Refrigeracion

INTRODUCCIÓN

Cuando el hombre pensó por primera vez en la refrigeración, ya estaban presentes en el universo todos los elementos necesarios que habrían de ser descubiertos y desarrollados para el beneficio de la humanidad. La refrigeración es la base de la conservación para los alimentos, las medicinas, y otros usos fundamentales para la salud y el bienestar de nuestra gente.

En esta asignatura que forma parte del plan de estudios de la carrera Ingeniería Metal-Mecánica, se expondrá la ciencia y la tecnología que se aplica en la refrigeración, para que adquieras una idea básica, de cómo realmente se comporta un sistema de refrigeración y acondicionamiento de aire. Desarrollaremos este curso partiendo de lo más elemental, hasta adentrarnos en las partes de alta complejidad en el circuito mecánico y eléctrico.

Descubrirás, que al entender la teoría y el funcionamiento de todas sus partes, la habilidad para repararlas o modificarlas se incrementan a la par. Sin embargo hay algo muy importante que debes hacer, aprender a comprender y a reflexionar, solo así, podrán muy pronto desarrollar las verdaderas capacidades técnicas, para solucionar problemas complejos.

En el estudio de la ciencia de la refrigeración, estaremos incursionando en un área de la tecnología que todavía no alcanza su madurez. Sabemos muy poco de esta rama de la física llamada refrigeración.

Apenas aprendemos cuales son los métodos adecuados para producirla y controlarla.

Aún así, no se puede descartar que la refrigeración sea una de las ciencias que mantiene en movimiento la economía mundial. Si detenemos los sistemas de refrigeración por un par de días, esto representaría millones de dólares en pérdidas para la industria a nivel mundial.

Esta dependencia que tiene el mundo entero por lo refrigerado, abre un mercado amplio de oportunidades para todos aquellos técnicos especializados en esta materia, que tengan las competencias necesarias para suplir la gran demanda de empleo en esta rama.

FUNDAMENTOS DE LA REFRIGERACIÓN

La materia.

Se conoce como materia, todo lo que tiene peso y ocupa un lugar en el espacio. La materia puede existir en diferentes estados, dependiendo del medio ambiente que la rodea.

El agua es materia, tiene peso y ocupa espacio. Pero su estado o condición física dependerá del medio ambiente donde se encuentre. Si observamos un río en Champotón, Campeche a 82º Fahrenheit (28°C) de temperatura, podemos ver que el rio de agua fluye en forma de líquido.

Si el mismo caso se diera en otra parte del mundo, donde su temperatura baje de 32º Fahrenheit (0°C), lo que veremos será una masa de hielo como esta.

De otro modo, si colocamos agua en un recipiente y le subimos la temperatura hasta 212º Fahrenheit (100°C), notaremos que comienza a hervir y luego se convierte en vapor de agua.

Estados de la materia.

Esto nos demuestra que la materia puede existir en tres estados básicos.

Sólido: Tiene forma definida.

En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas relativamente intensas, formando un todo compacto.

La proximidad entre las partículas que la componen es una característica de los sólidos y permite que entren en juego las fuerzas de enlace que ordenan el conjunto, dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas ocupan posiciones definidas y sus movimientos se limitan a vibraciones en torno a los vértices de la red en donde se hallan situadas.

Por esta razón, las sustancias sólidas poseen forma y volumen definidos. Los sólidos ejercen presión solamente sobre su base.

Líquido: No tiene forma definida, toma la forma del envase que lo contiene. Visto a través del microscopio, el estado líquido se caracteriza porque la distancia entre las moléculas es inferior a la de los gases. La proximidad entre las moléculas hace que se dejen sentir fuerzas de interacción, que evitan que una molécula pueda escaparse de la influencia del resto, como sucede en el estado gaseoso, pero que les permite moverse deslizándose unas sobre otras.

Por esta razón los líquidos no poseen forma propia, sino que se adaptan a la forma del recipiente que los contiene. Sin embargo, el hecho de que las moléculas estén ya suficientemente próximas hace de los líquidos, fluidos incompresibles.

Toda compresión lleva consigo una reducción de la distancia intermolecular, y si ésta compresión fuera apreciable, entrarían en juego las fuerzas repulsivas entre los núcleos atómicos que se opondrían a dicha compresión y la neutralizarían.

Los Líquidos ejercen presión sobre su base y hacia los lados.

Gas: Sustancia que a temperatura y presión constante, tiene que ser sellada en su envase, para que no escape a la atmósfera. El estudio de los gases, y en particular del aire, atrajo la atención del irlandés Robert Boyle.

Las experiencias que le permitieron establecer su conocida ley consistieron, en añadir mercurio a un tubo acodado suficientemente largo, abierto por un extremo y provisto de una llave en el otro lado. Con la llave abierta introducía mercurio y el nivel dentro del tubo se igualaba. A continuación cerraba la llave y añadía sucesivamente cantidades iguales de mercurio, con lo cual, la presión a la que estaba sometido el gas encerrado en el otro extremo del tubo, aumentaba en igual proporción.

Mediante sucesivas medidas de la distancia entre los dos niveles alcanzados por el mercurio, observó que la disminución del volumen del gas guardaba cierta relación con el aumento de presión. Si doblaba el peso del mercurio, el volumen se reducía a la mitad, si lo triplicaba se reducía a la tercera parte.

Un análisis cuidadoso de tales resultados le permitió, finalmente, establecer una ley.

Boyle no indicó exactamente que la temperatura debía permanecer constante durante el experimento, pero un descubrimiento independiente efectuado por el físico francés Edme Mariotte lo puso de manifiesto, completando así las conclusiones de Boyle.

A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta: Esta es la llamada ley de Boyle.

Los gases ejercen presión hacia todas direcciones, razón para que tengan que ser sellados en su envase.

Estado plasmático.

Hay un cuarto estado de la materia, el plasma, un estado gelatinoso que tiene cualidades de sólido y de líquido. Los estados sólido, líquido y gaseoso constituyen las formas en que se presenta la materia en condiciones no demasiado alejadas de las que reinan en nuestro planeta. Sin embargo, bajo condiciones extremas, la materia modifica su composición y propiedades y se aleja de las leyes que describen el comportamiento de los sólidos, líquidos o gases.

El plasma es considerado como el cuarto estado de la materia, pues su presencia en el universo es muy abundante. Se trata de una masa gaseosa fuertemente ionizada en la cual, como consecuencia de temperaturas extremadamente elevadas, los átomos se han visto despojados de su envoltura de electrones y coexisten con los núcleos atómicos en un estado de agitación intensa.

Los elementos.

¿Qué es una sustancia?

Sustancia es cualquier materia que se encuentre en forma pura. Podemos mencionar por ejemplo, el agua en un río o el azúcar de la caña, ambas son sustancias, pero la mezcla de agua con azúcar es una solución.

Hay básicamente dos tipos de sustancias:

1. Las que son elementos...

Están formadas por una sola clase de átomos. Plata, Cobre...

2. Las que forman un compuesto...

Están formadas por dos o más clases de átomos. Agua, sal...

Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico. El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.

Una sustancia puede ser dividida hasta su expresión mínima, donde todavía conserva las características de la materia original que le dio forma. Esta parte más pequeña de la materia se llama molécula. Una molécula puede estar formada por dos o más átomos.

Los átomos son los elementos que componen y le dan características a la materia.

Hay 103 clases de átomos o elementos, 92 naturales y 11 creados por el hombre.

La tabla Periódica

A mediados del siglo XIX, varios químicos se dieron cuenta de que las similitudes en las propiedades químicas de diferentes elementos suponían una regularidad que podía ilustrarse ordenando los elementos de forma tabular o periódica.

El químico ruso Dmitri Mendeléiev que vivió entre 1834-1907 creó la tabla periódica, en la que los elementos están ordenados en filas y columnas de tal forma que los elementos con propiedades químicas similares queden en un grupo.

Según este orden, a cada elemento se le asigna un número atómico, de acuerdo con su posición en la tabla, que va desde el 1 para el hidrógeno hasta el 92 para el uranio.

Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse hasta su expresión mínima o elementos.

La

...