TEORAREFRIGERACIN

Y AIRE

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QU ES LA REFRIGERACIN?

Es el proceso de reducir la temperatura de un cuerpo o un espacio determinado quitndole una parte de su calor normal.

No debemos confundir refrigeracin con enfriamiento. Si un cuerpo caliente se enfra por s solo, adquirir la temperatura del ambiente en que se halla, esto es enfriamiento. La refrigeracin consiste en extraerle calor a un cuerpo, hasta que su temperatura sea inferior a la del ambiente.

Desde hace centenares de aos los hombres trataron de enfriar objetos a temperaturas inferiores a las ambientales. Los primeros ensayos se limitaban a disminuir la temperatura unos pocos grados solamente. Los alimentos y los lquidos se guardaban a menudo en stanos frescos donde no eran afectados por el calor solar.

En ciertos lugares se guardaba la nieve y el hielo recogido en pocas invernales y se lo utilizaba en verano para conservar los alimentos y enfriar las bebidas. En pocas ms recientes se us hielo como elemento refrigerante en los hogares, utilizando para su conservacin recipientes especiales que por sus caractersticas constructivas aislaban al hielo de la temperatura exterior.

El hielo suele utilizarse todava en algunos hogares, pero presenta el inconveniente de no mantener una temperatura uniforme en el refrigerador, adems de resultar incmodo por la necesidad de reemplazarlo peridicamente, y las molestias que ocasiona el agua producida por ste al derretirse.

La invencin y el perfeccionamiento del refrigerador elctrico ha proporcionado un elemento refrigerador mucho ms cmodo, eficiente y econmico no slo para el hogar, sino tambin para uso comercial. La razn fundamental para emplear la refrigeracin es la conservacin de alimentos, ya que las carnes, frutas, verduras, etc, se estropean y pudren rpidamente si se conservan en lugares calientes. El refrigerador elctrico moderno, puede regularse para mantener con bastante exactitud la temperatura apropiada para conservar los alimentos y proporcionar tambin, si es necesario, temperaturas mucho ms bajas, incluso inferiores a 18 C bajo cero.

Antes de entrar al tema Refrigeracin, son necesarios algunos conocimientos previos que enunciaremos a continuacin.

CONSTITUCIN DE LA MATERIA

Todos los cuerpos se componen de partculas muy pequeas, llamadas molculas, que se mantienen unidas unas a otras por el efecto de una fuerza interna. Se ha comprobado que la concentracin de las molculas es mayor en los slidos y lquidos que en los gases, pero siempre entre las molculas de un cuerpo hay un amplio espacio que les permite moverse libremente.

Es decir, las molculas de un cuerpo cualquiera estn constantemente en movimiento, dependiendo su velocidad de la sustancia de que est compuesto el cuerpo, de su estado y su temperatura.

TEORA CINETICA DE LA MATERIA

Las molculas del agua tienen cierta cantidad de energa que las mantienen en constante movimiento. Cuando calentamos agua, aumentamos la energa de sus molculas, y stas se mueven ms rpido produciendo un aumento en el volumen y en la temperatura del agua.

Cuando llegamos a la temperatura de ebullicin, llegamos al lmite de energa que pueden contener las molculas lquidas de agua; si seguimos suministrando calor, la velocidad molecular es tan alta que la fuerza de cohesin no es suficiente para contenerlas, y el agua pasa al estado gaseoso. En el otro extremo, cuando ponemos agua en el refrigerador le estamos quitando calor, es decir, energa a sus molculas, las cuales se movern ms lentamente y disminuir la temperatura del agua.

ESTADO DE LOS CUERPOS

Los cuerpos se presentan en la naturaleza en 3 estados fsicos: slido, lquido y gaseoso.

1. SLIDOS: Se caracterizan por tener forma propia y volumen determinado. Son de elevada densidad, como ejemplo podemos citar hierro, madera, piedra, etc.

2. LIQUIDOS: Tienen un volumen determinado, pero no forma propia ya que adoptan la del recipiente que los contiene. Su densidad es generalmente inferior a la de los slidos, citamos como por ejemplo agua, aceite, etc.

3. GASES: No tienen volumen fijo ni forma determinada y ocupan el espacio que se le presenta, ya que tienden a expandirse continuamente. Son de muy baja densidad, como ejemplos podemos citar el aire, oxgeno, hidrgeno, etc.

CAMBIO DE ESTADO DE LOS CUERPOS

Los cuerpos pueden cambiar de estado fsico, calentndolos, enfrindolos o sometindolos a otra clase de tratamientos.

1. VAPORIZACIN: Es el pasaje del estado lquido al gaseoso de manera artificial, produciendo vapores en toda la masa y con desprendimiento de los mismos (ebullicin). Ejemplo: el agua se convierte en vapor al calentarla a una temperatura determinada (100).

2. EVAPORACIN: Es tambin el paso del estado lquido al gaseoso, de forma natural debido a que la formacin de vapores se produce en forma lenta y slo en la superficie libre del lquido. Ejemplo: el agua que se encuentra en un recipiente expuesta al aire libre desaparece al cabo de un cierto tiempo.

3. CONDENSACIN: Es el proceso inverso al de evaporacin o vaporacin, sea es el trnsito de gas a lquido. Ejemplo: el vapor de agua al tomar contacto con una superficie fra se condensa pasando al estado lquido.

4. FUSIN: Es el pasaje del estado slido al lquido. Ejemplo: el hielo al calentarlo se derrite y se transforma en agua.

5. SOLIDIFICACIN: Es le proceso inverso a de fusin, es decir, el pasaje de lquido a slido. Ejemplo: el agua sometida a baja temperatura se convierte en hielo.

6. SUBLIMACIN: Es el paso directo del estado slido al gaseoso o viceversa, sin pasar por el estado lquido. Ejemplo: hielo seco, alcanfor, naftalina, vapor de azufre, etc.

CALOR Y FRO

El calor es una forma de energa que se transmite de un cuerpo a otro. La principal fuente de calor es el sol, pero podemos producir calor por combustin, friccin, electricidad, reacciones qumicas o por compresin de gases. Podemos definir el calor como un movimiento molecular, que cuanto ms enrgico es, mayor es el calor que proporciona al cuerpo. Al quitarle calor a un cuerpo disminuye el movimiento molecular llegando a desaparecer por completo a los 273 C bajo cero (cero absoluto o 0 Kelvin), por lo tanto podemos decir que en todo cuerpo cuya temperatura sea mayor que sta existe calor.

As como el calor es una forma de energa no podemos decir lo mismo del fro, ya que ste, en s, no existe. Se denomina fro a la ausencia de calor. Al contrario que el calor, el fro no puede transmitirse ni radiarse ya que no posee energa propia. El calor se transmite siempre desde el cuerpo ms caliente al ms fro, nunca a la inversa.

TEMPERATURA

Es una medida del nivel trmico, que nos indica cuan caliente esta un cuerpo, pero no mide la cantidad de calor que ste contiene. La temperatura es medida con un instrumento llamado termmetro, que puede ser de alcohol o mercurio, se conocen 3 escalas termomtricas que son:

1. Raumur

2. Centgrada

3. Fahrenheit

De las cuales las 2 ltimas son las ms utilizadas en refrigeracin.

ESCALA RAUMUR

En esta escala la temperatura de congelacin del agua corresponde a los 0R y la de ebullicin a los 80R. De 0 a 80 esta escala se divide en 80 partes iguales, denominando a cada una de estas 1 Raumur.

ESCALA CENTGRADA

Es la ms empleada para uso corriente y cientfico. El cero de esta escala corresponde a la temperatura de congelacin del agua y los 100 centgrados corresponden al punto de ebullicin del agua; la distancia entre ambas marcas se divide en 100 partes iguales, a cada una de estas divisiones corresponde un grado centgrado.

ESCALA FAHRENHEIT

En esta escala la temperatura de congelacin del agua corresponde a los 32 fahrenheit y la de ebullicin a los 212 fahrenheit. De 32 a 212 esta escala se divide en 180 partes iguales, denominando a cada una de estas 1 fahrenheit. En esta escala el cero corresponde a la temperatura de una mezcla de hielo, cloruro de sodio y amoniaco.

CONVERSIN DE TEMPERATURAS

Para convertir grados celcios a grados fahrenheit se utiliza la siguiente frmula:

C

F

Ejemplo:2C

F?

F = 2 1,8 + 32

F = 3,6 + 32

F = 35,6

Para convertir grados fahrenheit a grados celcios se utiliza la siguiente frmula:

F

C

Ejemplo:72F

C?

C = 72 32

1,8

C = 40

1,8

C = 22,2

TABLA DE CONVERSIN DE TEMPERATURAS

Empleo: La temperatura a ser covertida encuntrese en la columna central y la conversin es indicada en las columnas de la derecha o de la izquierda, segn se desee determinar F o C.

C 5/9 (F 32) F=9/5 (C) + 32

Ejemplo:

Si deseamos saber la conversin de 20 C. a F, debemos ubicar este N en la Columna Central y observar la columna de la Derecha indicar la conversin, el valor en F, en este caso 68 F.

Si deseamos saber la conversin de 86 F a C, debemos ubicar este N en la Columna Central y observar la columna de la Izquierda indicar la conversin, el valor en C, en este caso 30 C.

DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA

Calor y temperatura que con frecuencia suelen confundirse, son conceptos completamente distintos. La temperatura nos dice cuan caliente esta un cuerpo, aunque no mide la cantidad de calor que este contiene. Un cambio en la temperatura de un cuerpo, es una medida de la cantidad de calor que ha ganado o perdido.

Para ilustrar la diferencia que existe entre calor y temperatura, imagnese 2 esferas de un mismo material (cobre), pero de diferentes dimetros; por ejemplo, una esfera de cobre de 10 m/m de dimetro y la otra esfera de cobre de 100 m/m de dimetro, sometidas a una misma temperatura, el termmetro indicar la igualdad de temperatura en ambas esferas.

Si dejamos enfriar estas, veremos que la primera en entregar su calor, hasta cierto nivel, ser la esfera ms pequea. La mayor durar mucho ms. Esto indica que la cantidad de calor que contiene la esfera pequea es menor que la que contiene la esfera mayor, a pesar de tener la misma temperatura.

TRANSMISIN DEL CALOR

Existen 3 formas de transmisin de calor, por radiacin, por conveccin y por conduccin:

1. RADIACIN: La radiacin del calor se manifiesta por los rayos o las ondas calorferas que enva el sol a travs del espacio; podemos tener radiacin en una estufa caliente, una lmpara incandescente u otro objeto muy caliente, ya que sus rayos calorferos son muy semejantes a los rayos luminosos. Se puede tambin definir la radiacin del calor como la transmisin de calor a travs de sustancias intermedias sin calentar a stas. El calor transmitido por los rayos solares prcticamente no calienta el aire a travs del cual pasan dichos rayos sino que ejerce su accin sobre los objetos que encuentra en su camino los cuales si absorben dicho calor.

2. CONVECCIN: La transmisin de calor por conveccin significa la transferencia del calor de un lugar a otro por el movimiento o la circulacin de aire, agua u otros gases o lquidos calientes. Dicha circulacin puede producirse en forma natural o artificial, por ejemplo: generar corrientes de aire alrededor de un objeto caliente por medio de un ventilador, tambin si hacemos circular corriente de agua u otros lquidos alrededor de un objeto caliente, el lquido ser agente transmisor del calor. Un ejemplo de transmisin de calor por conveccin lo tenemos en los secadores de cabello, ya que el calor que ste produce es transferido al exterior por una circulacin de aire forzada.

3. CONDUCCIN: Es la transferencia de calor a travs de un cuerpo slido. Si tomamos una varilla de metal y colocamos un extremo de esta sobre el fuego, el calor del fuego pasar por conduccin al otro extremo de la varilla. El mismo fenmeno de conduccin de calor se manifiesta en el mango de un sartn colocada sobre el fuego. Los metales son buenos conductores de calor, existiendo otros materiales cuyas cualidades son completamente opuestas, sea que son aislantes del mismo (lana de vidrio, corcho, madera, etc).

UNIDADES DE MEDIDA DEL CALOR

1. KILOCALORA (KCAL): Es la unidad de medida del calor, utilizada tanto en refrigeracin como en aire acondicionado, y representa el color necesario para elevar en 1 celcio la temperatura de un litro de agua.

2. CALORA (CAL): Es la unidad de medida del calor utilizada en trabajos de laboratorio y que corresponde a la milsima parte de un kilocalora. La calora representa el calor necesario para elevar en 1 celcio la temperatura de un gramo de agua.

3. UNIDAD TRMICA BRITANICA (B.T.U.): Es la unidad de medida del calor del sistema ingls y representa el calor necesario para elevar en 1 fahrenheit la temperatura de una libra de agua.

4. TONELADA DE REFRIGERACIN (T.R.): Es el calor necesario para fundir en 24 Hrs. una tonelada de hielo.

5. FRIGORA (F): En refrigeracin se emplea usualmente como unidad de medida la frigora, que es la cantidad de calor que se debe extraer a 1 litro de agua para rebajar en 1 celcio su temperatura. La frigora se emplea para expresar la carga de refrigeracin o capacidad de una planta frigorfica. As pues una planta con una capacidad de 10.000 F/Hr es capaz de extraer 10.000 Kcal/Hr.

1 Kcal = 1.000 caloras

1 Kcal = 3,96 B.T.U. 4 B.T.U.

1 B.T.U. = 0,252 Kcal

1 T.R. = 3.024 Kcal

1 T.R. = 12.000 B.T.U.

1 Frigora = 1 Kcal

1 W = 3,4 B.T.U./Hr

1 W = 0,85 Kcal/Hr

1 Kcal/Hr = 1,16 W

1 B.T.U./Hr = 0,29 W

1 Kw = 860 Kcal

1 Kw = 3.413 B.T.U.

Para convertir Kcal a B.T.U. se debe multiplicar por 4 o dividir por 0,25. Para convertir B.T.U. a Kcal se debe multiplicar por 0,25 o dividir por 4.

EQUIVALENCIAS

1 H.P. = 746 W

1 Kw = 1.000 W

1 Kw = 1,34 H.P.

1 Pie = 12

1 Pie = 30,48 cms.

1 Pie = 0,3048 mt.

1 mt3 = 35,31 Pie31 mt = 3,28 Pie

1 mt2 = 10,72 Pie21 C.F.M. = 1,7 mt3/Hr

TIPOS DE CALOR

Existen 3 tipos de calor que veremos a continuacin:

1. CALOR SENSIBLE: Cuando el calor puede ser apreciado por nuestros sentidos, y adems se puede medir con algn instrumento, se le denomina CALOR SENSIBLE, por ejemplo: si se calienta agua sobre una llama, podemos sentir el aumento de la temperatura sumergiendo una mano en el agua. Cuando se eleva la temperatura de un lquido o de un cuerpo cualquiera, el mismo esta absorbiendo calor sensible. Si la temperatura de un cuerpo o sustancia disminuye, el calor que se desprende tambin ser calor sensible.

2. CALOR ESPECIFICO: Es la cantidad de Kcal que es necesario agregar o sustraer a un kilogramo de una sustancia cualquiera con el objeto de lograr que su temperatura aumente o disminuya en 1C respectivamente. El calor especifico del agua es uno, sea que para elevar en 1C la temperatura de 1 kilogramo de agua hace falta 1 Kcal.

Si conocemos la temperatura de una sustancia en C, su calor especifico y el peso de la misma en Kg, ser fcil determinar la cantidad de Kcal que debemos agregar o quitar a dicha sustancia, para producir un determinado aumento o disminucin en su T. Para realizar esta operacin en forma sencilla usaremos la siguiente frmula:

Donde:

Q = Cantidad de calor a agregar o quitar a una sustancia

Ce = Calor especifico de la sustancia

P = Peso en Kg de la sustancia

At = Diferencia de temperatura, entre la temperatura inicial y la final que se quiera lograr.

Ejemplo:

Si queremos elevar la T de 2 Kg de alcohol a 18C a 23C, sabiendo que el calor especifico del mismo es de 0,60 utilizando la frmula tenemos que:

Q = Ce p At

Q = 0,60 2 5

Q = 1,2 5

Q = 6 Kcal

CALOR ESPECFICO DE ALGUNOS ALIMENTOS

Carne de vacuno = 0,77

Cerveza = 0,90

Chocolate = 0,76

Grasa = 0,60

Helados = 0,51

Huevos = 0,76

Leche = 0,90

Mantequilla = 0,70

Margarina = 0,80

Pescado = 0,82

Queso = 0,64

Verduras = 0,87

Frutas = 0,93

Aves = 0,80

3. CALOR LATENTE: Es aquel calor que se encuentra presente en el cambio de estado fsico de los cuerpos sin producir variaciones en su temperatura, como por ejemplo el calor que se agrega al agua en ebullicin no aumenta su T, sino que convierte esta en vapor.

PUNTO DE EBULLICIN

Es la temperatura a la cual hierve un lquido, por ejemplo:

El agua hierve a los 100C

El refrigerante 12 hierve a los 29,8C

El refrigerante 502 hierve a los 45,6C

PRESIN

Todo cuerpo ejerce su peso sobre el lugar donde se encuentra apoyado, es decir aplica una presin. En los slidos la presin se manifiesta nicamente hacia abajo; en los lquidos en cambio hacia el fondo y los costados de los recipientes que los contienen, y en los gases en todas direcciones:

Fuerza

Superficie

KgLb (P.S.I.)

Cm2p2

PRESIN ATMOSFRICA

Nuestro planeta est rodeado por una capa de aire que igual que cualquier otro cuerpo ejerce presin sobre la superficie de la tierra.

Si tomamos una columna de aire de un centmetro cuadrado de base y que tenga por altura la capa atmosfrica, esta columna tendr un peso a nivel del mar de 1 kilo y 0, 33 gramos. Este valor se considera como presin atmosfrica normal (1,033 Kg/cm2) y es usado como unidad de medida de presiones y se lo denomina atmsfera.

En el sistema ingls la unidad de presin ms utilizada es la libra por pulgada cuadrada. En aerometra se usa como unidad de medida de presin atmosfrica el BAR.

TABLA DE EQUIVALENCIAS

1 Atmsfera = 1,033 Kg/cm2

1 Atmsfera = 14,7 P.S.I.

1 Atmsfera = 760 m/m columna de mercurio (Hg)

1 Atmsfera = 10,33 mt columna de agua (H2O)

1 Atmsfera = 1 BAR

1 P.S.I. = 0,07 Kg/cm2EXPERIENCIA DE TORRICELLI

Para poder medir la presin atmosfrica se utiliza un sencillo dispositivo que consiste en una cubeta que contiene mercurio y un tubo de vidrio de un centmetro cuadrado de seccin, al que sumergimos parcialmente dentro de la cubeta. Si por el extremo superior del tubo comenzamos a extraer el aire, observamos que el mercurio asciende por el tubo hasta alcanzar una altura de 760mm, y por ms que sigamos extrayendo aire de tubo, la columna mercurial se mantendr en ese valor.

De acuerdo con esta experiencia ideada por el fsico Evangelista Torricelli llegamos a la conclusin de que una columna de aire de un centmetro cuadrado y de altura igual a la de la capa atmosfrica, pesa lo mismo que una columna de mercurio de un centmetro cuadrado y 760mm de altura (1,033 Kg).

VACO

Habiendo definido ya el concepto de presin, y conociendo una forma de medir la presin atmosfrica, pasaremos a considerar ahora, que es el vaco.

Se denomina vaco a cualquier presin que sea inferior a la atmosfrica. Por lo tanto, toda presin menor a 1,033 Kg/cm2 (una atmsfera) es una depresin, a la que llamamos vaco.

Si tenemos un recipiente comunicado con el medio ambiente (abierto), la presin dentro de l, ser igual a la presin atmosfrica que existe en el exterior del mismo. Si por algn medio, le extraeremos el aire contenido en el interior del recipiente, la presin dentro de l ira disminuyendo, llegando incluso al caso de que, si las paredes del recipiente son de un material elstico la presin que existe en el exterior, al ser ahora mayor que la interna empujar las paredes achatando al recipiente.

Si de un recipiente extraemos todo el aire que ste contiene, la depresin creada en el interior del mismo se denomina vaco total.

PRESIN RELATIVA Y PRESIN ABSOLUTA

a) Presin relativa o presin baromtrica: Es la que se mide mediante el empleo de manmetros u otros instrumentos especialmente diseados para medir presiones. Estos instrumentos funcionan en base al siguiente principio; si tenemos una cmara dividida en 2 partes, por una lmina flexible, comunicadas cada una con la presin atmosfrica, la lmina al soportar idntica presin en ambas caras, permanecer en su posicin de descanso, segn se observa en la figura.

Por medio de un sencillo mecanismo, se une la membrana que divide la cmara con una aguja que en esta posicin indicar cero, sobre una escala graduada. Aunque la aguja indique cero, ambas caras de la lmina estn sometidas a presin atmosfrica. Por consiguiente cuando un manmetro marca cero, ese cero es relativo.

Ejemplo:

b) Presin absoluta o presin total: Es igual a la suma de la presin relativa ms la presin atmosfrica.

Ejemplo:

Presin relativa = 2 Kg/cm2

Presin absoluta = presin relativa + presin atmosfrica

Presin absoluta = 2 Kg/cm2 + 1,033 Kg/cm2Presin absoluta = 3,033 Kg/cm2INSTRUMENTOS DISEADOS PARA MEDIR PRESIN Y VACO

1. MANMETROS: En la prctica para medir presiones se utiliza el denominado manmetro de Bourdon. Consta de un tubo semicircular de seccin transversal ovalada, como elemento activo. Este tubo cerrado en un extremo, mientras que el otro que permanece abierto es conectado a la fuente de presin que se quiere medir por intermedio de un accesorio enroscado. Al admitir aire o algn otro gas la presin de ste, hace que el tubo se enderece y este movimiento se comunica a la aguja indicadora por intermedio de un mecanismo de engranajes.

Es importante observar que la lectura del manmetro es una indicacin de la diferencia entre la presin que hay dentro del tubo y la presin que reina fuera del mismo. En otras palabras la presin manomtrica ordinaria indica la diferencia de presin entre el interior y el exterior del tubo. Los manmetros comunes slo indican presiones superiores a la atmosfrica.

Los manmetros prcticamente vienen graduados en 2 escalas, osea que sobre un mismo cuadrante se puede leer la presin en Kg/cm2 o en la unidad de medida inglesa que es la libra por pulgada cuadrada (Lb/pul2). En la figura podemos observar uno de estos manmetros como as tambin un grfico til para convertir presiones dadas en Kg/cm2 a Lb/pul2 y viceversa. Esta tabla se confeccion tomando como base que:

1 Kg/cm2 = 14,7 Lb/pul2

2. VACUMETRO: Los vacumetros son instrumentos que basndose en el mismo principio de funcionamiento que los manmetros, indican presiones inferiores a la atmosfrica. Las escalas de estos instrumentos estn dadas en milmetros o centmetros de columna de mercurio, o en el sistema ingls, en pulgadas de columna de mercurio.

Recordando que la presin atmosfrica es 760mm o 76cm de columna de mercurio, en el sistema ingls ser igual a 29,9 pulgadas de columna de mercurio. A continuacin observaremos el cuadrante de un vacumetro, y un grfico de conversin entre cm, mm y pulgadas de mercurio.

GRFICO DE CONVERSIN DE VACO

3. MANOVACUMETROS: Estos instrumentos indican presiones superiores e inferiores a la atmosfrica por medio de un tubo de doble accin que se mover en un sentido aplicndole presin, y en el otro al aplicarle succin. Generalmente se los denomina a estos instrumentos manovacumetros.

EFECTOS DE LA PRESIN SOBRE LA EBULLICIN DE LOS LQUIDOS

Como hemos visto anteriormente en condiciones normales, es decir, a la presin atmosfrica, el agua hierve a los 100C, pero si tratamos de hervir agua en un recipiente hermticamente cerrado en el que hubiese una presin ms elevada que la atmosfrica se necesitara una temperatura mayor de 100C para llegar al punto de ebullicin.

Si tenemos agua contenida en un recipiente cuya presin interior sea inferior a la atmosfrica, se lograr la ebullicin del agua con temperaturas menores de 100C.

Este fenmeno se debe a que en un cuerpo sometido a presin elevada las molculas se comprimen unindose ms entre s. Por lo tanto para lograr su vaporizacin (ebullicin) se necesita mayor temperatura que la necesaria en condiciones normales de presin. En el caso de estar este lquido sometido a presiones menores a la atmosfrica, las molculas se encuentran ms dispersas y por lo tanto ser ms fcil transformar el mismo en vapor, con temperaturas menores.

Para aclarar ms este fenmeno, citaremos un ejemplo sencillo. Si debemos subir por una escalera y no llevamos ningn peso con nosotros, debemos realizar, un esfuerzo determinado; pero si realizamos el mismo trabajo llevando un peso de 20 Kg, el esfuerzo necesario ser mayor.

Sobre los cuerpos sometidos a una presin elevada sucede lo mismo, ya que la presin ejerce un peso sobre ellos que aumenta la unin entre sus molculas. Por ello el punto de ebullicin de un lquido no slo depende del tipo de sustancia sino adems de la presin a la que se encuentra sometido.

Hay de acuerdo a todo esto, una regla muy importante que debemos recordar, ya que nos ser muy til en refrigeracin, y es la siguiente:

A mayor presin, mayor temperatura

A menor presin, menor temperatura

Presin y temperatura son directamente proporcionales

PRINCIPIOS DE LA REFRIGERACIN

En lecciones anteriores hemos visto que para que un cuerpo lquido pasara al estado gaseoso era necesario agregarle una determinada cantidad de calor. Como ejemplo tenamos un recipiente con agua al cual aplicbamos calor y logrbamos la vaporizacin. En la evaporizacin sucede algo similar, ya que el lquido para evaporarse debe absorber calor, y ste lo toma del medio que lo rodea.

1. Refrigeracin por evaporacin natural: Un ejemplo elemental de refrigeracin sera el siguiente: si nos mojamos una mano con agua y la exponemos a una corriente de aire, sentiremos una sensacin de fro en ella. Esto se debe a que el agua comienza a evaporarse y para ello necesita calor, el que toma de la mano, haciendo descender su temperatura.

Este mtodo elemental que nos permite disminuir la temperatura de un cuerpo por debajo de la del medio ambiente, se le denomina Refrigeracin por Evaporacin Natural. La evaporacin de un lquido puede provocarse sometindolo a una corriente de aire seco o bien reduciendo la presin que acta sobre el mismo. En ambos casos el cambio de estado del lquido se realiza siempre absorbiendo calor.

Casi todos los mtodos de refrigeracin se basan en el aprovechamiento del calor latente de un cuerpo al cambiar de estado fsico. De acuerdo a esto, si tenemos un recipiente con agua al cual lo envolvemos con un pao hmedo, y lo exponemos a una corriente de aire seco, el agua contenida en el pao comienza a evaporarse quitando calor del recipiente y por lo tanto enfriando el agua contenida en su interior.

Para conseguir un mayor efecto frigorfico por el mtodo de evaporacin, se utiliza en lugar del agua, otras sustancias cuyo punto de ebullicin sea inferior al de sta y que por consiguiente se evaporan con mayor facilidad.

Generalmente en estos procesos de refrigeracin se utilizan compuestos qumicos cuyo punto de ebullicin es inferior a 0, por lo tanto a temperatura ambiente se volatiliza bruscamente, enfriando el medio que lo rodea. Por ejemplo: el anhdrido sulfuroso, hierve a 10C bajo cero.

Si ponemos en tubo de vidrio una pequea cantidad de anhdrido sulfuroso, e introducimos dicho tubo en un recipiente con agua a temperatura ambiente, el calor del agua se transmitir a travs de las paredes del tubo y ser absorbido rpidamente por la evaporacin del anhdrido sulfuroso lquido. El agua que rodea al tubo de vidrio se enfriar mucho y se convertir en hielo, mientras que el resto del agua contenida en el recipiente, se enfriar tambin por conveccin.

2. Refrigeracin por hielo: Este sistema es muy conocido por todos y sin duda fue el mtodo ms empleado hasta hace pocos aos. Un kilogramo de hielo para fundirse totalmente, necesita absorber 80K caloras, por lo tanto puede obtenerse con este elemento un buen efecto frigorfico.

Podemos lograr un mayor efecto frigorfico utilizando hielo seco, que no es otra cosa que anhdrido carbnico solidificado. La ventaja del hielo seco, es que pasa del estado slido al gaseoso sin pasar por el estado lquido, y por consiguiente el recinto donde ste se encuentra se mantiene siempre seco. El hielo seco es utilizado principalmente para el transporte y la conservacin de helados.

3. Refrigeracin por expansin brusca de aire: Una de las formas ms sencillas de obtener refrigeracin por medios mecnicos, consiste en comprimir aire en un recipiente, para despus de haberle extrado parte de su calor, permitir la expansin brusca del mismo obtenindose as un efecto refrigerante en el medio que lo rodea.

Para comprender este principio es necesario conocer previamente algunos conceptos fundamentales. Cuando se comprime un gas, como por ejemplo aire, ste se calienta, y podemos comprobarlo fcilmente en un bombn al notar como se calienta ste a medida que comprimimos aire dentro de un neumtico.

Tambin es cierta la inversa de este principio, ya que se almacena aire comprimido en un cilindro metlico durante algn tiempo, el calor producido por la comprensin se escapar a travs de las paredes del recipiente pasando al medio ambiente. Si luego lo dejamos expandir bruscamente al retornar el aire a su volumen inicial, tiene que absorber nuevamente el calor perdido, tomndolo del medio ambiente y producindose un efecto frigorfico en el mismo.

Un sencillo ejemplo de este proceso lo observamos diariamente en aerosoles , extintor, etc. Cuando permitimos que los gases o lquidos sometidos a presin dentro de los mismos salgan a la atmsfera, stos enfran el lugar donde tocan, ya que toman calor de ste al expandirse. Basndose en lo explicado anteriormente, es fcil conseguir una buena refrigeracin por medios mecnicos utilizando los siguientes elementos: un compresor de aire, un cilindro de enfriamiento, y una caja o gabinete donde se colocan los elementos que se desean refrigerar.

Como observaremos en la figura, por medio del compresor introducimos en el cilindro de enfriamiento aire a presin, donde se lo conserva manteniendo la vlvula cerrada. Una vez que el aire ha perdido su calor de compresin, abrimos dicha vlvula permitiendo que escape el aire que se encontraba comprimido en el recinto, expandindose bruscamente y enfriando por consiguiente el interior del gabinete, y los objetos que se encuentran dentro del mismo.

4. Refrigeracin por el sistema de compresin de vapor o ciclo mecnico de refrigeracin: Al igual que la refrigeracin por hielo, el mtodo de compresin se basa tambin en la utilizacin del calor absorbido por una sustancia durante su cambio de estado. En este caso no nos basamos en el calor que absorbe un cuerpo slido, como en el caso del hielo, al fundirse, sino que nos referimos al calor que absorbe un lquido al evaporarse.

En estos sistemas de refrigeracin se utilizan compuestos qumicos denominados refrigerantes, cuya condicin fundamental es que su punto de ebullicin es muy inferior a la temperatura ambiente, generalmente inferior a los 0C.

El sistema de compresin es el ms extendido en la actualidad dentro de la refrigeracin moderna, tiene, entre otras la ventaja de que el lquido vaporizado se recupera ya que la circulacin de ste se realiza dentro de un circuito cerrado. Descubriremos ahora en forma elemental este sistema de refrigeracin, y luego, ms adelante profundizaremos sobre cada uno de sus componentes.

En la figura podemos observar un equipo elemental del sistema de compresin. El lquido refrigerante que se encuentra en el evaporador, absorbe calor de su alrededor y se evapora. Los vapores formados en el evaporador, son constantemente aspirados por el compresor y comprimidos hacia el condensador, donde se condensan entregando calor al medio ambiente. De esta manera el calor proveniente de los objetos del evaporador y el motivado en la compresin del vapor, es entregado al aire circulante.

La reposicin de refrigerante en el evaporador se efecta por entrada de lquido refrigerante en forma continua, proveniente del condensador, manteniendo de esta manera lquido en el evaporador.

En su camino desde el condensador al evaporador, el lquido refrigerante pasa a travs de un dispositivo de expansin, donde se descomprime y adquiere nuevamente la temperatura de vaporizacin. De esta manera, el refrigerante queda preparado nuevamente para absorber calor.

ELEMENTOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIN POR COMPRESIN

Los sistemas de tipo compresin tienen 8 partes fundamentales que son: el compresor, el condensador, dispositivos de expansin, el evaporador, el interruptor elctrico, el motor elctrico, el fluido refrigerante y el gabinete.

A menudo se le agregan otros accesorios para mejorar el funcionamiento de los sistemas, pero las partes nombradas anteriormente, son las fundamentales, por lo tanto pasamos a describir en forma superficial la funcin que cumple cada una de ellas en el sistema:

1. El compresor

El compresor es la parte del equipo sistema encargado de aspirar por un lado los vapores provenientes del evaporador y comprimirlos a presin adecuada hacia el condensador. El compresor sirve tambin para obligar al refrigerante lquido a pasar del condensador al evaporador. El tipo ms corriente de compresor es el de pistn, pero tambin los hay del tipo rotativo.

En los sistemas pequeos, se emplean compresores de un solo cilindro; en los mayores se utilizan generalmente compresores de 2 cilindros, con los que se logra una marcha ms suave y equilibrada.

2. El condensador

El condensador es el elemento donde se condensa el fluido refrigerante. Esta condensacin se llevar a cabo, siempre y cuando la superficie del condensador sea suficiente para disparar el calor contenido en el refrigerante. Para condensadores enfriados por aire natural se emplean tubos de cobre liso sin costura provistos de aletas, para aumentar la superficie y por lo tanto, el efecto de disipacin del calor.

En ciertas unidades, principalmente las comerciales e industriales se coloca un ventilador para impulsar aire a gran velocidad contra el condensador. En equipos familiares no suele utilizarse ventilador para este fin, por lo cual es necesario dotar al condensador de una superficie suficientemente grande para que la circulacin natural de aire permita una eficiente disipacin del calor.

3. Dispositivo de expansin

A la entrada del evaporador se encuentra un elemento muy importante del sistema, el dispositivo de expansin. Este dispositivo se utiliza para regular la entrada en el evaporador del lquido refrigerante procedente del condensador. A su vez este dispositivo reduce la alta presin a que est sometido el fluido refrigerante en el condensador, a la baja presin reinante en el evaporador. Estos dispositivos se clasifican en:

a) Restrictores: Tubo capilar

b) Vlvulas:

1. Automticas

2. Termostticas:

Compensada externamente

Compensada internamente

Con by-pass

3. Deflotador:

De alta presin

De baja presin

4. El evaporador

Es otro de los elementos importantes en toda instalacin frigorfica, por ser donde se produce el efecto frigorfico que se desea obtener.

Definiendo a los evaporadores en forma general, diremos que son recipientes metlicos donde se efecta la evaporacin del refrigerante lquido que proviene del condensador a travs del dispositivo de expansin, con la consiguiente absorcin de las caloras contenidas en el recinto a enfriar.

Existen varios tipos de evaporadores cuya forma depende del tipo de dispositivo de expansin que se utilice. En los evaporadores llamados secos el lquido refrigerante es inyectado en forma de niebla a travs del dispositivo de expansin. El evaporador, si bien no est lleno de lquido contiene cierta cantidad de refrigerante en tal estado, por lo que no resulta del todo apropiada la denominacin de seco.

Hay otro tipo de evaporador, el llamado inundado (que utiliza vlvula de flotador) en el cual los tubos se encuentran llenos de lquido refrigerante lo que resulta ventajoso para una mejor absorcin del calor. Existen varios modelos y como los evaporadores estn expuestos continuamente a la humedad, se construyen de cobre, aluminio y a veces tambin en acero inoxidable.

5. Interruptor elctrico

Se emplea para poner en marcha y para automticamente el motor que mueve al compresor con la frecuencia necesaria para mantener la temperatura deseada en el interior del gabinete a enfriar. Estos interruptores se llaman a menudo termostatos y presostatos segn su mtodo de accionamiento, ya sea tomando como referencia temperaturas o presiones del sistema, segn el caso.

6. El motor elctrico

Se utiliza para impulsar al compresor y por lo tanto es una parte muy importante en los sistemas de refrigeracin por compresin.

La potencia de estos motores vara entre 1/10 y HP para unidades familiares, y entre y cientos de HP para unidades comerciales e industriales. Actualmente se utilizan en equipos familiares motores monofsicos de fase partida, mientras que para equipos industriales generalmente se usan motores trifsicos, con motor en jaula de ardilla.

7. El fluido refrigerante

Se utiliza para absorber calor en el evaporador y arrastrar ese calor por medio del compresor hasta el condensador, donde cede su calor al medio que lo rodea. Los fluidos refrigerantes son entonces agentes intermediarios para la transferencia de calor, de un lugar a otro. Entre las propiedades que debe reunir un fluido refrigerante, es fundamental tener en cuenta la facilidad que posea este para pasar del estado lquido al gaseoso, pues durante el cambio de estado es cuando el refrigerante absorbe la mayor cantidad de calor.

El gabinete

El gabinete o armario es otro de los componentes importantes del sistema, no slo porque sirve para almacenar cmodamente los productos que hay que conservar, sino, que debe impedir tambin, la penetracin del calor del medio ambiente al interior fro del gabinete.

Para cumplir con esta condicin las paredes de los gabinetes estn aislados con distintos tipos de materiales, mientras que las puertas poseen cierres hermticos para evitar filtraciones de calor desde el exterior.

SISTEMA DE ALTA Y BAJA PRESIN

El sistema de refrigeracin por compresin se divide bsicamente en 2 partes bien definidas, que son: la zona de alta presin y la zona de baja presin. Los elementos que componen la zona de alta presin son los comprendidos desde la vlvula de salida o de descarga del compresor, pasando por el condensador, depsito de lquido (si tiene), y lnea de lquido hasta el dispositivo de expansin. La zona de baja presin comienza en la salida del dispositivo de expansin, y comprende el evaporador y la tubera de aspiracin hasta la vlvula de entrada al compresor.

UNIDADES CONDENSADORAS

En equipos comerciales e industriales se suele agrupar el conjunto motor-compresor sea ste abierto, hermtico o semi-hermtico, el condensador, ventilador y depsito de lquido, sobre una base metlica. A este conjunto de elementos se le denomina unidad condensadora, y se le ubica separada del recinto a enfriar.

FLUIDOS REFRIGERANTES

Para obtener una buena refrigeracin desde el punto de vista comercial, todo refrigerante debe reunir en el mayor grado posible las siguientes cualidades:

1. Calor latente de evaporacin: El nmero de caloras a absorber en su evaporacin ha de ser elevado, a fin de emplear la menor cantidad posible de refrigerante en el proceso de evaporacin, para obtener una temperatura determinada.

2. Punto de ebullicin: Deber ser lo suficientemente bajo, para que siempre sea inferior a la temperatura de los alimentos que se depositen en el refrigerador. En la prctica se utilizan refrigerantes cuyo punto de ebullicin se encuentra en temperaturas del orden de los 20C.

3. Temperaturas y presiones de condensacin: Debern ser bajas para condensar rpidamente a las presiones de trabajo normales y a las temperaturas usuales del medio enfriador que se emplee en el condensador, por ejemplo el aire circulante en el ambiente.

4. Volumen del refrigerante evaporado: Es el espacio que ocupa el refrigerante en estado de vapor, el cual debe ser lo ms reducido posible.

5. Temperatura crtica: Para todos los refrigerantes existe una temperatura, a la cual no se condensan, por grande que sea la presin aplicada sobre ellos. Esta temperatura se denomina temperatura crtica. En refrigeracin es necesario que la temperatura crtica sea lo ms elevada posible.

6. Efecto sobre el aceite lubricante: Todos los compresores requieren ser lubricados, por lo que la naturaleza del refrigerante no debe afectar las caractersticas del aceite empleado, descomponindolo.

7. Tendencia a la inflamacin o explosin: Un buen refrigerante, debe tener entre otras cualidades, la de no ser inflamable, ni explosivo.

8. Accin sobre los metales: No deben atacar los materiales en las distintas piezas de la instalacin.

9. Propiedades txicas: Los fluidos refrigerantes no deben ser de ninguna manera txicos, y por consiguiente no han de resultar nocivos para el cuerpo humano.

10. Localizacin de fugas: Es muy interesante que por su composicin los refrigerantes resulten de fcil localizacin en las fugas que puedan producirse en el sistema.

11. Olor del refrigerante: En lo posible un buen refrigerante, conviene que sea inodoro o a lo sumo de olor soportable.

12. Ecolgico: No deben daar el medio ambiente ni la capa de ozono.

Como es de suponer, todas estas condiciones ideales, no se encuentran en su totalidad reunidas en un determinado refrigerante. Por tal motivo hay que elegir el refrigerante que rena el mayor nmero de estas propiedades, teniendo en cuenta para ello, la aplicacin que se le va a dar al mismo.

REFRIGERANTES MS EMPLEADOS

1. Amoniaco: R 717

Frmula qumica: NH3Punto de ebullicin: -33,3C

Temperatura crtica: 132,8C

Uno de los refrigerantes ms empleados, sobre todo en instalaciones frigorficas de importancia (conservacin de carne, fabricacin de hielo, etc.) es el amoniaco. No obstante tambin se emplea en pequeos refrigeradores y muy especialmente en los de absorcin.

El olor de este refrigerante es bastante desagradable y penetrante, irritando las mucosas y provocando intenso lagrimeo. Considerado bajo este punto de vista el olor es un inconveniente, pero resulta en cambio una ventaja, en comparacin con los refrigerantes inoloros, por lo fcil que resulta localizar un escape.

Su accin sobre las personas es prcticamente nula en proporciones inferiores a 1/30 en exposiciones de una hora. En estado natural es un vapor muy soluble en agua, pudiendo disolverse en este ltimo elemento. El amoniaco que se emplea en los equipos refrigeradores debe ser pursimo, completamente exento de agua.

INFLAMABILIDAD

El amoniaco es inflamable pero slo cuando su temperatura es superior a los 85C. A la temperatura ambiente la combustin es difcil, pero si se lo calienta a la temperatura indicada, se inflama con rapidez y arde con una llama amarillenta, con matices de verde.

El amoniaco es tambin explosivo, aunque dentro de lmites muy restringidos de mezcla con aire. Como sea que en estas proporciones no es posible la permanencia en un ambiente, el peligro de inflamacin por llama abierta es mnimo. De todos modos hay que recordar siempre que existe tal posibilidad, sobre todo cuando se procede a abrir un compresor de amoniaco.

ACCIN SOBRE LOS METALES

El amoniaco no reacciona sobre los metales, pero cuando contiene agua ataca activamente al cobre y al latn, pero no al hierro ni el acero. Como sea siempre hay que prever un cierto contenido de agua, conviene que las vlvulas, armaduras y tubera no sean de cobre ni latn, para evitar posibles inconvenientes.

ESCAPES

El mejor medio para localizar un escape de amoniaco es guindose por el olor penetrante de este refrigerante, aunque por este sistema, lgicamente no podr determinarse el sitio exacto del escape. Visualmente se localiza un escape mediante una varilla de vidrio, sumergida previamente en cido clorhdrico, que se conducir a lo largo de la tubera; el amoniaco de escape, al combinarse con este cido produce un humo blanco.

ACCIN SOBRE LOS LUBRICANTES

El amoniaco es prcticamente inactivo sobre los lubricantes utilizados en refrigeracin.

1. R 11: Tricloromonofluorometano

Frmula qumica: CCL3F

Punto de ebullicin: +23,8C

Temperatura crtica: 198C

Se utiliza casi exclusivamente para la limpieza de los sistemas de refrigeracin.

2. R 12: Diclorodifluorometano

Formula qumica: CCL2F2

Punto de ebullicin: -29,8C

Temperatura crtica: 111,7C

Lubricante: Mineral

Tiempo de vida: 120 aos

Es un gas incoloro e inoloro, prcticamente inofensivo, presenta no obstante algunos inconvenientes, como ser, calor de vaporizacin muy reducido, por cuyo motivo se requiere mayor circulacin de refrigerante; se precisa un mayor volumen de cilindro que empleando amoniaco. Resulta pues, que en resumen una instalacin en la que se emplee R 12 es ms costoso que su equivalente con amoniaco como refrigerante, motivo por el cual se emplea principalmente en refrigeracin familiar y en pequeos sistemas comerciales.

INFLAMABILIDAD

Este refrigerante no es inflamable ni explosivo. Calentndolo con una llama en presencia de oxgeno y vapor de agua, sufre una descomposicin. Toxica para quin la respira.

ACCIN SOBRE METALES

En general su accin corrosiva sobre los metales es nula. Se han llevado a cabo varias experiencias para comprobar su accin sobre los metales, habindose ensayado aluminio, hierro, acero y otros. Ninguno de dichos metales fue atacado por este refrigerante. El cobre, latn y plomo acusan un ligero oscurecimiento pero ninguna corrosin.

La humedad no lo hace corrosivo pero da lugar a la formacin de hielo de consistencia esponjosa que obtura fcilmente los conductos de la instalacin, muy especialmente las vlvulas. Se disuelve ligeramente en el agua, debiendo emplearse siempre sin ella pues en presencia de agua puede llegar a formar cido fluorhdrico, de gran accin corrosiva sobre los metales y el vidrio. A veces suele mezclarse con una pequea cantidad de alcohol metlico para evitar la formacin de hielo.

Nota: El alcohol metlico no debe ser usado para eliminar la humedad ya que corroe y daa el esmalte de las bobinas.

La mejor forma de detectar una fuga de refrigerante, es esparciendo por el sistema espuma de agua jabonosa la que al mezclarse con el refrigerante da lugar a la formacin de burbujas.

ACCIN SOBRE LOS LUBRICANTES

Este refrigerante se mezcla con los aceites minerales en cualquier proporcin, por lo que se recomienda usar aceites que posean densidades elevadas.

1. R 22: Monocloro difluorometano

Frmula qumica: CHCLF2

Punto de ebullicin: - 40,8C

Temperatura crtica: 96C

Lubricante: Mineral y poliol ster

Tiempo de vida: 120 aos

Es otro de los refrigerantes ms utilizados, especialmente en equipos que necesitan proveer muy bajas temperaturas. Se utiliza principalmente en aire acondicionado y refrigeracin industrial.

2. R 502: Mezcla de R 22 48,8% y R 115 51,2%

Frmula qumica: CHCLF2 CCLF2CF3

Punto de ebullicin: - 45,6C

Temperatura crtica: 82C

Lubricante: Mineral y poliol ster

Se utiliza principalmente en refrigeracin industrial, en reemplazo del amoniaco, adems posee un mayor poder frigorfico que el R 22. Posee una gran aplicacin en los tneles de fro, de congelado ultra rpido, a temperaturas cercanas a los 35C.

3. R 134 a: Tetrafluoretano, ecolgico reemplazante del R 12

Frmula qumica: CH2FCF3

Punto de ebullicin: - 26,1C

Temperatura crtica: 101,1C

Lubricante: Poliol ster

Tiempo de vida: 16 aos

ENVASES DE LOS REFRIGERANTES

Los refrigerantes van dispuestos, en estado lquido y gaseoso, en envases metlicos especiales, de forma especial, provisto de vlvulas de salida. Los cilindros de gran capacidad van provistos, adems, de sendos tapones de seguridad. Las capacidades de los cilindros son muy diversas, oscilando entre 3 y 100 Kg.

CDIGO DE COLORES PARA LOS ENVASES DE LOS REFRIGERANTES

R 11: color naranja

R 12: color blanco

R 22: color verde

R 502: color morado

R 717: color rojo

R 134 a: color celeste

TRASVASO DE REFRIGERANTE

El refrigerante se adquiere, para mayor economa, en cilindros de grandes capacidades, son los llamados cilindros de almacenamiento. Para facilitar el transporte del refrigerante a lugares donde se necesita, hay que trasvasarlo a cilindros ms pequeos de unos 3 Kg aproximadamente. Para ello se procede de la siguiente manera: se invierte el cilindro grande, disponindolo sobre un soporte inclinado y se conecta al otro cilindro mediante una tubera.

Primeramente se purga la tubera de comunicacin y luego, una vez dispuesto el cilindro pequeo sobre una balanza, se abren las vlvulas de ambos cilindros. A veces conviene calentar algo el cilindro de almacenamiento a fin de acelerar la salida del refrigerante. Una vez cargado el cilindro pequeo con la cantidad necesaria de refrigerante, se cierran las vlvulas de ambos cilindros.

Para calentar los cilindros se emplear agua tibia o un pao humedecido en agua tibia. No se recomienda utilizar una lmpara de soldar, pues para obtener un calentamiento apropiado se requiere mucha prctica.

Una recomendacin muy importante al trasvasar un refrigerante de un cilindro a otro, es que jams debe llenarse por completo un cilindro de lquido refrigerante, debiendo aprovechar nicamente un 85% de su capacidad total. Llenar un cilindro completamente, en particular cuando la temperatura es baja, es sumamente peligroso. En efecto, si se llena por completo un cilindro en un da fro y se penetra con l en un ambiente caldeado, el lquido refrigerante experimenta una brusca dilatacin que, al traducirse en un notable aumento de la presin, puede llegar a hacer saltar violentamente el tapn de seguridad y si ste fallara, incluso puede estallar el cilindro.

LUBRICANTES UTILIZADOS EN REFRIGERACIN

En forma similar y como cualquier mquina es necesario lubricar las partes mviles del compresor para evitar el desgaste de sus piezas.

El aceite empleado debe ser de origen mineral, libre de organismos animales o vegetales, no debindose congelar, espesar o tornarse espumoso a bajas temperaturas, debe estar exento de impurezas y compuestos corrosivos que puedan afectar las partes metlicas del sistema.

El uso del aceite en exceso tambin es un inconveniente dado que ste es impulsado al condensador donde reduce el poder de disipacin de calor de este ltimo, por tal motivo el aceite empleado debe ser justo el indicado por el fabricante. Un buen aceite debe tener entre otras las siguientes caractersticas:

No contener humedad, materias extraas, cera ni hidrocarburos, con el fin de no daar ni obstruir el dispositivo de expansin u otros componentes del sistema.

Deber ser fluido, de viscosidad aceptable; en otras palabras, un aceite grueso, pegajoso y pesado tiene gran viscosidad, por el contrario un aceite fino que corra fcilmente tiene muy poca viscosidad.

Debe tener una rigidez dielctrica del orden de los 25.000 Volts, es decir, resistencia al paso de la corriente elctrica.

ACEITE POLIOL STER PARA EL R 134 a

Este aceite posee algunas caractersticas diferentes en relacin a los aceites minerales utilizados en los compresores para fluidos refrigerantes no ecolgicos.

Miscible con R 134 a: Esta es la condicin esencial para su utilizacin con el R 134 a, porque el aceite lubricante y el fluido refrigerante deben ser miscibles para garantizar el retorno de aceite al compresor durante su funcionamiento en el sistema.

Ms higroscpico: El poliol ster es aproximadamente 100 veces ms higroscpico que los otros aceites, esto significa que absorbe humedad con mucho ms facilidad, lo que requiere mucho ms cuidado en lo que se refiere a dejar el compresor abierto a la atmsfera (sin los tapones) sin necesidad. El tiempo mximo recomendado que el compresor puede permanecer abierto es de 15 minutos.

Difcil de remover humedad: Una vez que el poliol ster haya absorbido humedad, es muy difcil extraerla o eliminarla. El vaco es capaz de extraer solamente la humedad de la superficie del aceite.

Reacciona con agua: El agua diluida en el aceite, reacciona qumicamente transformndose en cidos y alcoholes. Estos cidos, adems de todos los efectos ya conocidos, todava tienen la caracterstica especial de atacar especficamente el aislamiento del motor del compresor.

DIFERENCIAS DEL R 134 a EN RELACIN AL R 12

Presin de succin menor: Considerando la misma temperatura de evaporacin el R 134 a, tiene una presin menor que el R 12 (cerca de 4 Lb/p2).

Presin de descarga mayor: Considerando la misma temperatura de condensacin el R 134 a, tiene una presin mayor que el R 12 (cerca de 12 Lb/p2).

Carga de gas 5 a 30% menor: Como el efecto refrigerante del R 134 a es mayor que del R 12 y su densidad es menor, se necesita menos masa de fluido en el sistema.

Capilar 5 a 20% mayor en su longitud: Como el efecto refrigerante del R 134 a es mayor que del R 12, se debe disminuir el flujo de fluido refrigerante en el evaporador a travs del aumento de la extensin del capilar.

Incompatibilidad del aceite: El R 134 a no es compatible con los aceite minerales utilizados en los compresores para el R 12, ya que los aceites minerales, no son miscibles con el R 134 a. Por lo tanto los compresores fabricados para trabajar con R 134 a deben ser cargados con el aceite poliol ster con el que se puede mezclar.

Productos clorados incompatibles: El R 134 a y el aceite poliol ster, reaccionan qumicamente con cloro que puede estar presente en un sistema de refrigeracin. Por lo tanto la limpieza del sistema es requisito esencial para su operacin adecuada. Para ejecutar esta limpieza, se recomienda el uso de nitrgeno.

R 134 A:

El R 134 a es un refrigerante no perjudicial para el medio ambiente y cumple con los severos requisitos de las autoridades en lo que se refiere a la proteccin de la capa de ozono. Junto con componentes y elementos adecuados, como por ejemplo: Compresor, Vlvula de expansin termosttica y Filtro secador. El 134 a es el refrigerante ideal recomendado oficialmente como sustitucin al refrigerante R12, perjudicial para la capa de ozono.

PROPIEDADES FSICAS

El R134 a tiene un estructura molecular distinta a la del R12. Esto significa que el R134 a puede escaparse con ms facilidad a travs de pequeos puntos de fuga del sistema de Refrigeracin.

El 134 a es un refrigerante que a sido sometido rigurosamente a prueba, y que ha sido usado durante mucho tiempo en acondicionamiento de aire de la industria del automvil.

El 134 a no es inflamable ni toxico.

Una gran parte de los controles de Refrigeracin pueden usarse directamente en sistemas de refrigeracin con 134 a. Como por ejemplo: Presostatos, Termostatos y visores de Lquido.

PRECAUCIONES PARA LA CARGA DEL SISTEMA CON 134 A

Naturalmente hay que usar nuevos manmetros. No contaminados con otros refrigerantes y con escalas especiales para 134 a.

Antes de la carga del refrigerante el sistema tendr que ser vaciado y secado rigurosamente. El mejor resultado se obtiene con una Bomba de Vaco de doble etapa, la Bomba de Vaco tiene que ser idnea para el refrigerante 134 a y no debe haber sido anteriormente usada ni debe usarse para otros refrigerantes.

Solamente deben usarse cilindro de carga y unidades de vaciados exclusivos para 134 a. Bajo ninguna circunstancia estos equipos deben haber estado en contacto con refrigerante 12 o con aceite mineral.

EVAPORADORES

Es la parte del sistema donde el lquido refrigerante se evapora, absorbiendo para ello el calor contenido en los productos a enfriar.

Paso del refrigerante por el evaporador: En la siguiente figura se expresan los diversos estados que atraviesa el refrigerante a su paso por el evaporador despus de ser expansionado a travs del estrangulamiento a que da lugar el dispositivo de expansin.

Antes de llegar a dicho punto el refrigerante, como ya se ha indicado anteriormente, se halla en estado lquido a alta presin, y despus de atravesar el citado estrangulamiento se convierte en un instante en lquido a baja presin. Al efectuarse este descenso de presin tiene lugar la ebullicin y consiguiente absorcin de calor, en una accin parecida a la ebullicin del agua, originando las clsicas burbujas.

Mientras avanza a lo largo del evaporador, la masa del lquido conteniendo burbujas de vapor se convierte en masa de vapor que arrastra gotas de lquido, mezcla que se denomina vapor hmedo. Finalmente, cuando las ltimas gotas de lquido se han evaporado, obtenemos el denominado vapor saturado. La temperatura del vapor saturado aumenta debido al calor que absorbe del ambiente a enfriar, y cuando llega a un punto ms alto que la temperatura de saturacin, se denomina vapor recalentado.

TIPOS DE EVAPORADORES

Siendo extenso el campo de aplicaciones del fro artificial, y asimismo tan variadas las diferentes condiciones que deben cumplirse en cuanto a temperatura y grado de humedad, se comprende el empleo de diversos tipos evaporadores, variando unos de otros en su forma y construccin.

Esta diversidad de tipos se clasifica de acuerdo al tipo de dispositivo de expansin que utilizan, en 3 grandes grupos:

1. Evaporador tipo inundado (vlvulas de flotador)

2. Evaporador tipo seco (tubo capilar vlvulas de expansin)

3. Evaporador tipo semi-inundado (vlvulas de expansin tubo capilar)

EVAPORADOR INUNDADO

Este como su nombre lo indica conserva el evaporador casi totalmente lleno de lquido refrigerante, las formas que adoptan son muy variadas, pero su construccin se basa, sin embargo, en el mismo principio, o sea, la de un depsito cilndrico al que se unen unos tubos tal como se observa en la figura, donde se mantiene el nivel de lquido adecuado por medio de una vlvula de flotador.

El principio de flotador puede definirse como una vlvula colocada en el lado de alta o baja presin del sistema para permitir la entrada de refrigerante lquido a medida que sea necesario, siendo controlada su accin por el nivel de lquido en el mencionado depsito que normalmente debe hallarse lleno en sus 4/5 partes dejando el 5 espacio libre para los vapores desprendidos de la ebullicin.

Estos evaporadores son los de mayor rendimiento, ya que al hallarse toda su superficie baada en lquido refrigerante, se obtiene una plena ebullicin en toda la masa en forma muy vigorosa con la consiguiente y rpida absorcin de calor en toda la superficie del evaporador, motivo por el cual se utilizan netamente en refrigeracin industrial, principalmente en sistemas de amoniaco, por lo que su construccin no puede ser cobre.

EVAPORADOR SECO

Este si bien es cierto no se encuentra lleno de lquido, tampoco esta totalmente seco, contiene la cantidad de lquido refrigerante absolutamente necesaria, reduciendo al mnimo la cantidad de refrigerante en el sistema, y formando un flujo continuo entre el dispositivo de expansin y la admisin del compresor, se diferencian de los inundados ya que en ellos el refrigerante se encuentra en su mayor parte, en estado gaseoso, generalmente utilizan como dispositivo de expansin tubo capilar. Estos evaporadores se utilizan netamente en refrigeracin familiar y pequeos sistemas comerciales, ya que son los de menor rendimiento, existen variadas formas y modelos.

EVAPORADOR SEMI-INUNDADO

Este evaporador consiste en una variante de los 2 anteriores, esta formado por una serie de tubos cuyo extremo esta conectado a un colector o tubo de mayor dimetro, por donde se realiza la entrada comn de refrigerante lquido; el otro extremo de los tubos desembocan en un colector de mayor dimetro que el de entrada por donde se efecta la succin de refrigerante de manera uniforme.

En este tipo de evaporadores es de vital importancia que estn a nivel, a fin que la distribucin de lquido sea igual a travs de todos los tubos conectados en paralelo. En los 3 sistemas, el primer paso estriba en el control del refrigerante, que debe entrar en el evaporador en la misma proporcin que lo absorbe el compresor.

Estos evaporadores son de mayor rendimiento que los de tipo seco y menor que los de tipo inundado, motivo por el cual se utilizan en refrigeracin comercial y semi-industrial.

EVAPORADOR DE AIRE FORZADO

Este modelo de evaporador esta formado por un serpentn de tubo de cobre liso sin costuras y aletas de aluminio adheridas para aumentar la superficie de absorcin de calor, se le agrega un ventilador que hace circular aire forzado a travs de l, aumentando as considerablemente la absorcin de calor y reduciendo, en consecuencia, la superficie del evaporador que se necesitara empleando el tipo de circulacin de aire natural y tubo desnudo.

CLCULO DE EVAPORADORES

El nmero de caloras que puede absorber en una hora, se lo denomina capacidad del evaporador y se expresa en kilo caloras por hora (k cal/hora). Para obtener una transmisin ptima del calor a travs de la pared metlica del evaporador conviene que sta sea delgada, buena conductora del calor y que la diferencia de temperatura sea grande. La capacidad se calcula mediante la siguiente frmula:

Q = S (t1 t2) k

Donde:

Q = Capacidad del evaporador en k cal/hora

S = Superficie del evaporador en metros cuadrados (m2)

t1 = Temperatura exterior del evaporador en grados centgrados (C)

t2 = Temperatura de ebullicin del refrigerante (C)

k = Coeficiente de conductividad que depende de la forma de evaporador y del sistema (K).

La longitud se calcula mediante la siguiente frmula:

S

L = -------

V.T.

Donde:

L = Longitud (mts)

S = Superficie (mts2)

V.T. = Superficie por metro lineal (V.T. = valor tabla)

VALORES DEL COEFICIENTE (para evaporadores) K

Evaporador deSin

Ventilacin

ForzadaCon ventilacin por aire forzado velocidad dada en mts./minutos

50100150200250

Tubos lisos9,5 a 11,51624324048

Tubos con aletas4,5 a 6,5913161922

A continuacin transcribimos una serie de tablas que nos proporcionan datos tiles sobre tubos de acero, tubos con aletas y tubos de cobre utilizados en la construccin de evaporadores y condensadores

TUBOS DE ACERO PARA EVAPORADORES

Tubo deDimetro

Exterior

en mmEspesor

de pared

en mmSuperficie

exterior por

metro lineal

en mm2Peso por

metro lineal

en kg.

1/4132,50,0400,62

3/8172,50,0530,85

1/22130,0661,25

3/4273,50,0851,95

1...333,50,1042,45

1 1/4.413,50,1303,10

TUBOS CON ALETAS PARA EVAPORADORES Y CONDENSADORES

Tubos deDimensiones

De las aletas

en mmSeparacin

ptima entre

aletas en mmSuperficie lateral

por m. Lineal

en m2

1/265 x 65100,25

5/875 x 75120,30

3/490 x 90140,35

1...100 x 100160,40

TUBOS DE COBRE PARA EVAPORADORES Y CONDENSADORES DESNUDOS

Tubo deDimetro

exterior

en mmSuperficie

exterior por

metro lineal en m2Peso por

metro lineal

en kg.

7,50,02350,18

3/8100,03140,25

12,50,03930,32

5/8160,05030,42

3/4200,06300,53

Para utilizar prcticamente estas tablas encararemos en forma sencilla el clculo de la superficie y longitud de un evaporador.

EJEMPLOS

1. Calcular la superficie y longitud necesaria de un evaporador de tipo serpentn formado por una tubera de cobre desnudo de 3/4 enfriado por una conveccin de aire natural, cuya capacidad evaporativa debe ser de 30.000 Kcal/da, siendo la temperatura de ebullicin del refrigerante empleado de 5C y la temperatura de rgimen de la cmara de 2C. El valor del factor K es de 10 y la superficie por metro lineal (V.T. = valor tabla) es de 0,0630 mt2.

2. Hacer el mismo clculo para un evaporador de tubo aletado de 3/4, enfriado por una conveccin de aire forzado, cuya velocidad del ventilador es de 250 mts./minuto. El valor del factor K es de 22 y la superficie por metro lineal (V.T.) es de 0,35 mt2.

1. S = ?

L = ?

Q = 30.000 Kcal/da

t1 = 2C

t2 = - 5C

K = 10

V.T. = 0,0630 mt2

Q = S (t1 t2) k

S = Q

(t1 t2) k

Q = 30.000 Kcal/da

24 Hrs.

Q = 1.250 Kcal/Hrs.

AT = t1 t2AT = 2 (- 5)

AT = 2 + 5

AT = 7C

S = 1.250

7 10

S = 1.250

70

S = 17,8 mts2

L = S

V.T.

L = 17,8

0,0630

L = 282 mts.

2. S = ?

L = ?

Q = 1.250 Kcal/Hr

AT = 7C

K = 22

V.T. = 0,35 mt2

S = Q

(t1 t2) k

S = 1.250

7 22

S = 1.250

154

S = 8 mts.

L = 8

0,35

L = 22 mts.

EL COMPRESOR

El compresor es el elemento del sistema encargado de succionar el gas refrigerante proveniente del evaporador, comprimirlo y enviarlo a presin adecuada hacia el condensador.

TIPOS DE COMPRESORES

Entre los tipos ms comunes de compresores utilizados en refrigeracin tenemos:

1. Compresor alternativo (accin reciproca o de pistn):

a) Abiertos

b) Hermticos

c) Semi-hermticos

2. Compresor rotativo

COMPRESOR ALTERNATIVO

Es el tipo ms usual de compresor, tambin llamado de accin reciproca o de pistn, ya que por cada revolucin del eje del compresor efecta un ciclo completo, osea, la succin y compresin o descarga del fluido refrigerante.

Las lminas de succin y descarga de este compresor, jams estn al mismo tiempo las 2 abiertas o las 2 cerradas, sino que trabajan en forma alternativa, en una accin reciproca del pistn. Segn su construccin estos compresores pueden ser abiertos, hermticos o semi-hermticos.

COMPRESOR ALTERNATIVO TIPO ABIERTO

Este tipo de compresor esta formado por un cuerpo o carcaza, uno o varios cilindros, cigeal o excntrica, pistones, bielas, culata, vlvulas (una de aspiracin y otra de descarga), volante, prensaestopa o sello, empaquetaduras y vlvulas de servicio.

El sistema trabaja en la siguiente forma:

Cuando el pistn se mueve hacia abajo, se crea una zona de baja presin entre la parte superior del pistn, la tapa de cilindro y la lnea de succin del evaporador. Esto hace que el refrigerante caliente vaporizado entre a la zona de baja presin. Al subir el pistn, acta sobre el gas comprimindolo y lo empuja a alta presin y mayor temperatura hacia el condensador a travs de una pequea vlvula.

Las vlvulas estn diseadas de manera tal que cuando una se abre la otra permanece cerrada. Al descender nuevamente el pistn atrae vapores de gas caliente provenientes del evaporador, lo comprime al subir y de esta forma se repite el ciclo. La biela est unida al pistn mediante un perno llamado perno pistn. En el otro extremo, mediante un sistema especial cojinete de biela se encuentra unida al cigeal, que sirve para transformar el movimiento de rotacin que entrega el motor que est unido al cigeal por medio de un eje, en un movimiento rectilneo.

La vlvula que controla el flujo del refrigerante proviene del evaporador, es decir de la lnea de baja presin recibe el nombre de vlvula de baja presin o de succin. La vlvula que esta en la lnea de descarga que comunica con el condensador se llama vlvula de alta o de descarga.

El pistn tiene colocados a presin unos anillos construidos con materiales especiales que se denominan anillos del pistn, tienen como funcin evitar el escape de gas entre el pistn y las paredes del cilindro. Ayudan a aumentar la eficiencia del equipo. La seccin del compresor que contiene la biela y el cigeal, est llena de aceite que se utiliza como lubricante. El conjunto que contiene el aceite se denomina CARTER.

La mayora de los compresores que se utilizan en refrigeracin son de un cilindro, pero los hay de varios cilindros. Podemos concretar el trabajo de un compresor de la siguiente forma: cuando el pistn baja se produce una zona de baja presin, entran vapores refrigerantes, la vlvula de alta permanece cerrada, la de baja est abierta. Cuando el pistn sube se comprime el gas refrigerante, se cierra la vlvula de baja o admisin y se abre la vlvula de alta o de descarga. El proceso es similar al que se cumple en un motor de automvil.

CUERPO DEL COMPRESOR

Es un bloque de hierro fundido de primera calidad, finsimo y exento de poros, con aleacin especial semiacero. Consta de una o dos partes; en este ltimo caso, una para el bloque de cilindro y la otra (crter) para el alojamiento del eje.

Cuando forma un solo bloque lleva una tapa en la parte inferior para facilitar el acceso a las bielas y pistones en caso de avera. Los compresores con cigeal llevan en el lado del volante una tapa lateral, donde va alojado el prensaestopas que permite la colocacin del cigeal.

En algunos modelos de compresores, dicha tapa, en lugar de ir al lado del volante, sirviendo de alojamiento al prensaestopas, se halla al otro extremo, cumpliendo la misma finalidad de facilitar la colocacin del cigeal.

Las paredes de los cilindros son rectificadas y pulidas a espejo con tolerancias muy rigurosas. La parte exterior de las paredes de los cilindros adopta la forma de aletas, a fin de aumentar la superficie de radiacin del calor producido por la friccin de los pistones en las paredes de los cilindros. Algunas marcas de compresores emplean camisas cuyas paredes interiores son tambin rectificadas y pulidas, que se insertan en el cuerpo de cilindros, facilitando as su reparacin que se limita a la sustitucin de dichas camisas.

En el cuerpo del compresor se hallan los cojinetes de rozamiento del cigeal o excntrica. Algunos modelos pequeos emplean la misma fundicin rectificada, aunque la mayor parte de los compresores van equipados con cojines de bronce fosforoso. En los compresores del tipo de excntrica, los 2 cojinetes se hallan en la misma carcasa o cuerpo y no pueden desequilibrarse. En los modelos de cigeal, uno va en la carcasa y el otro en la tapa lateral, por lo que al montar el compresor debe tenerse en cuenta el perfecto ajuste y alineacin de ambos cojinetes.

Las superficies de rozamiento de los cojinetes estn ranuradas de forma que permitan una distribucin uniforme y completa del aceite lubricante. En gran parte de compresores hay una bola-tope que se aloja entre una concavidad del eje cigeal y de la tapa del cojinete posterior (lado opuesto al del volante) y cuerpos de aluminio, con destino preferentemente a equipos frigorficos destinados al enfriamiento de unidades de transporte, o acondicionamiento de vehculos, en los que tiene importancia el peso del equipo.

CIGEAL Y EXCNTRICA

Los cigeales que se emplean en los compresores son similares en apariencia y construccin a los usados en los motores de automvil. Se construyen normalmente de acero estampado, o de hierro forjado de aleacin y dureza especiales, con las superficies de rozamiento completamente rectificadas y pulidas. Pueden ser sencillos o dobles, segn el compresor sea de uno o de dos cilindros.

El eje del cigeal est perfectamente balanceado a fin de evitar la ms pequea vibracin. Los de tipo sencillo llevan contrapeso, lo que no ocurre generalmente en los dobles. El cigeal lleva una parte cementada, donde se ajusta el prensaestopas, con el que forma un cierre hermtico. Va asimismo provisto de una ranura para obtener una lubricacin adecuada en este punto.

Las excntricas se componen de un eje recto, en el que se ajusta la excntrica. Puede ser sencilla o doble, en el primer caso lleva contrapeso, mientras que en las del tipo doble acta ella misma de contrapeso. Las superficies de rozamiento del eje son rectificadas y finalmente pulidas, con tolerancias muy rigurosas. La excntrica se construye normalmente de hierro fundido.

BIELAS

Las bielas son de acero, de aluminio, de bronce o de fundicin, con rozamientos generalmente de bronce fosforoso o de metal blanco antifriccin y de gran superficie. Debido a la corta velocidad y baja temperatura de trabajo de los compresores frigorficos y al perfecto ajuste de sus partes, el desgaste de estos cojinetes es insignificante, siempre que se mantenga el nivel de aceite requerido.

Al montar las bielas debe tenerse en cuenta que un ajuste demasiado fuerte sobre el cigeal causara una sobrecarga en el motor, con el consiguiente exceso de consumo del mismo y un recalentamiento innecesario del compresor.

PISTONES

Normalmente son de hierro fundido especial, aunque ltimamente y en especial en los compresores que emplean refrigerantes 12 22 y que trabajan a velocidades altas, se utilizan pistones de aleaciones de aluminio. Generalmente van equipados con anillos rectificados que aseguran una perfecta hermeticidad con el cilindro.

Los anillos estn construidos de hierro fundido y se alojan en una o varias ranuras practicadas en la periferia del pistn. Llevan un corte para facilitar su ajuste y deben manejarse con el mayor cuidado, especialmente cuando se sacan del pistn a fin de evitar su rotura. El calor los dilata, por lo que se ajustan de principio ms fuertemente que los de automvil, ya que en stos la temperatura es ms elevada que en los compresores frigorficos.

VLVULA DE DESCARGA

Esta vlvula cumple 2 funciones, primero mantener un cierre hermtico entre la parte de alta y baja del sistema, mientras el compresor se encuentra detenido evitando que el refrigerante comprimido retroceda nuevamente a la cmara del cilindro.

La segunda funcin que debe cumplir esta vlvula, es abrirse en cada movimiento ascendente del pistn, cerrndose al completar la compresin para evitar el retroceso de gases cuando el pistn descienda. Existen distintos tipos de vlvulas, fundamentalmente estn formadas por una lmina de acero de muy buena calidad, que sella hermticamente un orificio situado en el llamado plato de vlvulas, que no es otra cosa que una pieza de acero rectificada.

Para lograr que la lmina apoye perfectamente sobre el plato, existen 2 sistemas; uno de ellos utiliza para el cierre a presin la propia elasticidad de la lmina, mientras que el otro sistema se basa en la presin ejercida sobre la lmina por uno o ms resortes.

VLVULA DE SUCCIN

La vlvula de succin va montada sobre el mismo plato que la de descarga, accionando en sentido opuesto a sta. Cuando el pistn desciende se abre la vlvula de succin permitiendo entrar al cilindro los gases refrigerantes provenientes del evaporador. En las figuras se ilustran distintos tipos de vlvulas y plato de vlvulas.

CULATA O CABEZAL

Al igual que el cuerpo del compresor la culata es de hierro fundido y se encuentra encima mismo del cilindro y plato de vlvulas. Posee interiormente 2 cavidades aisladas entre s, pero comunicadas una de ellas, con la vlvula de succin y el conducto proveniente del evaporador y la otra cavidad con la vlvula de descarga y el conducto que va al condensador.

Puesto que la culata est comunicada con la parte de alta presin del sistema, las tuercas de fijacin de la misma deben ir fuertemente apretadas, a fin de evitar toda fuga de refrigerante a travs de las empaquetaduras entre el plato de vlvula y la culata.

PRENSAESTOPAS

Un inconveniente de los compresores (no hermticos) es la prdida de gas refrigerante por donde el eje del compresor atraviesa el crter y sale al exterior. Sin embargo, puede decirse que actualmente este inconveniente se evita, o al menos se reduce en gran manera, mediante el empleo de los modernos prensaestopas metlicos o sellos.

Bsicamente constan de 2 partes bien definidas que son: una fija en el cuerpo del compresor y otra mvil que gira adosada al eje. Hay varios tipos de ellos, pero los ms empleados son 2, el prensaestopas de fuelle y el de diafragma. El primero de ellos se compone de un fuelle elstico de cobre, de paredes muy finas que por uno de sus extremos va aprisionado entre la tapa y el crter del compresor mediante una junta hermtica, y por el otro extremo se mantiene continuamente en contacto con un resalte del eje por la accin de un resorte helicoidal de presin.

En la siguiente figura se ilustra un prensaestopas de fuelle. El prensaestopas de diafragma es similar al anterior pero en lugar de fuelle lleva una membrana elstica anular que por su periferia va apretada entre la tapa de cierre y el cuerpo del compresor, al igual como en el prensaestopas de fuelle. Por su parte central el cierre hermtico se realiza mediante un collarn que se mantiene constantemente apretado contra el resalte del eje por intermedio de un anillo y un soporte de presin. Hay tambin prensaestopas combinados con diafragma y muelle de presin que emplean un anillo de caucho.

EMPAQUETADURAS

Se utilizan en las uniones de las piezas de acople del compresor, como ser: unin de vlvulas de servicio al cabezal del mismo, tapa de sujecin de sello prensaestopas, plato de vlvulas en su unin con el cabezal del compresor y con la culata del mismo, etc.

Se fabrican en distintos materiales como ser: plomo, compuesto especial con amianto y tela metlica (Glioerit), cartn de composicin especial, etc. El tamao, espesor y forma de las juntas, depende del tipo de equipo de que se trate, acondicionadas a las caractersticas tcnicas de cada uno de ellos y de la funcin a cumplir en cada caso. En la siguiente figura se muestran distintos tipos de empaquetaduras.

VLVULAS DE SERVICIO

Son elementos que nos permiten en cualquier momento controlar el funcionamiento del compresor. Por medio de dichas vlvulas podemos realizar las siguientes operaciones: efectuar vaco dentro del sistema, proceder a la carga de refrigerante, desacoplar el compresor del resto del equipo, etc.

As mismo nos permiten realizar los siguientes controles: medicin de presin en el sistema de baja y de alta, colocando en cada caso los elementos de medicin correspondiente como ser manmetros, vacumetros, manovacumetros; verificar el funcionamiento del compresor, y sus partes componentes, etc. En la siguiente figura observamos una vlvula de servicio comn.

VLVULAS DE SERVICIO

La vlvula de servicio consta de las siguientes partes:

a) Un cuerpo de fundicin amarilla (latn) con tres orificios.

b) Un vstago de acero (o de latn) que se desliza a rosca dentro del cuerpo de la vlvula.

c) Una pieza de presin a rosca cuya finalidad es apretar la empaquetadura que lleva la vlvula por el extremo de maniobra del vstago. La empaquetadura asegura la hermeticidad del conjunto.

d) Un asiento de entrada consiste en una pieza de unin roscada a la que se asegura el tubo de la lnea de baja o el de alta, segn vaya dispuesta la vlvula sobre el lado de succin o el de compresin del compresor, respectivamente.

e) Un asiento amplio, que forma parte del cuerpo de la vlvula, y que se conecta, mediante una junta, al lado de succin o compresin del compresor.

f) Un tapn de servicio que cierra el orificio (cuando no se utiliza) para la conexin del manmetro o vacumetro.

Funcionamiento de una vlvula de servicio. Cerrando el vstago a fondo (cierre en avance), queda establecida la comunicacin entre el orificio de servicio c (para el manmetro) y el cuerpo del compresor A. Si se cierra el vstago hacia fuera (cierre en retroceso) quedan en comunicacin el orificio de entrada o salida de refrigerante B y el cuerpo del compresor A. En posicin intermedia entre las dos mencionadas, quedan en comunicacin los tres pasos de la vlvula, es decir, orificio de servicio, orificio de entrada o salida de refrigerante y el cuerpo del compresor. Estas tres posiciones se muestran en la figura.

FUNCIONAMIENTO DE UNA VLVULA DE SERVICIO DE SUCCIN

La funcin general de la vlvula es como sigue: cuando el sistema est trabajando normalmente, la vlvula se cierra hacia atrs con el tapn colocado en la conexin para el manmetro. As se obtiene una corriente continua de refrigerante evaporado por la lnea de succin, a travs de la vlvula y hacia la zona de admisin del compresor.

Para colocar el manmetro se quita el tapn, ya que con la vlvula cerrada hacia atrs esta conexin permanece cerrada y no puede, por consiguiente, escapar el refrigerante ni entrar aire en el sistema. Cuando el manmetro est adecuadamente acoplado se gira la vlvula la mitad de su vuelta hacia la derecha, con lo que todos los conductos entre el sistema y el manmetro quedarn abiertos, adems de existir un paso normal de refrigerante evaporado a travs del cuerpo de la vlvula.

FUNCIONAMIENTO DE UNA VLVULA DE SERVICIO DE DESCARGA

La vlvula de servicio de descarga es del mismo tipo y a menudo de igual tamao que la de aspiracin, y va colocada entre la culata del compresor y el condensador.

Sirve para regular a mano la corriente de refrigerante comprimido a alta presin que va del compresor al condensador, y tiene asimismo una conexin para el manmetro. La base se atornilla al conducto de descarga del compresor, y la lnea de conexin del condensador, a la salida de la vlvula.

La posicin normal de trabajo es la ya citada cierre hacia atrs. De esta forma puede sacarse el tapn y colocarse el correspondiente manmetro de alta presin; la vlvula se abre entonces una vuelta y la presin existente en el lado de alta se registra en dicho manmetro.

Como que esta vlvula se conecta a la parte ms alta del condensador, donde se regoge el aire y gases falsos que puedan haber en el sistema, la conexin para el manmetro facilita una salida a dichos gases, operacin llamada purga.

A menudo es necesario desmontar el compresor del sistema para su reparacin o colocacin de uno nuevo, lo cual puede efectuarse con muy escasas prdidas de refrigerante cerrando las vlvulas de servicio, aspiracin y descarga.

Se quitan los tornillos de sujecin de las vlvulas con su base y, dejando aqullas conectadas a sus lneas respectivas (descarga y aspiracin), se separan del compresor. El refrigerante de alta presin en el condensador y parte del sistema queda cerrado por la vlvula se servicio de descarga, y el de retorno en la lnea de aspiracin, igualmente por la vlvula de servicio de aspiracin.

Los vstagos de estas vlvulas de servicio son recambiables en la mayora de los casos.

VOLANTE

Va acoplado al eje del cigeal o excntrico y hace girar el compresor por medio de la transmisin de una o ms correas que conectan con la polea del motor. El volante se sujeta al extremo del eje por medio de una tuerca; si sta se afloja, el volante roza con el eje y produce un silbido que puede tomarse a menudo equivocadamente por el ruido que produce una pieza desgastada en el interior del compresor.

En algunos modelos de compresores, el volante va provisto de unas palas en sus radios, para ayudar a la ventilacin sobre el condensador de aire, especialmente cuando por su estructura stos se hallan desplazados del rea que cubre directamente el ventilador acoplado a la polea del motor.

Los dimetros del volante y de la polea del motor determinan la velocidad del compresor. Los compresores con condensadores refrigerados por aire emplean poleas a las que se acoplan unas palas de ventilador para la refrigeracin del condensador.

COMPRESOR ALTERNATIVO TIPO HERMTICO

Se conocen bajo esta denominacin todos aquellos equipos de refrigeracin que llevan el compresor y el motor elctrico encerrados en una cpsula comn hermtica. Se construyen para evitar los inconvenientes de fuga de refrigerante a travs del prensaestopas o sello.

Los conductores elctricos para el suministro de corriente al motor tienen que atravesar la cpsula hermtica pero este inconveniente no disminuye la hermeticidad ya que es una parte fija y no mvil. Tambin quedan suprimidas las correas, ya que en estos equipos el compresor va acoplado directamente al eje del motor y su velocidad es del orden de las 2.800 RPM todo esto significa que a igualdad de potencia los equipos hermticos son de menores dimensiones que los equipos abiertos siendo en consecuencia el consumo de energa elctrica menor.

VENTAJAS DEL COMPRESOR HERMTICO

1. Eliminacin del prensaestopas o sello y de las consiguientes prdidas de gas.

2. Funcionamiento silencioso y sin golpeteos

3. Menor dimensin y consumo elctrico que los equipos abiertos de igual potencia

4. Al no haber partes mviles visibles quedan descartados los peligros de que su movimiento sea trabado por algn agente externo.

Dentro de la carcaza de buen espesor se ubican los siguientes elementos:

La tubera de aspiracin o de baja que viene del evaporador

El bobinado del motor y el eje del mismo estn acoplados a una excntrica o cigeal que comanda la biela y sta al pistn.

El pistn se desliza dentro del cilindro

La tapa de cilindros incluye el plato de vlvulas

Luego el gas comprimido pasa a una cmara silenciadora que tiene como misin amortiguar el ruido provocado por el bombeo del compresor y constituye el amortiguador del equipo.

Es importante destacar que la lmina de succin no est conectada al tubo procedente del evaporador, sino que aspira los vapores que dicho tubo introduce dentro de la carcaza, la que se encuentra totalmente llena de refrigerante en estado gaseoso.

El compresor alternativo tipo hermtico tambin llamado unidad sellada, por ser totalmente hermtico o motocompresor, por ser dos en uno, no debe, pero en ocasiones puede ser reparado.

DESARME DE UN MOTOCOMPRESOR HERMTICO ALTERNATIVO

COMPRESOR ALTERNATIVO TIPO SEMI-HERMTICO

Es una variante de los 2 anteriores, es decir del compresor abierto y del compresor hermtico, rene todas las ventajas del modelo hermtico, pero adems permite atender fcilmente el mantenimiento y reparacin de su mecanismo interior.

Posee un crter o cuerpo de fierro fundido que incorpora en su interior el mecanismo de compresin y el motor elctrico y adems posee culatas y tapas de acceso al interior; debido a estas caractersticas y ventajas es uno de los compresores ms utilizados, principalmente en refrigeracin comercial e industrial..

COMPRESOR ROTATIVO

Este tipo de compresor se utiliza principalmente en sistemas de aire acondicionado (tipo ventana). En este compresor los ciclos de aspiracin y compresin se verifican simultneamente por la rotacin continua de un rodillo excntrico que rueda constantemente contra las paredes internas de un tambor hermtico.

En el interior del compresor los lados de alta y baja presin estn separados por un tabique que se apoya continuamente sobre la periferia del rodillo. Estos compresores son de dimensiones, consumo elctrico y peso algo menores que los compresores alternativos o de pistn a igualdad de potencia; su funcionamiento es ultra silencioso y sin golpeteos, su construccin requiere de gran precisin, un perfecto ajuste entre sus piezas mviles y material de primera calidad; estos compresores no tienen reparacin.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Admitamos que se inicia el movimiento en vaco, es decir sin gases:

Posicin 1: El rodillo inicia el movimiento en sentido de la flecha

Posicin 2: El rodillo gir de vuelta (90) y ya se inicio la aspiracin de los gases

Posicin 3: El gas ya ocupa medio tambor luego de un giro de media vuelta (180). La vlvula no se abre pues no hay gas en el lado de alta.

Posicin 4: Continua la aspiracin, el gas ocupa ya las 3/4 partes del tambor. El rodillo gir vueltas (270).

Posicin 5: Ya se ha cumplido una vuelta completa. Los gases aspirados ocupan toda la parte libre del tambor.

Posicin 6: Continua la aspiracin y ya se inicio la compresin de los gases aspirados en el ciclo ant