Intercambiador de calor en sistemas de refrigeración

1. INFORME 5
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar el funcionamiento y la importancia de un intercambiador de calor,
en un sistema de refrigeración.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Demostrar el funcionamiento de un intercambiador de calor en los
sistemas de refrigeración.
Determinar las partes que constituyen el intercambiador de calor en un
sistema de refrigeración.
Determinar las aplicaciones de un intercambiador de calor, en
aplicaciones comerciales.
EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS
1. Módulo de capacitación para sistemas de refrigeración LabVolt
2. Hojas Guías
3. Mandil
4. Zapatos de protección
5. Multímetro
6. Termómetro, cámara termostática
MARCO TEÓRICO
(Riddell, 1987) “El rendimiento de un sistema de refrigeración puede aumentarse
si se sub enfría el vapor de refrigerante antes de alcanzar el controlador del
refrigerante. Esto significa que el refrigerante debe enfriarse a una temperatura
menor que la de condensación antes de ingresar en el dispositivo regulador. El
aumento de refrigeración que resulta del subenfriamiento del refrigerante es igual
a la diferencia entre la temperatura inicial del líquido y la temperatura del líquido
sub enfriado.”
Un intercambiador de calor tal como el que se muestra en la figura es un
dispositivo empleado en muchos sistemas de refrigeración comerciales a fin de
aumentar el rendimiento general del sistema. El intercambiador de calor sub

2. enfría el refrigerante antes de que ingrese en el dispositivo regulador y calienta
el refrigerante antes de que ingrese en el compresor. Esto asegura que todo el
refrigerante líquido que entre en el compresor se convierta en vapor.
Ilustración 1 Intercambiador de calor por tubos
Básicamente, los cambiadores de calor sirven para transmitir el calor de un fluido
que fluye a otro con una temperatura inicial más baja. Los fluidos pueden ser
gaseosos o líquidos.
(Danfoss, 2014) Dice que el objeto es utilizar el efecto de refrigeración que se
perdería en el aire ambiente a través de las tuberías de aspiración no aisladas,
en ausencia de un intercambiador de calor. En éste, dicho efecto se utiliza para
su enfriar el refrigerante líquido.
Funcionamiento de los intercambiadores de calor con un rendimiento lo
más alto posible
(recair, 2017) “Para que el funcionamiento de los intercambiadores de calor logre
una transferencia de calor lo más grande posible, la partición interior del
intercambiador se ha diseñado de forma que la distancia - que debe recorrer la
corriente de calor - sea lo más pequeña posible. Para ello, también se tiene en
cuenta la caída de presión permitida del interior del intercambiador.
Las dos corrientes de aire se mueven (en sentido contrario) de forma paralela, a
lo largo de una partición interior, en principio, de longitud interminable. De este
modo la corriente de aire fría puede calentarse hasta alcanzar la temperatura de
la corriente de aire caliente que sale y viceversa: la corriente de aire caliente se
puede enfriar hasta alcanzar la temperatura de la corriente de aire fría que sale.

3. Para lograr una distribución uniforme de las corrientes de aire en el interior del
intercambiador, en la pared existen canales triangulares, de diámetro reducido e
igual resistencia. Gracias a ello, la corriente de aire se mantiene exactamente
igual en todos los canales. Cada canal triangular está rodeado de tres canales
de la misma forma, por los que circula una corriente en sentido contrario. De este
modo se logra en el interior del intercambiador una efectividad
extraordinariamente alta, del 93%. Debido a que apenas existe diferencia
perceptible entre la temperatura del aire que entra y la del aire que sale, se crea
un ambiente excepcionalmente agradable en casa o en el lugar de trabajo.”
Ilustración 2 Graficas del funcionamiento de los intercambiadores de calor
DIAGRAMA GRÁFICO DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL INTERCAMBIADOR
DE CALOR

4. Ilustración 3 Esquema de un sistema de refrigeración
PROCEDIMEINTO
1. Abra y cierre las válvulas manuales para disponer el sistema de
refrigeración tal como se muestra en la Ilustración.
2. Registre cuales válvulas están abiertas y cuáles cerradas.
3. Conecte el interruptor principal de alimentación.
4. Encienda los ventiladores del condensador y del evaporador 1.
Póngalos en la posición high.
5. Arranque el compresor y haga funcionar el módulo de capacitación
durante aproximadamente 10 minutos. Esto permite que el sistema se
estabilice antes de tomar las mediciones
6. Observe y registre las siguientes mediciones de temperatura.
Tubo Capilar IN: 15 C
Tubo Capilar OUT: 13.5 C
Compartimiento del evaporador 1: 15 C
Salida del evaporador 1: 15 C
Línea de succión del compresor IN: 15 C
Línea de descarga del compresor OUT: 18 C

5. 7. Observe el indicador del líquido 6 ¿Hay líquido en la línea?
8. Abra la válvula 7 y cierre la válvula 8. Deje que el sistema funcione durante
unos 10 minutos, a fin de que se estabilice.
9. Mida y registre la temperatura en la entrada y salida del tubo capilar. ¿Son
diferentes estas mediciones de las registradas en el paso 6 de este
procedimiento porque?
10.Mida y registre la temperatura en las líneas de descarga y succión del
compresor. ¿Son diferentes estas mediciones de las registradas en el paso
6 de este procedimiento porque?
11.Mida y registre la temperatura en la salida y entrada del compartimiento del
evaporador 1. ¿Son diferentes estas mediciones de las registradas en el
paso 6 de este procedimiento porque?
12.Observe el indicador de líquido 6. ¿Hay líquido en la línea de succión?
13.Apague los ventiladores del evaporador y del condensador.
14.Desconecte el compresor y el interruptor disyuntor principal.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
De acuerdo a las mediciones de temperatura realizadas en el sistema de
refrigeración, como se muestra en la tabla 1, se pude dar cuenta que el
sistema aumenta su rendimiento al introducir un intercambiador de calor,
debido a que éste dispositivo es el encargado de subenfriar el refrigerante
líquido antes de que ingrese al dispositivo regulador, esto permite que el
refrigerante tenga mayor capacidad de absorber calor en el evaporador,
de ese modo aumenta el rendimiento del sistema.
Tabla 1 Temperaturas en grados centígrados
El sistema tiene una temperatura de 15,5 oC en la entrada del tubo capilar
cuando trabaja sin intercambiador de calor, pero cuando en el sistema se
introduce el intercambiador de calor, la temperatura en la entrada del tubo
Tubo Capilar (Entrada) 15
Tubo Capilar (Salida) 13,5
Compartimiento del evaporador 1 15
Salida del evaporador 1 15
Línea de succión del compresor(Entrada) 15
Línea de descarga del compresor(Salida) 18
TEMPERATURA (oC)

6. capilar, disminuye a 15 oC sub enfriando el refrigerante líquido y dando
una mayor capacidad de absorción de temperatura al refrigerante, por lo
que de esta forma el rendimiento del sistema aumenta.
De igual forma la temperatura en la línea de succión cuando el sistema
trabaja sin intercambiador de calor es de 15 oC, pero cuando trabaja con
el intercambiador de calor, la temperatura aumenta a 16 oC, lo que hace
que el refrigerante se sobrecaliente justo antes de ingresar al compresor,
de esta manera el sistema aumenta su rendimiento.
PREGUNTAS
1. ¿Cuál es la función del intercambiador de calor en los sistemas de
refrigeración?
La función del intercambiador de calor es aumentar el rendimiento general del
sistema.
2. Describa la estructura física de un intercambiador de calor típico.
Un intercambiador de calor consta de un serpentín dispuesto alrededor de la
línea de succión, de tal manera que produce un buen intercambio térmico entre
los dos.
3. Explique los principios de funcionamiento de un intercambiador de
calor.
A través del intercambiador de calor el refrigerante líquido se subenfría antes de
que ingrese al dispositivo regulador, además el refrigerante de la línea de succión
se sobrecalienta a fin de asegurar la vaporización de todo el refrigerante antes
de que ingrese al compresor.
4. ¿Qué es el vapor instantáneo?
Es cuando el refrigerante líquido se transforma en vapor, puesto que el vapor
ocupa mucho mayor volumen que en estado líquido.
5. ¿Cuál es la ventaja de hacer que la línea de succión absorba el calor
de la línea de líquido?

7. CONCLUSIONES
El funcionamiento de un intercambiador de calor consiste en hacer pasar
refrigerante por el serpentín que posee internamente, para que de esa
manera se pueda disminuir la temperatura del refrigerante líquido antes
que ingrese al dispositivo regulador, de ésta forma el refrigerante adquiere
mayor capacidad de absorción de calor en el evaporador porque no se
encuentra a la temperatura de saturación, esto hace que aumente el
rendimiento del sistema.
El intercambiador de calor consta de un serpentín interno, con sus orificios
de entrada/salida de líquido refrigerante y entrada/salida de vapor
refrigerante, de ésta manera se puede intercambiar las temperaturas del
refrigerante cuando atraviesa éste dispositivo.
El intercambiador de calor tiene importantes aplicaciones en el área de
refrigeración industrial, proporcionando aumento del rendimiento del
sistema, y de ésta manera aumentando la vida útil de los elementos que
conforman un sistema de refrigeración.
RECOMENDACIONES
Tener en cuenta las entradas y salidas tanto de vapor como líquido
refrigerante del intercambiador de calor, para que el momento de poner
en funcionamiento el sistema no tenga ningún inconveniente.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Danfoss, 2014. Direct Industry. [En línea]
Available at: http://www.directindustry.es/prod/danfoss-refrigeration-air-
conditioning/product-35691-1298693.html
[Último acceso: 31 Julio 2017].
recair, 2017. recair. [En línea]
Available at: http://www.recair.es/tags/funcionamiento-del-intercambiador-de-
calor/
[Último acceso: 31 Julio 2017].
Riddell, P., 1987. Los sistemas de refrigeracion y sus controles. Canada:
Quintech.