío a otro mas calienteU. &n ase a este principio, Clausius introdu!o el concepto de entropía, la cual es una medición de la cantidad de restricciones que e)isten para que un proceso se lleve a cao y nos determine tamién la dirección de dic%o proceso. &n todos los procesos reales #irreversiles$, #ir reversiles$, la entropía del sistema. #o de los alrededores$ es necesario que aumenten, principalmente porque algo de la energía disponile dee usarse para contrarrestar la fuer"as de fricción. (or otra parte, en cualquier proceso adiaático reversile ideal llamado com+nmente proceso adiaático idealU o isentrópicoU, se supone que nada de la energía aprovec%ale es utili"ada para vencer la
fricción y, deido a que no %ay transferencia de calor, la entropía #energía no aprovec%ale$ se supone que permanece constante constante durante el proceso. (or e!emplo, a medida que el gas dentro del cilindro se e)pande isoentrópicamente, toda la energía cedida por el gas es transferida al pistón y por lo tanto almacenada en el volante. >urante la carrera ascendente, la energía almacenada en el volante es cedida al pistón y susecuentemente al gas durante la compresión isoentrópica para regresarlo a su condición inicial. sérvese que durante todo el ciclo no se tiene ning+n camio en la energía del sistema de tal manera que la entropía #no disponiilidad$ tamién permanece constante. constante. &n contraste, supóngase a%ora que el gas en el cilindro es e)pandido irreversilemente y que parte de la energía del gas se le usa para contrarrestar la fricción en el cilindro y en otras partes mecánicas, de aquí se deduce que solo una parte de la energía utili"ada por el gas es transferida al pistón y almacenada en el volante. (or lo tanto, en la carrera ascendente del pistón, la energía disponile almacenada almacenada en el volante será algo menor que la necesaria para volver a comprimir al gas %asta su estado inicial. Aun más, durante el proceso de recomprensión, algo de la energía del volante se utili"ara para asorer fricción, de modo que la energía del gas al final del proceso de compresión será menor que la energía del gas en el estado inicial. >eido a las perdidas irreversiles que sufre la energía durante el precedo, es evidente que %ay una disminución de la energía disponile en el sistema y un aumento #no disponiilidad$ de entropía. (or lo normal, la energía utili"ada para vencer la fricción se convierte en calor que se disipa a los alrededores. &n consecuencia, si se están repitiendo estos procesos irreversiles, %ará que suministrar de alguna fuente e)terna las perdidas de energía a los alrededores' de otra manera el sistema acaaría muy pronto con la energía. energía.
OU;* *NU*L F*;CJ 0R>;PN: La presión es la fuer"a que se e!erce sore una superficie. &n el sistema internacional la unidad es el PmV,llamado (ascal #(a$. *in emargo como esta unidad es muy mu y peque/a y poco práctica se emplea el ar. 0ar ; 031 (a ; 03 1 Pm8 ; 0OgPcm8 ; 0 Atm ; Y3 m.c.d.a m.c.d.a ; N63 mm.c mm.c d. JW. ; 0M,1 psi psi #Lira por por pulgada cuadrada$ cuadrada$ &stas comparaciones no son idénticas que son apro)imadas pero son validas &n refrigeración se utili"a el manómetro compuesto para medir la presión, lleva varias escalas, en ar, psi y la temperatura equivalente. (ara medir el vacío #por dea!o de la presión atmosférica$ se utili"a el vacuómetro, se mide en cm. de mercurio #cm. d.Jg$. La presión se puede medir en presión relativa o asoluta: (resión (resión relativa relativa #(. #(. rel$ o manométric manométricaa es la que se mide en el manómetro, manómetro, considera considera 3 la presión presión atmosférica. (resión asoluta #(.as$ #(.as$ se suma la presión que leemos leemos en el manómetro manómetro la presión atmosférica.
&!emplo si tenemos 8 ar de presión relativa que marca un manómetro tendremos que: (. as ; (.rel Z (. atm ; 8Z0;ar *iendo la presión asoluta ar o sea 8 más la atmosférica
>0>R*UR* La temperatura de un cuerpo depende de su volumen en relación con una determinada cantidad de calor Temperatura Temperatura asoluta #48N,01[C$. La unidad de temperatura es el Oelvin #F$ en el sistema internacional. 3EO ; 4M17,6NE= ; 48N,01EC Como los EC están muy difundidos y estando relacionados estrec%amente con los puntos de congelación y de eullición del agua a la presión atmosférica se decidió por ra"ones prácticas que los EC pueden ser utili"ados con los EO. (ara traa!ar con EC sólo tenemos que restarle 8N, por e!emplo: 8D3EO ; 8D348N ; NEC (ara pasar de EC a =E y viceversa
ermómetro tipos: Termómetro de Bercurio T&B(. 4M3EC y Z63 EC à 113 EC Termómetro de Alco%ol T&B(. 4N3EC y Z083 EC Termómetro de ?esistencias à *emiconductores Termómetro de J+medo T&B(. 40DEC y Z813 EC Termómetro Termómetro de Bá)ima y Bínima de!a marcado marcado las temp min min y ma).
C*LJR &s una forma de energía energía deida a la agitación agitación de las moléculas moléculas que constituy constituyen en una sustancia. sustancia. &l calor siempre pasa del cuerpo más caliente al más frío, a través de todo o!eto, no e)istiendo materia que intercepte totalmente esta transmisión. La unidad de calor es la caloría, siendo la cantidad de calor que dee suministrarse a 0 g de agua, a la presión atmosférica, para elevar su temperatura temperatura de 0M,1EC 0M,1EC a 01,1EC 0 Fcal ; M0DN \ ; ,76 5.T..
>JDJ D> R*N;;PN D> C*LJR Conducción: Transmisión Transmisión de calor a través de un cuerpo. Con"ección: Bovimiento medio #líquido o gaseoso$ provocado por la diferencia de temperatura. Radiación: Transmisión de calor sin necesidad de calentar el medio de transmisión. Tiene que ver con la forma y el color de lo que está e)puesto al calor de radiación. (ara medir la cantidad de calor por conducción: ] ; O ^ * ^ #t 84t0$ ] ; Cantidad de calor #OcalP%$ K = Coeficiente de transmisión térmica. Kcal/h m2 ºC ; W/m2 ºC
* ; *uperficie #mV$
(ara medir la cantidad de calor por convección: ] ; Ce ^ m ^ #t 84t0$ ] ; Cantidad de calor #Ocal$ Ce ; Calor especifico OcalPECPFg. , GPECPFg. m; masa.
i no 8aG diferencia de temperatura no 8aG transmisión de calor CAL? &*(&C_=IC >&L >&L AI?& ; 3,8M OcalP Og EC CAL? &*(&C_=IC >&L AWA ; 0 OcalP Og EC
D;*OR** D> LJ C*F;J D> >*DJ D>L *OU*
#$C)E&AC$"'
t ºC
100 ºC
!"#$%$&$CAC$"'
A*)A 0 ºC
E()##$C$"'
A*)A + ,AP"R
&)!$"' ,AP"R
-.Kcal/ 80 Kcal
100 Kcal
50 Kcal
CJNC>0J &l calor sensi!le solo varía la temperatura del cuerpo &l calor latente es el calor que varía el estado o el que camia camia de estado &*TA>* >&L AWA >e %ielo a agua D3 Ocal à calor latente >e agua a 3 EC a 033 EC ] ; m ) Ce ) #t 8 @ t0$ ; 0Og ) 0 # Ocal P Og EC$ ) #033 @ 3 $ EC ; 033 Ocal
(or supuesto como no camia de estado el calor ser) sensi!le. >e agua a vapor a 033 EC à 1M3 Ocal que serán latentes. &n total entre calor sensile y latente se aportaran: D3Z1M3Z033 ; N83 Ocal que será la entalpía de vapor de agua a 033 EC respecto al %ielo a 3EC.
D>/;N;C;JN >ntalp(a.4 &s la cantidad de calor calor total sensile más latente latente contenida en la unidad unidad de masa de una una sustancia, referida a un determinado origen. >ntalp(a 1 Calor ensi!le Calor latente *i tomamos tomamos como como referencia referencia # >ntalp(a 1 @ $ la del aire seco a 3 EC la entalpía de de 0Og de aire %+medo a 1 EC con una %umedad %umedad especifica de 1gP 1gP Og, la entalpía será será :
>ntalp(a 3 aire seco a 3 EC >ntalp(a de 0Og de aire %+medo a 1 EC E C y %umedad especifica de 1gPOg &l calor sensi!le será el necesario para elevar la temperatura del aire de 3EC a 1EC ]0 ; m ) Ce ) #t 8 @ t0$ ; 0Og ) 3,8M #Ocal P Og EC$ ) #1 @ 3 $ EC ; 0,8 Ocal &l calor latente para evaporar los 1g de agua será: ]8 ; 3,331 #Og agua$ ` 1M3 # Ocal P Og$ ; 8,N Ocal &n total: ] ; ]0 Z ]8 ; 0,8 Z 8,N ; ,7 Ocal que será la entalp(a del Og de aire %+medo considerado.
0*R*>RJ /UND*>N*L> D> UN D;*OR** 0;CJ>R;CJ &l aire acondicionado tiene por o!eto mantener en un recinto unas condiciones de: Temperatura Jumedad Calidad del aire (ara conseguir: Confort 5ienestar &sto redundara en los ocupantes, los cuales son el o!eto del aire acondicionado acondicionado o climati"ador. (ara ello %ay que someter a unas operaciones de: Calentamiento &nfriamiento
Jumidificación >es%umificación &l aire acondicionado traa!a sore el aire interior y e)terior del local. (or tanto tenemos que conocer previamente, las propiedades propiedades y características características del aire.
Jumedad asoluta (arámetros =undamentales
Jumedad relativa &ntalpía del aire
(or otra parte, parte, el aire contiene contiene vapor vapor de agua en una cantidad cantidad que no es fi!a, si no variale y que depende de muc%os factores. o se puede vivir en una atmósfera seca, tampoco podemos me"clar el aire seco con vapor de agua en cualquier proporción, si no que %ay un má)imo que no puede sorepasarse. sorepasarse. &l má)imo de vapor de agua comprendido en una atmósfera seca se conoce como saturación o aire saturado. CB(*ICI >&L AI?& ND2 itrógeno 802 )igeno 02 Wases noles #Argón, `enón etc.$
D>/;N;C;JN> *;R> *CJND;C;JN*DJ /R;J: &l frío, por definición, no e)iste. &s simplemente una sensación de falta de calor. C*LJR;*: na caloría es la cantidad de calor que tenemos que a/adir a 0 grm. de agua a 01EC de temperatura para aumentar esta temperatura en 0EC. &s equivalente a M 5T. /R;OJR;*: na frigoría es la cantidad cantidad de calor que tenemos tenemos que sustraer a 0 Fg. de agua a 01E C de temperatura temperatura para disminuir esta temperatura en 0E C. &s equivalente a M 5T. CJN#>R;JN D> H * /R;OJR;*: Bultiplicar los Katios de potencia del equipo por 3,D6. #e!emplo 0.333 KatiosP%ora ; D63 frigoríasP%ora$. FU: 5ritis% Termal Termal nit. nidad térmica tér mica inglesa. &s la cantidad de calor necesario que %ay que sustraer a 0 lira de agua para disminuir su temperatura 0E =. na 5T equivale a 3,818 Ocal. JN>L*D* D> R>/R;O>R*C;JN $JN&: &s equivalente a .333 =P%., y por lo tanto, a 08.333 5TP%. *LJ *LJ >R;CJ >R ;CJ: &s toda diferencia de temperaturas. *e suele emplear para definir la diferencia entre la temperatura del aire de entrada a un acondicionador y la de salida del mismo, y tamién para definir la diferencia entre la temperatura del aire en el e)terior y la del interior. QJN* D> CJN/JR:
*on unas condiciones dadas de temperatura y %umedad relativa a!o las que se encuentran confortales la mayor parte de los seres %umanos. &stas condiciones oscilan entre los 8E y los 81E C. #N04D3E =$ de temperatura y el M3 al 63 por 033 de %umedad relativa. >0>R*UR* D> FULFJ BU>DJ $>RJ>RJ BU>DJ $: &s la temperatura indicada por un termómetro, cuyo depósito está envuelto con una gasa o algodón empapados en agua, e)puesto a los efectos de una corriente de aire intensa. >0>RUR* D> FULFJ >CJ $>RJ>RJ >CJ&: &s la temperatura del aire, indicada por un termómetro ordinario. >0>R*UR* D> 0UNJ D> RJC;J : &s la temperatura a que dee descender el aire para que se produ"ca la condensación de la %umedad contenida en el mismo. D>0R>;JN D>L >RJ>RJ BU>DJ J D;/>R>NC;* 0;CRJ>R;C* : &s la diferencia de temperatura entre el termómetro seco y el termómetro %+medo. BU>D*D: &s la condición del aire con respecto a la cantidad de vapor de agua que contiene. BU>D*D *FJLU* $D>N;D*D $D>N;D* D D>L D> L #*0JR&: #*0JR&: &s el peso del vapor de agua por unidad de volumen de aire, e)presada en gramos por metro c+ico de aire. BU>D*D >0>C/;C* : &s el peso del vapor de agua por unidad de peso de aire seco, e)presada en gramos por Filogramo de aire seco. BU>D*D R>L*;#* R>L*;#*: &s la relación entre la presión real del vapor de agua contenida en el aire %+medo y la presión del vapor saturado a la misma temperatura. *e mide en tanto por ciento. C*LJR >N;FL> : &s el calor empleado en la variación de temperatura, de una sustancia cuando se le comunica o sustrae calor. C*LJR L*>N>: &s el calor que, sin afectar a la temperatura, es necesario adicionar o sustraer a una sustancia para el camio de su estado físico. &specíficamente en psicrometría, el calor latente de fusión del %ielo es %f ; N7,78 OcalPFg. C*LJR J*L: $>N*L0;*&: &s la suma del calor sensile y el latente en Filocalorías, por Filogramo de una sustancia, entre un punto aritrario de referencia y la temperatura y estado considerado. NJR* UN> *R; S *BR*> $capacidad $: *on las frigorías %ora producidas por un acondicionador acondicionador a 1E C #71E =$ de temperatura seca e)terior y 8,DE C #N1E =$ de temperatura %+meda e)terior, con el aire de la %aitación, retornando al acondicionador a 86,6E C #D3E =$ de temperatura seca y 07,ME C #6NE # 6NE =$ de temperatura %+meda. CJ0 $Coeficient of 0erformance&: Coeficiente de prestación. &s el coeficiente entre la potencia calorífica total disipada en vatios y la potencia eléctrica total consumida, durante un periodo típico de utili"ación La FJF* D> C*LJR aplicada a la climati"ación de viviendas cada día gana más adeptos dentro de los consumidores espa/oles. &s el elemento ideal para lugares con calurosos veranos e inviernos no e)cesivamente fríos. La FJF* D> C*LJR es capa" de transportar calor desde lugares fríos %asta lugares más calientes. &s un elemento aparentemente mágico puesto que estamos %aituados a que el calor fluya de los lugares calientes %acia los más fríos. na nevera es una oma de calor, está transfiriendo calor desde su frío interior %acia la cocina . Incluso en las temperaturas más frías de la Tierra e)iste calor en el aire y una parte considerale de este calor puede ser aprovec%ado. La oma de calor e)trae calor del aire e)terior, aumenta su temperatura por compresión y seguidamente la omea al interior. &s además un sistema confortale al mantener la relación correcta entre temperatura y %umedad del aire. *i se compara con cualquier otro sistema eléctrico, las omas de calor son unos sistemas rentales a largo pla"o , con un a%orro de energía considerale. n convector tradicional de calefacción mediante energía eléctrica otiene de un consumo de 0 FG% de energía eléctrica 0 FG% de calor, es una relación de 0 ` 0. &n camio una oma de calor de 0 FG% de consumo eléctrico produce FG% de calor equivalente actuando
como calefactor, el rendimiento es de 0`. &ste importante a%orro energético es deido a que el transporte de calor requiere e)clusivamente el consumo eléctrico del compresor y del ventilador. ;N*L*C;JN D> LJ >
& I*TALACI, y re+nen las venta!as del confort al más alto nivel para la climati"ación residencial o de oficinas y comercios.
O*> R>/R;O>R*N>
/;N D> CL*>
R>/R;O>R*N> &n el ciclo de refrigeración circula un refrigerante #para reducir o mantener la temperatura de un amiente por dea!o de la temperatura del entorno se dee e)traer calor del espacio y transferirlo a otro cuerpo cuya temperatura sea inferior a la del espacio refrigerado, todo esto lo %ace el refrigerante$ que pasa por diversos estados o condiciones, cada uno de estos camios se denomina procesos. &l refrigerante comien"a en un estado o condición inicial, pasa por una serie de procesos seg+n una secuencia definitiva y vuelve a su condición inicial. &sta serie de procesos se denominan - ciclo de refrigeraciónU. &l ciclo de refrigeración simple se compone de cuatro procesos fundamentales. &l refrig refrigera erante nte ?488 ?488 es el que se utili" utili"aa %aitu %aitualm alment entee en los equ equipo iposs de aire aire acondi acondicio cionad nadoo para para aplicaciones residenciales y comerciales. &s un JC=C #%idroclorofluorocaruro CJCL=8$, una serie de sustancias que, deido a su contenido en cloro, afectan a la capa de o"ono. &s inodoro, ininflamale e incomustile y su temperatura de eullición en EC a presión normal es de 4 M3,6. &l (rotocolo de Bontreal , acuerdo internacional para la protección de la capa de o"ono ,especificó en sus directivas , primero la eliminación de los clorofluorocaruros #C=C$ de mayor contenido en cloro y a%ora , la retirada gradual de los JC=C. &n &uropa , la producción de ?488 se irá reduciendo progresivamente a partir del 833M ,llegándose al mínimo en el 8301 .&stá ya pro%iido su uso en transporte por carretera y ferrocarril , y por encima de una cierta capacidad frigorífica , estará pro%iido su uso en sistemas de climati"ación para edificios a partir del a/o 8333.
*L>RN*;#* R-4,@* &s un refrigerante lire de cloro #sin C=Cs ni JC=Cs$ y por lo tanto no produce ning+n da/o a la capa de o"ono y su uso no está su!eto a ning+n proceso de retirada marcado por la legislación. Tiene un elevado rendimiento energético, es una me"cla +nica y por lo tanto facilita a%orros en los mantenimientos futuros. o es tó)ico ni inflamale inflamale y es reciclale reciclale y reutili"ale. R-4@6C &s un refrigerante lire de cloro #sin C=Cs ni JC=Cs$ y por lo tanto no produce ning+n da/o a la capa de o"ono y su uso no está su!eto a ning+n proceso de retirada marcado por la legislación. (osee propiedades termodinámica muy similares al ?488. A diferencia del ?4M03A ,es una me"cla de tres gases ?48,?4081 y ?40Ma . *i se precisa reempla"ar un componente frigorífico o se produce una rotura de uno de ellos , el
sistema se dee purgar completamente . na ve" reparado el circuito y proada su estanqueidad ,se rellenará de nuevo ,cargando refrigerante con la composición original.
R-,34a &s un refrigerante lire de cloro #sin C=Cs ni JC=Cs$ y por lo tanto no produce ning+n da/o a la capa de o"ono y su uso no está su!eto a ning+n proceso de retirada r etirada marcado por la legislación. &s ampliamente usado en otras industrias: aire acondicionado en automóviles, frigoríficos, propelente de aerosoles farmacéuticos. &n aire acondicionado se utili"an desde unidades transportales o des%umidificadores , %asta unidades enfriadoras de agua con compresores de tornillo o centrífugos de gran capacidad. CTLCULJ D> L* 0J>NC;* /R;OJR/;C* N>C>*R;* &n el cálculo de la potencia frigorífica necesaria para asorer el calor de un recinto intervienen numerosos factores: superficie de las paredes, el tec%o, temperatura e)terior, superficie acristalada, orientación de la %aitación, somras e)teriores, uicación geográfica, época del a/o, materiales de construcción... construcción... etc. &n la práctica se utili"a como ase del cálculo unas 033 frigorías por metro cuadrado. &s decir, un recinto de M3 m8 necesitaría un aparato de M333 frigorías. &sta es una recomendación orientativa, para otener mas precisión se recomienda consultar a un profesional que analice su local y efect+e un cálculo más preciso o utili"ar programas de cálculo específicos. *i el recinto tiene una gran carga térmica por disponer de una gran superficie acristalada o por el color oscuro de la pared e)terior que asore más radiación o el recinto esta en una "ona calurosa, etc., se recomienda incrementar la ase del cálculo de 033 a 03 frigorías metro cuadrado
eor(a !)sica de la refrigeración *i tomáramos un envase que contuviese gas refrigerante, en forma liquida, lo conectáramos a un serpentín de tuo de core mediante un capilar #tuo de peque/ísimo diámetro interior$ y de!ásemos salir el fluido a través del mismo b]ue sucederíaQ Al e)pandirse, este fluido irá camiando de estado, pasando de liquido a gaseoso. a que tiene un punto de eullición muy a!o #unos 4M3 EC$. (ara efectuar dic%o proceso, el fluido precisa de la energía, en este caso calorífica que ira tomando del tuo de core y que a su ve" ésta tomara del aire que esta en contacto con él.
CA#"R
CA#"R
*A! &R$"
RE&R$*0 #1-)$%"
CA#"R
CA#"R CA#"R
2)(" CAP$#AR
CA#"R CA#"R
>* F*;CJ D> UN C;RCU;J /R;OJR;/;CJ
)nidad interior
&iltro secador 2uo capilar
,al3ula de e6pansión
o d i u q i #
& r i o
!ilenciador
r o d a r o p a 3 E
,al3ulas de 3ias
C a l o r
C
o n d e n s a d o r
Co4presor
s a *
%epósito acu4ulador
Cuadro sinóptico del ciclo frigor(fico Co4ponente
Co4presor
&ases Entrada
!alida
RE&0 estado 7as RE&0 estado 7as 5a8a te4p0 au4enta te4p0 5a8a presión au4enta presión co4pri4e 7as
RE&0 liquido alta te4p0 Condensador alta presión
RE&0 se licua aire se calienta alta te4p0
RE&0 liquido 5a8a te4p0 5a8a presión
RE&0 pasa de presión alta a 5a8a ; reduce su te4peratura
RE&0 liquido 5a8a te4p0 5a8a presión
RE&0 pasa de liquido a 7as0 El aire cede la car7a ter4ica del local al RE&0
%ispositi3o de E6pansión
E3aporador
"5ser3aciones 9otor eléctrico consu4o El 7as re:ri70 lle3a la car7a tér4ica del local
El RE&0 cede al aire del condensador toda su ener7ia. la que a5sor3io del e3aporador/+ la del co4presor
1
!e utili
!e precisa de un 3entilador que aspire el aire de 4e
F;FL;JOR*/;*: (rincipios de ?efrigeración @ ? \. >**AT Acondicionamiento de aire 4 &>WA?> W. (ITA (ITA Tratado practico practico de ?efrigeración @ \* ALA?C C?&* C?&* Baterial de Apoyo &laorado por : profesor ctavio > &n!oy
Manual de refrigeración Escrito por Juan 9anuel &ranco #i8ó, Juan 9anuel &ranco
F;FL;JOR*/;*: (rincipios de ?efrigeración @ ? \. >**AT Acondicionamiento de aire 4 &>WA?> W. (ITA (ITA Tratado practico practico de ?efrigeración @ \* ALA?C C?&* C?&* Baterial de Apoyo &laorado por : profesor ctavio > &n!oy &or4ulario del :r>o
Escrito por Patrick Jacquard,José Alarcón Creus,Pierre Rapin
Banual de refrigeración Escrito por Juan 9anuel &ranco #i8ó, Juan 9anuel &ranco CARL OSJRENEDO [email protected]
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