La refrigeración a través de los años.

Aun cuando los primeros antepasados del hombre moderno, conocieron y observaron, los efectos del frío, hielo y nieve sobre los cuerpos y sobre las cosas alrededor de ellos – tales como la carne y algunos víveres que cazaban y recolectaban – no es hasta la historia China en que se encuentran los primeros registros de los efectos del frío sobre la conservación de los alimentos, siendo este pueblo uno de los primeros en recolectar y almacenar hielo y nieve empacándolo en paja o hierba seca, para utilizarlo en meses de verano.

El hielo natural y la nieve proveyeron los únicos medios de refrigeración por muchos siglos. Los antiguos egipcios descubrieron que la evaporación podría causar enfriamiento, así aprendieron a colocar su vino y otros líquidos dentro de recipientes de barro colocándolos en los techos durante las noches, de tal manera que las brisas frías causaban evaporación y enfriaban el contenido.

En el siglo XVIII en la zona de Estados Unidos, época de colonias, desarrollaron métodos de preservación de alimentos y bebidas perecibles con hielo y nieve, construyendo edificios de almacenamiento, en los cuales guardaban hielo recolectado en los inviernos para ser usado en los meses cálidos. Esto además generó un comercio del hielo que perduró hasta principios del siglo XX.

Durante la primera década de los 1900, se desarrolló la refrigeración industrial mediante el uso del ciclo mecánico; esto desarrolló los campos de carnes, cervecería y agropecuarios con la utilización de ciclos mecánicos de refrigeración.

Con el crecimiento de la industria eléctrica y el alumbrado de las casas, los refrigeradores domésticos se popularizaron, sustituyendo a las cajas de hielo, que requerían de un bloque de hielo diario para mantener el alimento fresco.

El gran interés por la refrigeración doméstica dio pie para el desarrollo de motores eléctricos de baja potencia para operar en pequeños sistemas como lo es un refrigerador doméstico. Después de 1920, la refrigeración doméstica, fue desarrollada como industria productora en línea, bajando los costos de adquisición de uno de estas máquinas y pasando a ser un artefacto básico para el diario vivir del hombre moderno.

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No sólo la preservación de comida en el hogar fue desarrollándose a través del tiempo, sino que también la preservación comercial de los alimentos tanto para almacenes como en lo relacionado con el transporte de este entre almacenes. Desde aquí la aplicación y el desarrollo de equipos y tipos de sistemas ha sido tan amplio en aplicación como en formas, abarcando el campo del transporte aéreo, terrestre y marítimo. En la mantención de los productos perecibles como cárneos, lácteos y agrícolas se han desarrollado sistemas mecánicos de refrigeración industrial que involucra el manejo de grandes volúmenes de alimentos y maquinaria específica para ella.

Gracias al desarrollo de la refrigeración mecánica industrial, a partir de la segunda guerra mundial, se desarrollaron aplicaciones en el campo de la fabricación de petróleo, cauchos sintéticos, industria química, minera, textil, gráfica y tantos otras que hasta el día de hoy se mantienen y se siguen desarrollando gracias a las nuevas tecnologías mecánicas.

Otras aplicaciones se han desarrollado en forma paralela a la refrigeración como es el acondicionamiento de aire de oficinas, supermercados, industrias y tantos otros. Simplemente aplicando el principio básico de la refrigeración mecánica y los distintos fluidos naturales y sintéticos que se tienen a simple adquisición.

Definiciones

Antes de iniciar el estudio de los fundamentos de la refrigeración, es necesario tener claro algunos conceptos básicos:

a. Calor: es una forma de energía transferida en virtud de una diferencia de temperatura. El calor existe en cualquier parte en mayor o menor grado. Como cualquier forma de energía no puede ser creada no destruida, aunque otra forma de energía pueda convertirse en calor y viceversa. La energía tiene un solo sentido de flujo, en el caso del calor, viaja de un objeto o área más caliente a una más fría.

b. Frío: es un término relativo que se refiere a la carencia de calor en un objeto o espacio. Algunas definiciones lo describen como la ausencia de calor. Pero no hay nada conocido en el mundo que carezca totalmente de calor.

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c. Refrigeración: es la remoción de calor no deseado desde espacios u objetos seleccionados y su transferencia a otros espacios y objetos. La remoción del calor baja la temperatura y puede ser llevada a cabo mediante el uso de hielo, nieve, agua fría o refrigeración mecánica.

d. Refrigeración mecánica: es la utilización de componentes arreglados en un “sistema de refrigeración” con el propósito de transferir calor.

e. Refrigerantes: son compuestos químicos que son alternadamente comprimidos y condensados a la fase líquida y luego se les permite expandir a vapor o gas; cuando son bombeados a través del sistema o ciclo de refrigeración mecánica. La función principal del refrigerante es transportar calor desde un lugar donde no es deseado a otro.

El ciclo de refrigeración se basa en el principio conocido desde el tiempo atrás, de que un líquido al expandirse, bajándole la presión en forma natural o artificial, se facilita si cambio de fase a vapor o gas con la consecuencia de absorción de calor del medio que lo rodea.

Los refrigerantes se evaporan o “hierven” a mucha más baja temperatura que el agua, lo cual les permite extraer calor a una razón más rápida que la del agua sobre cualquier superficie.

Componentes del sistema de refrigeración (fundamentos).

Como se mencionó anteriormente, el trabajo del ciclo de refrigeración es remover calor no deseado de un lugar y descargarlo en otro. Para alcanzar este objetivo, el refrigerante es bombeado a través de un sistema hermético. Si el sistema no fuera hermético, el refrigerante será disipado al medio ambiente llevándose con él el calor absorbido.

Con un sistema hermético el mismo refrigerante se utiliza en forma continua y cíclica, removiendo y descargando calor cada vez que funcione el ciclo.

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El ciclo de refrigeración cerrado sirve también para otros propósitos: preservar el refrigerante y controlar su flujo para un funcionamiento continuo y sin necesidad de depender de una recarga ni contaminar el medio ambiente.

En los sistemas de refrigeración existen dos diferentes presiones – la de evaporación o baja presión en el “lado de baja”, y la de condensación o alta presión en el “lado de alta”. Estas áreas de presión se separan por dos puntos de división; uno es el dispositivo de expansión en donde el flujo de refrigerante se controla y el otro es el compresor donde el vapor se comprime.

El dispositivo de expansión se puede comenzar el análisis básico de funcionamiento del ciclo de refrigeración. Este elemento de expansión puede ser un tubo capilar, una válvula de expansión termostática, o cualquier otro aparato que controle el flujo de refrigerante hacia el evaporador o serpentín de enfriamiento a baja temperatura y presión.

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El refrigerante que se expande se evapora (cambia de fase) cuando va a través del evaporador, donde retira calor del espacio en el cual este serpentín está ubicado.

El calor viajará del aire más caliente (cámara) al serpentín de enfriamiento o evaporador el cual es “enfriado” por la evaporación del refrigerante dentro del sistema, causando que el refrigerante “hierva” y se evapore. Esto es similar al cambio que ocurre cuando una olla con agua se calienta sobre una estufa y el agua cambia a vapor excepto que el refrigerante hierve a mucha más baja temperatura.

Ahora este vapor a baja presión y temperatura es succionado por el compresor donde se comprime a un vapor con alta temperatura y presión. El compresor descarga al condensador de tal manera que cede el calor que ha adquirido durante el proceso de evaporación y de compresión. El vapor comprimido está a una temperatura mayor que la del medio que rodea al condensador y por consiguiente el calor se transfiere desde el vapor refrigerante hacia el medio condensante, que puede ser aire, agua o ambos.

En este proceso, cuando el calor se retira del vapor refrigerante, ocurre un cambio de fase de vapor a líquido, este proceso ocurre a una alta presión y temperatura.

El refrigerante líquido viaja ahora al dispositivo de expansión en donde pasa a través de una pequeña apertura u orificio donde una caída de presión y temperatura se presenta y luego entra nuevamente al evaporador. Cuando el refrigerante hace su camino a las mayores aperturas o diámetro, del serpentín o evaporador, se expande y comienza a evaporarse iniciando el ciclo nuevamente.

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El sistema de refrigeración en si no sólo esta conformado por los componentes anteriormente mencionados sino que para que este funcione se necesita algunos medios para conectar estos elementos entre si. La tuberías o “líneas”, completan el sistema de refrigeración de tal manera que el refrigerante no se pierda a la atmósfera. La “línea de succión” conecta la salida del evaporador con el compresor, la “línea de descarga”, conecta el compresor al condensador y la “línea de líquido” es la tubería que une al condensador con el dispositivo de expansión. En esta última línea, existen algunos elementos que pueden ser esenciales para el funcionamiento como son depósitos de líquido o acumulador y un filtro secador en donde cada uno tiene su función especifica y recomendación de uso.

Hay muchas clases diferentes y variaciones de los componentes del ciclo de refrigeración. Por ejemplo, hay al menos una media docena de diferentes tipos de compresores, desde alternativos a pistón hasta el de impulsor centrifugo, pero la función es la misma en todos los casos – la de comprimir el vapor portador de calor a un vapor a alta temperatura y presión.

Lo mismo puede decirse de los condensadores y evaporadores. Pueden ser de tubería desnuda o tubería aleteada con convección natural o forzada para mejorar la eficiencia de intercambio de calor entre el refrigerante y el medio ambiente que los rodea.

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El sistema de refrigeración mecánica es esencialmente igual tanto en sistemas domésticos, comerciales e industriales y la diferencia que existe entre ellos es solo el tamaño y los accesorios que cada uno necesita para hacer más eficiente el funcionamiento de ellos.

Comportamiento de la materia y el calor

Estados de la materia.

Toda la materia conocida, existe en una de las tres formas físicas o estados: sólida, líquida o gaseosa. Hay marcada diferencia entre estos estados físicos, como son:

a. La materia en estado sólido mantiene su cantidad, forma y dimensiones físicas cuando se desplaza o esta sin movimiento.

b. La materia en estado líquido, mantiene su cantidad y tamaño pero no su forma, ya que este tomará la forma del recipiente que lo contenga.

c. La materia en estado gaseoso, no tiene una tendencia a retener ni el tamaño ni la forma. Si un cilindro de 1 pie cúbico, que contiene un vapor de agua o cualquier otro gas, se conecta a un cilindro de 2 pies cúbicos, en el cual se ha producido un vacío, el vapor se expandirá para ocupar el volumen del cilindro mayor.

El estado de la materia depende normalmente de las condiciones físicas del medio que la rodea, tal como la temperatura y la presión. Sin embargo, hay sustancias que pueden existir en los tres estados al mismo tiempo a una temperatura y presión específica.

Movimiento molecular.

Toda la materia se compone de pequeñas partículas llamadas moléculas. Estas varían en forma, tamaño y peso. En la física se aprende que las moléculas tienen tendencia a mantenerse juntas. El carácter de la materia en sí misma; depende de la forma, tamaño y peso de las moléculas individuales que la constituyen y también del espacio o la distancia entre ellas, porque son en un grado extenso, capaces de moverse.

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Cuando se aplica energía calórica a una sustancia, se incrementa la energía interna de cada molécula, lo cual aumenta su desplazamiento o velocidad de movimiento; hay también un incremento en la temperatura de la sustancia.

Cuando se retira calor de una sustancia se presenta una disminución en la velocidad del movimiento molecular y también un descenso en la temperatura interna de la sustancia.

Cambio de estado.

Cuando una sustancia sólida se calienta, el movimiento molecular es principalmente en la forma de rápido movimiento vibratorio, no desplazándose nunca las moléculas de su posición normal u original. Pero en alguna temperatura dada, para una sustancia en particular, la adición posterior de calor, no necesariamente incrementará el movimiento molecular dentro de la sustancia; en su lugar, el calor adicional causará que algún sólido se licúe. Así el calor adicional causa un cambio de estado en el material.

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La temperatura a la cual tiene lugar en una sustancia este cambio de estado, se llama punto de fusión. Asumamos que un recipiente de agua a 21°C, en el cual se ha colocado un termómetro, se deja en un congelador durante horas. Cuando se extrae del congelador se ha tornado en un bloque de hielo – ha tenido lugar la solidificación.

A continuación supongamos, que el termómetro en el bloque indica una temperatura de –6.7°C, si se le permite estar a temperatura ambiente, se transferirá calor del aire que lo rodea al hielo, hasta que el termómetro indica 0°C, entonces parte del hielo empieza a volverse agua.

Con la continuación de la transferencia de calor del aire ambiente al hielo, más hielo se volverá agua; pero el termómetro continuará indicando una temperatura de 0°C hasta que todo el hielo se funda. La licuefacción se ha producido.

Como se mencionó, cuando todo el hielo se funde el termómetro indicará una temperatura de 0°C, pero la temperatura del agua continuará subiendo hasta alcanzar la temperatura del medio ambiente.

Si se adiciona suficiente calor al recipiente del agua utilizando medios externos como un soplete o mechero, la temperatura del agua se incrementará hasta que alcanza los 100°C. A esta temperatura y bajo presión atmosférica “normal”, otro cambio de estado se llevará a cabo, la vaporización. Parte del agua pasará a vapor y, con la adición de más calor, toda el agua se vaporizará; aun cuando la temperatura del agua no se incrementará mas allá de los 100°C.

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Si el vapor de agua puede ser contenido dentro de un recipiente cerrado y si se retira la fuente de calor, el vapor de agua cederá calor a los alrededores y retornará nuevamente a la forma líquida. Lo que ha sucedido ahora se llama condensación – el proceso reversible de la vaporización.

Otro cambio de estado es la sublimación. Este consiste en que la sustancia pasa desde su estado sólido a gaseoso sin fundirse. Un ejemplo de este proceso es el hielo seco (bióxido de carbono sólido) que sublima directamente a vapor, a presión y temperatura ambiental.

Intensidad de calor

Se debe recordar que el calor es una forma de energía que no es medible en sí misma o en forma directa, pero la intensidad de calor y la temperatura de una sustancia, si se pueden medir. La unidad de la intensidad de calor se llama grado ( ° ), medida sobre una escala de temperatura.

El termómetro en escala Fahrenheit, se basa en las posiciones relativas del mercurio en el mismo cuando el agua está en el punto de congelación y cuando está hirviendo. La distancia entre estos dos puntos fue dividida en 180 porciones o partes iguales llamados grados. El punto donde el agua se congela o el hielo se funde bajo condiciones de presión atmosférica normales fue rotulado como 32°; mientras que la localización o punto sobre

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el termómetro donde el agua hierve fue rotulado 212°. El termómetro Fahrenheit ha sido uno de los más comunes, sin embargo bajo las nuevas normas de escala internacional poco a poco esta siendo reemplazado por la escala Celsius.

El termómetro Celsius, está basado en la decisión de dividir la distancia entre los puntos de congelación y de ebullición en 100 porciones iguales, con el punto de congelación en 0° y del de ebullición en 100°.

Estos parámetros se establecieron en al agua ya que es un compuesto estable en las condiciones de atmósfera normal y el más común en nuestro planeta.

Existe una relación, entonces, entre las escalas Fahrenheit y Celsius, como a continuación se indica;

a.

b.

Sin embargo, cuando se trata de diferencias de temperaturas, la relación entre °F y°C cambia a:

1°C = 1.8°F

Cantidad de calor.

La cantidad de calor es diferente de la intensidad de calor a causa de que tiene considerado no solamente la temperatura del fluido o sustancia a ser medido sino también se peso. Las unidades de cantidad son: la “British thermal unit” (Btu), la kilocaloría (Kcal) y el Juole (J) por nombrar las más comunes en uso de tablas y gráficos. Para desarrollar estas unidades se utilizó el agua como patrón y está referida cada una a la cantidad de calor requerida para incrementar la temperatura de una libra de agua en un grado Fahrenheit o celsius, según corresponda, a nivel del mar.

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Primera ley de la termodinámica.

La termodinámica es la rama de la ciencia que estudia la acción mecánica del calor. Ahora la primera ley de la termodinámica establece que la energía no puede ser creada ni destruida sino que sólo puede transformarse en otro tipo de energía. La energía en sí misma se define como la habilidad de hacer trabajo, y el calor es una forma de energía.

Hay otras formas de energía: mecánica, eléctrica y química las cuales pueden convertirse fácilmente de una a otra. El generador de una hidroeléctrica convierte la fuerza la energía producida por la caída del agua en energía eléctrica. La energía química puede convertirse en energía eléctrica mediante el uso de una batería. La energía eléctrica se convierte en energía mecánica a través de la aplicación de un motor eléctrico para conducir equipos controlados. La energía eléctrica puede convertirse en energía calirífica por medio de un arreglo de bobinas como es el caso de un horno, tostador o similares.

El calor viaja de la sustancia más caliente a la más fría.

En resumen el calor es una forma de energía; el calor puede ser transferido; la intensidad de calor puede ser medida; y el calor está presente en todas las sustancias, sobre una temperatura de cero absoluto.

El calor y la transferencia de calor son expresadas en forma diferentes (unidades) pero son de gran importancia para el aire acondicionado y la refrigeración.

Calor específico

El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor requerida para cambiar la temperatura de una unidad de masa de la sustancia en un grado de temperatura. La base de los valores de distintas sustancias es el agua y el valor del calor específico de esta es 1.0, por lo tanto todo el resto de

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sustancias líquidas, sólidas y gaseosas el valor que adquiere este tipo de calor es distinto y único para cada cual.

Sustancia Calor específico (Btu/lb°F)Agua 1.0Hielo Aire (seco) 0.50Vapor de agua 0.24Mercurio 0.03Alcohol 0.60Vidrio 0.20Aluminio 0.22Aceite de oliva 0.47

Por ejemplo, se tienen dos recipientes los cuales son ubicados sobre dos calefactores que generan la misma cantidad de calor.

Uno de los recipientes contiene agua y el otro aceite de oliva, en la misma cantidad de peso y dentro de cada recipiente se introduce un termómetro. Comparando las temperaturas de cada uno de los recipientes, se concluye que en el mismo periodo de tiempo el aceite de oliva incrementará más rápido su temperatura que la del agua. Esto demuestra que el aceite absorbe calor más rápidamente que el agua.

Calor sensible

El calor que puede sentirse o medirse se llama calor sensible. Este es el calor que causa un cambio en la temperatura de una sustancia, pero no un cambio de estado. La sustancia bien sea en estado sólido, líquido o gaseoso, contiene calor sensible, en algún grado, siempre que su temperatura esté por sobre el cero absoluto.

El calor sensible sólo provocará un cambio en la temperatura y no en el estado de la materia en cuestión, por ejemplo, al agua durante el proceso de calentamiento justo antes del instante de que comience a hervir tendrá un aumento de temperatura desde la temperatura ambiente hasta los 100°C. La variación de temperatura fue producida por el calor sensible y puede ser cuantificada por la siguiente ecuación:

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Q = m x Ce x T

En donde m es la masa de agua, Ce es el calor específico y T corresponde a la variación de temperatura que sufrió la sustancia. De esta forma se puede cuantificar la capacidad calórica absorbida o cedida por una sustancia con la consecuente variación de temperatura.

Calor latente.

Bajo un cambio de estado, la mayoría de las sustancias tendrá un punto de fusión en el cual ellas cambiarán de un sólido a un líquido o de líquido a un vapor y viceversa sin un incremento de la temperatura. El calor envuelto en uno u otro proceso sin un cambio de temperatura define al calor sensible.

Este gráfico demuestra las relaciones entre calor sensible y latente, al fundir el hielo, cambiar el hielo a agua y agua a vapor.

La derivación de la palabra “latente” es dela palabra latina “oculto”. Este es un calor oculto que no se registra sobre el termómetro ni puede sentirse. Es

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innecesario decir que no hay incremento o disminución del movimiento molecular dentro de la sustancia porque esto se manifestaría en un cambio en la temperatura en el termómetro.

Otro tipo de calor sensible que debe ser tenido en cuenta cuando se trata de cálculos de calor se llama “calor de vaporización”. Este es el calor que una libre de líquido absorbe mientras cambia a su estado de vapor. O puede clasificarse como “calor latente de condensación”; cuando el calor sensible se remueve del vapor hasta que alcanza el punto de condensación y luego condensa en la forma líquida.

La absorción de la cantidad de calor necesaria para el cambio de estado líquido a vapor por evaporación y la liberación de esa cantidad de calor necesaria para el cambio de estado de un vapor a líquido por condensación son los principales fundamentos del proceso de refrigeración o ciclo. La refrigeración es la transferencia de calor por medio de cambios de estado del refrigerante.

Segunda ley de la termodinámica.

La segunda ley de la termodinámica, como se discutió antes, establece que se transfiere calor en una sola dirección, de mayor a menor temperatura; y esto tiene lugar a través de tres modos básico de transferencia de calor.

a. Conducción.

La conducción se describe como la transferencia de calor entre las moléculas cercanas de una sustancia, o entre sustancias que están en contacto una con otra. Cuando la transferencia de calor ocurre en una sola sustancia, tal como una varilla de metal con un extremo en una llama de fuego, el movimiento de calor va hasta un balance de temperatura a todo lo largo de la varilla.

Si la varilla se sumerge en agua, las moléculas que se mueven rápidamente sobre la superficie de la varilla transmitirán algún calor a las moléculas de agua y otra transferencia de calor por conducción tendrá lugar. Cuando la superficie exterior de la varilla se enfría, hay aún algo de calor dentro de la varilla y ésta continuará transfiriéndolo a las superficies exteriores de la varilla y luego al agua hasta que se alcanza el balance de temperatura.

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La velocidad con la cual el calor se transfiere por medio de la conducción varía con las diferentes sustancias o materiales y su masa respectiva. La razón de transferencia de calor varía de acuerdo a la habilidad de los materiales o sustancias para conducir calor. Los sólidos en general son mucho mejores conductores que los líquidos; y a su vez los líquidos conducen mejor el calor que los gases o vapores.

La mayoría de los metales tales como la plata, el cobre y el acero, conducen el calor mucho más rápidamente, mientras otros materiales tales como el vidrio, la madera plásticos y otros materiales de construcción transfieren calor en una rata mucho más lenta y por consiguiente son usados como aislantes térmicos.

El cobre es un excelente conductor de calor como lo el aluminio. Estas sustancias son ordinariamente usadas en la construcción de evaporadores, condensadores y tuberías de refrigerante que conecta los diferentes componentes de un sistema de refrigeración, aunque el hierro es ocasionalmente usado con algunos refrigerantes.

La razón a la cual el calor puede conducirse a través de varios materiales depende de factores tales como: el espesor del material, su área seccional, la diferencia de temperatura entre los dos lados del material, la conductividad térmica (factor k) de un material y el tiempo de duración del flujo de calor.

Los metales con alta conductividad se usan dentro de los sistemas de refrigeración en sí mismo a causa de que es deseable que una transferencia

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de calor rápida ocurra tanto en el evaporador como en el condensador. El evaporador es donde el calor se remueve del espacio acondicionado o la sustancia o del aire que ha estado en contacto directo con la sustancia a enfriar. El condensador disipa este calor a otro medio o espacio.

En el caso del evaporador, el producto o aire está a una mayor temperatura que el refrigerante dentro de la tubería y hay una transferencia de calor de mayor a menor temperatura; mientras que en el condensador el vapor refrigerante está a una mayor temperatura que la del medio enfriante viajando a través del condensador, y aquí de nuevo hay transferencia de calor de mayor a menor temperatura. La tubería lisa, bien sea de cobre, aluminio o cualquier otro metal, transferirá calor de acuerdo a su conductividad o factor k, pero esta transferencia de calor puede incrementarse mediante la adición de aletas a la tubería desnuda. Estas incrementarán el área de la superficie de transferencia de calor, por consiguiente incrementando la eficiencia total del sistema.

b. Convección

Otro medio de transferencia de calor es por el movimiento del material calentado en sí mismo cuando se trata de un líquido o un gas. Cuando el material se calienta, las corrientes de convección son producidas dentro del mismo y las porciones más calientes de él suben, ya que el calor trae consigo la disminución de la densidad del fluido y un incremento en su volumen específico.

El aire dentro de un refrigerador y el agua que se calienta en una olla son ejemplo primario de las corrientes de convección.

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Corrientes de convección causadas por diferencias de temperaturas

El aire en contacto con el serpentín de enfriamiento de un refrigerador llega a enfriarse y por consiguiente se vuelve más denso, y empieza a bajar a la parte inferior del refrigerador. Al hacerlo absorbe el calor de la comida y de las paredes del mueble, el cual a través de conducción, ha ganado desde el cuarto donde se encuentra el refrigerador.

Después de que el calor ha sido absorbido por el aire, éste se expande volviéndose más liviano y sube hasta llegar nuevamente al evaporador donde el calor es nuevamente retirado. El ciclo de convección se repite siempre y es continuo siempre que haya una diferencia de temperatura entre el aire y el evaporador.

Este tipo de convección se realiza en forma natural y, como en el caso de un refrigerador, el flujo de aire producido es lento. En algunos casos la

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convección debe incrementarse con el uso de ventiladores para mejorar el proceso de intercambio de calor y aumentar la velocidad de este.

c. Radiación

El tercer medio de transferencia de calor es la radiación por medio de ondas similares a las de la luz o del sonido. Los rayos del sol calientan la tierra por medio de ondas de calor radiante el cual viaja en caminos rectos sin calentar la materia que interviene en su recorrido o el aire. El calor de un bulbo de luz o de una estufa caliente es radiante en naturaleza y se siente cuando uno está cerca de ella, aunque el aire entre la fuente y el objeto cuando los rayos pasan a través de él no se calienta.

Cuando el calor radiante o energía es absorbido por un material o sustancia, se convierte en calor sensible. Todo cuerpo o sustancia absorbe energía radiante de alguna cantidad, dependiendo de la diferencia de temperatura entre el cuerpo específico y otro cuerpo. Toda sustancia radiará energía cuando su temperatura es mayor que el cero absoluto y otra sustancia próxima esté a menor temperatura.

Aislamiento

En el tema relacionado sobre transferencia de calor por conducción se enfatizó que ciertas sustancias son excelentes conductoras de calor, mientras que otras son pobres conductoras, las cuales pueden catalogarse como aislantes. Por consiguiente cualquier material que deteriore o ayude a evitar la transferencia de calor por cualquier medio, se llama y puede usarse como aislamiento. Por supuesto ningún material parará completamente el flujo de calor. Si existiera tal sustancia, sería muy fácil enfriar cualquier espacio dado a una temperatura deseada y mantenerla allí.

Algunos materiales como el poliestireno expandido (aislapol), el poliuretano y otros aislantes plásticos o naturales son buenos ejemplos de materiales aislantes. La selección de cual tipo de material aislante debe ser usado, se ve afectada por algunos parámetros como: la temperatura ambiente, la temperatura de cámara, el espesor máximo permisible de material y el mismo factor k de conductividad.

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Fluidos y presión

Presión

Presión es la fuerza ejercida por unidad de área y puede describirse como una medida de la intensidad de una fuerza en un punto cualquiera sobre la superficie de contacto. Cuando una fuerza está distribuida uniformemente sobre un área, la presión será la misma sobre cualquier punto de la superficie de contacto y podrá ser calculada dividiendo la fuerza total ejercida entre el área total sobre la cual la fuerza está aplicada. Esta relación queda expresada como:

Las unidades que expresan la presión son: PSI ( libras por pulgada cuadrada, Lb / pulg2), Bares (bar), Pascal (Pas), Kilos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) y otras.

Densidad

Desde el punto de vista científico o físico, densidad es el peso por unidad de volumen de una sustancia o material, y puede expresarse en cualquier

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combinación conveniente tal como libra por pulgada cúbica (lbs/pulg3), kilos por metros cúbicos(Kg/cm3), etc.

La densidad específica de cualquier sustancia es la relación del peso de un volumen dado de la sustancia al peso del mismo volumen de una sustancia dada.

La presión dentro de un fluido es directamente proporcional a la densidad del fluido, siempre y cuando este fluido no tenga ninguna fuerza externa que aumente su presión, como por ejemplo al comprimirlo.Volumen específico.

El volumen específico de una sustancia se expresa como el volumen ocupado por una unidad de masa, y este será específico para cada sustancia a la temperatura y presión en que se encuentre.

El volumen específico de un líquido se verá poco afectado por alguna variación de presión pero sí por un cambio de temperatura. En el caso de un gas, este se ve afectado por cualquier cambio de temperatura y presión, y esto será determinante en la selección de tuberías y accesorios para el diseño de los sistemas de refrigeración.

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Presión atmosférica

La tierra está rodeada por una cubierta de gases que se extiende hacia arriba de la superficie hasta una distancia promedio de 50 millas. Debido a que este aire tiene masa y está sujeto a la acción de la gravedad, éste ejerce una presión que se conoce como “presión atmosférica”.

Imagínese una columna de aire de 1 pulg2 de sección transversal elevándose desde la superficie de la tierra al nivel del mar hasta los límites superiores de la atmósfera. Tal columna de aire supuesta, tiene una masa que la fuerza gravitacional ejercida a nivel del mar es de 14.696 lb. Debido a que esta fuerza total es ejercida sobre una superficie de 1 pulg2, la presión ejercida por la atmósfera será de 14 lb/pulg2. Este es el valor conocido como presión barométrica (atmosférica) normal al nivel del mar y algunas veces referida como “una atmósfera”.

La presión atmosférica no permanece constante sino que varía algo con la temperatura, humedad y algunas otras condiciones. La presión atmosférica varía también con la altura, disminuyendo su valor a medida que se incrementa la altura.

Los barómetros son instrumentos utilizados para medir la presión atmosférica y son de variados tipos. Un barómetro simple consiste en un tubo de vidrio una longitud superior a 30 pulgadas cerrado en uno de sus extremos, el cual contiene mercurio. El mercurio es retenido dentro del tubo tapando con el dedo el extremo abierto, mientras se invierte el tubo para introducirlo en una vasija casi llena de mercurio. Cuando se quita el dedo del tubo, bajará al nivel del mercurio conservándose un vacío perfecto en el extremo cerrado.

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La presión ejercida por la atmósfera sobre el mercurio contenido en la vasija abierta causará que el mercurio permanezca dentro del tubo hasta la altura que dependerá del valor de presión ejercida por la atmósfera. La altura que adquiera el mercurio dentro del tubo será el valor de la presión ejercida por la atmósfera y es leída en pulgadas de columna de mercurio.

Esto aduce que si la altura del mercurio en el tubo es de 29.92 pulgadas es equivalente a 14.696 lb/pulg2 de presión atmosférico. Al dividir estos valores se obtiene que 1 pulg de mercurio es equivalente a 0.491 lb/pulg2.

Manómetros

Un manómetro es un tipo de aparato utilizado en el campo de la refrigeración para medir presión. Este tipo de medidor de presión utiliza un líquido, usualmente mercurio, agua o aceite, como un indicador de la cantidad de presión involucrada. El manómetro de agua es usado frecuentemente, cuando se miden presiones de aire, a causa de lo liviano del aire al ser medido.

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El tubo de vidrio en forma de U se llena parcialmente de agua, como se muestra en la figura a y está abierto en ambos sus extremos. El agua está al mismo nivel en ambos brazos del manómetro, a causa de que ambos brazos están abiertos a la atmósfera y no hay presión extrema ejercida sobre ellos.

En la figura b muestra el manómetro en uso con un brazo conectado a la fuente de presión de aire positiva que está siendo medida. El agua está a diferentes niveles en el brazo y la diferencia decreta la cantidad de presión que está siendo aplicada.

Un espacio que está vacío, o que no tiene ninguna presión se describe como vacío perfecto. Si el espacio tiene algo de presión, se define que está con vacío parcial. Es costumbre expresar este vacío parcial en “pulgadas de columna de mercurio”, y no como presión negativa. En algunos casos también puede expresarse como una cantidad dada de presión absoluta, expresado en PSIA (Pound Squeare Inch Absolute/ Libras por pulgada cuadrada absolutas). Los manómetros de presión más comúnmente usados en terreno por los técnicos de servicio, para determinar qué está sucediendo dentro del sistema de refrigeración, son los del tipo tubo de Bourdon.

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El elemento esencial de este tipo de medidor es el tubo de bourdon. Este tubo de metal ovalado se cierra a lo largo de su longitud y forma casi un círculo completo. Un extremo del tubo está cerrado, y el otro extremo se conecta al equipo o componente en prueba.

Los manómetros son calibrados a 0 psi o representando este valor al valor de presión atmosférica que hay en el lugar. Por consiguiente cualquier presión adicional aplicada cuando el manómetro se conecta al sistema de refrigeración, la presión dentro de este, tendera a enderezar el tubo de Bourdon, por consiguiente moviendo la aguja o puntero y a su acople mecánico, indicando así la cantidad de presión aplicada.

En las figuras anteriores el manómetro indicado con la letra A, indicará sólo la presión sobre la atmosférica, en cambio el indicado con la letra B, tiene una función dual: registra la presión existente sobre la atmosférica y además registra el valor de la presión, si la hubiere, bajo la presión atmosférica o presión de vacío.

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Presiones por debajo de la atmosférica son frecuentemente expresadas en pulgadas de mercurio. Hay una indicación del rango de 0 a 30 pulg de mercurio (Hg) sobre el manómetro compuesto o “de baja”.

Presión Absoluta

La tabla muestra una relación definida entre presiones absolutas y manométricas. Para muchos problemas la presión atmosférica no necesita ser considerada así, los manómetros se calibran y gradúan para leer el 0 (cero) bajo condiciones atmosféricas normales. Aun cuando los gases se contienen dentro de un recipiente apartados de la atmósfera, tal como en una unidad de refrigeración, es necesario tener en consideración la presión atmosférica, y los cálculos matemáticos deben estar en términos de presión absoluta.

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Presión de un gas

El volumen de un gas se afecta por el cambio en la presión o la temperatura o ambos. Hay leyes que gobiernan los cálculos matemáticos al computar estas variables.

La ley de Boyle establece que el volumen de un gas varía inversamente con su presión si la temperatura del gas permanece constante. Esto quiere decir que el producto de la presión por el volumen permanece constante, o que si la presión de un gas es el doble el mayor volumen será la mitad del volumen original. O puede considerarse que si el volumen se dobla, la presión absoluta será reducida a la mitad de la original como:

p1V1 = p2V2

donde

p1 = presión originalV1 = volumen originalP2 = nueva presiónV2 = nuevo volumen

Debe recordarse que p1 y p2 tienen que expresarse en términos de presión absoluta, para que la ecuación anterior sea usada correctamente.

Expansión de un gas

La mayoría de los gases se expandirán en volumen a prácticamente la misma razón con un incremento en la temperatura siempre y cuando la presión no cambie. Y, si el gas se confina de tal manera que su volumen permanezca el mismo, la presión en el recipiente se incrementará a la misma razón con el incremento de temperatura.

Teóricamente, si la presión permanece constante un gas se expandirá o contraerá a la razón de 1/492 por cada grado de cambio en temperatura. El resultado de esta teoría sería un volumen cero a la temperatura de 0° absoluto.

La ley de Charles establece que el volumen de una gas está en proporción directa a su temperatura absoluta, cuando la presión permanece constante;

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y la presión absoluta de un gas está en proporción directa a su temperatura absoluta cuando el volumen se mantiene constante. Esto es:

V1 T2= T1 V2

P1 T2= T1 P2

P = Presión absolutaT = Temperatura absoluta

Componentes del ciclo de refrigeración

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor en forma básica ya fue discutido anteriormente, siendo este el método más común de transferencia de calor. Hay sir elementos principales en el ciclo de compresión: compresor, condensador, dispositivo de expansión, evaporador, tuberías y refrigerante.

Evaporadores

El evaporador o serpentín de enfriamiento es la parte del sistema de refrigeración donde se retira el calor del producto: aire, agua o algo que deba enfriarse, y se define como un intercambiador de calor.

Cuando el refrigerante entra a los pasajes o tubos, que conforman el evaporador, absorbe calor de los productos que van a ser enfriados, y, cuando absorbe calor de la carga empieza a “hervir” y se vaporiza. En este proceso el evaporador ejecuta la función de puente térmico entre el medio a enfriar y el refrigerante, desarrollando el propósito total del sistema, la refrigeración.

Se desarrollan y producen evaporadores de diseños y formas diferentes para satisfacer las más variadas necesidades de los usuarios. Los tres principales tipos de evaporadores son de tubo descubierto, de superficie de placa y aleteados. Los evaporadores de tubo descubierto y superficie de laca algunas veces se les califica como evaporadores de superficie primaria debido a que para ambos tipos la superficie completa queda más o menos en contacto con el refrigerante vaporizado en su interior. Con el evaporador

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aleteado, los tubos que conducen el refrigerante constituyen la superficie principal, las aletas en si no tienen refrigerante en su interior y por lo mismo, son superficies secundarias en la transferencia del calor cuya función es recoger calor del aire de los alrededores y conducirlo hacia los tubos que llevan el refrigerante.

Evaporadores de tubo desnudo.

Los evaporadores de tubo desnudo por lo general se construyen de tubo de acero o cobre. El tubo de acero se usa en evaporadores grandes y en evaporadores que trabajan con amoniaco como refrigerante, mientras que los de cobre son más pequeños y se les usa con cualquier refrigerante que no sea amoniaco. Los evaporadores de tubo desnudo se fabrican en gran cantidad, forma y diseño, y, en muy común sean fabricados a la medida según el caso específico.

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En la figura se muestra algunas formas comunes de serpentines de tubo descubierto en forma zig-zag plana o sinusoidal. Con frecuencia se emplean serpentines de tubo descubierto en forma espiral para el enfriamiento de líquidos y otras aplicaciones en donde la velocidad del fluido a enfriar es baja.

Evaporadores de placa.

Los evaporadores de superficie de placa son de varios tipos. Algunos son construidos de don placas de metal realzado y soldad una con otra de tal modo que pueda fluir el refrigerante entre las dos placas.

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Este tipo particular de evaporador es muy usado en refrigeradores y congeladores caseros debido a que su limpieza es muy fácil, su fabricación económica y puede fácilmente construirse en cualquier forma requerida.

Evaporadores aleteados.

Los serpentines son serpentines de tubo desnudo sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas.

Las aletas, sirven para como superficies secundarias absorbedoras de calor y tienen el efecto de aumentar el área superficial externa del evaporador,

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mejorándose por lo tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases. Con los evaporadores de tubo descubierto, mucho aire circula sobre el serpentín o pasa a través de los espacios abiertos entre los tubos y no hace contacto con la superficie del serpentín. Cuando se agregan las aletas al serpentín, éstas se extienden hacia fuera ocupando los espacios abiertos entre los tubos y actúan como colectores de calor. Estos absorben calor del aire que ordinariamente no estaría en contacto con la superficie primaria y conducen este calor a la tubería.

Es evidente que para que las aletas sean efectivas deberán estar unida a la tubería de tal manera que se asegure un buen contacto térmico entre las aletas y la tubería. En algunos casos las aletas están soldadas directamente a la tubería; en otros, las aletas se hacen deslizar sobre la tubería y se hace expandir el tubo por presión o mediante algún otro medio lo que permite a las aletas quedar bien sujetas en la superficie del tubo estableciéndose un buen contacto térmico.

El tamaño y espaciamiento de las aletas, en parte depende del tipo de aplicación para la cual está diseñado el evaporador. El tamaño del tubo determina el tamaño de la aleta. Tubos pequeños requieren aletas pequeñas. A medida que se aumenta el tamaño del tubo puede aumentarse efectivamente el tamaño de la aleta. El espaciamiento de las aletas varía desde 1 hasta 14 aletas por pulgada, dependiendo principalmente de la temperatura de trabajo del serpentín.

La acumulación de escarcha es inevitable en serpentines usados en enfriamiento de aire, trabajando a una temperatura bajo cero. Debido a que la acumulación de escarcha sobre los tubos y aletas restringe el paso de aire entre las aletas y a retardar la circulación del aire a través del serpentín, los evaporadores diseñados para aplicaciones de baja temperatura (-20°C aprox.) deben tener un mayor espaciamiento (dos a tres aletas por pulgada) a fin de minimizar el daño por la restricción en la circulación de aire. Por otra parte, el diseño de serpentines para aire acondicionado y otras instalaciones donde los serpentines trabajan a temperaturas suficientemente altas, de tal modo que no hay formación de escarcha, podrán tenerse hasta 14 aletas por pulgada.

Porque se tienen aletas, los serpentines aletados tienen más área superficial por unidad de longitud y ancho que los evaporadores de tubo desnudo y por lo mismo pueden construirse en forma más compacta. Por lo general, Un serpentín aletado ocupa menos espacio que cualquier otro evaporador, sea

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de tubo descubierto o de placa, esto para la igualdad de capacidad térmica. Lo anterior proporciona un ahorro considerable de espacio lo que hace que los serpentines aletados sean idealmente apropiados para usarse con ventiladores un unidades de convección forzada.

Capacidad del evaporador La capacidad de cualquier evaporador, es la razón por la cual pasa calor a través de las paredes o superficies de intercambio de calor proveniente del espacio o producto refrigerado al refrigerante que se evapora en su interior y que generalmente se expresa en unidad de calor por hora (Btu/hr, Kcal/hora, etc.).

Un evaporador seleccionado para cualquier aplicación específica deberá tener suficiente capacidad de transferencia de calor para permitir la vaporización del refrigerante, para absorber calor con la rapidez necesaria, para producir enfriamiento requerido cuando está trabajando a las condiciones de diseño.

El calor llega al evaporador por las tres formas de transferencia que hemos detallado con anterioridad, siendo la principal la convección natural o forzada.

Independientemente de cómo llega el calor a la superficie del evaporador, éste debe pasar por conducción al refrigerante a través de las paredes del

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evaporador. Por lo tanto, la capacidad del evaporador, se obtiene por los mismos factores que gobiernan la razón de flujo de calor por conducción a través de cualquier superficie de transferencia de calor y es expresada por la ecuación

Q = A x U x Tm ln

Donde

Q = Cantidad de calor transferido un BTU o Kcal por hora.A = Área de la superficie exterior total del evaporador.U = Coeficiente de transmisión de calor, el cual es específico para cada tipo de evaporador.Tm ln = Diferencia media logarítmica de temperatura. Esta se obtienen entre la temperatura exterior del evaporador y la del refrigerante dentro del serpentín.

• En punto 1, el líquido frigorífico está a 14 bar y subenfriado a 5ºC llega a la válvula de expansión termostática, su temperatura alcanza aproximadamente 30ºC, y la entrada de la válvula de expansión es templada.

• Funcionamiento

• El esquema presenta un evaporador a expansión directa, supongamos:

Fluido R 404A

HP = 14 bar

BP = 4 bar

Subenfriamiento = 5°C

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• En punto 2, el líquido se expansiona gracias a la válvula de expansión. La caída de presión es importante casi 5 bar, una parte del líquido está evaporizándose, la temperatura de la mezcla (líquido, vapor) está a 0ºC.

• Entre 2 y 3, la mezcla (líquido, vapor) avanza en el evaporador absorbiendo el calor. Hay cada vez más gas que líquido. La presión y la temperatura son constates a 5 bar y 0ºC, todo depende de la relación presión temperatura del R 404A.

• En punto 3, la última molécula está, ya evaporada. En este punto tenemos 100% vapor a 0ºC.

• Entre 3 y 4, los vapores están todavía en contacto con el aire enfriado, sus temperaturas aumentan. La presión está siempre a 0ºC.

• En el punto 4, la temperatura del bulbo está a 6ºC. Los vapores están sobrecalentados 6ºC - 0ºC = 6ºC.

¿Qué ocurre cuando pasa el aire sobre el evaporador?

– as: temperatura del aire a la salida del evaporador.– ae: temperatura del aire a la entrada del evaporador.– o: temperatura del evaporador leída en manómetro de baja BP•En el

ejemplo (abajo),el aire llega sobre el evaporador a una temperatura de 8ºC, y se intercambia hasta 4ºC, cediendo los calores al fluido frigorífico:

o El sobre el aire = tae-tas = 8-4 = 4°C•La presión del evaporador está a 5 bar, lo que vale para 404A a una temperatura de 0ºC.

o El total = tae-to = 8-0 = 8°C

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o Resulta complicado fijar los valores usuales del D q, en el frío comercial por problemas ligados al escarche y en climatización por problemas ligados a la deshumidificación.

o Por lo tanto para las aplicaciones usuales de los evaporadores enfriados por aire, encontramos:

En climatización:

- Un sobre el aire (tae - tas) de 6 a 10°C y un total (tae - to) total de 6 a 20°C

En frío comercial:

- Un sobre el aire de 3 a 5°C y un total de 6 a 10°C.

Compresores

Después de que ha perdido calor y se vaporiza en el serpentín de enfriamiento, el refrigerante pasa a través de la línea de succión al siguiente componente mayor en el circuito de refrigeración, el compresor. Esta unidad que tiene dos funciones principales dentro del ciclo, se clasifica frecuentemente como el corazón del sistema, porque hace circular el refrigerante a través del sistema. Las funciones que realiza son:

a. Recibir o remover el vapor refrigerante desde el evaporador, de tal manera que la presión y la temperatura deseada de evaporación se mantengan.

b. Incrementar la presión del vapor refrigerante a través del proceso de compresión y simultáneamente incrementar la temperatura del refrigerante de tal manera que pueda ceder calor al medio condensante del condensador.

Los compresores son usualmente clasificados en tres tipos principales: alternativos, rotatorios y centrífugos. El compresor alternativo se utiliza en la mayoría de las aplicaciones domésticas, comerciales pequeñas y unidades industriales de condensación. Este tipo de compresor puede

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posteriormente clasificarse de acuerdo a su construcción, de acuerdo a si es abierto o accesible para el trabajo o completamente sellado, de tal manera que no sea posible darle servicio.

Compresor abierto Compresor hermético

Los compresores alternativos varían en tamaño, desde los que tienen un solo cilindro y su correspondiente pistón hasta uno lo suficientemente grande para tener 16 cilindros y pistones.

El cuerpo del compresor puede construirse de una o dos partes de hierro fundido, acero fundido o en algunos caso de aleaciones de aluminio. La disposición de los cilindros puede ser horizontal, radial o vertical y ellos pueden estar en línea recta o arreglados en V o W.

Cuando el compresor difiere en diseño y construcción, así también lo hacen los componentes individuales dentro del compresor. Pero su principal cometido permanece el mismo – la compresión del vapor refrigerante a una temperatura y presión alta, de tal manera que su contenido de calor puede reducirse y condensarse a líquido para ser usado nuevamente.

Normalmente sobre cada pistón se encuentra un juego de válvulas de aspiración o succión y de descarga alojadas en una placa o plato de válvulas las que cumplen la función de hacer comprimir al compresor con el movimiento propio del pistón.

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La figura presenta dibujos de un pistón de compresor y las válvulas de succión y descarga en diferentes etapas del ciclo de compresión.

En la figura muestra el montaje que consiste en el pistón, bulón, biela y cigüeñal. Todos los componentes del sistema alternativo a pistón son precisamente maquinados, balanceados cuidadosamente para eliminar vibración y acoplados con tolerancias precisas para asegurar que el compresor tendrá una alta eficiencia en el bombeo del vapor refrigerante.

Bulón

Biela

Pistón

Eje cigüeñal

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Un tipo diferente de eje cigüeñal, es el del diseño excéntrico. La biela se coloca sobre la excéntrica asegurada con pesas de balanceo. Si el cigüeñal no está completamente maquinado debe balancearse dinámicamente.

Las válvulas de succión y descarga de un compresor reciben bastante uso y golpeteo durante la operación normal, ya que ellas deben abrir y cerrar cientos de veces cada minuto mientras el compresor está en operación. Las pequeñas unidades comerciales tienen válvulas de disco de acero de alto grado, o válvulas del tipo compuerta, ambas son más silenciosas en operación, eficientes, más simples de construcción y son de mayor duración que las válvulas del tipo placa no flexibles.

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La operación de las válvulas es muy importante en la eficiencia total del compresor.

Si las válvulas de succión no son las apropiadas y permiten que el vapor refrigerante se escape del cilindro, el pistón no puede bombear todo el vapor comprimido dentro de la línea de gas caliente. Si la válvula “gotea” o

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no es completamente hermética, el vapor comprimido o parte de él se irá a la línea de succión y allí calentará el vapor a baja presión y temperatura. Si la válvula de descarga da paso, algo del vapor a alta presión y temperatura en la línea de descarga retornará al cilindro en la carrera de descenso del pistón, limitando el volumen del vapor de succión que penetra al cilindro.

El ciclo de compresión.

En la figura de muestra un compresor con el pistón en cuatro posiciones, durante la carrera que efectúa dentro del cilindro.

Al moverse el pistón hacia abajo en su carrera de succión, pasa vapor de baja presión, proveniente de la tubería de succión, a través de las válvulas de succión, hacia el cilindro del compresor. En su carrera ascendente del pistón el vapor de baja presión primero es comprimido y después descargado como vapor de alta presión a través de las válvulas de descarga hacia el cabezal del compresor.

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Para evitar que el pistón choque contra la placa de válvulas, todos los compresores alternativos están diseñados con un pequeño claro entre la parte superior del pistón y el plato de válvulas cuando el pistón se encuentra en la parte superior de su carrera. Al espacio de este claro se le llama volumen del claro o espacio muerto, y es el volumen del cilindro cuando el pistón se encuentra en su punto muerto superior..

Fig. A Fig. B

Con respecto a las figuras A y B, éstas ayudan a entender la operación del compresor. La Fig. A es un diagrama presión tiempo en el cual se traza la presión del cilindro contra la posición de la biela.

La Fig. B es un diagrama teórico presión volumen de un ciclo de compresión teórico. Los puntos marcados con letras sobre los diagramas Td y Pv corresponden a las posiciones del pistón mostradas en la primera figura de este capítulo.

En el punto A, el pistón está en la parte superior de la carrera, al cual se le conoce como punto muerto superior. Cuando el pistón está en esa posición permanecen cerradas tanto la válvula de succión como la de descarga. La presión alta del vapor contenido en el espacio muerto actúa hacia arriba sobre las válvulas de succión y las mantiene cerradas contra la presión del vapor en la tubería de succión. Debido a que la presión del vapor en el cabezal del compresor es aproximadamente la misma que la del vapor en el

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volumen del espacio muerto, las válvulas de descarga permanecen cerradas ya sea debido a su propio peso o a la carga que ejerce sobre ella el resorte.

A medida que el pistón se mueve hacia abajo, a la carrera de succión, el refrigerante que se encontraba en el espacio muerto se expande. La expansión se efectúa a lo largo de la línea A-B de modo que disminuye la presión en el cilindro a medida que se aumenta el volumen del vapor contenido en el claro. Cuando el pistón llega al punto B, la presión del vapor expandido en el cilindro, es ligeramente menor que la presión del vapor que se tiene en la tubería de succión; con lo cual las válvulas de succión se ven forzadas a abrirse por ser mayor la presión en la tubería de succión que la que hay dentro del cilindro. El flujo del vapor de la succión dentro del cilindro empieza cuando las válvulas de succión se abren en el punto B y continua hasta que el pistón llega a la parte inferior de su carrera o punto muerto inferior, en el punto C.

Durante el tiempo en que el pistón se esta moviendo desde B hasta C, el cilindro se llena con vapor de la succión y la presión dentro del cilindro permanece constante e igual a la presión que se tiene en la succión. En el punto C, se cierra la válvula de succión, generalmente por la acción del resorte o propia y comienza la carrera de compresión.

La presión del vapor en el cilindro se aumenta a lo largo de la línea C-D a medida que el pistón se mueve hacia arriba en la carrera de compresión. Al tiempo que el pistón llega al punto D, la presión en el cilindro ha sido aumentada hasta ser mayor que la presión de la línea de descarga y la fuerza del resorte que cierra a la válvula de descarga, con lo que estas se ven forzadas a abrirse pasando vapor de alta presión hacia la línea de descarga. El flujo de vapor a través de las válvulas de descarga continua hasta que el pistón se desplaza desde D hasta A mientras que la presión en el cilindro permanece constante a la presión de descarga. Cuando el pistón regresa al punto A, se completa el ciclo de compresión y el cigüeñal del compresor ha girado una vuelta completa.

Descripción de tipos de compresores.

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En un compresor del tipo abierto un extremo del cigüeñal se extiende a través de la carcasa para la conexión directa al exterior con el motor, o una correa provista con polea y accionada por un motor externo. Debe tenerse alguna previsión para evitar la fuga de gas y aceite alrededor del cigüeñal donde se extiende a través de la carcasa del compresor, para ello es necesario un sello.

Un tipo de sello es el que muestra la figura. Este usa una prensa de estopa de sección cilíndrica y forma parte integral de la caja del eje cigüeñal donde el eje emerge, tiene un diámetro algo mayor que el diámetro del eje. Sobre la flecha se colocan una serie de anillos de empaque, los cuales se insertan dentro de la caja del prensa estopas, llenando el espacio entre eje y el prensa estopas. Los empaques permanecen en su lugar por la acción de una tuerca collarín roscada la cual cuando está apretada causa que los anillos

Acople MotorSello

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empacados presionen firmemente contra el eje y la carcasa, produciéndose así un sellado hermético entre ambas superficies. Por el movimiento propio del eje estos empaque se van desgastando con las horas de uso, lo que implica que deben ser revisados con frecuencia yo ser cambiados a la primera señal de fuga de aceite o refrigerante.

Como ya se mencionó, los compresores alternativos del tipo abierto necesitan motores conducidos externamente, los cuales pueden conectarse directamente a través de acoples directos o machones de acoplamiento, cuando el compresor opere a la misma velocidad de giro del motor de accionamiento. O un compresor puede tener un volante sobre el extremo del eje del cigüeñal, el cual gira por medio de una o más correas en V entre el volante y la correa montada sobre el eje del motor. La velocidad a la cual el compresor girará depende de la relación de diámetros del volante y la polea del motor.

El propósito del hermético es el mismo que el del compresor abierto, bombear y comprimir el vapor, difiere en construcción en que el motor está sellado en la misma carcasa del compresor. Las figuras anteriores, muestran un compresor típico completamente hermético. Note el cigüeñal vertical, con la biela y el pistón en posición horizontal. La unidad completamente hermética tiene ventaja de que no hay eje saliente; por consiguiente no se necesita sello, y no hay posibilidad de fuga del refrigerante desde el

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compresor o de que se introduzca aire en el sistema cuando está trabajando en vacío. Un compresor de este tipo tiene la característica, en nuestros tiempos actuales, de ser desechable, ya que sale más caro tratar de hacer una reparación interna que reemplazarlo por uno nuevo.

Normalmente el conjunto de motor y compresor van montados en resortes que amortiguan la vibración causada por la pulsación del vapor refrigerante al ser bombeado por los pistones.

La porción inferior del compresor hermético actúa como sumidero de aceite, en una forma similar al cárter de un compresor del tipo abierto. Como el aceite circula y lubrica las partes internas que se mueven recoge algo de calor causado por la fricción de las partes móviles. El aceite transfiere algo de este calor a la carcasa externa del compresor.

La mayoría de los compresores herméticos se construyen de tal manera que el vapor de succión es llevado a través del embobinado del motor antes de que llegue al cilindro. Esto, por supuesto, ayuda a remover algo de calor de los devanados del motor y también ayuda a evaporar cualquier refrigerante líquido que pueda haber entrado al compresor.

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Otro tipo de compresor es el que muestra la figura. Combina el motor en la misma carcasa del compresor, pero a diferencia de la unidad hermética, este tipo suministra acceso al compresor para reparación. Esta unidad se conoce como “compresor semi-hermético”.

Compresores rotativos

Los compresores rotativos son clasificados así a causa de que ellos operan a través de la aplicación de una rotación, o movimiento circular, en vez de la operación alternativa descrita anteriormente. Un compresor rotativo es una unidad de desplazamiento positivo, y comúnmente puede usarse para bombear a mayor vacío que el compresor alternativo.

Existen tres tipos de compresores rotativos; pistón rodante, aleta rotatoria y lóbulo helicoidal. De estos describiremos sólo los más utilizados actualmente en los mercados de aire acondicionado y refrigeración.

Los compresores rotatorios del tipo paleta emplean una serie de paletas o álabes las cuales están equidistantes a través de la periferia de un rotor ranurado.

El eje del rotor está montado excéntricamente en un cilindro de acero de tal manera que el rotor casi roza con la pared del cilindro en uno de sus lados, estando en dicho punto separados sólo por una película de aceite.

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Exactamente en dirección opuesta se tiene se tiene el claro máximo entre el rotor y la pared del cilindro. Las tapas o placas extremas están colocadas en los extremos del cilindro para sellarlo y para soportar al eje del rotor. Las paletas se mueven hacia atrás y hacia delante radialmente sobre las ranuras del rotor a medida que éstas siguen el contorno de la pared del cilindro cuando el rotor está girando. Las paletas permanecen firmes contra la pared del cilindro por la acción de la fuerza centrífuga desarrollada por el rotor al estar éste girando. En algunos casos, las paletas están presionadas por un resorte a fin de lograr un sello más positivo contra la pared del cilindro.

El vapor de la succión es pasado hacia el cilindro a través de las lumbreras de la succión en la pared del cilindro y es atrapado entre las paletas rotatorias. El vapor es comprimido por la reducción de volumen que se tiene como resultado de la rotación las paletas desde el punto de claro máximo con el rotor hasta el punto de claro mínimo con el rotor. El vapor comprimido es descargado a través de las lumbreras localizadas en la pared del cilindro cerca del punto de claro mínimo con el rotor. Las lumbreras de descarga están localizadas de tal manera que permiten la descarga del vapor comprimido en el punto deseado durante el proceso de compresión, siendo este punto, punto de diseño del compresor. La operación del compresor a relaciones de compresión por arriba o abajo del punto de diseño resulta en pérdidas de compresión y en aumento de las necesidades de potencia. La práctica limita la relación de compresión a un máximo de 7 a 1.

Compresores rotatorios helicoidales.

El compresor rotatorio helicoidal o de tornillo es un compresor de desplazamiento positivo en el cual la compresión se obtiene por el engranamiento de dos rotores ranurados helicoidalmente y colocados dentro de una cubierta cilíndrica equipada con lumbreras de entrada y de descarga.

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El rotor principal, que es el motriz, consiste de una serie de lóbulos (por lo regular 4) a lo largo de la longitud del rotor, el cual se engrana con el rotor impulsado similarmente formado por estrías helicoidales (por lo general 6). A medida que giran los rotores, el gas es lanzado hacia la abertura de entrada llenándose el espacio entre el lóbulo del rotor motriz y la estría en el rotor impulsado. A medida que giran los rotores, el gas es movido pasando por la lumbrera de succión y sellando el espacio entre los lóbulos. El gas así atrapado entre los lóbulos es movido axial y radialmente y es comprimido por a reducción directa de volumen a medida que el engranamiento de los lóbulos del compresor reducen progresivamente el espacio ocupado por el gas. Continúa la compresión del gas hasta que el espacio entre los lóbulos se comunica con las lumbreras de descarga en el cilindro y el gas comprimido sale del cilindro a través de dichas lumbreras, tal como lo muestra la siguiente figura.

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Una de las características más importantes del compresor a tornillo es su control de capacidad la cual es variable en valor infinito entre el 100 y 10%. Esto reduce el consumo de corriente del motor tornando su operación económica para cualquier tipo de instalación.

Un sistema de lubricación de alta complejidad y exactitud es necesario para este tipo de compresor, ya que el aceite no sólo provee de lubricación a las partes móviles sino que también de fuerza hidráulica para los sistemas de control de capacidad y relación de volumen.

Compresor centrífugo.

El compresor centrífugo consiste esencialmente de uno o una serie de ruedas impulsoras montadas en un eje de acero, contenidas dentro de una carcasa de hierra vaciado.

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El número de ruedas impulsoras depende bastante de la magnitud de la carga termodinámica que el compresor deba desarrollar durante el proceso de compresión. Es común tener de dos, tres y cuatro ruedas (pasos de compresión). El máximo de ruedas impulsoras suelen ser 12.

La rueda impulsora consiste de dos discos, un disco con maza y otro disco colocado encima del primero, el cual tiene cierto número de álabes o paletas las que están montadas radialmente. Para resistir los efectos de la corrosión y la erosión, los álabes de los impulsores se construyen de acero inoxidable o de acero de alto carbono con una cubierta de plomo.

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Los principios de operación de un compresor centrífugo son similares a los de los ventiladores o bombas de agua centrífugas. El vapor a baja presión y baja velocidad proveniente de la tubería de succión es pasado por la cavidad interna u “ojo” de la rueda impulsora a lo largo de la dirección del eje del rotor. Entrando a la rueda del impulsor el vapor es forzado radialmente hacia fuera y entre los álabes del impulsor por la acción de la fuerza centrífuga desarrollada en la salida de las álabes hacia la carcasa el compresor a alta velocidad habiendo adquerido el vapor un aumento de temperatura y presión.

El vapor de alta presión y temperatura es descargado de la periferia de la rueda y es colectado en conductos o pasadizos especialmente diseñados en el cuerpo del compresor, en los cuales se reduce la velocidad del vapor y dirigen a éste hacia la entrada del siguiente impulsor, o en el caso del último paso, lo descargan a una cámara, desde donde el vapor pasa a la tubería de la descarga y luego al condensador.

Métodos de lubricación de compresores.

Los métodos de lubricación de un compresor varían con el tipo y tamaño del mismo, así como también del fabricante del compresor. Sin embargo, para casi todos los casos, los métodos de lubricación pueden agruparse en dos tipos generales: salpique y alimentación forzada.

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El método de lubricación por salpique, la caja del cigüeñal o carter actúa como bomba de sumidero y es llenada hasta el nivel de las bancadas o soporte de eje. Con cada vuelta del cigüeñal, la biela y el cigüeñal se sumergen en el aceite, haciendo que el aceite sea salpicado hasta las paredes del cilindro, bancadas y otras superficies en movimiento. Generalmente se tienen cavidades pequeñas localizadas en cada extremo de la carcasa del carter inmediatamente sobre los soportes de eje o bancadas. Estas cavidades colectan aceite el cual baja por gravedad hasta las chumaceras principales y sellos del eje. En algunos casos, las bielas tienen ranuras para hacer llegar por las mismas aceite a las bancadas o chumaceras de los pernos de las articulaciones.

También en algunas bielas se tiene en las mismas salientes o cucharones para aumentar el efecto de la salpicadura y / o para ayudar a forzar al aceite a que pase a través de los conductos practicados en la biela.

Con el método de lubricación por alimentación forzada, el aceite es forzado a pasar a través de los tubos de aceite y /o a los conductos practicados al eje cigüeñal y bielas para hacerlo llegar a las diferentes partes móviles.

Después de realizar su función lubricadora, el aceite cae por gravedad al sumidero localizado en el cárter del compresor. El aceite circula bajo presión desarrollada por una bomba pequeña de aceite localizada en el cárter,

Filtro Magnético

Cartucho del FiltroBomba de aceite

Tubo internoCámara delCámara del

sellosello

Válvula regula Válvula regula de presión de de presión de aceiteaceite

Retorno de aceiteRetorno de aceite al carteral carter

Lubricación de bancadas de biela

Canales internos del cigüeñal

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generalmente unidas por engranes, cadenas o directas al eje, debido a que casi todas las bombas de aceite son automáticamente reversibles. Sin embargo, esto no es cierto para todos los compresores. Cuando la rotación de la bomba es crítica, por lo general, se indica con una flecha la dirección de giro apropiada, esta flecha está marcada sobre la carcasa del compresor.

Condensadores

El componente mayor en el sistema mayor de refrigeración, que sigue a la etapa de compresión, es el condensador. Básicamente, el condensador es otra unidad de intercambio de calor en el cual el calor extraído por el refrigerante en el evaporador, y también el añadido al vapor en la fase de compresión, se disipa a un medio condensante. El vapor a alta presión y

Indicador de sentido de giro.

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temperatura que sale del compresor está sobrecalentado y este sobrecalentamiento se retira en la línea de descarga y la primera porción del condensador. Como la temperatura del refrigerante es bajada a su punto de saturación, el vapor se condensa en líquido para reusarse en el ciclo.

Los condensadores pueden ser enfriados por aire, agua o por evaporación. Los refrigeradores domésticos generalmente tienen un condensador enfriado por aire, el cual depende del flujo de gravedad del aire que circula a través de él. Otras unidades enfriadas por aire usan ventiladores para secar o extraer grandes volúmenes de aire a través de los serpentines del condensador.

El condensador enfriado por aire, depende de un suministro relativamente amplio de “aire fresco” para que, con el fin de tener transferencia de calor del refrigerante en condensador al enfriarse, el aire deba estar a una temperatura a lo menos 15°C mas baja que la del refrigerante. Con esta diferencia de temperatura, existe un intercambio de calor satisfactorio entre

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el refrigerante y el aire, con lo que el que el refrigerante comienza a ceder calor latente y el consecuente cambio de fase (vapor a líquido).

La ubicación del condensador es muy importante para mantener una alimentación de aire fresco constante. Un ejemplo de esto es la figura anterior en don se muestra un condensador remoto. Estos normalmente tienen aletas ampliamente espaciadas para evitar estancamiento de aire producto de la “apilación” de mugre y partículas que normalmente bloquean la libre circulación de aire.

Los condensadores pueden estar cerca o lejos del compresor. Cuando el condensador está muy cerca del condensador y está montado en una base común con el compresor esto obtiene el nombre de “unidad condensadora” tal como muestra la siguiente figura.

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La importancia que la unidad condensadora obtenga aire fresco, radica que si esta se encontrara en un lugar cerrado y sin renovación de aire, el calor producido por el compresor, el ventilador y el mismo calor irradiado por el condensador comienza a acumularse. Como resultado, la unidad trabajará a una mayor temperatura y presión de condensación y descarga con la consecuencia de pérdida de eficiencia y problemas de condensación.

Algunos condensadores remotos enfriados por aire, equipados con ventiladores múltiples, tienen controles para el ciclaje de uno o más ventiladores durante el periodo de temperaturas de ambiente altas y bajas. El flujo de aire controlado a través del condensador permite mantener estable la temperatura y presión en el condensador y con esto hacer más eficaz el funcionamiento del sistema.

Condensador con batería de ventiladores.

Condensadores enfriados por agua permiten temperaturas y presiones de condensación bajas, también suministran mejor control de los topes de presión de las unidades de operación. Se clasifican en: carcasa y tubo, carcasa y serpentín y de doble tubo o de tubo en tubo.

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El condensador enfriado por agua de carcasa y tubo consiste en una carcasa de acero, cilíndrica, que contiene varios tubos de cobre paralelos dentro de la carcasa. El agua se bombea a través de los tubos por medio de las conexiones exterior e interior en las placas de tubo. El vapor refrigerante caliente entra a la carcasa en la parte superior del condensador entrando en contacto con los tubos de cobre por donde circula el agua. El refrigerante a alta temperatura comienza entonces a ceder calor al agua y comienza su proceso de cambio de fase.

Las placas de los extremos son atornilladas a la carcasa del condensador para fácil remoción y permitir la limpieza de los tubos de agua de minerales que puedan depositarse sobre el interior de los tubos causando restricción del flujo de agua, una reducción en la razón de transferencia de calor, o ambas.

Si en vez de un número de tubos dentro de la carcasa del condensador hay uno o más serpentines continuos a través de los cuales el agua fluye para remover calor del vapor refrigerante, se clasifica como un condensador de carcasa y serpentín.

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Controles de flujo de refrigerante.

Un componente fundamental e indispensable de cualquier sistema de refrigeración es el control de flujo o dispositivo de expansión. Sus principales propósitos son:

a. Permitir el flujo de refrigerante al evaporador a la razón necesaria para remover el calor de la carga.

b. Mantener el diferencial de presión apropiado entre los lados de alta y baja en el sistema de refrigeración.

Los cinco tipos principales de dispositivos de expansión son:

a. Válvula de expansión automática.b. Válvula de expansión termostática.c. Tubo capilar.d. Flotador de baja.e. Flotador de alta.

Existe también un dispositivo de expansión manual, que obviamente, no es apropiada para el funcionamiento automático de sistemas de refrigeración de baja capacidad, pero si son muy utilizadas en la refrigeración industrial.

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A continuación analizaremos sólo dos dispositivos de expansión como elementos básicos para la refrigeración doméstica y comercial.

Válvula de expansión termostática.

Debido a su alta eficiencia y a lo fácil de adaptarse a cualquier tipo de aplicaciones de refrigeración, la válvula de expansión termostática, es probablemente la que más se usa en la actualidad para el control del flujo de refrigerante. Su habilidad para proporcionar un amplio y efectivo uso de la superficie del evaporador bajo todas las condiciones de carga, la válvula de expansión termostática es prácticamente adecuada para control refrigerante en sistemas qué están sujetos a grandes variaciones de carga.

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La figura muestra el esquema de una válvula de expansión termostática, mostrando en corte sus partes interiores.

Sus componentes principales son: una aguja y asiento, fuelle o diafragma de presión, un bulbo remoto cargado con cierto fluido el cual está abierto en el lado del fuelle o diafragma a través de un tubo capilar y un resorte, cuya tensión es ajustada por un tornillo de ajuste. Normalmente un filtro va ubicado en la entrada de líquido a la válvula para evitar la entrada de material extraño que perjudique el buen funcionamiento de la válvula.

Operación de la Válvula de Expansión Termostática (V.E.T.)

La característica de operación de la válvula de expansión termostática resulta de la interacción de tres fuerzas independientes, o sea: (1) la presión en el evaporados, (2) la presión ejercida por el resorte y (3) la presión del fluido potencia ubicada en el bulbo y capilar unidos al fuelle o diafragma.

En la siguiente figura se muestra la interacción de las fuerzas dentro de una válvula de expansión termostática para un mejor entendimiento.

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Como se muestra en la figura, el bulbo está puesto firmemente al tubo de succión en la salida del evaporador, donde responderá a los cambios de

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temperatura que el vapor tenga en dicho punto. Aunque se tiene un diferencial ligero de temperatura entre el vapor de salida y la temperatura del fluido potencia del bulbo, para todos los fines prácticos se considera ambas temperaturas iguales y por lo tanto la presión ejercida por el fluido potencia corresponderá a dicha temperatura.

Nótese que la presión del fluido potencia actúa en uno de los lados del diafragma a través del tubo capilar y tiende a mover a la válvula en la dirección de abrirse, mientras que la presión del evaporador y la tensión del resorte actúan sobre el otro lado del diafragma y tienden a mover la válvula hacia la dirección de cierre.

En la figura además de da un ejemplo para entender mejor el funcionamiento de la VET. Suponga que el refrigerante se vaporiza a una temperatura de 20°F de modo que la presionen el evaporador (p1)es de 21.05 lb/plg2 manométricas. La presión del resorte de la VET a una presión (p2) de 7.41 lb/plg2 , de modo que la presión total que tiende a mover a la válvula en la dirección de cierre es de 28.46 lb/plg2 , que es la suma de p1 y p2. Sin tomar en cuenta las caídas de presión del refrigerante dentro del evaporador, se podría suponer que la presión y temperatura del refrigerante son constantes. Sin embargo, en el punto B, cerca de la salida del evaporador, se vaporizará todo el líquido de la mezcla y el refrigerante toma forma de vapor saturado. A medida que el vapor refrigerante avanza desde el punto B, éste seguirá absorbiendo calor y se sobrecalentará, de modo que la temperatura aumenta manteniendo constante la presión. Para este caso, supóngase que el vapor refrigerante se sobrecalienta 10° de 20 hasta 30 °F durante viaje desde el punto B hasta el punto C, que es donde está localizado el bulbo de la válvula. Suponiendo que el bulbo está relleno con el mismo refrigerante, entonces la temperatura que sensa en al punto C hará que la presión generada por el fluido potencia sea igual a 28.46 lb/plg2 , por lo tanto la válvula tenderá a estar en equilibrio. Bajo las condiciones antes descritas, la fuerza que tiende a abrir la válvula es igual a la que tiende a cerrarla, entonces la válvula tenderá al equilibrio. Sin embrago este equilibrio se romperá hasta que un cambio en el recalentamiento del refrigerante de salida del evaporador se produzca, lo que hará variar la presión del fluido potencia con la consecuente abertura o cierre de la válvula.

El efecto de cierre y apertura de válvula está directamente relacionada con la variación de la carga térmica del recinto a enfriar. Supongamos que un recinto está estable en el tiempo en la carga térmica. Con ello la masa de

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refrigerante que deja pasar la VET es la justa y necesaria para esta carga. Sin embargo si se modificara la carga, aumentado la cantidad de producto, el refrigerante que se encuentra en el evaporador se evaporará con mayor rapidez y llegará al bulbo con un exceso de recalentamiento haciendo que el bulbo mande la señal a la válvula para que se aumente la cantidad de masa de refrigerante y con esto se mantenga constante el grado de recalentamiento. Durante el tiempo que se demora en retirar esta carga adicional, la VET estará abierta, según la necesidad, pero luego como la carga térmica está disminuyendo esto implica que el grado de recalentamiento de salida del refrigerante del evaporador también lo hará por lo tanto la presión del fluido potencia ira descendiendo y paulatinamente cerrará la válvula manteniendo el equilibrio y regulando la masa de refrigerante que entra al evaporador.

Tubo Capilar

El tubo capilar es el más simple de los controles de flujo refrigerante, consiste de una tubería de longitud fija, de diámetro pequeño, instalada entre el condensador y el evaporador.

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Debido a la gran resistencia por fricción que resulta de su longitud y diámetro y por el efecto del estrangulamiento resultante de la formación gradual de gas en el tubo a medida que la presión del líquido se reduce hasta un valor menor a la presión de saturación, el tubo capilar actúa para restringir o medir el flujo del líquido del condensador al evaporador y también para mantener la diferencia de presión de operación.

Para cualquier longitud y diámetro especificados la resistencia del tubo es fija constante, de modo que la razón de flujo líquido a través del tubo en cualquier instante de tiempo es proporcional al diferencial de presión entre el lado de baja y el de alta.

El tubo capilar digiere de los otros tipos de control de flujo de refrigerante, en que no cierra ni detiene el flujo del líquido hacia el evaporador durante la detención del sistema. Cuando el compresor se detiene, se igualan las presiones en los lados de alta y baja a través del tubo capilar abierto y el residuo líquido que se tiene en el condensador pasa hacia el evaporador, de presión menor, donde sigue evaporándose, en forma más lenta hasta que nuevamente se inicia el ciclo del compresor. Por esta razón, es crítica la carga de refrigerante de sistemas que utilicen con tubo capilar. Para todos los casos la carga de refrigerante deberá ser la mínima necesaria para satisfacer las necesidades del evaporador y al mismo tiempo mantener la última porción del condensador con líquido. Cualquier exceso de carga resultará en un aumento de la presión de condensación. Sin embargo, es más importante el hecho de que todo el exceso de líquido pase al evaporador durante la detención del sistema, ya que al iniciarse un nuevo ciclo puede retornar líquido hacia el compresor con la posibilidad de dañar a este importante componente.

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Además de su construcción sencilla y bajo costo, el tubo capilar tiene la ventaje adicional de permitir ciertas simplificaciones en el sistema refrigerante, con lo cual se puede reducir los costos de fabricación. Debido al equilibrio de presiones a través del tubo capilar, en los lados de alta y baja presión durante el ciclo de parada, el compresor arranca en condición de “descarga”. Esto permite utilizar para el compresor un motor de bajo par de arranque, el cual es de bajo costo.

Los tubos capilares deberán emplearse sólo en aquellos sistemas especialmente diseñados para su uso. Su mejor empleo es para sistemas que tengan carga relativamente constante como los refrigeradores domésticos y sistemas de aire acondicionado.

En los evaporadores que usan tubos capilares deberán proporcionárseles un depósito para la acumulación del líquido a la salida del evaporador a fin de evitar que el líquido regrese al compresor cuando este arranque. La función del acumulador es de retener las oleadas iniciales de líquido proveniente del evaporador cuando arranca el compresor. El líquido se vaporiza en el acumulador y regresa como vapor al compresor. Para facilitar el retorno de aceite al compresor, usualmente el líquido del evaporador entra por el fondo al acumulador, mientras que la succión al compresor se efectúa por la parte superior del mismo.

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Es deseable que el tubo capilar quede adherido a la tubería de succión, en algunos tramos, a fin de proporcionar una relación adecuada de transferencia de calor entre ellos para tender a minimizar la formación de gas instantáneo en el tubo capilar. Cuando esto no es posible, el tubo capilar deberá ser suficientemente reducido para compensar la acción estranguladora del vapor en el tubo.

Refrigerantes

Los refrigerantes son los fluidos vitales en los sistemas de refrigeración mecánica. Absorben calor del lugar donde no se desea y lo trasladan a otro. La evaporación del líquido refrigerante remueve calor, el cual es liberado por la condensación del vapor.

Cualquier sustancia que sufre cambio de fase líquida a vapor y viceversa puede funcionar como refrigerante en sistemas del tipo de compresión de vapor. Sin embargo, solamente aquellas sustancias que sufren estos cambios a temperaturas y presiones comercialmente útiles, son de valor práctico.

Puede decirse que no hay un refrigerante “universal”. Ya que la refrigeración mecánica se utiliza en un rango amplio de temperaturas, algunos refrigerantes son más apropiados para refrigeración a alta temperatura tal como acondicionamiento de aire; otros operan en rangos de más baja temperatura, tales como en el almacenamiento de productos, procesos de congelación y aplicaciones que requieren aún más bajas temperaturas.

La forma de escoger un refrigerante para alguna aplicación en particular, frecuentemente depende de propiedades no relacionadas con su habilidad de remover calor, por ejemplo, su toxicidad, inflamabilidad, densidad, viscosidad y disponibilidad. Así, la selección de un refrigerante para un propósito particular puede ser un compromiso entre propiedades en conflicto.

La mayoría de los refrigerantes que se utilizan actualmente para climatización y refrigeración por compresión de vapor se llaman hidrocarburos halogenados. Un hidrocarburo halogenado es una molécula de hidrocarburo que contiene uno o más halógenos. Los elementos halógenos que se utilizan más comúnmente en los refrigerantes son el cloro

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y el flúor. Los refrigerantes que se emplean en la mayoría de los enfriadores son hidrocarburos halogenados a base de moléculas de metano y etano.

Un hidrocarburo halogenado puede contener cloro y flúor en lugar de hidrógeno, en cuyo caso es un clorofluorcarbono (CFC).

Puede contener hidrógeno además de cloro y flúor, en cuyo caso es un hidroclorofluorocarbono (HCFC).

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O puede contener únicamente hidrógeno y flúor (pero no cloro) en cuyo caso es un hidrofluorocarbono (HFC)

Los refrigerantes se identifican mediante un sistema uniforme de números que les son propios. Algunos CFC comunes son:

R-11 o CFC-11R-12 o CFC-12R-114 o CFC 114

Los HCFC comunes incluyen:

R-22 o HCFC-22R-123 o HCFC-22

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Los HFC incluyen:

R-134ª o HFC-134ªR-125 o HFC-125

Los siguientes son algunas sustancias sin hidrocarburos halogenados que se han utilizado como refrigerantes:

Amoniaco (NH3), R-717.Agua (H2O), R-718.Dióxido de carbono (CO2), R-744.

El sistema de números de los refrigerantes ha sido establecido mediante la norma 34 de ASHRAE. Se enumeran seguidamente algunos refrigerantes comunes y su utilización.

CFC-11: enfriadores de baja presión y espumación industrial.CFC-12: enfriadores de alta presión, refrigeración doméstica y comercia; automóviles.HCFC-22: Aire acondicionado unitario, refrigeración a temperaturas medianas.HFC-134ª: enfriadores de alta temperatura, refrigeración doméstica y comercial, automóviles.

Relación presión temperatura de los refrigerantes.

La presión que ejerce un gas refrigerante guarda relación con su temperatura, esto es, a medida que la temperatura aumenta, también aumenta la presión de cada refrigerante.

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Del gráfico se puede deducir las diferentes presiones relacionadas a cada tipo de refrigerante. Esto es un indicio indispensable para poder determinar las presiones de trabajo del refrigerante y con ello ver la fuerza necesaria de la maquinaria para poder hacerlo desplazar dentro del sistema de refrigeración.

Nomenclatura de los refrigerantes.

Tendemos a considerar que un refrigerante está constituido por una única sustancia química. En realidad, los refrigerantes de uso común están constituidos, en su mayoría, por sustancias químicas únicas, incluso los refrigerantes de sustitución HCFC-123 y HFC-134ª.

Los refrigerantes de un solo componente están caracterizados por una “R-“ en su designación de dos o más números que reflejan su composición química.

- El primer dígito (de un refrigerante representado por tres cifras) representa una unidad menos que el número de átomos de carbono de la molécula. Si la molécula contiene un solo átomo de carbono, el primer digito se omite.

- El segundo dígito representa una unidad más que el número de átomos de hidrógeno de la molécula.

- El tercer dígito es igual al número de átomos de flúor de la molécula.

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Algunos refrigerantes, sin embargo, están compuestos por dos o más sustancias químicas. El R-500 y el R-502 son dos ejemplos. El R-502 está compuesto de 48.8% (en peso) de HCFC-22 y de51.2% de CFC-115. Cuando se formulan en esas proporciones, estas sustancias químicas adquieren las características de un refrigerante único. Las combinaciones de sustancias químicas que actúan como único refrigerante se llaman azeotrópicas. Las mezclas azeotrópicas se identifican por un número de tres cifras que comienzan con el número 5.

Las combinaciones de sustancias químicas que mantienen algunas de sus características originales de llaman zeotrópicas. Por ejemplo, a diferencia de los refrigerantes de componente único y las mezclas azeotrópicas cuyos puntos de ebullición son a una temperatura fija, las mezclas zeotrópicas tienen diferentes puntos de ebullición que corresponden a los de sus componentes individuales. A veces, a las mezclas zeotrópicas se las llama también, simplemente, mezclas. Las mezclas zeotrópicas se representan por un número de tres cifras que comienzan con el número 4. La designación termina por una letra para diferenciar las composiciones de las mismas sustancias químicas como por ejemplo en R-401ª.

Consideraciones relativas a la salud y la seguridad.

Otro aspecto a considerar para que un refrigerante sea aceptable es su efecto sobra la salud y la seguridad humana. Muchas sustancias químicas, entre las que se cuentan los refrigerantes, pueden ser peligrosas si se utilizan del modo indebido. Dos categorías son la toxicidad y la inflamabilidad.

La toxicidad puede medirse de diversas maneras. En general hay límites para la cantidad de refrigerante que una persona puede tolerar en un breve lapso de tiempo (afectos agudos) y en un periodo prolongado (efectos crónicos de largo plazo). Un grupo internacional de fabricantes de refrigerantes, mediante ensayos, han llevado a cabo ensayos toxicológicos extensivos con algunos refrigerantes a base de HCFC y HFC. Con estos

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resultados, los fabricantes han recomendado concentraciones que el ser humano puede tolerar durante determinado tiempo sin efectos perjudiciales, denominadas “límites permitidos de exposición”. Estos valores establecen en partes por millón (ppm), indicando la cantidad máxima de refrigerante que puede tolerarse sin peligro.

También se mide en el laboratorio la inflamabilidad, o sea, la capacidad de un producto químico de mantener la combustión. Los refrigerantes se clasifican en general como no inflamables, de baja inflamabilidad o de alta inflamabilidad. Asimismo, se considera la cantidad de energía liberada por la combustión.

Además de la toxicidad y la inflamabilidad, debe recordarse que los refrigerantes a base de fluorocarbono son más pesados que el aire y si se liberan en un espacio cerrado pueden causar asfixia.

Diagramas presión entalpía

Efecto refrigerante.

Para realizar un trabajo eficiente en un sistema de refrigeración, cada libra de refrigerante en circulación en el sistema debe hacer su porción del trabajo. Debe absorber una cantidad de calor en el evaporador y disiparlo – más el añadido en la compresión – al exterior con la ayuda del condensador. El trabajo hecho por cada libra de refrigerante cuando viaja por el evaporador se refleja en la cantidad de calor que recoge de la carga de refrigeración, principalmente cuando el refrigerante sufre un cambio de fase de líquido a vapor.

Como ya se mencionó, para que un líquido pueda cambiar a vapor, debe añadírsele calor. Esto debe suceder en el evaporador. El refrigerante entra al dispositivo de expansión como líquido y pasa a través del evaporador en donde absorbe calor, tornándose vapor. Como vapor, hace su recorrido por la línea de succión hacia el compresor.

Aquí es comprimido desde la condición de vapor a baja presión y temperatura a vapor con alta presión y temperatura; luego pasa por la tubería de alta presión al condensador, en donde sufre otro cambio de fase

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en tal estado fluye a la tubería de líquido y de nuevo va al dispositivo de expansión para otro viaje a través del evaporador.

Cuando el refrigerante como líquido, sale del condensador puede ir al recipiente hasta que se necesite en el evaporador; o puede ir directamente a la línea de líquido y de allí al serpentín de evaporación. El líquido que entra al dispositivo de expansión justamente antes del evaporador, tendrá cierto contenido de calor (entalpía), el cual depende de la temperatura con la cual entra al evaporador, como se muestra en las Tablas de Refrigerantes o Tablas termodinámicas de refrigerante (una por cada tipo de refrigerante). El vapor a la salida del evaporador, también tendrá un contenido de calor dado (entalpía), de acuerdo a su temperatura.

La diferencia entre estas dos cantidades de contenido de calor es la cantidad de trabajo realizado por cada libra de refrigerante cuando pasa por

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el evaporador y toma calor. La cantidad de calor absorbido por cada libra de refrigerante se conoce como el “efecto refrigerante” del sistema.Diagramas del ciclo.

En la figura se muestra un diagrama de flujo básico de un ciclo de refrigeración. Primero, el refrigerante pasa del estado líquido al estado de vapor cuando absorbe calor en el evaporador. La etapa de compresión, donde el vapor refrigerante incrementa su presión y temperatura, es el siguiente. El refrigerante cede calor en el condensador al medio enfriante y el vapor refrigerante se condensa a líquido en donde está listo para ser usado de nuevo en el ciclo.

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En esta figura se reproduce un diagrama de Mollier (comúnmente conocido como gráfico Ph) del refrigerante 12, el cual muestra las características de presión, calor y temperatura de este refrigerante. Los diagramas Ph pueden utilizarse para graficar el ciclo de refrigeración.

El gráfico Ph es una representación gráfica de los datos contenidos en las tablas termodinámicas de cada uno de los refrigerantes. Tiene tres zonas cada una de las cuales corresponde a un estado físico diferente del refrigerante. La zona a la izquierda representa refrigerante en estado líquido

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subenfriado. La zona central representa al refrigerante en estado mixto de líquido y vapor, y la zona de la derecha representa al refrigerante en el estado de vapor sobrecalentado.

Las líneas inclinadas que separan las zonas indican las condiciones límite o de frontera. En cualquier punto sobre la línea a la izquierda de frontera, existe líquido saturado (esto es, líquido a su temperatura de evaporación pero sin que se haya formado ningún rastro de vapor todavía). En cualquier punto sobre la línea de la derecha de la frontera, existe vapor saturado (esto es, vapor a su temperatura de evaporación pero sin rastro alguno del líquido que se ha vaporizado).

Por lo tanto, la línea de la izquierda es la línea de líquido saturado y la de la derecha la línea de vapor saturado. Estas líneas de frontera convergen al aumentar la presión y finalmente se juntan en el punto crítico, el cual representa la condición límite para la existencia de líquido. A temperaturas mayores que la crítica, el refrigerante puede existir sólo en fase gaseosa.

Propiedades del refrigerante.

En el diagrama completo aparecen cinco propiedades básicas del refrigerante:

Presión: La escala vertical del diagrama es la presión en valores absolutos. Las líneas de presión constante corren en forma horizontal a través de la carta. Para obtener la presión manométrica, se resta la presión atmosférica de la presión absoluta. La escala de presión no está graduada en intervalos constantes, sino que sigue una escala logarítmica, lo cual permite un amplio rango de cobertura en un diagrama de tamaño razonable.

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ICAEntalpía: La escala horizontal representa la entalpía (h). Las líneas de

entalpía constante son verticales. En un proceso de flujo constante tal como un ciclo de refrigeración, la entalpía representa el contenido de energía por cala libra o kilo de refrigerante. Los valores absolutos de la entalpía no son de un significado particular, pero los cambios de entalpía entre los puntos de un proceso son muy importantes.

Temperatura: Por lo general, las líneas de temperatura constante corren en dirección vertical en las zonas de vapor sobrecalentado y de líquido subenfriado. En la zona de mezcla, siguen una trayectoria horizontal entra las líneas de saturación. El diagrama, normalmente simplificado, incluye línea de temperatura sólo en la zona de sobrecalentamiento. En la zona mixta, se muestran puntos de intersección con las líneas de saturación.

Volumen específico: Las líneas de volumen específico se extienden desde la línea de vapor saturado hacia la zona de vapor sobrecalentado y forman un pequeño ángulo con la horizontal. Las líneas de volumen específico no se incluyen normalmente en la zona de mezcla o líquido.

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ICAEntropía: Las líneas de entropía constante se extienden y forman un cierto

ángulo con la líneas de vapor saturado y a partir de ella. Estas líneas aparecen sólo en la zona de vapor sobrecalentado porque en donde ordinariamente se requieren los datos de entropía, la cual está relacionada con la disponibilidad de energía. Los cambios de entropía, más que sus valores absolutos son de interés para el ingeniero. En un proceso de trabajo termodinámicamente reversible, la entropía permanece constante. Además no puede detectarse por medio de los sentidos, ya que es una relación matemática entre el calor y la temperatura. El cambio de entropía se define como la relación de la cantidad de calor que se agrega o se resta a la temperatura absoluta en la que ocurre el flujo térmico.Ciclo de refrigeración.

El ciclo normal de compresión de vapor consta de los siguientes cuatro procesos básicos:

1. Evaporación del refrigerante líquido, que se convierte en vapor en condiciones de presión constante.

2. Compresión del vapor desde una baja presión hasta una alta presión. Este proceso puede suponerse que ocurre a entropía constante.

3. Condensación del refrigerante, el cual se convierte de vapor a líquido. Antes de que pueda comenzar la condensación, el vapor debe llevarse hasta el punto de saturación, removiendo cualquier sobrecalentamiento existente. El proceso completo tiene lugar a presión constante.

4. La expansión del refrigerante líquido desde un nivel de presión en la mezcla de líquido y vapor hasta una presión baja. Esto ocurre sin que haya transferencia de energía hacia o desde el refrigerante. En consecuencia, la entalpía permanece constante.

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Cada uno de estos procesos básicos, permaneciendo constante una de las propiedades del refrigerante, puede ser representado por una recta en el diagrama. Los procesos a presión constante (evaporación y condensación) se ilustran con rectas horizontales. La expansión a entalpía constante se muestra por una línea vertical. La compresión a entropía constante está representada por una línea inclinada.

Representación del ciclo en el gráfico:

La línea de condensación, trazada horizontalmente, (a presión constante) a la temperatura apropiada de condensación a parir de la línea de líquido saturado hacia el interior de la zona de mezcla se origina en la zona de vapor sobrecalentado a la temperatura de descarga del compresor.

La línea de evaporación, trazada horizontalmente, (a presión constante) a la temperatura apropiada de evaporación, parte de la línea de liquido saturado hacia la línea de vapor saturado.

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La línea de expansión, trazad verticalmente, a entalpía constante, parte del extremo de la línea de condensación hasta la línea de evaporación.

La línea de compresión, trazada con cierta pendiente, a entropía constante, parte del extremo de la línea de evaporación y llega hasta la línea de condensación en la zona de vapor sobrecalentado.

El ciclo representa la historia de una libra o kilo de refrigerante fluyendo una vez alrededor del sistema.

Introducción a control automático.

Los dispositivos de control automático constituyen, dentro de un sistema de refrigeración, uno de los factores más importantes.

De su preciso y exacto funcionamiento, depende la marcha perfecta del sistema.

Una instalación frigorífica no debe funcionar las 24 horas del día. Normalmente las necesidades de refrigeración se satisfacen con 14 o 16 horas de funcionamiento intermitente, es por eso entonces, necesario asegurar:

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- La detención del sistema cuando la temperatura de la instalación alcanza el valor prevista.

- El arranque del equipo, cuando la temperatura se eleva sobre el valor a que está regulada la instalación.

Estas detenciones y arranques pueden ser producidos de dos modos:

a) En forma manual.b) En forma automática.

Desde luego que el primer método está prácticamente es desuso, y en toda instalación se tiende actualmente al funcionamiento automático. Nos ocuparemos entonces del funcionamiento electromecánico básico para iniciar los estudios de control automático.

Funcionamiento automático.

Cuando se desea obtener un funcionamiento que permita mantener dentro de límites razonables, las temperaturas requeridas en las cámaras frías, refrigeradores domésticos o equipos comerciales se debe instalar:

1. Dispositivos de partida y parada del motor del compresor, ventiladores y en general, todo otro componente eléctrico.

2. Dispositivos para la regulación del flujo del líquido refrigerante a los evaporadores y regulación para el suministro de agua o aire al condensador (sí fuera necesario), y todo otro dispositivo de regulación automática.

En cada caso, la selección de estos dispositivos se debe hacer cuidadosamente y de acuerdo a las características del sistema.

Los dispositivos utilizados en la regulación automática de un sistema de refrigeración, pueden dividirse en los siguientes grupos:

a) Dispositivos para control automático de la temperatura:

- Directamente, por medio de termostatos- Indirectamente, por medio de presostatos de baja presión.

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b) Dispositivos de protección contra presiones elevadas.

c) Dispositivos de control de caudal de aire o agua de enfriamiento del condensador.

d) Dispositivos para el control automático de la alimentación de líquido refrigerante al evaporador (dispositivo de expansión).

e) Dispositivos eléctricos para el arranque y parada del motor del compresor. (contactores, relés, etc.).

Control automático de temperatura.

Debemos analizar objetivamente el tema, dejar en claro dos puntos muy importantes:

1. La temperatura de un espacio refrigerado cualquiera, debe ser, en lo posible, lo más regular y constante, sin grandes diferencias de temperatura entre la detención y el arranque del sistema frigorífico.

2. Que resulta prácticamente imposible obtener la detención y el arranque del equipo a la misma temperatura, pues significaría que el equipo se detendría y pondría en marcha constantemente, lo que originaría tiempos de funcionamiento y detención muy cortos (reciclaje) y se reduciría la vida útil del equipo.

Los termostatos son interruptores que comandan el circuito eléctrico del motor del compresor, de tal modo que interrumpen el paso de corriente cuando se ha alcanzado la temperatura requerida, y restablece el contacto cuando la temperatura ha sobrepasado el valor máximo previsto.

De acuerdo con lo dicho en el punto N°2, la temperatura de conexión de este interruptor nunca es igual a la desconexión, y es así como siempre la temperatura de desconexión puede ser ligeramente superior o inferior a la desconexión dependiendo de la función del termostato (aire acondicionado o refrigeración). Esta diferencia de temperatura entre la conexión y desconexión se denomina DIFERENCIAL.

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Clasificación

Los controles de temperatura pueden ser de dos tipos:

a) Termostáticos (directamente).b) Presostáticos (indirectamente).

Como ya hemos dicho, los termostatos electromecánicos son interruptores eléctricos que son accionados por la dilatación y contracción que se produce al variar la temperatura de un medio sensible, ya sea este un gas, un líquido o un sólido. Es entonces, esta dilatación y contracción la que genera el movimiento mecánico necesario que acciona los contactos eléctricos, cerrando o abriendo el circuito eléctrico.

Están divididos en dos categorías:

1. Termostato de bulbo

2. Termostato bimetálico.

1. Termostatos de Bulbo.

Consisten esencialmente en un bulbo o tubo lleno de algún gas, este bulbo va conectado mediante un capilar a un fuelle flexible. El aumento de

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temperatura en el bulbo, origina un aumento de la presión en el fluido que al aumentar de volumen expande el fuelle. Esta expansión se transmite a través del vástago a un juego de palancas, obteniendo el movimiento mecánico necesario para mover las palanquitas y producir la conmutación del contacto abriendo y cerrando el circuito del motor eléctrico del compresor.

Es obvio que la abertura o cierre de los contactos debe hacerse en forma brusca, ya que si no es así se produciría un arco eléctrico entre los contactos con la consecuente fundición de ellos.

Estos termostatos son muy utilizados en la rama de la refrigeración completa, es decir, desde la doméstica hasta la industrial.

2.- Termostato bimetálico.

El funcionamiento de este tipo de termostato está basado en el efecto producido por una bilámina.

Esta bilámina es una barra formada por dos metales de distinto coeficiente de dilatación, generalmente invar. Y latón o invar. Y acero, unidos en forma de cinta plana.

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El invar es una aleación que tiene un coeficiente de dilatación muy bajo, mientras que el latón y el acero tienen coeficientes relativamente elevados.

Como la variación de la longitud producida, como consecuencia de los cambios de temperatura, es menor en el invar, la bilámina se deforma con los cambios de temperatura ambiental.

Para amplificar los movimientos de la bilámina, normalmente se presenta en forma de espiral. Es así como esta deformación se aprovecha para abrir o cerrar contactos eléctricos, deteniendo o poniendo en marcha al equipo.

Este termostato es típico control de equipos de aire acondicionado y calefacción.

Presostatos

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Los presostatos tienen el mismo principio de funcionamiento que los termostatos de bulbo. La única diferencia es que en vez que el fluido potencia sea un gas cargado en fabrica, el presostato utiliza el mismo refrigerante del sistema.

Con esto podemos controlar directamente del sistema las presiones de trabajo del compresor y del mismo sistema, y calibrar las detenciones de control y seguridad, si fuera necesario, para evitar un excesivo trabajo del sistema de refrigeración.

En el caso de los presostatos, estos se dividen en dos tipos: de alta y de baja presión. Los primeros normalmente se utilizan para controlar ventiladores del condensador, bombas de agua y otros aparatos que puedan regular la capacidad del condensador. En cambio el presostato de

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baja se puede utilizar para dos funciones principales, sin dejar de darle otras funciones secundarias. Estas funciones son: controlar la temperatura del cámara en forma indirecta y la segunda es la de controlar los ciclos de funcionamiento del compresor a través de un sistema combinado de termostato y presostato, tomando el nombre de “presostato control de ciclo”.

La forma que se controla la temperatura de la cámara a través del presostato de baja, consiste en que cuando la carga térmica desciende en esta al mismo tiempo la presión de succión desciende, por lo que el presostato se calibra en algunas PSI o décimas de bar más abajo de la presión de evaporación o trabajo normal y cuando esta llegue a este valor prefijado el presostato abrirá el circuito que energiza al motor eléctrico del compresor.

La figura muestra el sistema de control de ciclos del compresor. Como se mencionó es una combinación de elementos de control. El termostato censa la temperatura de cámara o de la línea de succión, cuando la temperatura llega al límite calibrado de desconexión, el termostato desenergiza la válvula eléctrica o solenoide de paso de líquido hacia el dispositivo de expansión, como deja de pasar refrigerante hacia el lado de baja, el compresor continúa trabajando, la presión comienza a descender y lo hará hasta que llega al límite de corte calibrado en el presostato de baja deteniendo al compresor.