¿QUÉ ES UN CICLO DE REFRIGERACIÓN? Se denomina ciclo de refrigeración al proceso que sigue el refrigerante, empezando por un estado inicial y terminando en el mismo estado. “Los ciclos de refrigeración incluyen los procesos de compresión de la sustancia refrigerante; su condensación hasta líquido saturado o levemente subenfriado; la expansión de este líquido, normalmente en una válvula de estrangulación, y su evaporación en el recipiente del cuarto frío, en el cual se retira calor a las sustancias que deben enfriarse.” En el ciclo de refrigeración circula un refrigerante (para reducir o mantener la temperatura de un ambiente por debajo de la temperatura del entorno se debe ext raer calor del espacio y transferirlo a otro cuerpo cuya temperatura sea inferior a la del espacio refrigerado, todo esto lo hace el refrigerante) que pasa por diversos estados o condiciones, a cada uno de estos cambios se denomina procesos.
1. TIPOS Los ciclos de refrigeración se clasifican en:
Refrigeración Refrigeración por compresión de vapor , en el cual el refrigerante se evapora y condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fas e de vapor.
Refrigeración Refrigeración de gas en la que el refrigerante permanece todo el tiempo en fase gaseosa
Refrigeración de absorción de amoniaco donde existe mezcla de amoniaco y agua en algunos procesos en el ciclo, est e método se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en la trigeneración (generación conjunta de energía eléctrica, energía térmica térmic a en forma de calor y energía térmica en forma de frío).
Siendo de estos el más utilizado el método por compresión.
1.1 CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR El ciclo de refrigeración por compresión de un fluido en fase gaseosa, es el más comúnmente utilizado y por lo tanto también el más conocido. En su aplicación convencional, el compresor es accionado por un motor eléctrico, existiendo diversas configuraciones en su acoplamiento: éste puede ser abierto, cuando el eje del compresor
está externamente unido al motor eléctrico, hermético cuando ambos están contenidos en sólo envolvente hermético y las partes mecánicas son enfriadas por el propio retorno del refrigerante; semi-hermético cuando ambos dispositivos, compresor y motor comparten su acoplamiento en caja cerrada, pero el motor se enfría de manera convencional por medios externos.
Fig. 1 Refrigeración por compresión de vapor y diagrama P-V. Tomado de ciclos de refrigeración, disponible en http://navarrof.orgfree.com En particular el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, es un ciclo que dist ingue distintas maneras del paso del refrigerante, refri gerante, logrando caracterizar el funcionamiento de los sistemas de refrigeración bajo el esquema de los ciclos termodinámicos, para su estudio se lo puede clasificar en una subclasificación, de la siguiente manera:
Ciclo invertido de Carnot. Ciclo ideal de compresión del vapor. Ciclo real de compresión del vapor. Ciclo de refrigeración en cascada. Ciclo de refrigeración por compresión de múltiples etapas
1.1.1 Ciclo invertido de Carnot Y. A. Cengel (2009) Manifiesta que El ciclo de Carnot es un ciclo totalmente reversible “
que está comprendido de dos procesos isotérmicos reversibles y de dos procesos isentrópicos, que tienen la máxima eficiencia térmica para determinados límites de temperatura
.
”
Es decir el ciclo reversible más eficiente es el ciclo de Carnot, puesto que es un ciclo donde los cuatro procesos que comprenden pueden invertirse, por lo que se invertirán las direcciones de los procesos de transferencia de calor y trabajo, dando como resultado el ciclo invertido de carnot.
Procesos que comprende el ciclo invertido de carnot:
Fig. 2 Ciclo invertido de Carnot y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de Ciclo
de
Carnot
inverso.
Fuente:
Yunus
Cengel
y
Michael
Boles,
Termodinámica”, 7ma edición
Proceso 1-2: El refrigerante absorbe calor isotermicamente de una fuente a baja temperatura a TL en la cantidad QL. Proceso 2-3: Se comprime isentropicamente hasta el estado 3 (la temperatura se eleva hasta TH). Proceso 3-4: Rechazo de calor isotérmicamente en un sumidero de alt a temperatura a TH en la cantidad QH. Proceso 4-1: Se expande isentrópicamente hasta el estado 1 (la temperatura desciende hasta TL).
Coeficiente de Desempeño de Carnot: El coeficiente de desempeño de los refrigeradores y las bombas de calor se expresan en términos de la temperatura:
Ec (1)
Ec (2)
1.1.2 Ciclo ideal de compresión del vapor. En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos:
Fig. 3 Ciclo ideal de compresión de vapor y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de ciclo ideal de compresión. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición
Procesos que comprende el ciclo ideal de compresión de vapor:
Proceso 1-2: Compresión isentrópica en un compresor, el refrigerante entra al compresor como vapor saturado y se comprime isentrópicamente hasta la pr esión del condensador.
Proceso 2-3: Rechazo de calor a presión constante en el condensador, la temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión isentrópica, hasta un valor muy superior al de la temperatura del medio circundante.
Proceso 3-4: Estrangulamiento en un dispositivo de expansión, el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado y sale como líquido saturado, como resultado de la disipación de calor hacia el entorno. El refrigerante, como líquido saturado, se dilata
hasta la presión del evaporador al pasar por una válvula de expansión o por un tubo capilar.
Proceso 4-1: Absorción de calor a presión constante en el evaporador, la temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra en el evaporador como vapor húmedo de baja calidad y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado. El refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor completando el cicl o
Los componentes asociados con el ciclo de refrigeración por compresión de vapor son dispositivos de flujo estable. Los cambios en la ec y ep del refrigerante son despreciables, entonces: El Balance de energía se Plantea: (qentrada – qsalida) + (wentrada – wsalida) = he – hi
Ec (3)
Coeficiente de Desempeño del ciclo ideal de compresión de vapor: El coeficiente de desempeño de los refrigeradores y las bombas de calor se expresan en términos de la entalpía.
Ec (4)
Ec (5)
1.1.3 Ciclo real de compresión del vapor. Un ciclo real de refrigeración, difiere de uno ideal por varias razones. Entre las más comunes están las irreversibilidades que suceden en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidades son la fricción del fluido (que provoca caídas de presión) y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores, los cuales incrementan la entropía y la transferencia de calor lo cual puede aumentar o disminuir la entropía dependiendo de la reacción.
Fig. 4 Ciclo real de compresión de vapor y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de ciclo real de compresión. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición
Las Irreversibilidades en las corrientes de fluidos que atraviesan al compresor conducen a un aumento de la temperatura del fluido durante el proceso adiabático. Este efecto se acompaña también de un aumento en la temperatura final respecto a la que se alcanzaría en el caso ideal. Para los casos Reales es mejor trabajar en las siguientes condiciones: El refrigerante es sobrecalentado antes de entrar al compresor de forma de
asegurar vapor al compresor. El refrigerante condensado es subeenfriado, por lo difícil de trabajar en la
condición de saturación además de reducir el efe cto refrigerante. El compresor no es isentrópico por lo que puede haber un aumento o disminución
de entropía.
1.1.4 Ciclo de refrigeración en cascada. Y. A. Cengel (2009) Establece que “El ciclo en cascada es un conjunto de ciclos de compresión de vapor simple en serie, de manera que el condensador de un ciclo de temperatura inferior, proporciona calor al evaporador de un ciclo de temperatura mayor.”
Un ciclo de refrigeración en cascada consiste en efectuar el proceso de refrigeración por etapas, es decir, dos o más ciclos de refrigeración que operan en serie. En un ciclo de refrigeración de dos etapas, los ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio, el cual sirve como evaporador para el ciclo superior y como condensador en el ciclo inferior.
Fig. 5 Ciclo de refrigeración en cascada y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de ciclo de refrigeración en cascada. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición Suponiendo que el intercambiador de calor está bien aislado y que las energías cinéticas y potenciales son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor del fluido en el ciclo superior. El refrigerante por lo general en cada circuito es diferente con el objeto de ajustar los intervalos de temperatura y presión. Se utilizan en aplicaciones industriales en las que se necesitan temperaturas moderadamente bajas (comprendidas en el intervalo de -25 a -75 ºC (-10 a -100 ºF)).
Características: Es como tener ciclos de refrigeración sencillos operando en serie. Se utiliza cuando se requiere temperaturas relativamente bajas y un gran diferencial de temperatura. Esto a su vez implica manejar una gran diferencial de presión, que en un compresor reciprocante, afecta negativamente el rendimiento del mismo.
El calor que desprende el condensador del ciclo inferior es igual al calor que absorbe el calor del ciclo superior. El refrigerante del ciclo inferior y superior, pueden ser distintos, ya que nunca se mezclan.
1.1.5 Ciclo de refrigeración por compresión de múltiples etapas
C. Gomez (2009) Establece que “El sistema de Refrigeración de Múltiples Etapas puede verse como un sistema de Refrigeración en Cascada, en donde se sustituye el intercambiador entre las etapas por una cámara de mezcla o de evaporación que mejora la transferencia de calor, entre las 2 etapas.” En estos ciclos de refrigeración intermedia el sumidero de energía puede ser el mismo refrigerante, ya que en muchos puntos del ciclo, la temperatura del ref rigerante es inferior a la temperatura del ambiente. Por tanto, el intercambiador de calor que funciona como refrigerador intermedio, se convierte en un intercambiador regenerativo, ya que el calor se transfiere de forma interna en el sistema.
Fig. 6 Ciclo de refrigeración por compresión de múltiples etapas y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de ciclos de refrigeración. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición
La fracción de vapor que se forma en la cámara de evaporización instantánea, es la calidad X del fluido en el estado 6 del diagrama de máquinas tal como se observa en la figura
2.5-a, y es la fracción de flujo que pasa por la cámara de mezcla proveniente d e la cámara de evaporación instantánea. La fracción de líquido formado es 1-X, que corresponde a la fracción del flujo total que pasa por el evaporador.
1.2 CICLO DE REFRIGERACIÓN DE GAS
En este ciclo es aquel en la que el refrigerante permanece todo el tiempo en fase gaseosa, para C. Gomez (2009) “La expansión adiabática de los gases puede utilizarse para producir un efecto de refrigeración. De la manera más simple, se consigue utilizando un ciclo Brayton inverso.” La particularidad de este ciclo es que el refrigerante se mantiene durante todo el proceso en estado gaseoso a diferente s temperaturas y presiones.
Fig.7 Ciclo de refrigeración de gas y diagrama Temperatura-Entropía. Tomado de ciclos de refrigeración. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición
El gas se comprime durante el proceso 1-2. El gas a P y T altas en estado 2 se enfría a P=cte hasta T0 y rechaza calor a los alrededores. Luego sigue el proceso de expansión en la turbina, donde la T del gas disminuye hasta T4 . Por último, el gas frío absorbe calor del espacio refrigerado hasta que su temperatura se eleva hasta T1 . En un diagrama T-s, el área bajo la curva del proceso 4-1 representa el calor removido del espacio refrigerado; el área encerrada 1-2-3-4-1 representa la entrada neta de trabajo. Entonces COP se expresa como:
1.3 CICLOS DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN
Como su nombre lo indica, los sistemas de refrigeración por absorción implican la absorción de un refrigerante por un medio de transporte, cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a unas temperaturas entre 80 y 200 °C. Los ciclos de refrigeración por absorción frecuentes son:
amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el
agua (H2O) es el absorbente.6
agua-bromuro de litio, donde el agua (H2O) sirve como refrigerante y el
bromuro de litio (LiBr) como absorbente, siendo este sistema el que mejores rendimientos tiene, aunque tiene el inconveniente de que no puede funcionar a menos de 0 °C (temperatura de congelación del agua, el refrigerante), lo que no obsta para los sistemas de refrigeración de espacios habitados.
Fig.8 Ciclo de refrigeración por absorción. Tomado de ciclos de refrigeraci ón. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, Termodinámica”, 7ma edición
El principio de funcionamiento es semejante al ciclo de compresión: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y después se condensa para recomenzar el ciclo, pero la diferencia estriba en que en vez de un compresor, como su nombre indica, en estos sistemas de refrigeración el ciclo se cierra mediante la absorción del refrigerante por un medio de transporte (o absorbente) y posterior separación de la disolución por medio del calor para recomenzar el ciclo. A pesar de su bajo COP, los ciclos de refrigeración de gas tienen dos características deseables: incluyen componentes simples más ligeros (que los hacen adecuados para el enfriamiento de aviones) y pueden incorporar regeneración (por lo que son adecuados en la licuefacción de gases y en las aplicaciones criogénicas). Un sistema de enfria miento de avión, que opera en un ciclo abierto, se muestra en la figura 11-20. El aire atmosférico se comprime por medio de un compresor, se enfría mediante el aire circundante y se expande en una turbina. El aire frío que sale de la turbina es dirigido después a la cabina. Pese a las ventajas que ofrece este versátil sistema en cuando a la forma de como obtiene su fuente de energía, resultan más costosos que los sistemas de refrigeración por compresión de vapor. Son más complejos y ocupan más espacio, son mucho menos eficientes, por lo tanto requieren torres de enfriamiento mucho más grandes para liberar el calor residual, y son más difíciles en mantenimiento dado que son poco comunes. Así, los sistemas de refrigeración por absorción deberían considerarse sólo cuando el costo unitario de la energía térmica sea bajo y se proyecte permanecer bajo en comparación con la electricidad
2. METODOS DE CARGA Y DESCARGA DEL REFRIGERANTE EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACION REFRIGERANTE es cualquier fluido ó sustancia que pueda absorber calor a una baja presión y a una baja temperatura, y que lo pueda liberar a una presión mayor y a una temperatura mayor.
2.1 SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE ADECUADO. Aunque en los comienzos del desarrollo de los sistemas de refrigeración se utilizaron sustancias químicas como el dióxido de azufre, amoníaco y éter etílico, desde la década de los treinta, el campo ha sido denominado por la clase general de sustancias denominados compuestos clofluorocarbonados (CFC). Los más importantes se designan
R-11, R-12, R-22 y R-502 (mezcla del R-22 y R115). Al final de la década de los ochenta se tomaron medidas internacionales para restringir el uso de ciertos CFC, ya que se encontró que reduce la capa protectora del ozono de la atmósfera y contribuye al efecto invernadero. Así en la década de los noventa se inicia un periodo en el que se investiga nuevos refrigerantes, como los compuestos hidrofluorocarbonados (HFC). El problema radica en el hecho de la reducción en el COP cuando simplemente se hace el cambio del refrigerante al sistema, sin modificaciones para adaptarlo. Cuando se selecciona un nuevo refrigerante generalmente es necesario rediseñar el compresor.
Los refrigerantes fluorados más comunes son: R407C y R410, Es el que más se usa en instalaciones de Aire Acondicionado y bombas de calor. R 134a normalmente se usa en pequeñas plantas de refrigeración a causa de entre otras cosas, que calor de evaporación de la cantidad de refrigerante en circulación es relativamente pequeño. R 404A, Es el refrigerante que se usa en plantas de congelación donde se necesitan más bajas temperaturas. Además de estos refrigerantes fluorados, hay una larga serie de otros que no se ven a menudo hoy: R23, R417, R508A, etc. Amoniaco NH3 El amoniaco NH3 es usado normalmente en grandes plantas de refrigeración. Su punto de ebullición es de -33°C. El amoniaco tiene un olor característ ico incluso en pequeñas concentraciones con el aire. No arde, pero es explosivo cuando se mezcla con el aire en un porcentaje en volumen de 13-28. Es corrosivo el cobre y aleaciones de cobre no se pueden emplear en plantas de amoniaco. El más común utilizado en la refrigeración y en los textos de termodinámica en la actualidad es el R-134a. al no ser agresivo al medio ambiente.
Propiedades termodinámicas Son aquellas que tienen relación con el movimiento del calor. Presión. Debe operar con presiones positivas.
Temperatura. Debe tener una temperatura crítica por arriba de la temperatura de
condensación. Debe tener una temperatura de ebullición baja. Volumen. Debe tener un valor bajo de volumen específico en fase vapor, y un
valor alto de volumen en fase líquida. Entalpía. Debe tener un valor alto de calor latente de vaporización.
Propiedades físicas y químicas 1. No debe ser tóxico ni venenoso. 2. No debe ser explosivo ni inflamable. 3. No debe tener efecto sobre otros materiales. No genere reacciones químicas con las sustancias o materiales dentro del sistema. 4. Fácil de detectar cuando se fuga. 5. No debe reaccionar con la humedad. 6. Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación. 7. Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor. 8. Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario.
Denominación simbólica La denominación simbólica numérica de un refrigerante se establece a partir de su fórmula química, consistiendo en una expresión numérica, que sigue a la letra ‘R’ (Refrigerante)
Fig.9 Nomenclatura del refrigerante. Tomado de ciclos de refrigeración disponible en http://navarrof.orgfree.com
2.2 MÉTODOS DE CARGA DEL REFRIGERANTE
A la hora de realizar la carga o descarga de gas, se precisa de varios aparatos de medida y algunas herramientas. Tales como:
Llave de carraca
Puente de manómetros
Botella de carga
Báscula
Fig.10. Herramientas y equipos de carga y descarga del refri gerante. Tomado de refrigerante en sistema de refrigeración disponible en http://navarrof.orgfree.com
Hay varios métodos para el ajuste de la carga de refrigerante así como el mecanismo a la hora de cargar o descargar un equipo.
En primer lugar se sigue una serie de precauciones, se revisa que en todos los acoplamientos no haya hilos de rosca dañados, suciedad, polvo, aceite o grasas. Se verifica que en los cristales de los manómetros no haya polvo de no ser así se
utilizara un trapo limpio, en ningún caso se realizara su limpieza con detergentes o desinfectantes agresivos.
En segundo lugar se realiza el purgado de mangueras. Se conecta la manguera amarilla a la botella de refrigerante la cual estará cerrada. Se conecta la manguera de baja presión (azul) al sistema de refrigeración. Se abre la botella. Cuando las mangueras están llenas de gas se purgan el aire de las mismas. Realizaremos la misma operación para la manguera de alta presión (roja).
La carga se podrá efectuar: Por baja presión (gases puros o azeotrópicos), es d ecir gaseoso. Por alta presión (gases zeotrópicos), es decir líquido.
2.2.1 Por baja presión (gases puros o azeotrópicos) Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, se purga y se satura de gas el sistema, una vez se equilibran las presiones se arranca el equipo frigorífico y se abre la válvula del analizador de baja presión de manera que el propio sistema va introduciendo el gas en el equipo. Se podrá calentar la botella para que aumente la temperatura y a su vez la presión y así conseguiremos introducir gas más rápidamente. Antes de realizar la carga en fase de vapor es imprescindible poner en marcha el equipo para que el compresor actúe de bomba de aspiración. Para efectuar la carga, el procedimiento a seguir es el siguiente: 1. Antes de cargar, asegurarse del tipo de refrigerante que hay que introducir en la máquina. 2. Asegurarse de que los grifos de los manómetros están cerrados y de que las válvulas de servicio conectadas a las mangueras del puente de manómetros están en posición intermedia. 3. Sustituir el imán de la solenoide por su bobina eléctrica. 4. Colocar la botella de refrigerante sobre la báscula y comprobar si tiene la cantidad de refrigerante necesaria para efectuar la carga. En el caso de que no contenga suficiente refrigerante, rellenar la botella de carga.
Fig.11 Carga en fase de vapor. Tomado de Teconologia de la refrigeracion y air e acondicionado fundamentos Fuente: W. C. Whitman y W. M. johnson 2006
5. Abrir lentamente la válvula de vapor de la botella de carga para que la manguera amarilla se inunde de líquido. 6. Purgar la manguera amarilla aflojando lentamente y con mucha precaución el racor que la une al puente de manómetros. En este caso no se apreciará la salida del refrigerante pulverizado, ya que está en fase de vapor. Para la purga bastará con mantener aflojado el racor unos pocos segundos. 7. Poner el lector de la báscula a cero. 8. Abrir lentamente el grifo de baja presión del puente de manómetros y dejar que se introduzca el vapor refrigerante en el equipo hasta que la presión en su interior se iguale con la presión en la botella de carga. 9. Poner el compresor en marcha para que comience a absorber el refrigerante de la botella de carga. Controlar en todo momento en la báscula el peso de refrigerante que se va introduciendo. Es probable que la presión en la botella de carga descienda tanto que no fluya refrigerante hacia la instalación. En ese caso deberemos detener la carga hasta que la presión 11 en la botella ascienda de nuevo. Puede acelerarse este proceso si se calienta la botella mediante resistencias adecuadas. 10. Una vez que la carga se ha efectuado, cerrar el grifo de aspiración del puente de manómetros.
Este método es el más utilizado ya que se puede ir midiendo el recalentamiento y subenfriamiento que ofrece el circuito frigorífico y se puede ajustar sin necesidad de conocer el peso final de refrigerante, otro de los indicativos que nos ayudara a saber si la carga es la adecuada será la intensidad de consumo del compresor así como los saltos térmicos que podremos medir en los intercambiadores. Los datos aproximados para equipos de refrigeración serán: Recalentamiento
Entre 5 ºC y 12 ºC
Subenfriamiento
Entre 5 ºC y 12 ºC
Salto térmico en intercambiadores de aire
Aproximadamente 10 ºC
Salto térmico en intercambiadores de agua
Aproximadamente 5 ºC
Consumo eléctrico
Por debajo la intensidad nominal
2.2.2 Por alta presión (gases zeotrópicos) Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, en caso de que no lleve toma de líquido colocaremos boca abajo la botella para asegurarnos que el refrigerante entrará en forma de líquido, esta operación se realizara con el equipo parado ya que si no fuera así la presión que abría en el circuito impediría la carga. Este sistema se utiliza en escasas ocasiones y solo si tiene una báscula y se calcula el peso introducido cotejándolo con el peso de carga de refrigerante que aparece en la placa de características de los equipos. Se describen a continuación las operaciones a efectuar para la carga de refrigerante en fase líquida: 1. Antes de cargar, asegurarse del tipo de refrigerante que hay que introducir en la máquina; este dato puede leerse en la etiqueta de la válvula de expansión termostática. 2. Asegurarse de que los grifos de los manómetros están cerrados y de que las válvulas de servicio conectadas a las mangueras del puente de manómetros están en posición intermedia. 3. Comprobar que está colocado el imán de la válvula de solenoide.
4. Girar a tope en sentido horario la válvula de servicio de alta presión del compresor; de esta forma se evitará que el líquido llegue accidentalmente al compresor. 5. Colocar la botella de refrigerante sobre la báscula y comprobar si tiene la cantidad de refrigerante necesaria para efectuar la carga. En el caso de que no contenga suficiente refrigerante, rellenar la botella de carga.
Fig.12 Carga en fase liquida. Tomado de Teconologia de la refrigeracion y aire acondicionado fundamentos Fuente: W. C. Whitman y W. M. Johnson 2006 6. Abrir lentamente la válvula de líquido de la botella de carga para que la manguera amarilla se inunde de líquido. 7. Purgar la manguera amarilla aflojando lentamente y con mucha precaución el racor que la une al puente de manómetros. Se observa que primero sale aire y luego líquido refrigerante pulverizado, momento en el que se vuelve a apretar el racor. 8. Poner el lector de la báscula a cero. 9. Abrir lentamente el grifo de alta presión del puente de manómetros y dejar que se introduzca el refrigerante (en estado líquido) en el recipiente de líquido del equipo. Si el puente de manómetros cuenta con visor de líquido, se visualiza el paso de refrigerante a su través. La báscula irá descontando el peso de refrigerante que sale de la botella y se introduce en la instalación. 10. Puede suceder que no sea posible introducir completamente la cantidad anteriormente citada, debido a que la presión en el interior de la máquina se i guala
con la presión reinante en la botella de carga. En ese caso se da por finalizada la carga y se anota la cantidad introducida. Se completará la carga más adelante, una vez que la máquina se ponga en marcha y siguiendo el procedimiento de carga. 11. Cerrar las válvulas del puente de manómetros y la válvula de líquido de la botella. Para C. Whitman (2006) el proceso de carga del refrigerante puede incluir riesgos, por tal razón manifiesta “Si se inyecta refrigerante líquido por la toma de baja presión, se debe tener mucho cuidado afín de evitar los temidos golpes de líquido al compresor. Se abre la llave suavemente, dejando el sistema que se estabilice.” Aplicar para saber la carga necesaria los criterios detallados anteriormente. Inicialmente con el sistema en estático se puede introducir refrigerante líquido por la línea de líquidos si se dispone de una toma entre la válvula de expansión o capilar y el condensador.
2.3 MÉTODOS DE DESCARGA DEL REFRIGERANTE Esta operación se realiza para poder acceder al desmontaje de diversos componentes del circuito ya sea para efectuar operaciones de mantenimiento, como la sustitución del filtro deshidratador por ejemplo, o bien para la inspección y reparación de cualquier elemento de la zona de líquido y baja presión que queda aislada, sin tener que extraer el refrigerante del circuito frigorífico y acumulándolo en el condensador y en recipiente de líquido si existe. Para realizar esta operación en primer lugar se conecta el puente de manómetros para poder en todo momento, controlar la presión de alta y baja en el circuito. Seguidamente se arrancar el equipo frigorífico y el refrigerante seguirá su ciclo, pasará por el punto nº1 llegará al evaporador, allí cambiara de estado, el compresor lo aspirará y lo comprimirá trasladándolo al condensador cambiará de nuevo de estado licuándose y allí finalmente se introducirá en el depósito de líquido, a su salida encontrará la válvula de paso manual que se va a dejar cerrada dejando que el fluido frigorífico no continúe su camino, así el refrigerante irá almacenándose en el recipiente de líquido y en el condensador, hay equipos frigoríficos que no disponen de recipiente de líquido, pero si de válvula de paso manual, en ese caso el refrigerante se almacenará únicamente en el condensador. El refrigerante será aspirado por el compresor y a medida que vaya acumulándose en la zona de alta presión, se observa en el puente de manómetros que la presión de baja va
disminuyendo, entonces se observará que el manómetro de baja presión no llegue a cero, ni entre en vacío, ya que esto podría ocasionar una avería mecánica en el compresor, Se apagará el sistema justo cuando se observe que quedan pocos gramos de presión en la zona de baja. Para realizar una efectiva recogida de gas refrigerante y almacenar todo el gas posible se repetirá la operación arrancando el sistema en al menos dos ocasiones más, siempre vigilando que el compresor no entre en vacío.
Fig.13 Descarga del refrigerante. Tomado de Teconologia de la refri geracion y aire acondicionado fundamentos Fuente: W. C. Whitman y W. M. Johnson 2006
Cuando por última vez se apague el sistema frigorífico se cerrará rápidamente la válvula de servicio de aspiración del compresor, con esto se aislia los componentes comprendidos entre la válvula de paso manual de la línea de líquido y la entrada del compresor. En caso de querer realizar cualquier operación de mantenimiento o reparación en el compresor se cerrará la válvula de servicio de la descarga del compresor, de esta forma quedará sin refrigerante la zona comprendida entre la válvula de paso manual del líquido y la válvula de descarga del compresor.
Es importante que en ningún caso una vez se haya cerrado cualquiera de las dos válvulas de servicio del compresor el sistema arranque, por ese motivo se recomienda quitar la potencia en su totalidad, marcar con carteles indicadores que el sistema frigorífico está parado, y activar cualquier seguridad o elemento de maniobra (presostatos, termostatos, etc...) que evite, que en caso de error arranque la máquina. Las tareas más importantes con la descarga de refrigerante son:
Sustitución de filtros deshidratadores.
Sustitución o desmontaje de electro válvulas (solenoides).
Sustitución o desmontaje de dispositivos de expansión (válvulas termostáticas, etc...).
Acceso parcial a compresores, en caso de que este sea semihermético
Toma de muestra o sustitución de aceite refrigerante, en caso de que este sea semihermético.
En función de los componentes que lleve el equipo en la línea de líquido y zona de baja presión se podrán realizar más y diferentes tareas, tanto de mantenimiento preventivo como reparaciones. Es importante que después de realizar la operación para la que se haya efectuado la recogida de gas y antes de abrir la válvula de paso manual de la línea de líquido, se reali ce un buen vacío. Una vez realizado, se abrirá la válvula y se revisará todos los elementos que se haya manipulado, como presostatos, termostatos, entre otros, dejándolos en sus correspondientes rangos de trabajo y sus correctos conexionados. Resumiendo se puede decir que se trata de recoger el refrigerante en fase líquida en el interior del condensador más recipiente de líquidos, de la manera siguiente:
Cerrar la llave de salida del recipiente de líquidos.
Poner en marcha el compresor, el sistema va recogiendo gas del evaporador, lo va comprimiendo y finalmente lo licua almacenándolo en condensador más recipiente.
Cuando el manómetro de BP marca 0.5 bares, rápidamente se cierra la llave del lado de baja presión y se apagará el compresor.
Esta operación se realizará cuando se quiera sustituir alguna pieza del lado de baja presión, incluido el compresor.
Bibliografía [1 J. Reyes , «regrigeracion jr,» 2 11 2017. [En línea]. Available: http://jrefrigeracion.blogspot.com/p/tipos-de-ciclos.html. [Último acceso: 25 5 2017]. [2 D. Bravo , «slideshare,» 05 12. [En línea]. Available: ] https://es.slideshare.net/doribravo7/ciclos-derefrigeraciondoc. [Último acceso: 26 05 2017]. [3 C. Gomez, «wordpress,» 05 2009. [En línea]. Available: ] https://conversionenergiaunefm.files.wordpress.com/2009/05/guia-de-refrigeracion-i10.pdf. [Último acceso: 26 05 2017]. [4 ciclos de regrigeracion , «wordpress,» 02 2009. [En línea]. Available: ] https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/tema-2-ciclos-derefrigeracion1.pdf. [Último acceso: 26 05 2017]. [5 J. Rubio Marquez , «mundohvacr,» 09 2008. [En línea]. Available: ] https://www.mundohvacr.com.mx/mundo/2008/09/ciclos-de-refrigeracion-porabsorcion/. [Último acceso: 2017 05 2017]. [6 «regrigeracion y aire acondicionado,» 12 6 2015. [En línea]. Available: ] http://www.reld.com.ar/Boletines/Forma%20de%20carga%20recomendada%20para%20s istemas%20refrigerantes%20de%20Compresores%20Comerciales%20Danfoss.pdf. [Último acceso: 25 05 2017]. [7 «foro frio,» 6 4 2012. [En línea]. Available: ] http://www.forofrio.com/index.php?option=com_content&view=article&catid=9:actualid ad&id=30:carga-de-gas-refrigerante&Itemid=54. [Último acceso: 26 05 2017]. [8 E. A. Diaz, «cifplalaboral,» 5 2012. [En línea]. Available: ] http://www.cifplalaboral.es/ckfinder/userfiles/files/Carga_de_refrigerante.pdf. [Último acceso: 26 05 2017]. [9 R. Chavéz, «blogspo,» 15 2012. [En línea]. Available: http://ruben] refricetmar14.blogspot.com/2012/05/carga-derefrigerante.html%20%EF%83%BC%20https://es.slideshare.net/LuisMiguel2122/cargadel-sistema-de-refrigeracion. [Último acceso: 25 05 2017]. [1 L. M. «slideshare,» 4 12 2015. [En línea]. Available: 0] https://es.slideshare.net/LuisMiguel2122/carga-del-sistema-de-refrigeracion. [Último acceso: 25 05 2017].
[1 W. C. Whitman y W. M. johnson, Teconologia de la refrigeracion y aire acondicionado 1] fundamentos, Magallanes : Paraninf S.A, 2006. [1 Y. A. Cengel y M. A. Boles, Termodinámica, Mexico : McGRAW-HILL/INTERAMERICANA 2] EDITORES, S.A DE C.V., 2009.
POSIBLES CONCLUSIONES (LE MODFIKAS BIEN MIJIN)
Un sistema de refrigeración se emplea para mantener cierta región del espacio a una temperatura menor que la de su entorno, es decir debe proporcionar una temperatura de refrigerante inferior a la temperatura del medio que se va a enfriar y elevar la temperatura del refrigerante a un nivel superior a la temperatura del medio que se utiliza para la expulsión. El ciclo de refrigeración más empleado es el de compresión, ya que resulta más factible al momento de instalar un equipo de refrigeración. Los elementos básicos que se requieren para la refrigeración son: el compresor, el evaporador, el condensador, y la válvula de expansión termostática. Mientras el vapor del refrigerante alcanza la temperatura de saturación, correspondiente a la alta presión del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibidor como líquido, repitiéndose nuevamente el ciclo. Carga en liquido, es el que consiste en introducir el refrigerante directamente desde la botella de carga hasta el recipiente de líquido de la instalación frigorífica. Este procedimiento presenta la ventaja de efectuar la carga en muy poco tiempo, pues aprovecha el vacío reinante en la instalación. Carga en gas Consiste en introducir el refrigerante aprovechando la aspiración del compresor, el cual deberá estar en marcha durante la operación de carga. Este procedimiento presenta el inconveniente de ser muy lento, ya que la aspiración del compresor produce una bajada importante de presión en la botella de carga, impidiendo la salida del refrigerante. Para evitarlo se hace necesario calentar la botella, bien esperando a que adquiera la temperatura ambiente o bien mediante resistencias adecuadas (nunca con llamas o resistencias directas).
La cantidad correcta de refrigerante en un sistema de refrigeración es muy importante. Un sistema con menos refrigerante del normal se advierte porque trabaja continuamente,
o casi continuamente, y porque resulta deficiente en la refrigeración, mientras que un sistema con demasiado refrigerante produce un trabajo excesivo en el compresor, corriéndose el riesgo de que el líquido entrey descomponga las válvulas de succión y de presión
