La Refrigeracion y Sus Caracteristicas

Refrigeración

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Como

hacia un gran erudito y reconocido matemático de inicio de un ciclo en su curso de matemáticas en algebra analítica y cálculo quienes iniciaba con definir la forma correcta de escribir los números (ocasionando risas y muecas discretas en la facultad de Economía de la UNAM) sin embargo era el inicio con los que serían testigos de la aplicación de lo más avanzado en el conocimiento de la matemática. Igualmente, no está por demás recordar y entender los inicios de los términos en refrigeración y procesos del enfriamiento.

La refrigeración es el proceso de mover el calor de un área donde es indeseable a otra donde el calor no es objetable. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye de un material que tiene una temperatura baja. Un sistema de refrigeración es un sistema cerrado que controla la presión y la temperatura de un refrigerante, para regular la absorción y reyección del calor por el refrigerante. Un lado del sistema de refrigeración reduce la presión y temperatura del refrigerante, lo que causa que el refrigerante absorba calor del aire o del agua en el sistema.

El aire o el agua se enfría cuando el calor es absorbido fuera del aire o agua, entonces, estos se usarán para enfriamiento. El otro lado del sistema de refrigeración incrementa la presión y la temperatura del refrigerante, lo cual hace que este último rechace el calor al aire o agua en el sistema. Las aplicaciones de refrigeración incluyen la refrigeración comercial e industrial, así como el aire acondicionado. Los sistemas de refrigeración convencional e industrial usan equipo mecánico para producir un efecto de refrigeración para aplicaciones que no solo sean para el confort humano.

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Refrigeración Un sistema de aire acondicionado produce un efecto de refrigeración para mantener el confort en el espacio del edificio.

    Es un proceso de refrigeración que produce un efecto de refrigeración con equipo mecánico, consiste principalmente de las siguientes componentes: un compresor, refrigerante, condensador, dispositivo de expansión, evaporador, líneas refrigerantes y accesorios.   es un dispositivo mecánico que comprime refrigerantes u otros fluidos. Un compresor incrementa la temperatura y presión sobre un vapor refrigerante y produce una alta presión en el lado de alta presión del sistema.   es un fluido que se usa para transferir calor en un sistema de refrigeración, los refrigerantes tienen un bajo punto de ebullición (vaporización), lo cual hace que hiervan y se vaporicen a la temperatura ambiente.   es un intercambiador de calor que mueve el calor del lado de alta presión del vapor refrigerante. El vapor refrigerante a alta presión fluye a través del condensador y en medio de condensación pasa a través de la parte externa. El calor fluye del vapor refrigerante caliente al medio frio de condensación.    es un fluido (aire o agua) que tiene una temperatura menor que el refrigerante, produce que el calor fluya al medio. lo Uncual medio de condensación remueve el calor del refrigerante, debido a que tiene una temperatura menor que el refrigerante, El aire y el agua son medios refrigerantes.     es una válvula o dispositivo mecánico que reduce la presión sobre un líquido o refrigerante, permitiendo que el refrigerante se expanda. En la medida que la presión en el medio refrigerante se reduce, Parte del líquido refrigerante se vaporiza, debido a que tiene

un bajo punto de ebullición, el refrigerante absorbe calor en la medida que se vaporiza.   es un intercambiador de calor que le agrega calor al refrigerante líquido de baja presión; el líquido refrigerante a baja presión fluye a través del evaporador y un medio evaporante pasa por el exterior del evaporador. El calor fluye del medio evaporante caliente al refrigerante frío.

   En un sistema mecánico de refrigeración por comprensión, la transferencia de calor ocurre en el condensador y en el evaporador. En el condensador, el calor es transferido del refrigerante a través del condensador al medio de condensación que pasa al exterior del condensador. El refrigerante se condensa en la medida que rechaza calor al medio de condensación, este proceso calienta al medio de condensación. El sistema mecánico de refrigeración por comprensión tiene un lado de alta presión y otro de baja presión. La presión se controla en el lado de baja presión, reduciendo el flujo refrigerante, reduciendo la presión y una presión de succión relativamente baja. El dispositivo de expansión mide el flujo del refrigerante en un sistema de refrigeración, y un dispositivo de expansión se localiza justo adelante del evaporador en la línea de líquido, esta es la línea refrigerante que conecta el condensador y el dispositivo de expansión (fig1).

     El refrigerador es un recipiente en el que se pueden almacenar alimentos a una temperatura lo suficientemente baja como para retrasar el proceso natural de descomposición de las materias orgánicas. Los refrigeradores y congeladores mantienen fríos a los alimentos, como resultado de los siguientes principios:

La energía (calor) no se destruye, solo se transforma. • El calor pasa de las sustancias de temperatura alta a las de temperatura baja. Que es el principio de la propagación del calor. Con estos principios, se concluye que no hay frío como valor absoluto. Así como la oscuridad es la relativa ausencia de la luz, el frío es la ausencia de calor. Por otro lado, como se sabe, el cambio de temperatura produce cambios de estado en la materia. Por ejemplo, el agua a temperatura ambiente es líquida. Cuando la temperatura baja a menos de 0 ºC, el agua no puede permanecer líquida y se vuelve gaseosa. La evaporación va acompañada de una perdida de calor. Cuando a un recipiente lleno de agua le aplicamos lentamente calor e introducimos en él un termómetro, se podrán obtener indicaciones de todas las temperaturas inferiores de 100 ºC. Cuando se aplica más calor, el agua empieza a emitir vapor y seguidamente hierve a 100 ºC; sin embargo, tan pronto empieza la ebullición, la temperatura en el termómetro sigue siendo 100 ºC, no subiendo más mientras toda el agua se haya evaporado, a pesar de que el calor se sigue aplicando. Lo que ocurre es que el calor se ha ido transformando en energía mecánica por efecto del cambio del agua del estado líquido al vapor. Por este motivo, en vez de registrar el termómetro un posterior aumento de temperatura (calor sensible), el agua calor (fig.2, como energía para darle consume presión alelvapor 3).

FIGURA 1 En un sistema de compresión mecánica la transferencia de calor ocurre en el condensador y el evaporador.

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FIGURA 2 Los sistemas de refrigeración por compresión mecánica tienen un lado de alta presión y otro por baja presión

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FIGURA 3 El vapor refrigerante se comprime en el condensador y sale del mismo a alta temperatura.

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   El vapor o el gas ejerce presión en todas direcciones, debido a que sus moléculas tienen un gran poder de expansión. Si se supone que se inyecta oxígeno en un recipiente, de modo que en cada centímetro cuadrado se ejerza una presión equivalente a 2 Kg. Las moléculas de oxigeno bombardearan constantemente las paredes del recipiente, con millares de colisiones o choques por segundo. Si se añade más gas al recipiente, el número de moléculas que este contiene aumenta, con lo cual el número de choques

Puede emplearse como refrigerante el aire o el agua, pero no son tan eficientes como algunos otros refrigerantes químicos que absorben el calor más fácilmente por evaporación a temperaturas bajas y lo ceden con la misma facilidad por condensación a presiones mas bajas. Entre los agentes refrigerantes más usados tenemos al Monoclorodifluorometano (CH2CE). También se le conoce como Freón -12 o R-22, el cual es inodoro e inofensivo para la salud. Sin embargo, es muy dañino para la capa de ozono. Este refrigerante se evapora a -40.8 ºC al nivel del mar, es decir a 40.8 ºC bajo 0 ºC. Por este

aumenta. Porgas, otro lado,ocurre si se en disminuye el volumen de como el cilindro de un compresor, el número de bombardeos moleculares por centímetro cuadrado se incrementará, esto hace elevar la presión de gas y se dice que se le somete a compresión. Si la compresión es mayor, las moléculas de gas deberán recorrer menor energía de movilización. Por lo tanto, la energía no usada por las moléculas se convierte en calor sensible o medible. Lo contrario también es cierto. Si el volumen del recipiente y la cantidad de gas permanecen invariables, puede aumentarse la presión aplicando calor al recipiente. Esta estrecha relación entre la presión y la temperatura de cualquier gas siempre se cumple, y su comprobación sirve mucho al reparador para descubrir averías (fig.4, 5).

motivo, cuando el líquido R-22 se introduce en un recipiente de expansión cuya temperatura es de 25 ºC, inmediatamente empieza a hervir, debido a que absorbe el calor que hay a su alrededor. Un buen refrigerante debe pasar fácilmente de vapor a líquido y viceversa, al aplicarse menor o mayor presión. Aun cuando está fuera de uso el Freón -12 o Diclorodifluorometano reúne estas condiciones. Asimismo, el buen refrigerante debe poseer el mayor número posible de las propiedades que se indican a continuación: 1. Calor latente de evaporación elevado, lo que quiere decir que debe tener una elevada capacidad para absorber calor. 2. Un punto de ebullición bajo a la presión atmosférica, lo cual significa que debe evaporarse con facilidad, absorbiendo calor de esta forma. 3. Presión y temperatura de condensación bajas, lo que significa que debe condensarse fácilmente, cediendo su calor. 4. No debe perjudicar a la salud, sobre todo a

 Hay sustancias mejores refrigerantes que otras, porque hierven o se evaporan a temperaturas muy por debajo de la temperatura deseada en el espacio refrigerado. Un refrigerante es cualquier compuesto químico utilizado para absorber, transmitir y ceder calor en el proceso de la refrigeración.

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los pulmones y los ojos. No debe ser inflamable ni explosivo. No corroer los metales. No debe perjudicar a los aceites lubricantes. Debe tener composición química estable (no cambiar fácilmente su forma química). 9. Debe ser fácil descubrir las fugas de refrigerante. 10. Ompone a las presiones 5. 6. 7. 8.

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Refrigeración FIGURA 4

   Entre los refrigerantes más comúnmente empleados figuran el anhídrido sulfuroso, el cloruro de metilo, el freón actualmente mezclas subalternas, el amoniaco y el F-114. Pueden adquirirse en las casas que se dedican al comercio de materias de refrigeración. A continuación, damos una información de las características que reúnen cada uno de los refrigerantes mencionados, de acuerdo a su composición.

  FIGURA 5 Un refrigerador doméstico remueve el calor de la comida y lleva el calor al exterior a través del condensador.

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El anhídrido sulfuroso, es un líquido incoloro que se obtiene quemando azufre en el aire u oxígeno. Cuando se mantiene encerrado en un recipiente a presión, conserva la forma líquida; perovapores cuando de se anhídrido expone alsulfuroso aire, se tienen evaporaunmuy Los olorrápidamente. muy fuerte y desagradable e irritan los ojos, la nariz, la garganta y los pulmones, si se aspiran mezclas concentradas. El anhídrido sulfuroso no es inflamable, ni explosivo y tiene una temperatura de ebullición de 10 ºC bajo cero a la presión atmosférica. Es un compuesto químico estable, no se descompone a las presiones y las temperaturas de los refrigeradores ordinarios. No perjudica a los aceites lubricantes, a menos que se le deje absorber humedad. Absorbe una cierta proporción de aceite lubricante y la hace circular por el sistema, ayudando así a la lubricación. Cualquier exceso de aceite, flotara sobre la superficie de anhídrido sulfuroso líquido, ya que el aceite es menos denso que el anhídrido sulfuroso. El anhídrido sulfuroso seco con menos de 0.003 % de

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humedad, no ataca los metales comúnmente empleados en la construccion de las unidades refrigeradoras. Si se deja que el agua absorba, aunque sea más que pequeñas cantidades, la humedad formara acido sulfuroso y atacara el hierro y el acero, y puede hacer que los émbolos, los cilindros y los cojinetes del compresor se engarroten y lo inmovilicen. En esos casos, es preferible sacar toda la carga de anhídrido de sulfuro, limpiar bien el compresor, secar perfectamente todo el sistema y reemplazar el refrigerante por una nueva carga. Una prueba sencilla para ver si el anhídrido sulfuroso contiene humedad, consiste en sumergir un trocito de acero limpio y brillante en una pequeña cantidad de anhídrido sulfuroso. Retirado del refrigerador y colocado en un vidrio seco cubierto con un paño también seco, se deja evaporar todo el anhídrido sulfuroso y se examina la superficie del acero para ver si tiene manchas obscuras o

en volumen. Sin embargo, no hay mucho peligro de que se produzcan explosiones con este refrigerante, porque la cantidad empleada en cualquier refrigerador casero ordinario mezclada con el aire de una cocina de tipo medio, no producirá una mezcla suficientemente concentrada para provocar una explosión. Sea como fuere, debe mantenerse alejado de las llamas. Es un compuesto químico estable y no perjudica ni diluye los aceites lubricantes en proporción inconveniente. No se mezcla con el agua, por consiguiente, cualquier agua que pudiera penetrar en un refrigerador a base de cloruro de metilo puede eliminarse por medio de un secador o deshidratador, o de un filtro que contenga alúmina activada u oxido de calcio, intercalado en la tubería del líquido. Los vapores del cloruro de metilo producen un efecto intoxicante en los seres humanos, si estos los aspiran en grandes cantidades y la exposición a estos vapores es excesiva, puede provocar enfermedades. Si alguna persona se enfermara por haber aspirado estos vapores, debe llevarse inmediatamente al aire libre y hacerla que respire profundamente. Las fugas de cloruro de metilo pueden descubrirse, recubriendo las

muestra indicios de corrosión, que se desarrollaran si hay humedad.

juntas o las si piezas sospechosas con una película espumosa de jabón o aceite; observando se forman burbujas.

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El cloruro de metilo, se emplea mucho en los refrigeradores domésticos y en las pequeñas unidades comerciales. Es una combinación de cloro, hidrogeno y carbono. Puede mantenerse en estado líquido, conservándolo bajo presión a temperatura ambiente. Hierve o se evapora rápidamente. Sus vapores son incoloros y tienen un olor agradable. La temperatura de ebullición del cloruro de metilo es aproximadamente de 24 ºC. Es inflamable (combustible) y explosivo cuando se mezcla con aire en las proporciones de aproximadamente 8 a 17 % de cloruro de metilo

El compuesto químico llamado freón es Diclorodifluorometano, pero en la práctica se le da siempre el nombre de freón. Este compuesto es el resultado de sustituir cloro del tetracloruro de carbono por flúor. Sus vapores son incoloros y prácticamente inodoros. Tienen un punto de ebullición de 30 ºC a la presión atmosférica. Una de las ventajas del freón es que no es flamable, no irrita las mucosas y no es venenoso; sin embargo, tiene el inconveniente de que su calor latente es algo inferior al del cloruro de metilo o al anhídrido sulfuroso. El freón es 3 o 4 veces más denso que el cloruro de metilo o el anhídrido sulfuroso, por consiguiente, los tubos, las válvulas y los accesorios de un sistema de refrigeración que utiliza freón, deben ser mayores para permitir

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Refrigeración la libre circulación de la cantidad correcta de refrigeración. Se mezcla fácilmente a los aceites lubricantes de refrigeración y no perjudica sus cualidades con tales lubricantes; sin embargo, debe emplearse aceite de una viscosidad elevada: de 150 a 300 y enteramente libre de humedad. Actualmente se substituye por mezclas, evitando o reduciendo al mínimo el clorofluoro de carbono, el cual es nocivo a la capa de ozono. Todos los sistemas que emplean freón o cloruro de metilo como refrigerante deben mantenerse completamente libres de humedad, porque de lo contrario pueden formarse hielo en las válvulas de control, que estorba el paso del líquido a los evaporadores. El agua puede absorberse poniendo secadores o deshidratadores en las tuberías.

un refrigerador que utilice como refrigerante al anhídrido sulfuroso, ocasiona que se forme acido sulfuroso que agarrotara al compresor. La suciedad puede contribuir a que se obstruyan las aberturas de las válvulas y que se depositen debajo de las válvulas de los compresores impidiendo que cierren bien. Los aceites de mala calidad tienen cierta tendencia a carbonizarse y el carbón producido obstruye las válvulas de los compresores. Un aceite de buena calidad puede durar varios años en buen estado, claro está, si se evita que en ellos penetre humedad y suciedad. Los aceites de buena calidad los puede usted encontrar en los almacenes o tiendas donde vendan material para refrigeración. Es muy recomendable seguir las informaciones de los fabricantes de los refrigeradores, más que nada en lo que respecta al tipo de aceite que se debe utilizar en su aparato, ya que debe elegirse un aceite de la viscosidad adecuada, según el tipo de compresor y de refrigerante usado. A continuación, se da una lista de acuerdo a los compresores (tipos), sus refrigerantes y su viscosidad (fig.7).

 El amoniaco es uno de los refrigerantes más eficaces para las máquinas comerciales de refrigeración, pues tiene un calor latente muy alto, de 314 calorías por kilogramo. El amoniaco no se emplea mucho en las unidades domésticas del tipo de comprensión mecánica, debido a las presiones de condensación más altas y porque los vapores de amoniaco son peligrosos si se respiran en grandes cantidades. Es un compuesto químico de nitrógeno e hidrogeno y tiene un punto de ebullición de 33 ºC la presión atmosférica. Sus vapores son incoloros, algo inflamables o explosivos cuando están mezclados al aire en determinadas proporciones y son muy perjudiciales si se respiran. Cuando se trabaja entre vapores de amoniaco, debe usarse siempre una máscara contra gases. Los escapes de amoniaco, pueden descubrirse con una vela de azufre o con una barra empapada en azufre. Cuando la llama de azufre se pone en contacto con vapores de amoniaco, se producen vapores blancos. El F-114 o dicloro tetracloruro hierve a 33 ºC a la presión atmosférica, es inodoro y no es inflamable. El amoniaco no perjudica a los aceites lubricantes. Tiene mucha afinidad con el agua (absorbe fácilmente) y por ello resulta algo difícil mantenerlo perfectamente seco. El amoniaco anhídrido (seco) no perjudica a los tubos ni a los accesorios de cobre o latón, pero el agua amoniacal (amoniaco mezclado con agua) ataca al cobre y al latón (Fig.6).

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FIGURA 6

FIGURA 7

Como se sabe, todas las partes sometidas a un desgaste en los compresores de los refrigeradores, necesitan una lubricación adecuada para que tengan un funcionamiento silencioso, eficiente, y que además, se impida un desgaste excesivo. Esto se aplica

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a los cojinetes del cigüeñal o ejecompresores de excéntricas, los cilindros y las válvulas. Algunos utilizan la lubricación por salpicadura, mientras que otros tienen bombas de combustible y fuerzan al aceite a presión para que llegue a las partes más importantes a través de los agujeros del cigüeñal. En los refrigeradores se debe usar aceite de buena calidad y altamente refinado. El aceite debe estar libre de suciedad y humedad. La humedad en el aceite de

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El ciclo de refrigeración se lleva a cabo en tuberías de diferentes diámetro interior, que va entre un evaporador y un recipiente de condensación lleno de líquido refrigerante. • Disminución de la presión en el evaporador. Evaporacióndel delvapor refrigerante con absorción de calor. Transporte del refrigerante al condensador. Aumento de presión en el condensador. Condensación del refrigerante con entrega de calor. Transporte del líquido refrigerante al evaporador, etc. Colocando el evaporador en el interior de la cámara de refrigeración y el condensador en el exterior, se conseguirá evacuar hacia fuera el calor del espacio interior. Al mismo tiempo, será necesario aislar térmicamente dicho espacio interior para impedir que entre el calor en el desde el ambiente exterior. Así pues, gracias a una evacuación del calor se consigue la refrigeración www.refrinoticias.com

de la cámara interior y de los víveres allí alojados. Todos los refrigeradores o neveras domésticas están construidos a base de este principio, variando solo el modo de conseguir la depresión necesaria en el evaporador y la compresión en el condensador.

        Un refrigerador es un sistema mecánico de tubos, a través de los cuales se hace circular un refrigerante alternativamente a alta o baja presión. El condensador está situado fuera del espacio refrigerado, normalmente en la parte posterior del mueble. Al entrar el vapor en el condensador, llega caliente por el calor absorbido como energía (por el aumento de movimiento de las moléculas en el vapor y por el calor sensible absorbido en las últimas vueltas del evaporador), así como por la acción del compresor mismo. Comprimidas las moléculas del vapor en un espacio mucho más pequeño, estos ya no necesitan la energía que poseen y, por consiguiente, esta se transforma de nuevo en calor sensible. El calor contenido en el vapor es disminuido al pasar a través de las aletas refrigeradas del condensador. Cuando el vapor refrigerante alcanza las últimas vueltas del condensador, se ha enfriado lo bastante para convertirse en líquido. El líquido refrigerante abandona el condensador y se dirige al compartimento refrigerador a través de una línea conductora del líquido. Luego, entra en el “restrictor”, un trozo de tubo de cobre actúa como

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retención para separar la “parte baja” de la “parte alta” del sistema. Por tener un diámetro de solo unos decimos de milímetro (milésimos de pulgada), el restrictor deja pasar una pequeña cantidad de líquido refrigerante al evaporador. El evaporador tiene una tubería de mayor diámetro, en el cual el líquido refrigerante pronto se expande; para ello “absorbe” energía de sus alrededores para darle mayor movilidad a sus moléculas. Esta energía que necesita, se presenta en forma de calor sensible en el aire, rodeando de inmediato las aletas y serpientes de evaporador. El líquido refrigerante va absorbiendo más y más calor sensible conforme recorre el evaporador, hasta que se evapora completamente. La temperatura sensible del líquido refrigerante, así como del vapor, se ha elevado apenas un grado, punto en que llega a su “calor latente”, durante el cual todo líquido refrigerante se consume. Entonces, todo el calor latente absorbido se convierte en energía. Sin embargo, hacia el final de su recorrido en el evaporador, al producirse la completa evaporación, el vapor refrigerante empieza a calentarse, ya que no se necesita energía, y se le llama “vapor recalentado”. El vapor caliente pasa entonces por la línea de succión y finalmente a través del compresor, empezando el ciclo nuevamente. Normalmente, en todo el sistema de refrigeración debe haber cierta cantidad de vapor recalentado, a fin de evitar que quede líquido refrigerante sin vaporizar al ingresar al compresor. El líquido acumulado en el compresor puede causar fuertes ruidos y posibles averías en las válvulas del mismo. En todo refrigerador, el evaporador está situado en la parte alta interior del conjunto. Puesto que el aire circundante del evaporador pierde calor, tiende a bajar al fondo del refrigerador. Esto hace empujar al aire frío hasta el fondo, desplazando el aire caliente hacia arriba. Así se establece una continua circulación de aire dentro del mueble. Como sea el calor va de las materias de alta temperatura a las de baja temperatura, cualquier objeto a la temperatura ambiente colocado dentro del refrigerador perderá su calor al entrar en contacto con el aire frío del interior.

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