CUARTO FRIO

EL CICLO DE REFRIGERACION

1.1 PRINCIPIOS BASICOS DE LA REFRIGERACION.

        Para ayudar a comprender el funcionamiento del sistema de refrigeración mecánica, es necesario tener presente algunos conceptos  empleados en la especialidad de refrigeración y aire acondicionado así como de las leyes de la termodinámica que intervienen en el sistema de refrigeración razón por la cual se resumen a continuación dichos conceptos.

Razones del uso de la refrigeración.   Las razones más relevantes del uso de la refrigeración son que al descubrir que cuando se baja la temperatura, disminuye el crecimiento desarrollo y reproducción de bacterias lo cual trae como consecuencia la conservación de alimentos durante largos periodos de tiempo, así mismo se emplea el aire acondicionado para confort humano  y durante algunos procesos  industriales ya que la temperatura y humedad intervienen en las propiedades físicas y químicas de algunos materiales y productos.

Propiedades a modificar en el aire acondicionado: Temperatura, humedad, limpieza (filtración), ventilación (cambios de aire exterior), movimiento de aire (circulación).

Termodinámica.  Es la ciencia parte de la física, que estudia el movimiento del calor y sus efectos.

Primera ley de la termodinámica. “El calor es una forma de energía y la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.”

Segunda ley de la termodinámica. “El calor siempre viaja de un punto de más alta temperatura hacia otro de temperatura menor”

Refrigeración.  Se define como la transferencia de calor desde un lugar donde no se desea hacia un lugar donde no importe cederlo.

Calor. Es una forma de energía que al estar contenida en una sustancia, le incrementa el movimiento de las moléculas lo cual puede provocar un cambio de temperatura o un cambio de estado.

Frío. Término relativo a la ausencia o disminución del calor.

Cero absoluto.  Es el punto de temperatura en el que teóricamente no existe movimiento de las moléculas en el caso del agua.    Equivale a -273.15°C  o           -459.67°F

Temperatura.  Es la medida con que se manifiesta la intensidad del calor y su unidad de medida es el grado centígrado en el sistema métrico y el grado Fahrenheit en el sistema ingles. En escalas absolutas se mide en grados kelvin y grados Ranking.

BTU. Unidad térmica británica. Es la cantidad de calor que al agregarse a una libra de agua le eleva 1°F su temperatura.

Contenido o cantidad de calor. Es la cantidad de calor que contiene una sustancia su unidad de medida es el BTU en el sistema ingles y la Caloría en el sistema métrico.

Calor sensible. Es el calor que al agregarse a una sustancia le eleva su temperatura, se puede medir con un termómetro ordinario.

Calor latente. Es el calor que al agregarse a una sustancia le cambia el estado sin variar su temperatura, se puede medir por medio de cálculo.

Calor total. Es la suma del calor latente y sensible que contiene una sustancia.

Presión.  Es la fuerza aplicada a un área.  Sus unidades de medición son libras sobre pulgada cuadrada (PSI).

Presión manométrica. Es la presión contenida en un sistema cerrado, se lee con un manómetro.  Sus unidades se especifican como Psig.

Presión atmosférica.   Es la presión ejercida por la columna de aire, humedad y los gases de la atmosfera.

Presión absoluta. Es la suma de la presión atmosférica y manométrica. Sus unidades se especifican como Psia.

Tonelada de refrigeración. Es la cantidad de calor que se debe agregar a una tonelada de hielo (2,000 Lbs.) que se encuentra a 32 °F  en estado sólido para que se transforme al estado líquido a 32°F en un lapso de 24 horas. Equivale  a 12,000 btu/hr

Formas de transferencia de calor.  Conducción. Convección, radiación.

Conducción.  Es la forma de transferencia de calor de partícula a partícula  sin movimiento aparente de estas. Tiene lugar en sólidos y líquidos.

Convección.  Es la forma de transferencia de calor de partícula a partícula  con  movimiento de estas. Tiene lugar en líquidos y gases.

Radiación.  Es una forma de transferencia de calor en forma de ondas, no requiere de ningún medio para transmitirse.

Factores que afectan la transferencia de calor.

Diferencia de temperatura.

Área de contacto

Tipo de material (Aislante térmico o conductor térmico)

Condensación.   Es la transformación de gas a líquido

Evaporación.   Es la transformación de líquido a gas.

Relación de presión y temperatura de los refrigerantes.   Existe una relación muy estrecha entre estos dos parámetros en los refrigerantes de tal manera que al incrementar la presión de un gas, se incrementa la temperatura.  Al disminuir la presión disminuye la temperatura.  Si se incrementa la temperatura incrementa la presión.  Al bajar la temperatura, baja la presión.

1.2 COMPONENTES DEL SISTEMA Y SU  FUNCION.[pic 1]

          ¿Cómo funciona el sistema de refrigeración?

           Cualquier sistema de aire acondicionado o de refrigeración mecánica emplea cuatro partes básicas: un compresor mecánico, un tubo capilar, el cual es una restricción hacia donde bombea el compresor; y dos intercambiadores de calor, el evaporador y el condensador.  Además, se requiere del refrigerante que fluye a través del sistema.

         El compresor impulsado por un motor utiliza potencia eléctrica externa  para mover un mecanismo el cual comprime y recircula el gas refrigerante a través del sistema. El refrigerante pasa a través del condensador en su camino de la salida del compresor hacia el tubo capilar. El condensador se localiza fuera del espacio que se desea enfriar, en los refrigeradores se encuentra atrás o debajo del gabinete. El refrigerante pasa del tubo capilar al evaporador y, después de pasar por la tubería del evaporador, es regresado al compresor. El evaporador está localizado dentro del compartimiento que se desea enfriar.

          Cuando el compresor entra en funcionamiento, succiona el refrigerante de la tubería del evaporador y lo empuja hacia la tubería del condensador disminuyendo la presión del evaporador e incrementando la del condensador, después de unos minutos de estar en operación el compresor, las presiones de operación adecuadas se establecen, el tubo capilar esta calibrado de tal manera que permitirá al refrigerante pasar al evaporador a la misma velocidad que el compresor lo está succionando. Bajo estas condiciones, la presión en cada punto del sistema alcanza un nivel constante, pero la presión del condensador será mucho mayor que la presión del evaporador; con lo cual se divide el sistema en dos partes principales; alta y baja presión.
         La presión en el evaporador es lo suficientemente baja para que el punto de saturación del refrigerante sea bastante inferior a la temperatura interior.  Por lo tanto, el líquido se evapora, remueve calor del interior y sale del evaporador en forma de gas. El efecto calorífico producido al pasar el refrigerante a través del compresor le impide al gas licuarse y ocasiona que sea descargado del compresor a muy altas temperaturas. Este gas caliente pasa al condensador donde libera el calor al ambiente que lo rodea. La presión en este lado del sistema es lo suficientemente alta para que el punto de saturación del refrigerante esté muy por encima de la temperatura exterior.    El gas se enfriará hasta llegar a su punto de saturación y se condensará al ser absorbido el calor por el aire exterior. El refrigerante líquido se vuelve a forzar a pasar a través del tubo capilar por la presión del condensador.  Este proceso se repite de manera continua, por lo cual se le llama “CICLO DE REFRIGERACION”

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