Principios De Refrigeracion

Introducción

El medio ambiente se ha visto afectado por la actividad humana y el uso de sustancias que lo destruyen, los refrigerantes empleados en los sistemas de refrigeración son unos de ellos, estas sustancias son compuestos químicos que pueden ser dañinas para la capa de ozono y los sustitutos de ellos contribuyen con el efecto invernadero. Con el paso del tiempo los refrigerantes naturales así como los hidrocarburos se han convertido en una solución viable para hacer de los proceso de refrigeración menos contaminantes pero a pesar de su efectividad y todas las bondades que nos pueden ofrecer estos son altamente inflamables y pueden representar un peligro si no se emplean las precauciones adecuadas en la instalación, las consideraciones están relacionadas desde las cantidades máximas permisibles, hasta las presiones y condiciones que deben tener los equipos para el empleo seguro, estas están establecidas por diferentes organizaciones, entre ellas esta el British Standards Institution, el cual presenta entre sus normas las condiciones que deben tener los equipos que usen refrigerantes hidrocarburos con los componentes eléctricos del mismo.

Refrigeración

La refrigeración es un proceso termodinámico que consiste en retirar calor de un ambiente o cuerpo para reducir su nivel térmico y mover este calor a un ambiente que lo pueda recibir.

Uno de los métodos más utilizados para la refrigeración es a través de un ciclo, donde un fluido entrar al un compresor en donde aumenta su temperatura a través de compresión mecánica, el calor es disipado a los alrededores a través de un condensador luego experimenta una caída de presión por una válvula para entrar al evaporador donde retira el calor del ambiente controlado y vuelve al compresor para repetir el ciclo, el encargado de transportar el calor del ambiente de menor temperatura a los alrededores es conocido como refrigerante, el cual es un compuesto químico que puede ser líquido o gas y tiene una gran capacidad de absorber calor.

La refrigeración tiene distintas aplicaciones cotidianas y domésticas como la climatización, la conservación de alimentos, la disminución de temperaturas de motores de combustión o equipos eléctricos entre otros; las neveras, los aires acondicionados, el sistema de refrigeración de los motores de los automóviles son ejemplos de ciclos de refrigeración los cuales usamos día a día.

Los sistemas de refrigeración son considerados una fuente de contaminación debido a los refrigerantes usados los CFCs y HCFCs que fueron los primeros en implementarse son agotadores de la capa de ozono y contribuyen con el efecto invernadero luego aparecieron los HFCs los cuales a pesar de no dañar la capa de ozono contribuyen con el efecto invernadero, a pesar de las medidas tomadas para reducir su impacto, muchos de estos siguen siendo utilizados.

Aire Acondicionado

El acondicionamiento de aire es el proceso que se considera más completo de tratamiento del aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire dentro de los locales.

Los métodos de refrigeración que se utilizan generalmente son de compresión mecánica que consiste en la realización de un proceso cíclico de transferencia de calor interior de un edificio al exterior, mediante la evaporación de sustancias denominadas refrigerantes como el freón, las que actualmente están siendo reemplazados por refrigerantes alternativos que no afectan el medio ambiente y la capa de ozono, ya que por mucho tiempo se dio uso a mezclas especiales de gases para los sistemas de refrigeración que anunciaban la protección de la capa de ozono pero afectaban fuertemente el calentamiento global, un ejemplo es el refrigerante R134a, hoy día se busca utilizar derivados de los hidrocarburos al ser fluidos con cero Potencial de Calentamiento Global (PCG) y afectación a la capa de ozono.

El proceso básicamente se realiza en cuatro pasos, durante el primero el refrigerante que se encuentra en estado líquido a baja presión y temperatura debe evaporarse en un serpentín denominado evaporador así se se logra un primer intercambio térmico entre el aire del interior del local más caliente y el refrigerante.

Una vez en estado de vapor se succiona y comprime mediante un compresor aumentando su presión y consecuentemente su temperatura, condensandose en un serpentín denominado condensador mediante la una segunda cesión de calor, esta vez al aire exterior que se encuentra a menor temperatura.



De esa manera en el tercer paso, el refrigerante en estado líquido a alta presión y temperatura vuelve al evaporador mediante una válvula de expansión el cual a consecuencia de su propiedad de capilaridad origina una significativa reducción de presión, provocando una cierta vaporización del líquido que reduce su temperatura, por último retorna a las condiciones iniciales del ciclo.



Los equipamientos de refrigeración se utilizan para enfriar y deshumidificar el aire que se requiere tratar o para enfriar el agua que se envía a unidades de tratamiento de aire que circula por la instalación, por ello, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Se caracterizan porque dentro del serpentín de los equipos, se expande el refrigerante enfriando el aire que circula en contacto directo con él. Dependiendo de su diseño, se distinguen varios tipos de aparatos:

Expansión directa.

•

• Expansión indirecta o de agua helada.

Expansión directa

•

mueble o carcasa todas las funciones requeridas para el funcionamiento del aire acondicionado, como los individuales de ventana o, en caso de mayores capacidades, los del tipo roof-top que permiten la distribución del aire mediante conductos.

Compactos autocontenidos: son aquellos que reúnen en un solo

• Sistemas separados o split system: se diferencian de los autocontenidos porque están repartidos o divididos en dos muebles, uno exterior y otro interior, con la idea de separar en el circuito de refrigeración la zona de evaporación en el interior de la zona de

tuberías de cobre para la conducción del gas refrigerante.

• Sistemas multi split: consisten en una unidad condensadora exterior, que se puede vincular con dos o más unidades interiores. Se han

condensación en el exterior. Ambas unidades van unidas por medio de



secciones evaporadoras con solo una unidad condensadora exterior mediante la regulación del flujo refrigerante, denominado VRV. Todas estas unidades son enfriadas por aire mediante un condensador y aire exterior circulando mediante un ventilador. También existen sistemas enfriados por agua que se diferencian de aquellos, en que la condensación del refrigerante es producida por medio de agua circulada mediante cañerías y bomba, empleando una torre de enfriamiento.

• Unidades portátiles: dotadas de ruedas, pueden ser fácilmente incorporadas al interior de una vivienda o una oficina. Pueden incorporar una segunda unidad que se coloca en el exterior, o simplemente expulsar el aire caliente al exterior a través de un tubo.

desarrollado equipamientos que permiten colocar gran cantidad de

• Bombas de calor: su característica principal es que su ciclo de refrigeración es reversible, lo que le dota de una doble funcionalidad que le permite tanto aportar calor como frío a la estancia. Es destacable también su mayor eficiencia energética en comparación con una resistencia eléctrica. Su principio de funcionamiento hace a las bombas de calor principalmente apropiadas en regiones con climas

templados, dado que con temperaturas exteriores extremas su

eficiencia se reduce de manera notable.

Expansión Indirecta o agua helada:

Utilizan una unidad enfriadora de agua, la cual es distribuida a equipos de

tratamiento de aire donde el serpentín trabaja con agua fría, denominados fan- coil; (ventilador-serpentín), que puede ser del tipo central constituido por un gabinete que distribuye el aire ambiente por medio de conductos o individuales verticales que se ubican sobre pared o bajo ventana u horizontales para colgar bajo el cielorraso.

Componentes Eléctricos

En la siguiente ilustración se pueden observar todos los componentes eléctricos y su conexión. Posteriormente se irá analizando uno a uno de acuerdo a su función en el sistema.



1. Motor eléctrico

2. Interruptor térmico

3. Disyuntor (Relay)

4. Capacitor

5. Termostato (Control de frío)

6. Lámpara de iluminación interna

7. Interruptor de la lámpara (Normalmente cerrado) 8. Regleta de conexiones

9. Líneas de alimentación de corriente.

Motor eléctrico:

Un motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en

energía mecánica, requerida para la operación de un compresor de refrigeración. Esta transformación de energía se logra mediante el uso de las fuerzas de atracción y repulsión entre polos magnéticos para la operación de los motores de corriente directa y alterna.



En refrigeración doméstica se usan motores de corriente alterna y de inducción monofásica, en este motor

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