Refrigeracion 160901214715

PRINCIPIOS DE REFRIGERACION
Ciclo básico de un sistema de refrigeración
Proceso del
ciclo de
refrigeración
Los componentes del circuito de refrigeración están unidos por
tuberías flexibles, formando un circuito cerrado. Cuando el compresor
está sin funcionar la presión está equilibrada en todo el circuito. Al
poner el compresor en marcha el refrigerante impulsado por el
compresor circula en el sistema, estableciéndose dos sectores:
1. Sector de alta presión (amarillo/rojo) ubicado entre el compresor
y la válvula de expansión.
1
2
3
4
5
6
Alta presión, estado gaseoso
Alta presión, estado líquido
Compresor
Condensador
Ventilador
Filtro deshidratador
Evaporador
Válvula de expansión
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6
Alta presión, estado gaseoso
Alta presión, estado líquido
Compresor
Condensador
Ventilador
Filtro deshidratador
Evaporador
Válvula de expansión
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Ciclo básico de un sistema de refrigeración, continuación
Proceso del
ciclo de
refrigeración
2. Sector de baja presión (azul) ubicado entre la válvula de
expansión y el evaporador.
Etapas El proceso del ciclo de refrigeración consta de diversas etapas que
son:
Etapa 1 Entrada de refrigerante
En esta etapa el fluido llega al compresor por el lado de baja
presión de 1.5 a 2.5 Kg/cm2
aproximadamente (según
refrigerante R12 o R-134a- y tipo de compresor) en estado
gaseoso a una temperatura de -7ºC.

Etapas,
continuación
Etapa 2 Compresión
El compresor es el encargado de aumentar la presión del fluido de
entre 15 y 30 Kg/cm2
incrementando también la temperatura a 70ºC
manteniéndose en estado gaseoso.

Etapas,
continuación
Etapa 3 Condensación
A la salida del compresor el refrigerante se encuentra en estado
gaseoso a alta presión, pasando por el condensador que por el efecto
del flujo de aire del extractor disminuye su temperatura hasta que
alcanza el valor de condensación, pasando el refrigerante a estado
líquido a alta presión. Durante el cambio de estado la temperatura y la
presión del fluido permanecen constantes.

Etapas,
continuación
Etapa 4 Filtraje y deshumidificación
El líquido refrigerante en estado líquido a alta presión pasa al filtro
deshidratador que se encargará de retener las impurezas, absorber la
humedad contenida en el circuito y funcionar como depósito de
reserva del mismo refrigerante, manteniéndose a la salida del filtro en
estado líquido a alta presión.

Etapas,
continuación
Etapa 5 Expansión
El líquido llega a la válvula de expansión a elevada presión y
temperatura produciéndose una reducción de forma brusca de ambas
magnitudes a la salida de la válvula, pulverizando el fluido y quedando
estabilizado al valor de baja presión y temperatura en estado líquido.

Etapas,
continuación
Etapa 6 Evaporación
En estas condiciones el líquido refrigerante a baja presión entra en el
evaporador sobre el que circula una corriente de aire caliente de
aproximadamente 20ºC, dando energía a las moléculas del
refrigerante que le provocan su ebullición y por tanto su cambio de
estado de líquido a gas.
La absorción del calor reduce la temperatura del aire que envuelve el
evaporador y depositando parte de la humedad que contiene el aire.
Este aire enfriado y deshumidificado es el que entra en el interior de la
sala acondicionada.

Ciclo básico de un sistema de refrigeración
Válvula de
succión o de
baja presion y
de descarga o
de alta
presion
La figura muestra unas válvulas de lengüeta de succión y de
descarga, situadas en la parte superior del cilindro. La válvula de
succión esta situada en la parte inferior de la placa de válvulas y la
válvula de descarga esta colocada en su parte superior.
Las posiciones de las válvulas durante la carrera de succión se ven en
la parte izquierda de la figura. Como el pistón se aleja de la placa de
válvulas una presión más baja que la de succión es obtenida en el
cilindro.
La presión de succión forza la apertura de la válvula y permite al gas
que proviene de la tubería de succión entrar al cilindro. A causa de
que la presión de descarga es mucho más alta que la presión dentro
del cilindro, la válvula de descarga es mantenida cerrada.
Válvula de
descarga
En la carrera de compresión como el pistón se acerca a la placa de
las válvulas una presión mayor que la de descarga se obtiene dentro
del cilindro.
Esta presión empuja la válvula fuera de su asiento y permite al gas
contenido dentro del cilindro pasar al colector de descarga. A causa
de que la presión dentro del cilindro es mucho más alta que la presión
de succión, la válvula de succión es mantenida cerrada.

Filtro
deshidratador
Es un elemento vital dentro del sistema de refrigeración. La ubicación
de este elemento es a la salida del condensador y a la entrada del
control de flujo. Este dispositivo deshidrata o elimina la humedad del
refrigerante que circula dentro del sistema de refrigeración.
Ademas, cuenta con un by-pass para poder realizar el cambio del
elemento de la piedra silica cuando le toque mantenimiento o ya este
muy saturada de agua.
Funcionamien
to del
deshidratador
Filtra el refrigerante a través de una coladera y un cedazo que se
encuentra en su interior.
Entre estos se encuentra una solución química de pequeños granos
de forma irregular llamados persilica y es la que se encarga de
absorber la humedad que se produce en los cambios de estado del
refrigerante.
Esta sal de percilica va deshintegrandose poco a poco a través del
tiempo hasta comvertirse en polvo,
Mirilla Este es un elemento que sirve para observar cuando el gas
refrigerante esta circulando por el sistema en forma liquida.
Algunos cuentan con indicador de humedad.
Tubo capilar Es un dispositivo de control empleado mas comúnmente en
refrigeradores domésticos, comerciales y aire acondicionado.
Este consiste en un tubo de cobre de cierta longitud (3.10 – 3.30
metros) que tiene un pequeño diámetro interior de 0.66 – 2.15 mm.
Este siempre se instala después del deshidratador y antes del
evaporador.
Funcionamien
to del tubo
capilar
Estos dispositivos tienen como objetivo proporcionar la restricción
adecuada para el flujo correcto de gas refrigerante. Osea que nos
sirve como válvula de paso para regular la presión requerida, así
como el volumen necesario en el evaporador.

Dibujo de un
filtro
deshidratador
con by-pass
En la figura siguiente mostramos un dibujo de un arreglo común de un
filtro deshidratador
Dibujo de una
mirilla
En la figura siguiente se representa una mirilla
Funciona-
miento de la
válvula de
solenoide
Su función principal consiste en cerrar o abrir para dar paso al
refrigerante por medio de un termostato de control.
Si el sistema sigue funcionando hasta que la presión baja al valor de
ajuste del switch de baja presión, el sistema para por baja presión.
Con dicha acción se evita que el evaporador quede inundado de
líquido refrigerante y pueda ser “jalado” en el arranque provocando
golpeteo de líquido en el compresor y se pueda dañar.
Cuando el termostato de cuarto pide refrigeración, dicha válvula
deberá abrir para permitir el paso de refrigerante al evaporador.

Mofle del
compresor
Es un accesorio del sistema de refrigeración, que va conectado a la
salida de la linea de alta presion del compresor y sirve para evitar la
vibración o ruido que provoca la alta presion del compresor hacia la
linea de alta presion que va al condensador.
Interruptor
de baja
presión de
refrigerante
Es un dispositivo que se utiliza para proteger al compresor, evitando
que éste funcione con baja presión de refrigerante y pueda sufrir
daños mecánicos debidos a una muy pobre lubricación ( la presión de
trabajo del refrigerante es de 50-80 psi y el ajuste del switch es de 30
psi).
Interruptor
de alta
presión de
refrigerante
Es un dispositivo que se utiliza para proteger al compresor, evitando
que éste funcione con alta presión de refrigerante y pueda sufrir
daños mecánicos, ademas de que pudiese dañar la tubería de alta
presion o al mismo condensador( la presión de trabajo del refrigerante
es de 200-280 psi y el ajuste del switch es de 350 psi).
Resistencia
del carter
Es un dispositivo que va colocado en el carter del compresor y sirve
para calentar el aceite del compresor y asi evitar que no sufra daños
mecánicos dentro de este.
Sensor de
alto
y bajo voltaje
Es un accesorio que está destinado a vigilar el nivel de voltaje de
alimentación. Si éste es demasiado alto o bajo, el circuito de control
del sistema de refrigeración quedará inhibido y no funcionará hasta
que el voltaje se encuentre de nuevo en un valor aceptable.

Equipos divididos
Partes de los
equipos
divididos
Estos equipos están formados por dos unidades básicamente:
1.-Unidad manejadora
2.-Unidad de condensación.
Además cuentan con un tablero de control.
Descripción
de los
equipos
divididos
El serpentín de refrigeración de la manejadora se encuentra
interconectado con la unidad de condensación por tubería.
La unidad condensadora normalmente es por aire y ventiladores.
La capacidad del compresor y la cantidad de ventiladores depende de
la capacidad del equipo instalado.

Equipos divididos, continuación
Dibujo de un
equipo
dividido
El siguiente diagrama muestra las partes de que se compone un
equipo dividido:

Equipos divididos, continuación
Partes de la
unidad
manejadora
Está formada básicamente por los siguientes elementos:
 Ventilador
 Motor de ventilador
 Poleas y bandas
 Serpentín del evaporador
 Filtro de aire fino y filtro de malla
 Filtro de aire exterior
Tuberías de
los equipos
divididos
Estas son dimensionadas en la fase del proyecto tomando en cuenta
las siguientes consideraciones :
 Que no ofrezcan demasiada caída de presión.
 Que tengan buena velocidad de arrastre del aceite por todo el
sistema de refrigeración
 Deben de tener la menor cantidad de trampas
 Ser fijadas y soldadas con seguridad y calidad.
Termostato Es un dispositivo de control de la temperatura de la sala que se va
acondicionar en donde se puede ajustar la temperatura que se desee.
El termostato, la funcion que desempeña es mandar una señal que de
alguna manera le corte la alimentación al compresor para que este
deje de trabajar y no continue enfriando el sistema.

Unidades de ventana
Característi-
cas de las
unidades de
ventana
Estos equipos son de pequeñas dimensiones físicas. En el interior de
su gabinete contienen el evaporador, compresor y condensador.
Normalmente son instalados sobre la pared o la ventana y deben de
contener en su instalación una charola de condensados con un drene
para los mismos.
Estos equipos normalmente se instalan en oficinas privadas,
pequeñas residencias, habitaciones de hotel, etc.
Dispositivo de
control de
refrigerante
Estos equipos cuentan con tubos capilares a la entrada del
evaporador, en lugar de válvula de termoexpansión.
Por medio de los tubos capilares se lleva a cabo la expansión, función
que realiza la válvula termostática en los equipos que la tienen
instalada.
Control
eléctrico de
los equipos
divididos
Consta de las siguientes partes:
 Un motocompresor hermético de una potencia que depende del
tamaño del equipo
 Un motor del condensador
 Un motor para realizar la función de una manejadora de aire
 Timer
 Interruptores de presión para protección del equipo
 Un termostato de cuarzo con posición de ventilador en la cual no
funciona la refrigeración, posición de frío en donde funciona
ventilación y refrigeración y fuera.
Los interruptores de presión están destinados a la protección del
equipo por alta o baja presión (no todos los equipos lo tienen).

Conceptos y definiciones básicas
Concepto de
calor
Es la forma de energía que se transmite de un cuerpo a otro debido a
una diferencia de temperatura.
Formas de
energía
Ejemplos de formas de energía:
1. Luz: ...................................................de sol
2. Electricidad:.......................................Calentadores
3. Magnetismo:......................................Histéresis del hierro
4. Medios Químicos:..............................Combustión
5. Medios Mecánicos:............................Compresión, Fricción,
Percusión
Descripción
de la teoría de
la naturaleza
Dice que las pequeñas partículas o moléculas de una substancia se
mueven más rápidamente, cuando se les aplica mas calor.
Unidades de
calor
Las unidades fundamentales para medir calor:
Sistema ingles Sistema métrico
BTU (Unidad Térmica Británica) KCAL (Kilocaloría)

Conceptos y definiciones básicas, continuacion
Definición de
BTU
Es la cantidad de calor necesario para incrementar la temperatura de
una libra de agua en un grado Fahrenheit a nivel del mar.
Definición de
KCAL
Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un
litro de agua en un grado Centígrado a nivel del mar.
Equivalencias Las conversiones de las unidades de energía son:
1BTU = 1055 JOULES = 0.252 KCAL.
Concepto de
temperatura
Es la escala para medir la intensidad de calor.
Ejemplo de
temperatura
En nuestro país la temperatura se mide en grados centígrados (ºC) y
grados Fahrenheit (ºF). Estas escalas tienen puntos básicos en
común que son:
1. - Punto de congelación
2. - Punto de ebullición
A nivel del mar el agua se congela a 0ºC o 32ºF y hierve a 100ºC o
212ºF.
Concepto de
cero absoluto
Es la temperatura más baja que t es posible lograr en la cual no existe
calor y que es de –460 ºF o -273 ºC,
Concepto de
transmisión
de calor
El calor pasa siempre del cuerpo más caliente al más frío, se dice por
lo tanto que fluye “cuesta abajo” y es comparado frecuentemente al
agua en este aspecto.

Formulas de
conversión de
temperatura
Para la conversión de una escala de temperatura a otra se hace por
medio de las siguientes ecuaciones:
°F = 1.8 °C + 32
°F =
9
/5 °C + 32
°C = ( °F - 32 ) / 1.8
°C =
5
/9 ( °F - 32)
Concepto de
tonelada de
refrigeración
Es el efecto de absorber calor producido al licuarse una tonelada de
hielo a la temperatura de 32°F en 24 horas.
Es por tanto, una variación de calor por unidad de tiempo que puede
ser convertida en BTU por día, por hora, o por minuto si se desea. (ver
figura 10)
Ejemplo de
tonelada de
refrigeración
En la siguiente figura se ilustra un ejemplo aplicable a este concepto
Fig. 9

Concepto de
presión
Es la fuerza ejercida por unidad de área o también como la intensidad
de una fuerza en un punto determinado sobre una superficie de
contacto.
Unidades de
presión
Las unidades de medición son:
Sistema Ingles Sistema Métrico
PSI o Lb/pulg2
Kg/cm2
Equivalencias A continuación se presentan algunas equivalencias de presión a nivel
del mar:
1.033Kg/cm2 = 14.7PSI = = 1 atm = 101.3 Kpa = 1.013 Bar.
Regla general
de presión
A mayor presión, mayor temperatura y a menor presión, menor
temperatura.
Concepto de
presión
atmosférica
Es la presión ejercida por la atmósfera, que es una envoltura de aire
que rodea a la tierra y que se extiende hacia arriba, desde la
superficie de la tierra, a una distancia de unos 80 Km o más. Este aire
tiene peso y debido a él, ejerce presión sobre la superficie de la tierra.
Concepto de
refrigerante
Es un fluido que absorbe calor por evaporación a baja temperatura y
presión y cede calor por condensación a temperatura y presión más
alta.
Los refrigerantes usados actualmente, han sido escogidos bajo bases
de economía, características químicas y mecánicas de operación.
Vacio Es la ausencia de aire y humedad en un espacio determinado, y sus
unidades para medirlo son los: bar y atmosferas.

Refrigerante Son los fluidos vitales en los sistemas de refrigeración.
Absorben calor del lugar donde no se desea y lo trasladan a otro
donde no nos afecta.
La evaporación del liquido refrigerante remueve calor, el cual es
liberado por la condensación del vapor calentado.
Característica
s de los
refrigerantes
Estos refrigerantes son los llamados fluorocarbonos o tambien se les
llama gas freon, las cuales tienen propiedades importantes como son:
1.- No son tóxicas
2.- No son inflamables
3.- No son explosivas
4.- No son corrosivas
5.- Tienen diferentes características de presion-temperatura de
ebullición.
Uso de los
refrigerantes
El R-12, R-22,R-11, etc. Son refrigerantes que reaccionan con la
capa de ozono de la atmósfera terrestre y podrían acabar con ella.
Existen otros refrigerantes que se han desarrollado (ecológicos), los
cuales no dañan la capa de ozono, como son: el suva R-502, R-134A,
R-402A y B, R-404A y R-407.
La diferencia radica en su composición química y en su peso
molecular.
Aceite
lubricante
para el
compresor
Este debe tener la capacidad de mantener lubricado todas las partes
internas del compresor sin perder sus características al mezclarse con
el refrigerante.
El aceite comúnmente usado es el ACEMIRE 150.
Característica
s del aceite
Las propiedades que debe tener in aceite son:
1.- Estabilidad química
2.- Punto de fluencia o escurrimiento
3.-Resistencia dieléctrica
4.-Viscosidad

Relación
refrigerante -
aceite
La solubilidad o miscibilidad es la capacidad del refrigerante en su
estado liquido de mezclarse con el aceite necesario para la lubricación
de las partes móviles del compresor.
Cuando esta propiedad es baja se corre el riesgo de que el compresor
se quede sin aceite y sé desbiele.
Control de
capacidad
Es un dispositivo mediante el cual controlamos la capacidad del
compresor.
Nivel de
aceite
Un orificio de control de nivel de aceite o válvula de retención
minimizan la pérdida de aceite del cárter del compresor durante el
arranque.
Esta característica releva la presión del cárter al lado bajo y previene
que el exceso de aceite se bombee al lado alto.
Métodos de
lubricación
Estos se pueden agrupar en dos tipos:
1.-Por salpicadura
2.-Por alimentación forzada
Lubricación
por
salpicadura
El monoblock actúa como deposito, llenándose con el aceite a un nivel
a la parte inferior de las chumaceras del cigüeñal.
Con cada revolución del cigüeñal, el excéntrico se sumerge en aceite
causando salpicadura a las paredes del cilindro, chumaceras y otras
superficies frotantes.
Este método es para compresores pequeños de alta velocidad
(HASTA 15 HP)
Lubricación
por
alimentación
forzada
El aceite es impulsado bajo presión a través de los tubos del aceite
pasajes taladrados del cigüeñal y bielas, a las diversas superficies
friccionantes. Después de lubricar el aceite regresa por gravedad a
un deposito localizado en el monoblock del compresor.
El aceite circula bajo presión por medio de una bomba localizada en el
monoblock del compresor, generalmente en el extremo del cigüeñal.

Conceptos y definiciones básicas, continuación
Válvula de
expansión
tipo
termostatica
La válvula de expansión termostática controla automáticamente la
entrada de líquido refrigerante al evaporador.
Esta es controlada por una retro-alimentacion de presión refrigerante
que manda el evaporador y la temperatura que censa el bulbo.
La válvula controla el caudal del refrigerante para mantener un
recalentamiento relativamente constante al final del serpentín
evaporador. Aunque es extensamente usada, esta válvula es la más
difícil de comprender de todos los dispositivos de control.
Esta ilustración muestra una sección de una válvula de expansión
termostática con los principales componentes señalados por sus
nombres.
Las fuerzas que actúan sobre el vástago obturador se han resaltado
en el diagrama. Ellas son la presión del muelle y la presión del
evaporador sobre la parte inferior del diafragma y la presión del bulbo
sobre la parte superior del diafragma.
La presión del evaporador llega a la parte inferior del diafragma a
través de un orificio interno que existe en la válvula. Esto sucede en
una “válvula de igualación interna”.

Válvula
automática de
expansión
La siguiente figura muestra una ilustración de una válvula de
expansión automática. Este dispositivo de control se diseña para
mantener una presión constante en el evaporador.
La fuerza primaria que actúa en ella es la presión del evaporador.
La presión del evaporador ejerce una fuerza contra la parte inferior del
diafragma. Un muelle regulable ejerce una presión sobre la parte
superior del diafragma.
Cuando la presión del evaporador aumenta, sobre pasa la presión del
muelle y mueve el diafragma hacia arriba, cerrando de esta manera la
válvula.
Cuando la presión del evaporador disminuye, la presión del muelle
sobrepasa la presión del evaporador y empuja el diafragma hacia
abajo abriendo la válvula.
Cuando esta válvula mantiene una presión en el evaporador constante
también tiende a mantener constante la temperatura del evaporador.

Válvula
automática de
expansión
(continuacion)
Una importante consideración a ser tomada en cuenta en relación con
el funcionamiento de esta válvula, es que tiene una acción inversa en
cuanto a condiciones de carga variable.
Cuando la carga en un evaporador aumenta, la presión de succión
normalmente aumenta, debido al aumento de evaporación. Para
absorber ese aumento de carga, este debe ser acompañado de un
aumento en la cantidad de líquido refrigerante que pasa al
evaporador.
En este caso, el aumento de presión en la válvula de expansión
automática cierra la válvula. Al cerrarse la válvula cuando tiene lugar
un incremento en la carga, el suministro de refrigerante es abierta,
tanto más cuando mayor es el incremento.
Esta válvula solamente debe usarse en sistemas donde la carga es
relativamente constante. Se utilizan principalmente en sistemas tales
como refrigeradores domésticos y pequeños enfriadores de agua, etc.

Refrigeracion 160901214715

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