1. SESIÓN 2
Aplicaciones generales de la refrigeración
Conceptos y principios básicos de la refrigeración
Análisis termodinámicos de los componentes de la
refrigeración
Sobrecalentamiento y subenfriamiento

2. Aplicaciones Generales de la Refrigeración
•Refrigeración
Domestica
Comercial
Industrial
•Aire acondicionado
Confort
Procesos industriales

3. Refrigeración Doméstica

4. g
Refrigeración Comercial
Tiendas de conveniencia

5. Transportes Refrigerados

6. Almacenes Frigoríficos y Procesos Industriales
Industria
Pesquera

7. Procesos Industriales

8. Cámaras de Prueba de Autos

9. Aplicaciones en Supermercados

10. Equipos de Aire Acondicionado Estacionarios
• Unidades tipo Ventana
•• Unidades tipo Mini-split
• Unidades tipo Paquete

11. Aire Acondicionado para Transporte

12. Chillers

13. Sistemas Tipo Cascada
Refrigerantes
• R23 Baja y R 404A Alta
• R 13 Baja y R 22 Alta
• R23 Baja y R 402 b (HP 81) Alta
R 23 (To/Tc – 80ºC / – 30ºC ) Baja
R 402 b ( HP 81 ) To/Tc – 35ºC / 30ºC Alta
Compresor de baja Compresor de alta

14. Conceptos y Principios Básicos de la
Refrigeración

15. Historia de la Refrigeración

17. Orígenes de la Refrigeración

18. Temperatura
La temperatura es una propiedad de la
materia, es una medida del nivel de
intensidad de calor de un cuerpo
De Hacia
f h h it
Hacia
C l i
Hacia
fahrenheit Celsius Kelvin
ºF F (ºF – 32)/1.8 (ºF–
32)*5/9+273.15
ºC (ºC*1.8)+32 C ºC+273.15
K (K –
273.15)*9/5+32
K – 273.15 K

19. Fahrenheit
Kelvin Celsius
Temperatura de evaporación
del agua
Rankine
ABS F
g
Condiciones de temperatura
Standar
Temperatura de congelación
Rangos de temperatura
del agua
Rangos de temperatura
para congelación
g p
para refrigeración
Rangos de temperatura de evaporación
para alimentos
Cero Absoluto

20. Presión Manométrica
Es aquella que se mide con un manómetro, por encima
de la presión atmosférica.
Pabs = Patm + Pman
El Manómetro indicará CERO, a la presión atmosférica.

21. Calor
Se define como energía en transito, es una forma de
energía asociada al movimiento de los átomos,
moléculas que componen la materia, se puede
transferir en tres formas:
••Conducción,
•Convección
•• Radiación.

22. Calor Latente
• CALOR LATENTE DE FUSIÓN es
el calor suministrado a una
sustancia cuando cambia de fase
del estado sólido al líquido.
• CALOR LATENTE DE
SUBLIMACIÓN es el calor
suministrado a una substancia
cuando cambia de fase del estado
sólido al estado gaseoso sin pasar
por el estado líquido.
• CALOR LATENTE DE
EVAPORACIÓN es el calor
suministrado a una substancia
cuando cambia de fase del estado
líquido al estado gaseoso.

23. Las Unidades en que se Mide el Calor son:
q
BTU (British Thermal Unit) y es el calor necesario para
elevar un °F a una libra de agua pura.
Kilo-caloría que es el calor necesario para elevar un °C
a un Kilogramo de agua pura
1 Kcal = 3.968 BTU

24. Tonelada de g
Refrigeración
La cual se define como la cantidad de calor suministrada para fundir
una t l d tonelada d de hi l hielo (2 000 2,000 lb ) lbs) en 24 h horas, t esto es b d basado en l
el
concepto del calor latente de fusión (144 btu/lb).
(2,000 Lbs x 144 BTU/Lb)
24 Hrs
= 12,000 BTU / Hr = 1 T.R.

25. Transmisión de Calor
Conducción es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre
dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas, se lleva a
cabo principalmente en los materiales sólidos
Convección se caracteriza porque éste se produce a través del
desplazamiento de materia entre regiones con diferentes temperaturas. La
convección se produce únicamente en los fluidos. Éstos al calentarse
disminuyen su densidad y ascienden al ser desplazados por las porciones
a menor temperatura que, a su vez, descienden y se calientan repitiendo
el ciclo
Radiación el proceso de transmisión de calor por ondas o partículas a
través del espacio o de algún medio, la fuente de mayor energía proviene
del sol y el caso del cuerpo negro es el mejor ejemplo de esta
transferencia de calor, considerando que del calor que llega del sol una
parte la absorbe y la otra la refleja.

26. Calor Latente y Calor Sensible
+T (ºC)
EEnnffrriiaammieinetnoto
+T ( ºC)
Calentamiento
Qs
)
Qs
QL
Qs
Q Q (BTU/hr) L
Liquido q -T (ºC) Solido
L iqu ido
Liquido
+
Qs
Liquido Vapor Q (BTU/hr)
Solido +
Vapor

27. Análisis Termodinámicos de los
Componentes de la Refrigeración

28. Diagrama de MOLLIER P - h
P
Punto critico
s=cte
Isentropico
T=cte
liquido
vapor
sobrecalentado
Isotermico X=Calidad
sub-enfriado
T=cte Isotérmico
V=cte
Isócoro
Liquido + Vapor
liquido
saturado s=cte
V
T=cte
Isotermico
Vapor
saturado
Isentrópico
h

29. Circuito de Refrigeración
b
P
tc
1 2
a
Pc 3 2
1
e c Po to
1
2
4 3 3
4
4
to
h
Donde:
a .- Compresor. tc .- Temperatura de condensación.
b .- Separador de aceite. to .- Temperatura de evaporación.
c .- Condensador. P .- Presión.
d .-Válvula de expansión termostática. h .- Entalpía.
e .- Evaporador.

30. Circuito de Refrigeración
P
to
1
2
3
a
b
f
1 2 3
5 4
Pc
4
3
1
5 tc
4
c
6 5
6
e Po 2
6
to
d h
Donde:
a .- Compresor tc .- Temperatura de condensación.
b .- Separador de aceite. to .- Temperatura de evaporación.
c .- Condensador. P .- Presión.
d .-Válvula de expansión termostática. h .- Entalpía
e .- Evaporador.
f .- Intercambiador de calor.

31. Diagrama de Mollier
SUBENFRIAMIENTO
P DE LIQUIDO
5
t 3
Pc
P
4
1
tc
to
Po 2
6
SOBRECALENTAMIENTO
EN LA LINEA DE SUCCIÓN
h
SOBRECALENTAMIENTO
EN EL EVAPORADOR

32. p Tipos de p Compresores p
Reciprocantes
Herméticos: Tanto el motor como el compresor
están dentro de la misma carcasa y es inaccesible
inaccesible.
Van enfocados a pequeños equipos de carga
crítica.
Semi-herméticos: Es igual que el anterior pero es
accesible, se puede reparar cada una de sus
partes.
Abiertos: Motor y compresor van separados.

33. Diagrama P – h Mezclas Zeotrópicas
ON
PUNTO
DE
PRESI
PUNTO DE
BURBUJA
ROCIO
(VAPOR)
(LIQUIDO).
LINEAS DE TEMPERATURA CONSTANTE
ENTALPIA

34. Componentes en un Sistema de Refrigeración
Control temperatura
cámara
Unidad de condensación Evaporador
Válvula de expansión

35. Sistema de Refrigeración
Condensador
Válvula de expansión
Remoción de calor a Incremento de presión
exterior
Compresor
Enfriamiento aire / Agua
Reducción de presión
Evaporador

36. Compresor
La misión del compresor es la de succionar el gas que
proviene del evaporador y enviarlo al condensador
aumentando su presión y temperatura para
recuperarlo mediante la condensación para iniciar un
nuevo ciclo

37. p Tipos de p
Compresores
• Reciprocante: El compresor reciprocante es el más
ampliamente usado usado. Este compresor aumenta la presión del
refrigerante gaseoso comprimiéndolo mediante un pistón de
movimiento alternativo dentro de un cilindro.
• Rotatorio: Este compresor también comprime el gas
refrigerante, pero en lugar de un pistón, usa un rotor excéntrico
que presiona el gas contra el lado de una cámara de
compresión circular, el mas conocido actualmente es el tipo
tornillo.
• Centrifugo: El compresor centrifugo aumenta la presión del gas
mediante impulsos del mismo a altas velocidades contra su
carcaza.
• Scroll: Este compresor comprime los gases a través de 2
espirales uno fijo y otro móvil.

38. Compresor Tipo Tornillo
Las piezas principales del elemento de compresión de tornillo
comprenden rotores machos y hembras que se trabajan uno contra
otro, mientras se reduce el volumen entre ellos y el alojamiento.
La relación de presión de un tornillo depende de la longitud y perfil de
dicho tornillo y de la forma del puerto de descarga
Shut off - and
non return valve Rotor shaft male rotor
Return line
Coalescer
(compressor)
turn clockwise
descarga.
Oil/gas
from section to
compressor
suction side
Inspection
Coalescer filter
Regulation- and non
return valve Strainer
Shut off valve
cover
Oil line to cooler/compressor kch

39. Compresor Tipo Hermético

40. Compresor Reciprocante Semi-Hermético

41. Compresor Reciprocante Abierto

42. Rack de Compresores Semi-Herméticos

43. p
Compresor Scroll
Está f formado por dos espirales, una f
fija y otra móvil de
manera que la móvil se va cerrando sobre la fija.
La espiral móvil va aspirando el gas y lo va cerrando
contra la otra espiral y lo va comprimiendo. Igual que
el rotativo el scroll va comprimiendo y aspirando
continuamente.

44. Compresor Tipo Scroll

45. Compresor Tipo Centrífugo

46. Tipos de Compresores
Principales compresores #1 #2 #3 #4 #5

47. Evaporador
Un evaporador es un intercambiador de calor entre 2
fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría,
disminuyendo su temperatura, el otro absorbe calor
pasando del estado líquido al estado gaseoso.

48. Principio de Operación del Evaporador
P TT1
'
Pc 3 tc 2
Medio a enfriar
Po 1
4
to
to
T2 '
T1= T1 '-T1
T2= T2 '-T1
h
T1 T1
Refrigerante
A
Donde:
P .- Presión. tc .- Temperatura de condensación.
Pc .- Presión de condensación. to .- Temperatura de evaporación.
Po .- Presión de evaporación
h .- Entalpía.
T .- Temperatura.

49. Tipos de Evaporadores
• Expansión directa
• Inundado
• Recirculado

50. Evaporadores de Expansión Directa
E t Este ti tipo d de d evaporadores se li t alimentan d de f i t
refrigerante a
través de una válvula de expansión termostática que regula el
flujo de refrigerante en proporción con la evaporación del
mismo en el serpentín del evaporador, para asegurar que todo
el líquido se evapora antes de salir del mismo, y que el
refrigerante, en forma de gas; saliendo contenga algo de
sobrecalentamiento.
Por esta razón se ha dado el nombre de evaporadores tipo
seco a los de expansión directa.
El coeficiente de trasferencia de calor en estos evaporadores,
se encuentra al rededor de 16.3 W / (m2 * °C)

51. Evaporadores Inundados
Este tipo de evaporadores son sumamente eficientes
dado el alto coeficiente de transferencia de calor
causado por la alta velocidad de refrigerante dentro de
los tubos del evaporador. Esta velocidad del refrigerante
es causada por la diferencia de densidad del
refrigerante entre la entrada y la salida del evaporador.
El coeficiente de transferencia de calor en este tipo de
evaporadores se encuentran alrededor de 22.8
W/(hr*m2*°C).

52. p Evaporadores p
para Recirculación
El diseño del serpentín de los evaporadores para
recirculación de refrigerante, son idénticos a los de
expansión directa; la diferencia en operación estriba en
que en lugar de restringir el flujo a través del evaporador
para asegurar que el gas sale en estado seco o con grados
de sobrecalentamiento, se sobre alimenta de líquido, es
decir, por efecto de la velocidad se considera que se
puede triplicar el gasto de refrigerante, a partir del
originalmente disponible.
El resultado de esta sobre alimentación de líquido es un
coeficiente de transferencia de calor muy alto.
El coeficiente de transferencia de calor en este tipo de
evaporadores, se encuentran el rededor de 32.6
W/(m2*°C).

53. Evaporadores Tipo Techo

54. Evaporadores de Placa Fría

55. Humedad Relativa y ΔΔT del Evaporador
HUMEDAD RELATIVA Y ΔT DEL EVAPORADOR
Rango de temperatura
Humedad relativa
deseada
ΔT
(Refrigerante y Aire)
25°F -- 45°F 90% 8°F -- 12°F
25°F -- 45°F 85% 10°F -- 14°F
25°F -- 45°F 80% 12°F -- 16°F
25°F -- 45°F 75% 16°F -- 22°F
10°F y abajo. --- 15°F o menos.

56. p
Tipos de Deshielo
• Aire (Por paro automático)
• Agua
• Gas caliente
• Resistencias eléctricas

57. Sistema de Refrigeración de Expansión con
Tubo Capilar

58. Evaporador en Transporte Refrigerado

59. Evaporador en Túnel de Congelación

60. Evaporador Inundado en Fabrica de Hielo

61. Evaporador Inundado
En fabrica de hielo En carbohidratador

62. Condensador
Es un intercambiador de calor en donde utilizando un
medio de condensación como agua, aire o mezcla de los
dos, podemos remover el calor removido durante la
evaporación más el calor suministrado por la compresión
mecánica.

63. p
Operación del Condensador
P
T
Pc 3 tc 2
T ' Refrigerante T '
Po 1
4
T1= T '-T1 T2= T '-T2
to T2
to
T1
Medio de
condensación
h A
Donde:
P .- Presión. tc .- Temperatura de condensación.
Pc .- Presión de condensación. to .- Temperatura de evaporación.
Po .- Presión de evaporación
h .- Entalpía.
T .- Temperatura.

64. p
Tipos de Condensadores
• Enfriados por aire aire, (estáticos y dinámicos)
• Enfriados por agua
• Enfriados por agua y aire ( Tipo evaporativo)

65. Condensadores
Condensador de aleta
de aluminio y tubo
de cobre Rejilla de
protección Recibidor con válvula
de servicio
para
ventiladores.
Motoventiladores
(PSC.)
Filtro deshidratador.
Conexión para Man. succión. Compresor.
Caja de
Indicador de líquido conexiones.
Filtro de succión.
Resguardo de las
conexiones eléctricas.
Eliminadores
de Vibración.
Condensadores dinámicos
Gabinete de lamina
galvanizada.
Condensador estático

66. Condensador Enfriado por Aire

67. Condensador de Casco y Tubo Enfriado por
Agua

68. Condensador Tipo Evaporativo

69. Elemento de Expansión
Tubo p
capilar
Orificio (bala)
Válvula de expansión termostáticas
Válvula flotadora de baja presión
Válvula de expansión manual
Válvula de expansión electrónica

70. Tubo Capilar
Control de presión :
Reduce la presión por la
fricción del refrigerante a lo
largo del tubo capilar.
Controla el gasto másico de
refrigerante.
Se suelda y atraviesa la línea
de succión que forma un
intercambiador de calor
Incrementa la eficiencia
dentro del sistema de
refrigeración.

71. Orificio de Expansión

72. Válvula de Expansión Termostática

73. Válvula de Expansión Termostática

74. Válvula de Expansión Termostáticas con Igualador Interno en el Evaporador sin Caída
de Presión para R-22
Nótese el Orificio del Igualador Interno
1 P = 85 PSIG (FROM BULB)
P = 69.0 PSIG (EVAPORATOR)
P 16 0 PSIG SPRING)
2P
= 16.0 (A 69 PSIG = 40°F
3
I.E
HOLE
B 69 PSIG = 40°F
85 PSIG= 50 ºF
69 PSIG & 50°F C
FIG. 1

75. Válvula de Expansión Termostáticas con Igualador Interno en el Evaporador con Caída
de Presión de 10 Psig. para R-22
Nótese el Orificio del Igualador Interno
1
P = 85 PSIG (FROM BULB)
P = 69.0 PSIG (EVAPORATOR) 2
P = 16 0 PSIG (SPRING)
69 PSIG = 40°F
3
A
16.0 I.E
HOLE PSIG = 33°F 59 B
85 PSIG = 50°F
59 PSIG & 50°F C
FIG. 2

76. Válvula de Expansión Termostáticas con Igualador Externo en el Evaporador con Caída
de Presión de 10 Psig. para R-22
Nótese el Igualador Externo
1 P = 75 PSIG (FROM BULB)
P = 59.0 PSIG (EVAPORATOR) 2
3 P = 16.0 PSIG (SPRING)
ER
A 69 PSIG = 40°F
NAL EQUALIZ
B = 33°F
XTERN
59 PSIG 33 75 PSIG = 44°F
59 PSIG & 44°F C
EX
FIG. 3

77. Posiciones Recomendadas Bulbo Remoto
• Como colocar el bulbo remoto en la línea de succión
• Nunca lo coloque en la parte inferior

78. Ajustes del Sobrecalentamiento en la Válvula de Expansión
Termostática
Se recomienda no ajustar la válvula pero cuando es necesario considere
las siguientes recomendaciones:
Girar el vástago en el sentido de las manecillas del reloj para incrementar
el sobrecalentamiento,y en sentido contrario para disminuirlo.
Para regresar al ajuste original de fabrica, gire el vástago en sentido
contrario a las manecillas del reloj hasta que el resorte este
completamente descargado (use una llave tipo rachet).
Después regréselo a la mitad del “total de vueltas” mostrado en la tabla

79. p Evaporadores p
para Recirculación
Este tipo de evaporadores se alimentan
por medio de:
• Bombas de desplazamiento positivo
• Por diferencia de presiones usando un sistema de
desplazamiento de líquido por medio de gas de descarga,
nombrado comúnmente "sistema de recirculación tipo
Phillips"

80. Ajustes del Sobrecalentamiento en la VET
Aire Refrigeración
Acondicionado
R-22 Helado
6ºF a 12ºF 4ºF a 6 ºF
R-22
Alta eficiencia
Alimentos
Congelados
6ºF a 12ºF 6ºF a 8ºF
R-410A
6 ºF a 8 ºF
Carne Fresca
8ºF a 10ºF
Frutas y
Verduras,
Lácteos,
Embutidos
10ºF a 12ºF
Fuente: Parker

81. Sobrecalentamiento y Subenfriamiento

82. Sobrecalentamiento y Subenfriamiento

83. Herramientas para el Trabajo
Medición de la presión
Juego de manómetros (Manifolds)
La exactitud depende de la calidad de los
manómetros y de la ultima calibración.

84. Sobrecalentamiento: Definición
El sobrecalentamiento es el aumento de temperatura
adicional más allá del punto de evaporación del refrigerante
en el evaporador. El sobrecalentamiento es para asegurar
que no le llegue líquido al compresor.
Existen 2 zonas en donde se presenta sobrecalentamiento en un
sistema de refrigeración:
• En el evaporador
• En la linea de succion del compresor
• En el compresor (Hermético o Semi hermetico)
El sobrecalentamiento es medido en tres pasos
1. Midiendo la presión de succión del compresor. Usando la
tabla Presión/Temperatura (P/T) encontrando la
temperatura de evaporación correspondiente (Tvapor).
2. Usando un termómetro con una medición real de la
temperatura en la succión del compresor (Tmedida).
3. Sobrecalentamiento = (Tmedida) - (Tvapor).

85. Sobrecalentamiento: Porque Medirlo
Valores normales del
sobrecalentamiento varían de 8 a 20 °F
(4.4 a 11ºC) dependiendo del tipo de
aplicación.
Un valor mas bajo del esperado indica
que le puede estar llegando líquido al
compresor.
Un valor mas alto del esperado indica
que le falta refrigerante al evaporador.

86. Como Medir el Sobrecalentamiento del
Evaporador
Medir la temperatura de la línea de succión próximo al lugar
donde se localiza el sensor remoto de la VET
Obtener la presión de succión que existe en la línea de
succión cerca donde el bulbo sensor es colocado o en la
línea del igualador externo
Convertir la presión obtenida a temperatura de saturación
del evaporador de tablas de Presión vs Temperatura
Restar la temperatura de saturación de la temperatura de la
línea de succión. “La diferencia es el sobrecalentamiento”.

87. Sobrecalentamiento en el Evaporador
10 0 C 0C
Válvula
Evaporador
Expansión
68.5 Psig 4 0 C, R-22)
Igualador Externo
Psig
g ( , )

Sobrecalentamiento=10 - 4 = 6 0 C (11 ºF)

Para DT=5 55 5.55 0C 0C, Superheat=3 33 3.33 @ 5 55 5.55 0C (6 ºF @ 10 ºF )
 Para DT más altos altos, Superheat Superheat=6 6.66 66 @ 8 33 8.33 0C C (12 ºF @ 15 ºF )

88. Sobrecalentamiento en la Succion del Compresor : porque
Medirlo
El sobrecalentamiento en la succión es el lugar para medirlo.
Valores incorrectos del sobrecalentamiento pueden indicar varios
problemas tales como: Filtro bloqueado, sobrecarga o falta de
refrigerante o flujo de aire inapropiado.

89. Como Medir el Sobrecalentamiento del
Compresor
Método recomendado por un fabricante:
Medir la presión de succión en la válvula de servicio de
succión del compresor y convertir a temperatura de saturación
usando las tablas de Presión vs Temperatura
Medir la temperatura de succión de la línea de succión a una
distancia de 30 cm aproximadamente antes del compresor con
la ayuda de un termómetro
Restar la temperatura saturación de la temperatura de la línea
de succión. ““La diferencia es el sobrecalentamiento””.

90. Sobrecalentamiento en la Succión del
Compresor
Hacia el evaporador
Viene del evaporador
Psig 45 Psig (-5.5 0C, R-22)
Recibidor Filtro
Succión
C Compresor Condensador
-3.3 0 C
0C
30.0 cm
Sobrecalentamiento= (-3.3) -(-5.5) = 2.2 0 C (4 ºF)

Este fabricante recomienda un sobrecalentamiento de
30 0F @ 45 0F (16.66 0C @ 25 0C) Absolutos


91. Subenfriamiento: Definición
 Subenfriamiento: es la disminicion de temperatura del refrigerante
despues de la condensacion en el condensador. El subenfriaminto
asegura que el refrigerante no comience a evaporarse (cambio de fase)
hasta que ha cruzado por el elemento de expansion.
 El subenfriamiento se mide en tres pasos:
Mida la presón del refrigerante en estado líquido en la salida del
condensador. Encuentre la temperatura de condensacion del
refrigerante en estado líquido.
Use un termómetro para medir la temperatura actual en la linea de
líquido.
El subenfriamiento = (Temp. líquido) - (Temp. Actual medida).

92. Subenfriamiento: ¿Porque Medirlo?
Un valor incorrecto en el subenfriamiento
puede indicar varios problemas del
sistema, incluyendo insuficiencia de flujo
de aire en el condensador, sobre carga o
falta de refrigerante, tambien problemas
con el termómetro de medicion.
Los valores de subenfriaminto
esperados pueden variar dependiendo
del diseño y del propósito del sistema.