REFRIGERANTES

Un refrigerante es un producto químico que se emplea para producir refrigeración. Los principales usos son los refrigeradores y los acondicionadores de aire.

El principio de funcionamiento de algunos sistemas de refrigeración se basa en un ciclo de refrigeración por compresión, que tiene algunas similitudes con el ciclo de Carnot y utiliza refrigerantes como fluido de trabajo.

Historia

En los años 1980 comenzaron las preocupaciones por la capa de ozono, los refrigerantes más usados eran los clorofluorocarbonos R-12 y R22. El primero era empleado principalmente para aire acondicionado de vehículos y para pequeños refrigeradores; el segundo para aire acondicionado, refrigeradores, y congeladores comerciales, residenciales y ligeros. Algunos de los primeros sistemas emplearon el R-11 por su bajo punto de ebullición, lo que permitía construir sistemas de baja presión.

La producción de R-12 cesó en Estados Unidos en 1995, y se planea que el R-22 sea eliminado en el 2010. Se está empleando el R-134a y ciertas mezclas (que no atentan contra la capa de ozono) en remplazo de los compuestos clorados. El R410a (comúnmente llamada por su nombre comercial Puron®) es una popular mezcla 50/50 de R-32 y R-125 que comienza a sustituir al R-22.

Propiedades

El refrigerante ideal tiene buenas propiedades termodinámicas, no es corrosivo y es seguro. Dichas propiedades son un punto de ebullición debajo de la temperatura deseada, un alto calor de vaporización, una densidad moderada en su forma líquida y una relativamente alta densidad en su forma gaseosa. Dado que el punto de ebullición y la densidad gaseosa son afectadas por la presión, los refrigerantes deben ser diseñados para una aplicación en particular eligiendo la presión en la que operarán.

Las propiedades corrosivas deben ser compatibles con los materiales usados para el compresor, tubos, evaporador y condensador. Las consideraciones sobre seguridad incluyen la toxicidad e inflamabilidad.

Tipos

Existen varios tipos de refrigerantes según su composición química.

CFC: Cloroflurocarbonados
HCFC: Hidrocloroflurocarbonados
HFC: Hidroflurocarbonados
HC: Hidrocarburos (alcanos y alquenos)
NH3: Amoniaco

ALGUNAS HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA REFRIGERACION

BOMBA DE VACÍO. La bomba de hacer vacío es uno de los equipos mas útiles en refrigeración, En vista de que de un buen vacío depende el buen funcionamiento del sistema.

MANÓMETROS. Los manómetros o múltiple de manómetros permiten al técnico diagnosticar problemas y facilitan la carga de refrigerante. El juego consta de un manómetro compuesto incluye el manómetro de baja presión y el manómetro de vacío en uno solo, este generalmente es de color azul, el manómetro de alta presión generalmente de color rojo y el múltiple o cuerpo del juego.

CORTATUBOS. Para cortar tubo de cobre de uso en refrigeración doméstica se utiliza básicamente el cortatubos. Herramienta provista de rodillos, una cuchilla quita rebabas, una cuchilla circular y un tornillo de ajuste. Estas herramientas se encuentran en dos tamaños uno que es estándar y otro pequeño que se utiliza en sitios de difícil acceso para el de tamaño estándar.

DOBLADO DE TUBO DE COBRE. Debe tenerse cuidado en el doblado de un tubo para un trabajo específico. El tipo mas simple de herramienta para doblar es el resorte Cuando se usa un resorte externo se introduce sobre el exterior de él y evita que se aplaste.  Cuando se usa un doblador de resorte siempre se dobla el tubo un poco mas de lo requerido y luego se regresa al ángulo correcto, esto afloja el resorte para su fácil remoción. La dimensión del tubo a doblar con resorte es de hasta 10 milímetros de diámetro.

OTRAS HERRAMIENTAS:
Equipo de soldadura y corte oxiacetilénico
Alicates universales
Alicates de corte
Brocas
Cinta métrica
Destornilladores
Detector de fugas electrónico
Juegos de llaves fijas
Llave inglesa
Llaves allen
Llaves de tubo dos bocas
Martillo de bola
Martillo de plástico
Multímetro digital
Sierras de mano
Soldador de estaño
Taladradora eléctrica manual
Termómetros
Entre otras herramientas.

CONTROL DE FLUJO

Para alimentar de refrigerante el evaporador, se hace a través de un CONTROL DE FLUJO DE REFRIGERANTE, también llamado DISPOSITIVO DE EXPANSIÓN o ESTRANGULACIÓN.

Este dispositivo tiene como misión:

Reducir bruscamente la presión del refrigerante para que este se pueda evaporar en el evaporador.-

Suministrar al evaporador toda la cantidad de refrigerante que este sea capaz de evaporar.-

Si la válvula de expansión está muy abierta puede suministrar al evaporador tal cantidad de refrigerante, que este no pueda evaporarlo todo. Entonces dicho vapor saturado muy húmedo (incluso líquido), puede llegar al compresor, originando "golpes de líquido".

Por el contrario si el control de flujo de refrigerante o válvula de expansión está muy cerrado el refrigerante saldrá del evaporador excesivamente recalentado, ocasionando en el evaporador una falta de rendimiento y una utilización parcial del mismo.

Delante del dispositivo de expansión, el refrigerante está a una temperatura por encima del punto de ebullición. Al reducirle rápidamente su presión, se produce un cambio de estado de vaporización, empezando el refrigerante a hervir dentro del evaporador.

Tipos.
Los controles de flujo de refrigerante más utilizados en las instalaciones frigoríficas son:
- Restrictor.
- Tubo capilar.
- Válvula de expansión presostática.
- Válvula de expansión termostática.
- Válvula de expansión termostática con tubo de equilibrio o compensador exterior de presión.
De todos los dispositivos los más empleados son:
En instalaciones pequeñas; aparatos de ventanas, consolas, compactos de pequeña potencia, el tubo capilar.
En aparatos de mediana y gran potencia las válvulas de expansión termostática y las termostáticas con el tubo de equilibrio externo.

QUE ES Y TIPOS DE CONDENSADOTES

La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).
En el caso de una máquina frigorífica, el condensador tiene por objetivo la disipación del calor absorvido en el evaporador y de la energía del compresor. El regrigerante que circula por su interior pasa de estado gaseoso a líquido.

Tipos de condensadores:

Enfriados por aire
Convección natural- La cantidad de aire que circula por éstos es muy pobre, por lo que requiere una superficie de condensación relativamente grande. Esto los limita a aplicaciones de tamaño reducido, principalmente en congeladores y refrigeradores domésticos. Estos comúnmente son de superficie plana o de tuberías con alambres, y generalmente están instalados en la parte posterior del gabinete del equipo, de manera que forman un conducto o chimenea para que haya una buena circulación de aire a través del condensador.

Independientemente de donde este localizado el condensador, es necesario que el refrigerador este colocado de manera que permita una libre circulación de aire por el condensador.Varios congeladores y refrigeradores domésticos utilizan su superficie externa como parte del condensador, disposición que economiza espacio que normalmente ocuparía otro tipo de condensador y permite la reducción de material insulador.

Enfriados por agua

Existen dos métodos utilizados:1.Sistemas de agua por desperdicio- en estos sistemas la fuente de agua proviene de ríos, quebradas, lagos, cualquier otro cuerpo de agua y del sistema de acueducto. Luego de circular el agua por el condensador, el agua es devuelta al alcantarillado. 2. Sistemas de agua recirculada- en estos, el agua que abandona el condensador es llevada mediante bombas y tubos a unas torres de enfriamiento donde se le reduce la temperatura para volver a utilizarla.

Torre de enfriamiento
Artefacto utilizado para la preservación del agua utilizada en sistemas de condensación por agua recirculada, donde el agua que sale del condensador se le reduce la temperatura para volver a utilizarse.. Las hay de conveccion natural y de conversión forzada, siendo esta última la más común.

QUE ES Y TIPOS DE EVAPORADORES

Se conoce por evaporador al intercambiador de calor que genera la transferencia de energía térmica contenida en el medio ambiente hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporación. Este medio puede ser aire o agua.

Estos intercambiadores de calor se encuentran al interior de neveras, refrigeradores domésticos, cámaras de refrigeración industrial, vitrinas comerciales para alimentos y un sinfín de aplicaciones en procesos para la industria de alimentos, así como en procesos químicos. De igual manera, también se encuentran al interior una diversa gama de equipos de aire acondicionado. Es debido a esto que el evaporador tiene un diseño, tamaño y capacidad particular conforme la aplicación y carga térmPrincipio

Principio

En la refrigeración por compresión el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de líquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente superior, cumpliéndose así el fenómeno de refrigeración.

El flujo de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o válvula de expansión la cual genera una abrupta caída de presión en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansión directa, esta válvula despide una fina mezcla de líquido y vapor a baja presión y temperatura. Debido a las propiedades termodinámicas de los gases refrigerantes, esta caída de presión está asociada a un cambio de estado y, lo que es más importante aún, al descenso en la temperatura del mismo.

De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformándolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente será disipado en otro intercambiador de calor del sistema de refrigeración por compresión: el condensador, dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a líquido.

Tipos de evaporador

Debido a que un evaporador es cualquier superficie de transferencia de calor en la cual se vaporiza un líquido volátil para eliminar calor de un espacio o producto refrigerado, los evaporadores se fabrican en una gran variedad de tipos, tamaños y diseños y se pueden clasificar de diferentes maneras.

Según tipo de construcción

•Tubo descubierto

Los evaporadores de tubo descubierto se construyen por lo general en tuberías de cobre o bien en tubería de acero. El tubo de acero se utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amoníaco (R717), mientras para pequeños evaporadores se utiliza cobre. Son ampliamente utilizados para el enfriamiento de líquidos o bien utilizando refrigerante secundario por su interior (salmuera, glicol), donde el fenómeno de evaporación de refrigerante no se lleva a cabo, sino más bien estos cumplen la labor de intercambiadores de calor.

•De superficie de Placa

Existen varios tipos de estos evaporadores. Uno de ellos consta de dos placas acanaladas y asimétricas las cuales son soldadas herméticamente una contra la otra de manera tal que el gas refrigerante pueda fluir por entre ellas; son ampliamente usados en refrigeradores y congeladores debido a su economía, fácil limpieza y modulación de fabricación. Otro tipo de evaporador corresponde a una tubería doblada en serpentín instalada entre dos placas metálicas soldadas por sus orillas. Ambos tipos de evaporadores, los que suelen ir recubiertos con pintura epóxica, tienen excelente respuesta en aplicaciones de refrigeración para mantención de productos congelados.

•Evaporadores Aleteados

Los serpentines aleteados son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas y son los más ampliamente utilizados en la refrigeración industrial como en los equipos de aire acondicionado. Las aletas sirven como superficie secundaria absorbedora de calor y tiene por efecto aumentar el área superficial externa del intercambiador de calor, mejorándose por tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases.

El tamaño y espaciamiento de las aletas depende del tipo de aplicación para el cual está diseñado el serpentín. Tubos pequeños requieren aletas pequeñas y viceversa. El espaciamiento de la aletas varía entre 1 hasta 14 aletas por pulgada, dependiendo principalmente de la temperatura de operación del serpentín. A menor temperatura, mayor espaciamiento entre aletas; esta distancia entre las aletas es de elemental relevancia frente la formación de escarcha debido a que esta puede obstruir parcial o totalmente la circulación de aire y disminuir el rendimiento del evaporador.

Respecto de los evaporadores aleteados para aire acondicionado, y debido a que evaporan a mayores temperaturas y no generan escarcha, estos pueden tener hasta 14 aletas por pulgada.

Ya que existe una relación entre superficie interior y exterior para estos intercambiadores de calor, resulta del todo ineficiente aumentar el número de aletas por sobre ese valor (para aumentar superficie de intercambio optimizando el tamaño del equipo), ya que se disminuye la eficiencia del evaporador dificultando la circulación del aire a través de este.

Esta circulación de aire se realiza de dos maneras: de manera forzada por ventiladores –bien sean centrífugos o axiales, mono o trifásicos, conforme la aplicación- y de manera natural por diferencia de densidades del aire, fenómeno conocido como convección.

CICLO BASICO DE LA RERIGERACION

Con la ayuda del diagrama de presión – entalpía de un fluido- es posible definir un ciclo de refrigeración donde, en determinado momento, el refrigerante se encuentra en estado de vapor sobrecalentado a baja presión, cuando proviene del evaporador. Luego éste es comprimido, el trabajo es adicionado al sistema, de lo que resulta un aumento de presión en la descarga. Continúa entonces en estado de vapor sobrecalentado, ahora con alta presión y alta temperatura, y luego tiene lugar la condensación. En este punto el calor es retirado del sistema y el refrigerante está en estado de líquido sub-enfriado.

En el condensador el intercambio de calor se realiza en tres etapas: en la primera, el calor sensible es retirado isobáricamente, pasando el fluido de vapor de sobrecalentado a vapor saturado; a continuación, el fluido pasa por un proceso de cambio de fase de forma isobárica-isotérmica para, finalmente, cumplir un proceso de subenfriamiento a alta presión en estado de líquido subenfriado.

El fluido debe perder presión y temperatura para retornar al sistema de baja presión. A tal fin, el refrigerante pasa por un dispositivo de expansión donde el fluido se encuentra en una mezcla líquido más vapor. El proceso de evaporación completa el ciclo. En este paso el fluido irá absorbiendo calor, cambiando de fase. Antes de reiniciar el ciclo, el refrigerante es sobrecalentado, evitando así la presencia de líquido en el compresor.

QUE ES Y TIPOS COMPRESOR

El compresor desempeña un papel fundamental en los ciclos de refrigeración.
Puede decirse que el compresor es el corazón del sistema, y que de él depende el buen o mal desempeño del ciclo.

Entre las diversas funciones del compresor en el ciclo le refrigeración, podemos citar:

* Reduce la presión en la salida del evaporador, casta la correspondiente temperatura de evaporación requerida por la instalación.
*Aumenta la presión del refrigerante, hasta la correspondiente temperatura de condensación requerida por la instalación;
* Mueve el fluido refrigerante a través de la tubería y de los componentes individuales del sistema.
Clasificación de los diferentes tipos de compresores


Existen cinco tipos de compresores en uso en la industria de refrigeración y aire condicionado:

• Alternativo.
• Scroll.
• Rotativo.
• De Tornillo.
. Centrífugo.

El tipo del compresor que se utilizará en una aplicación determinada dependerá, entre otras cosas, del tamaño del sistema frigorífico, de la carga térmica requerida, de la instalación, costos de inversión, gastos de mantenimiento, consumo de energía eléctrica, nivel de ruido, etc.
Además, sabemos que cada instalación frigorífica posee su característica propia, cuyo tipo de compresor a ser utilizado dependerá exclusivamente de las exigencias específicas de cada proyecto.
Compresores alternativos

Los compresores alternativos generalmente pertenecen a uno de los siguientes grupos:

1- Compresor tipo abierto
2 - Compresor semihermético.
3 - Compresor hermético.

1 - El compresor de tipo abierto siempre tiene un sello en el eje, de manera que la pieza mecánica y el motor se mantienen separados uno del otro.
El motor electrico no esta en contacto con el refrigerante y debe ser enfriado mediante aire.
Los compresores de tipo abierto pueden ser movidos a través de poleas y correas, pueden tener un acoplamiento directo, o un eje directo, y pueden ser desmontados para eventuales operaciones de mantenimiento.
Antiguamente, los compresores abiertos eran muy utilizados para aplicación en refrigeración comercial.

Sin embargo, gradualmente, les cedieron lugar a los compresores semihermeticos y a los herméticos.

El compresor semihermético se encuentra directamente acoplado a un motor eléctrico y está sujeto a un soporte que es hermético a los gases, también pueden ser desmontados para eventuales operaciones de mantenimiento.
En el Sector de refrigeración comercial, actualmente, los compresores semihermeticos son muy empleados en Instalaciones frigoríficas de supermercados. Donde se los monta en paralelo en unidades llamadas "racks".

El compresor hermético se encuentra directamente acoplado a un motor eléctrico, y montado a un soporte soldado que es hermético a los gases.
Son totalmente cerrados, soldados, si bien es posible su reparación, a veces por los costos y complejidad no es recomendable.
Se los considera descartables.
Se los utiliza principalmente, en unidades condensadoras para heladeras y cámaras frigoríficas en el área de refrigeración familiar y comercial.