IDENTIFICACION DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION – A/A ALIENADOS A LOS DIAGRAMAS TERMODINAMICOS DEL SISTEMA

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IDENTIFICACION DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION – A/A ALIENADOS A LOS DIAGRAMAS TERMODINAMICOS DEL SISTEMA

First A. Author, Fellow, IEEE, Second B. Author, and Third C. Author, Jr., Member, IEEE

Resumen— En este informe de laboratorio, se presenta el estudio de un tablero de entrenamiento de un sistema de refrigeración y aire acondicionado, diseñado con fines pedagógicos, desde el punto de vista de la identificación de sus componentes y el comportamiento termodinámico de los mismos en el sistema. Esto es, primero dando cuenta de los dispositivos que componen un ciclo de refrigeración y aire acondicionado, para luego establecer su participación dentro del ciclo y asociar esta información a los procesos termodinámicos que explican el fenómeno.

Palabras clave— Condensador, Compresor, Entalpia, Evaporador, Presión, Temperatura.

1. INTRODUCCION

Los sistemas de refrigeración y aire acondicionado son importantes debido al uso extensivo de sus aplicaciones. Principalmente, su fin es mantener en un recinto unas condiciones de temperatura, humedad y calidad que proporcionan una sensación de confort y bienestar a sus ocupantes [1]. En ese sentido, su campo de aplicaciones se extiende a todas las operaciones cuyo fin explicito sea el mero hecho de refrigerar o climatizar, haciéndose un uso claramente más profundo en espacios con condiciones de humedad y temperatura no aptas, como pueden ser las zonas costeras – por citar un ejemplo- y en la industria alimenticia y farmacéutica, donde la necesidad de mantener los productos a una temperatura de operación adecuada es vital. [2]

Entre los distintos métodos que la industria ofrece para refrigerar y acondicionar aire, son los sistemas de compresión los más empleados [3] y era esperable en ese sentido, que el tablero de entrenamiento fuese la explicación de este proceso. Grosso modo, un circuito de refrigeración está compuesto por un condensador, un evaporador - o un juego de los mismos-, zonas de expansión a través de válvulas y capilares, y zonas de compresión a través de compresores, que en un sistema multietapas, son dos, uno de baja y otro de baja presión [4]. A este sistema antes mencionado, que puede parecer a simple vista sencillo, se deben agregar dispositivos encargados del control del proceso, tal como manómetros, termostatos y presostatos, filtros y por obvias razones, tuberías.

I.I Nociones de Refrigeración.

En general, hablar de refrigeración implica establecer diferencias en tres grandes ámbitos para los que la industria ha desarrollado una serie de maquinaria específica y complementaria, además de normativas especificas a cumplir [1]. En ese sentido, debemos hacer análisis de diseño distintos si hablamos de refrigeración doméstica, aire acondicionado y refrigeración industrial.

• Refrigeración domestica

Esta, como su nombre lo indica, incluye la línea de electrodomésticos de hogar, tales como las neveras y los congeladores de uso doméstico. Diseño de sistemas eficaces y silenciosos, además de en la medida de lo posible, de menor tamaño, y amigables con el medio ambiente.

• Aire acondicionado

Podemos subdividir esta línea de diseño a su vez en dos vertientes más: La línea industrial y la línea de confort. En la línea de confort incluimos la fabricación de equipos para la producción en frio en aire acondicionado, tal como climatizadores, bombas de calor, fan- coils, acondicionadores de ventana, etc. Por otro lado, la refrigeración industrial está en la búsqueda de acondicionar espacios que estrictamente no están dedicados al uso doméstico, tales como centros comerciales, grandes almacenes, etc. En ambas líneas de estudio, el principal es la climatización de un espacio.

• Refrigeración industrial

Claramente su objetivo va mucho más allá de climatizar un espacio, y exige un control más estricto de las variables termodinámicas dependiendo de la aplicación industrial de la cual este dependiendo el diseño. Es así como esta línea de diseño es útil a la industria química – donde muchos procesos requieren de ambientes controlados de temperatura y humedad-, la conservación de productos, la industria frigorífica y del hielo, e incluso a los deportes, como en el caso de pistas de hielo para el esquí o el patinaje.

I.II Consideraciones Termodinámicas del ciclo de refrigeración.

Tal como se dijo con anterioridad, el ciclo de refrigeración por compresión hace uso de 4 dispositivos esenciales tales como lo son el compresor, el condensador, los expansores o estranguladores, y el evaporador.

Cada uno de estos dispositivos es función de las variables termodinámicas que se han estudiado con anterioridad, tales como la temperatura, la entalpia, la presión y el volumen especifico, etc. [4]. Es decir, dependiendo de las características de funcionamiento de cada equipo, podemos dar características adicionales asociadas al proceso de refrigeración, todo esto en función de la termodinámica aplicada. El compendio de todas estas variables nos puede permitir dar un dictamen del funcionamiento del ciclo de refrigeración.

Por ejemplo, existen variables que nos permiten conocer el desempeño de refrigeradores, aires acondicionados y bombas de calor, tales como el EER, el SEER y el COP [5].  El EER nos brinda una noción de cuanta potencia frigorífica brindamos en función de la potencia eléctrica que es evidente que el sistema consume, es decir es aplicable a sistemas A-A y refrigerantes [6]. Por otro lado, el COP da una noción muy parecida a la del EER, pero en función de equipos de calefacción, ya que relaciona la potencia calorífica con la consumida, Respecto a este consumo energético que estamos mencionando, cabe decir que es el compresor (o los compresores) el que necesita de un movimiento rotativo, debido a que su función es desplazar y aumentar la presión del refrigerante, por tanto, necesitan de fuentes de energía externas al sistema. En la actualidad, los esfuerzos en el campo de la refrigeración- A/A se dirigen a generar estrategias que de alguna u otra manera ayuden a disminuir el consumo de energía [7], esto en especial en los equipos que la consumen de manera directa, como en el caso de los compresores.

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