Refrigeración

Refrigeración

Callender, RuthI Maquina Charlie

Adán Isaza

proceso termodinámico, donde se extrae el calor de un cuerpo o espacio (bajando así su temperatura) y llevarlo a otro lugar donde no es importante su efecto. Los fluidos utilizados para extraer la energía cinética promedio del espacio o cuerpo a ser enfriado, son llamados refrigerantes, los cuales tienen la propiedad de evaporarse a bajas temperaturas y presiones positivas.

Refrigeración

Las aplicaciones de un sistema de refrigeración son:

Climatización del aire

Producción de hielo

Conservación de alimentos

Las aplicaciones de un sistema de refrigeración son:

Secado de aire Procesamiento de Alimentos

Enfriamiento de agua

Conceptos de RefrigeraciónLa climatización es el proceso de tratamiento del aire que busca generar un aire que tenga condiciones de temperatura, humedad, limpieza, olor y distribución para responder a las exigencias del espacio climatizado requerido según su aplicación.

¿Cómo funciona el aire acondicionado?

El Control de Temperatura:El calor es una forma de energía relacionada directamente con la vibración molecular. Cuando calentamos una sustancia, sus moléculas se mueven rápidamente, generando así una energía: el calor. Si la enfriamos, el movimiento molecular se detiene, bajando así la temperatura. El refrigerante es el que extrae el calor del aire a ser enfriado dejando el aire frío. La válvula termostática es la que controla la temperatura adecuada controlando el paso del refrigerante al evaporador.


El Control de Humedad:La humedad, se refiere a la cantidad de agua contenida en el aire y se registra por sensaciones de humedad. Este concepto está directamente relacionado con la sensación de confort. La humedad del aire se le extrae al condensarse en el evaporador y se extrae fuera del recinto mediante tubos por gravedad. La humedad del aire se puede controlar mediante la humidificación o deshumidificación del aire ambiente.


Movimiento y Circulación del Aire:Para obtener el confort deseado, es necesario que el aire sea distribuido y circule uniformemente por todo el recinto, sin producir corrientes desagradables. Esta circulación se logra mediante el movimiento del aire impulsado por el ventilador del evaporador y aletas móviles que distribuyen el aire.


Filtrado, Limpieza y Purificación del Aire :La eliminación de las partículas de polvo es fundamental para la salud. Conseguir un adecuado filtraje de aire es una labor básica de un equipo de aire acondicionado. Esta limpieza se hace mediante filtros desmontables en la entrada del evaporador, los cuales hay que limpiarlos periódicamente.


Fue en el año 1842 cuando Lord Kelvin inventó el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el científico creó un circuito frigorífico hermético que se basa en la absorción del calor a través de un gas refrigerante.

Historia del Aire Acondicionado

Para ello, se basó en 3 principios: 1. El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja. 2.El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Ej. Si

humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en el momento en que este se evapora, puesto que absorbe el calor de nuestra mano.

3.La presión y la temperatura están directamente relacionadas. Ej. En un recipiente cerrado (olla presión) necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura.

Historia del Aire Acondicionado

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Unidades tipo ventana: Unidad de aire acondicionado que integra en una sola caja todo el sistema y se monta en ventanas o paredes, quedando una parte en el área a enfriar y otra hacia el exterior de ese ambiente. Estás dos partes están separadas una de la otra solamente conectadas por la tubería del refrigerante que lleva el calor y lo trae de regreso , impulsado por el compresor.

Unidades de aire acondicionado

Sistemas Split: Unidad de acondicionamiento de aire que tiene separado el evaporador del condensador. El compresor, secador y visor están en la caja del condensador ubicado en la parte externa al lugar a se acondicionado o enfriado.


Unidades portátiles: Unidades compactas que extraen el calor y enfriando el aire todo en una sola unidad. El calor lo descargas al mismo sitio o a otra parte externa por medio de ductos de la misma unidad portátil.


Sistemas Chillers: Usados para enfriar agua que se usará como refrigerante secundario en edificios y centros comerciales que tienen aire acondicionado en una unidad centralizada. Estás unidades también se usan para enfriar agua para otras aplicaciones de procesos.


Unidades portátiles: Unidades compactas que extraen el calor y enfriando el aire todo en una sola unidad. El calor lo descargas al mismo sitio o a otra parte externa por medio de ductos de la misma unidad portátil.


Refrigerante: Es el agente más importante, que tiene la propiedad de absorber y ceder calor al cambiar de fase liquida a gas y viceversa circulando en un sistema cerrado de tuberías.

Partes de un Sistema de Refrigeración:

Evaporador: Intercambiador de calor compuesto por un segmento de tubo de cobre o aluminio doblados en forma de serpentín por donde circula el refrigerante en su parte interior, el cual entra en estado líquido y que por razón del calor del aire que circula por fuera de los tubos se evapora al absorber su calor dejando el aire frío. Los tubos poseen aletas para poder absorber el calor del aire que es impulsado por un abanico eléctrico. Los tubos y aletas son fabricados de cobre o aluminio que son buenos conductores de calor.


Compresor: Es el dispositivo que toma el refrigerante en forma de gas proveniente del evaporador, con el propósito de elevar su presión y pueda circular por todo el sistema. Al subirle la presión, se incrementa la temperatura lo que facilita la condensación al llegar al condensador.


Condensador: Es un intercambiador de calor compuesto de una tubería doblada en forma de serpentín por donde circula el refrigerante proveniente del compresor en estado de gas a alta presión y temperatura; y cambia al estado líquido (se condensa), cuando el aire ambiente impulsado por un abanico pasa a través de sus aletas absorbiendo el calor del refrigerante y conducido al medio ambiente.


Filtro Secador: Es un filtro instalado en la línea de refrigerante que tiene sustancias que absorben la humedad que pueda haber ingresado al sistema y evitar que degrade el refrigerante.


Válvula termostática: Es la válvula que controla la cantidad de refrigerante que es atomizada al evaporador dependiendo de la temperatura que sensa del aire enfriado en el evaporador. Si la temperatura que sensa no es muy fría dosifica mas refrigerante a la entrada del evaporador la cual absorbe mas calor buscándola temperatura deseada y viceversa.


Visor: Parte que se monta en la línea de baja del refrigerante, que posee un vidrio para que se pueda ver la condición del refrigerante.


Sistema Eléctrico y de control: Para el funcionamiento del motor y abanico (usualmente eléctrico) requiere dispositivos eléctricos para conducir la corriente, controlar su arranque y parada, su protección y control de temperatura.


Diagrama del circuito de refrigeración general

El refrigerante conducido por la tubería, proveniente de la válvula de expansión entra al EVAPORADOR en estado de líquido a baja presión (frío). Esta condición le permite al refrigerante absorber el calor del aire del ambiente a ser enfriada, dejándolo sin calor (aire frío), el cual es impulsado y extraído por un ventilador hacia la zona a ser acondicionada de donde nuevamente se toma el aire caliente.

¿Cómo Funciona el sistema de refrigeración?

El refrigerante se evapora con el calor extraído y sale del evaporador en forma de gas por la tubería hacia el compresor que lo succiona por medio de un pistón u otro impulsor conduciendo el gas presión y alta temperatura al condensador en donde está en contacto con el aire ambiente que circula por fuera y le absorbe el calor que trae el refrigerante, haciendo que se condense (cambie al estado líquido).


Este líquido pasa al filtro limpiándolo y luego a la válvula de expansión que dosifica el refrigerante líquido que recibe con alta presión, reduciendo su presión para volver a entrar al evaporador y empezar el ciclo.


La unidad de medida de la capacidad de extraer calor de un sistema de refrigeración es el BTU, que son las iniciales de British Thermal Unit. También se usa las toneladas de refrigeración en donde cada tonelada equivale a 12,000 BTU.


Se clasifican en 3 grupos en base a su toxicidad:

Refrigerantes del grupo 1: Refrigerantes del grupo 2: Refrigerantes del grupo 3:

Clasificación de los refrigerantes

Son los de toxicidad e inflamabilidad despreciables. De ellos, los refrigerantes 11, 113 y 114.

Se emplean en compresores centrífugos.Los refrigerantes 12, 22, 500 y 502 se usan normalmente en compresores alternativos y enlos centrífugos de elevada capacidad.

Refrigerante del grupo 1

Son los tóxicos o inflamables, o ambas cosas.El grupo incluye el Amoníaco, Cloruro de etilo, Cloruro de metilo y Dióxido de azufre,pero solo el Amoníaco (r-717) se utiliza aún en cierto grado.


Estos refrigerantes son muy inflamables y explosivos. A causa de su bajo costo se utilizan donde el peligro está siempre presente y su uso no agrega otro peligro, como por ejemplo, en las plantas petroquímicas y en las refinerías de petróleo. El grupo incluye el Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno y Metano.


Etano

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