Profesor: Luis Castillo.

Realizado por:

José Merentes C.I:10577802 Luis Veliz

Luis Guilarte C.I.: 20.422.056

Maturín, Agosto 2016.

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”Escuela de Ingeniería Mecánica

Extensión Maturín, Estado Monagas.

INTRODUCCIÓN

La Refrigeración es una técnica que se ha desarrollado con el transcurso del tiempo y el avance de la civilización; como resultado de las necesidades que la misma sociedad presenta, a medida que avanza la tecnología y la invención en diferentes campos, contribuyendo a elevar el nivel de vida de las personas. La base sobre la que se fabrican nuevas sustancias y materiales la suministra la ciencia, siendo un tema muy interesante la selección de los refrigerantes, por dos razones principales: en primer lugar, los parámetros de operación que alcanza cada uno de ellos, esto es: presión, temperatura de evaporación y condensación. En segundo lugar la contribución a la destrucción de la capa de Ozono logrando aumentar el calentamiento global.

Las aplicaciones de la Refrigeración son muy numerosas, siendo una de las más comunes la conservación de alimentos. La diversidad de equipos empleados para refrigeración es muy grande, y su funcionamiento se ajusta, en términos generales, a ciertos procesos termodinámicos tales como: evaporación, compresión, condensación y expansión. Cada sistema tiene sus características particulares. Cada tipo de compresor opera según distintos mecanismos de compresión (alternativos, rotativos, helicoidales, entre otros). Cada dispositivo de control está diseñado para mantener algún parámetro de funcionamiento de un equipo entre determinados límites, principalmente: temperaturas, presiones, acumulación de hielo, entre otros fenómenos que se desea controlar. Así pues, la selección del Refrigerante, dependen en gran medida de cuanta carga térmica se desea extraer, del tipo de instalación que se requiere y del costo tanto inicial como de mantenimiento. A continuación presentamos las características básicas y los aspectos más destacados de los refrigerantes, para las diferentes cargas de Refrigeración que existen.

Definición

De manera general, un refrigerante es cualquier cuerpo o substancia que actúe como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o substancia. Desde el punto de vista de la refrigeración mecánica por evaporación de un líquido y la compresión de vapor, se puede definir al refrigerante como el medio para transportar calor desde donde lo absorbe por ebullición, a baja temperatura y presión, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta temperatura y presión.

Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración mecánica. Cualquier substancia que cambie de líquido a vapor y viceversa, puede funcionar como refrigerante, y dependiendo del rango de presiones y temperaturas a que haga estos cambios, va a tener una aplicación útil comercialmente.

Existe un número muy grande de fluidos refrigerantes fácilmente licuables; sin embargo, sólo unos cuantos son utilizados en la actualidad. Algunos se utilizaron mucho en el pasado, pero se eliminaron al incursionar otros con ciertas ventajas y características que los hacen más apropiados. Recientemente, se decidió descontinuar algunos de esos refrigerantes antes del año 2000, tales como el R-11, R-12, R-113, R-115, etc., debido al deterioro que causan a la capa de ozono en la estratósfera. En su lugar, se van a utilizar otros refrigerantes como el R-123, el R-134a y algunas mezclas ternarias. Los grandes fabricantes de refrigerantes, siguen trabajando en el desarrollo de nuevos productos.

La empresa DUPONT inventó el método y el uso público del sistema numérico para clasificar los gases fue autorizado en el año de 1956 y con el tiempo se volvió una norma utilizada por la industria. Posteriormente, ANSI y ASHRAE lo convirtieron en el Standard 34. La tabla de seguridad para los gases refrigerantes, se basa en la toxicidad y la inflamabilidad del gas.

La clasificación de la toxicidad de los gases está basada en los índices TLV/TWA.

“TLV” (Threshold Limit Value).

- Concentración máxima permisible, expresada en la exposición al gas en el orden de 8 a 12 hrs. por día, cinco días a la semana, durante 40 años, y el TWA (Time-Weighted Average).- Concentración ponderada en el tiempo, expresada en horas por día. Los gases refrigerantes están clasificados en dos clases, dependiendo del tiempo máximo permisible en que una persona puede estar expuesta a éstos.

La intención de este standard es la de referirse, por un método simple, a los refrigerantes con números y letras, en vez de utilizar el nombre químico del gas, fórmula o marca.

Tabla 1. Algunas características de clasificación del Standard 34

Serie Nombre Gas000 Metanos R-12100 Etanos R-134ª200 Propanos R-290400 Zeotropos R-401ª500 Azeotropos R-502600 Orgánicos R-600ª700 Inorgánicos R-717

 

La letra minúscula denota un gas isómero, ejemplo en el R-134a. Esta indica la simetría en pesos atómicos. El más simétrico no tiene letra y al aumentar la asimetría se colocan las letras a, b, c, etc.

La letra mayúscula denota una mezcla zeotrópica y quedan dentro de la serie 400. Ejemplo en el R-401A. Las letras A, B, C, a la derecha del número se utilizan para diferenciar mezclas con los mismos componentes pero con diferente proporción. Ejemplos: R-401A, R-401B, R-407C.

Si la mezcla es azeotrópica quedan en la serie 500 y el número es arbitrario, responde al orden de aparición del refrigerante. Ejemplos: R-502, R-507.

Para los refrigerantes inorgánicos se reserva la serie 700. Ejemplo: R-717 que es el amoniaco.

Respecto de los dígitos numéricos, el standard dice:

•  Primer dígito, de derecha a izquierda = número de átomos de flúor en el compuesto.•  Siguiente dígito hacia la izquierda = número de átomos de hidrógeno más 1.•  Tercer dígito hacia la izquierda = número de átomos de carbono menos 1 (no se usa cuando es igual a cero).•  Cuarto dígito hacia la izquierda = número de enlaces dobles.

Ejemplo: R-22 (CHClF2).

•  Número de átomos de Flúor = 2•  Número de átomos de Hidrógeno = 2•  Número de átomos de Carbono = 0•  Puesto que el carbón tiene cuatro ligas y el total de F y H es igual a 3, existe un átomo de Cl.

Tabla 2. Clasificación de seguridad de los refrigerantes

•  Clase A: TLV/TWA 400 ppm o mayor.

•  Clase B: TLV/TWA 399 ppm o menor.

La inflamabilidad también se clasifica:

• Clase 1: no propaga la flama.• Clase 2: baja propagación de flama.• Clase 3: alta propagación de flama.Los refrigerantes se pueden clasificar según la tabla número 2. Como se ve, un gas refrigerante “A1” significa que es uno de los gases más seguros con los que se puede trabajar, y el “B3” es el más peligroso. Los refrigerantes recomendados para las sustituciones, generalmente están clasificados como “A1”.

Tabla 3. Algunos refrigerantes que son compuestos puros del Standard 34Número ASHRAE

Clasificación de Seguridad

Fórmula Empírica

Nombre Químico

R-11 A1 CFC Triclorofluorometano

R-12 A1 CFC Diclorofluorometano

R-134a A1 HFC Tetrafluorometano

R-290 A3 HC PropanoR-600 A3 HC ButanoR-600a A3 HC IsobutanoR-717 B2 Amoniaco

Fórmula Empírica.

La tercera columna de las tablas 3 y 4 indica qué clase de gas refrigerante es.

La nomenclatura aquí mostrada es:

CFC…………ClorofluorocarbonoHCFC……….HidroclorofluorocarbonoHFC…………HidrofluorocarbonoHC…………..Hidrocarbono (Hidrocarburo)

Tabla 4. Algunos refrigerantes que son zeotropos y azeotropos del Standard 34

Número ASHRAE

Clasificación de Seguridad

Fórmula Empírica

Componentes

Porcentajes

R-401A A1/A1 HCFC R-22/R-152a/R-124

53/13/34

R-401B A1/A1 HCFC R-22/R-152a/R-124

61/11/28

R-404A A1/A1 HFC R-125/R-143A/R-134a

44/52/04

R-407C A1/A1 HFC R-32/R-125/R-134a

23/25/52

R-502 A1 CFC R-22/R-115 48.8/51.2R-507A A1/A1 HFC R-125/R-143a 50/50

Características generales de los gases refrigerantes.

Los CFC.• Los refrigerantes CFC tienen un elevado PAO (Potencial de

Agotamiento de Ozono), y están clasificados como una SAO (Sustancia Agotadora de la Capa de Ozono) esto hace que estén en fase de eliminación actualmente y ya no se fabriquen en nuestro país.

• Son refrigerantes que tienen clasificación A1. No son inflamables ni explosivos. Se descomponen en presencia de la llama de

nuestro soplete dando a lugar la presencia de un gas irritante llamado fosgeno, motivo por el cual debemos de ventilar el área en donde estemos trabajando.

• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.

Los HCFC.• Actualmente a nivel global se está reduciendo gradualmente la

producción de estos refrigerantes. Su presencia en el mercado de los Estados Unidos está limitada hasta el 2010; aunque en muchos países de la Comunidad Europea, por su cuenta, han adelantado esta fecha.

• Al igual que los CFC son refrigerantes que han tenido una gran presencia en el mercado, principalmente el R-22.

• Tienen la clasificación A1, no son inflamables ni explosivos. Al igual que los CFC se descomponen en presencia de la llama de nuestro soplete dando a lugar la presencia de un gas irritante llamado fosgeno, motivo por el cual se deben tomar las mismas precauciones.

• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.

Los HFC. Los refrigerantes HFC se consideran de nueva generación, ya que

han sido creados para sustituir a los CFC y los HCFC. En un principio han sido considerados como ecológicos, por no

dañar a la capa de ozono atmosférico. La presencia de flúor en su composición provoca que al ser emitidos se comporten como un gas de efecto invernadero y estos contribuyan al calentamiento global. Por esta razón, tienen que ser sometidos a restricciones en cuanto a su uso para reducir al mínimo sus emisiones.

• Su PAO es de cero por lo que se consideran refrigerantes definitivos.

• En general tienen valores de PCG (Potencial de Calentamiento Global) elevados, lo que implica una influencia elevada en el

efecto invernadero global. Esto significa que en el futuro, todas las instalaciones de refrigeración y aire acondicionado estarán controladas por reglamentaciones relacionadas con el ambiente.

• Tienen clasificación A1, no son inflamables ni explosivos.• En comparación con las instalaciones que trabajan con CFC, las

instalaciones de refrigerantes del tipo HFC necesitan de un 5% a un 30% menos de refrigerante para lograr las mismas condiciones de trabajo.

• Al estar constituidos por moléculas mucho más pequeñas que las de los refrigerantes antiguos, las probabilidades de fuga son mucho mayores. Esta característica hace que se deban aumentar las medidas para asegurar la hermeticidad de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado.

• Para detectar las fugas se pueden utilizar los métodos tradicionales como la espuma de jabón, los detectores de fuga electrónicos, las lámparas ultravioletas que detectan los medios contrastantes fluorescentes.

LOS HIDROCARBONOS HC (HIDROCARBUROS).

Son refrigerantes que tienen clasificación A3, su uso requiere una serie de precauciones entre las que se encuentra el conocimiento profundo del refrigerante.

• Hay que destacar que el uso de los hidrocarbonos como refrigerante siempre estará limitado y condicionado por las fuertes regulaciones aplicadas al uso de este tipo de gas.

• Se prevé que sean aplicados en sistemas combinados como refrigerantes secundarios, de manera que el refrigerante HC quede confinado en caso de fuga.

CARACTERISTICAS ESPECÍFICAS DE LOS REFRIGERANTES.

- Calor latente de evaporación alto: cuanto mayor sea su valor menor cantidad de refrigerante hay que utilizar en el proceso de refrigeración para obtener una temperatura determinada.- Presión de evaporación superior a la atmosférica: para evitar que entre aire en el circuito de refrigeración, lo que acarrearía el problema de que el agua contenida en el aire se solidificase y obturase algún conducto.

- Punto de ebullición lo suficientemente bajo para que sea inferior a la temperatura de trabajo del evaporador.- Temperaturas y presión de condensación bajas: así se evitan trabajar con presiones de condensación altas en el compresor lo que se traduce en un considerable ahorro tanto de energía como en el costo de la instalación.- Inercia química: es decir que no reaccione con los materiales que componen el circuito ni con el aceite del compresor.- Ha de ser inmiscible o totalmente miscible con el aceite del compresor: la solubilidad parcial da origen a problemas de depósitos de aceite en el evaporador.- Debe de ser químicamente estable: hasta el grado de no ser inflamable ni explosivo.- Ha de ser soluble en agua: de esta forma se evita que el agua libre pueda formar cristales de hielo. Por este motivo los circuitos de refrigeración van provistos de filtros deshidratantes.- Debe ser no tóxico para el hombre.- Debe tener un impacto ambiental bajo o nulo en el caso de ser liberado por posibles fugas.- Debe ser fácilmente detectable por el olfato para poder localizar las fugas que se produzcan en el sistema.- Debe ser barato.

Código de Colores para los Cilindros de Refrigerantes.

Los contenedores utilizados para el manejo de refrigerantes ya sea a granel, en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algún color. Hace algunas décadas no había unificación de colores por parte de los fabricantes de refrigerantes. Posteriormente, se estandarizó un código de colores adoptado mundialmente por los fabricantes, aunque no era un método oficialmente reconocido para identificar el contenido del cilindro, como sucedía con otros gases industriales, tales como el nitró-geno, el acetileno, el oxígeno, etc.

En años recientes, con el surgimiento de una gran cantidad de nuevos refrigerantes para reemplazar a los CFC's y algunos HCFC's, la codificación de colores no se hace arbitrariamente. La mayoría de los fabricantes se apegan a los lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute), para la asignación de colores a los contenedores de refrigerantes. Esta codificación, permite a los técnicos y contratistas identificar rápida y fácilmente el refrigerante, por el color del contenedor, evitando mezclar accidentalmente diferentes refrigerantes en un sistema. Pero siempre se debe leer la etiqueta e identificar el contenido, antes de utilizarlo. A continuación, en la figura.1, se muestra una lista de los refrigerantes más populares que incluye algunos que ya están descontinuados, y también algunos de los nuevos.

Figura.1REFRIGERANTE

N°COLOR DE BOMBONA

R-11 Naranja |R-12 BlancoR-13 Azul claro / Banda azul

oscuro.R-22 VerdeR-123 Gris claro (plata)R-134a Azul claro (celeste)

R-401A (MP-39) Rojo-Rosado (Coral)R-401B (MP-66) Amarillo-Café (Mostaza)R-402B (HP80) Café Claro (Arena)R-402B (HP81) Verde AceitunaR-404A (HP62) Naranja

R-407C (AC9000) GrisR-410A (HP Rosado

R-500 AmarilloR-502 Morado Claro (Orquídea)R-503 Azul-Verde (Acgua)

R-507 (AZ-50) Marrón

R-717 Plata

COMPRESOR.

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

En las instalaciones de refrigeración encontraremos normalmente tres tipos de compresores:

Herméticos. Todo el conjunto motor-compresor está internamente en una carcasa soldada sin accesibilidad, normalmente están instalados en equipos de pequeñas potencias, siendo de menor costo y ocupan menor espacio.

Semihermeticos: El eje del motor es prolongación del cigüeñal del compresor y están en una misma carcasa accesible desde el exterior. Se utilizan en potencias medias y eliminan los problemas de alineamiento entre el motor y el compresor.

Abiertos: El cigüeñal es activado por un motor exterior al compresor. Se utilizan para medias y grandes potencias y son los más versátiles y accesibles.

Función del Compresor.

Los compresores administran la distribución del refrigerante, absorbiendo energía de las áreas frías y transfiriéndola a áreas más calientes dentro de la unidad. Los compresores alternan el refrigerante de vapor de baja presión a alta presión, alternando el enfriamiento usando un sistema de dos etapas para mantener los artículos fríos a una temperatura mientras se mantienen los artículos congelados en el área

de alta presión. Los compresores se clasifican como abiertos o sellados. Los compresores abiertos se usan para aplicaciones grandes como los que se usan en instalaciones de producción y tienen un motor eléctrico externo.

Aplicaciones LBP, MBP Y HBP.

Es necesario comprender qué es lo que indican esas nomenclaturas.Los compresores se pueden clasificar en tres tipos, en cuanto a su aplicación: LBP, MBP, HBP.La nomenclatura LBP viene de Low Back Pressure (o baja presión de retorno), asociada a bajas temperaturas de evaporación (sistemas de baja). Los compresores LBP son normalmente utilizados para aplicación en freezers, refrigeradores y conservadoras.El segundo tipo es MBP, sigla de Medium Back Pressure (mediana presión de retorno), cuyos modelos se aplican para medianas temperaturas de evaporación (sistemas de mediana), como exhibidores de bebidas y autoservicios.Por su turno, los modelos HBP, o High Back Pressure (alta presión de retorno), deben ser aplicados para alta temperatura de evaporación (sistemas de alta), como en enfriadoras de refrescos, deshumidificadores y secadoras de aire.Es importante subrayar que esa nomenclatura depende de cada fabricante de compresor, pudiendo sufrir alteraciones. Es muy común utilizar modelos de compresores que sean la unión de dos tipos, como L/MBP.

Relación con el fluido refrigerantey la presión de trabajo

Normalmente en campo asociamos la temperatura del evaporador del sistema de refrigeración con la presión en la línea de baja indicada en el dispositivo de medición (manifold o manómetro).Se debe tener atención para el hecho de que cada fluido refrigerante posee presiones específicas de trabajo. Por ello, es necesario tener cuidado para no equivocarse en el momento de hacer la carga de gas, por no estar acostumbrado a trabajar con un determinado fluido

refrigerante. Aunque en el caso de la instalación de un compresor para la aplicación correcta, el error en la carga de gas provocará problemas.

Figura.2La figura.2 Al lado muestra como se manifiesta la diferencia entre temperatura de evaporación, presión de retorno y fluido refrigerante. Observándola, se puede hacer comparaciones para los principales fluidos refrigerantes que están en uso o se han utilizado.Suponiéndose un sistema de refrigeración cuya presión de retorno es de 45 psig, tendríamos las siguientes situaciones para los fluidos presentados en la figura:R404A – la temperatura de evaporación sería de -30°C y, consecuentemente, la aplicación sería LBP, como un freezer;R22 – la temperatura de evaporación sería de -24°C y, por lo tanto, la aplicación sería LBP, como una congeladora;R12 – la temperatura de evaporación sería de -11°C y, en consecuencia, estaría en el final del rango de LBP, como una cervecera;R134a – la temperatura de evaporación sería de -8°C y, así, estaría en el rango de L/MBP, como un exhibidor de bebidas o autoservicio;

R600a – la temperatura de evaporación sería de +8°C, lo que significa que estaría en el rango de HBP, como un bebedero.De esa manera, es necesario tener cuidado no sólo en la elección del compresor, sino también en el momento de instalar y hacer la carga de gas en el sistema.

Qué considerar en la elección del compresor.

Cuando el cambio del compresor es necesario, siempre se debe verificar el tipo de aplicación en que se lo utilizará, para elegir el modelo adecuado.

Figura.3

Por ello, el primer paso en una sustitución es saber cuál era el compresor original o cuál es la aplicación del producto. Eso porque las condiciones de funcionamiento del compresor pueden variar mucho, conforme al proyecto del equipo en que se lo utiliza. No se debe pensar que para todos los bebederos vale el mismo tipo: existen modelos que exigen compresores HBP y otros proyectados para la utilización de L/MBP.Existen muchas diferencias entre los sistemas: los congeladores trabajan con temperaturas de evaporación bajas (entre -35ºC y -25ºC), mientras deshumidificadores se mantienen arriba de 0ºC. Cuanto más alta la temperatura de evaporación, mayor deberá ser el trabajo realizado por

CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES

el motor del compresor. De esa manera, el motor de un compresor para alta (HBP) tendrá torque superior al motor similar proyectado para baja (LBP).

¿Qué pasa con la aplicación en un sistema inapropiado?

La utilización de un compresor inadecuado para la aplicación deseada puede no ser percibida de inmediato, pues el compresor puede funcionar en el corto plazo. Pero es inevitable la ocurrencia de problemas. Al intentar utilizar un compresor LBP o L/MBP en un sistema que exige un modelo HBP, son frecuentes los siguientes problemas:El compresor arrancará y podrá funcionar por algunos segundos y luego el protector térmico actuará;El motor no tendrá fuerza para arrancar y el protector térmico actuará;Reducción de la vida del compresor, debido al desgaste excesivo de eje y placa válvula, entre otros componentes mecánicos.En resumen, el compresor puede funcionar, dependiendo del sistema, pero seguramente tendrá su vida útil disminuida.Si el caso es el contrario, o sea, usar un modelo HBP para una aplicación que demanda un modelo LBP, las consecuencias serán igualmente negativas:El sobrecalentamiento de la carcaza, con la consecuente actuación del protector térmico, y, en el mediano plazo, el comprometimiento de la bobina. Eso ocurre porque el fluido refrigerante tiene la función secundaria de enfriar el motor del compresor. Si la cantidad de fluido que circula en el sistema es baja, no enfriará el motor;El calentamiento del aceite y la pérdida de capacidad de lubricación, llevando al aumento del desgaste del compresor.La recomendación, por lo tanto, es: conocer bien la aplicación en el momento de la elección del refrigerante para cada aplicación de la carga y el compresor a utilizar.

La Carga de Refrigeración.

La carga de refrigeración total del sistema expresada en Btu/hr, viene de muchas fuentes de calor. La figura.4 Representa una vista de corte de un cuarto de almacenamiento refrigerado, en un supermercado. Note las fuentes de calor causadas por:

1.- Transmisión de calor.

a. La diferencia de temperatura de 60 °F, entre el aire exterior a 95 °F y la temperatura del cuarto a 35 °F, lo cual puede causar mucha conducción de calor.

b. El efecto del sol sobre el techo y paredes es calor radiante.

2.- Infiltración de aire.

a. El aire que entra al cuarto como un resultado de abrir y cerrar las puertas durante el trabajo normal.

b. El aire que entra al cuarto a través de las grietas en la construcción o por los sellos de las puertas.

c. El aire que puede ser introducido a propósito por razones de ventilación.

3.- Cargas de los productos, las cuales vienen de calor (es), contenido (s) dentro del producto que se almacena. En algunos casos es calor sensible o seco, tal como al enfriar enlatados desde la temperatura ambiente hasta 35 °F, o puede ser una combinación de calor seco (sensible) y húmedo (calor latente); si el producto debe congelarse, hay requisitos adicionales respecto al calor latente de congelamiento. Algún calor es también el resultado de cambios químicos tales como la maduración de las frutas.4.- Cargas suplementarias causadas por cosas tales como las luces eléctricas, motores, herramientas y también las que proceden de personas.

Transmisión de Calor.La ganancia de calor a través de las paredes, pisos y cielos rasos variará con el tipo de construcción, el área expuesta a diferentes temperaturas, el tipo y espesor del aislamiento y la diferencia de temperatura entre el espacio y el aire ambiente.La conductividad térmica varía directamente con el tiempo, área y diferencia de temperatura y se expresa en Btu/hr, por pie cuadrado de área, por grados Fahrenheit de diferencia de temperatura, por pulgada de espesor.Se ve fácilmente que para reducir la transferencia de calor, el factor de conductividad térmica (basado en la composición del material) debe ser tan bajo como sea posible y el material tan grueso como sea económicamente factible.

Efecto del sol.El primer factor de radiación involucrado en la carga de refrigeración, es la ganancia de calor de los rayos del sol. Si las paredes del espacio refrigerado están expuestas al sol, el calor adicional será añadido a la carga de calor. Para facilitar la estimación de la carga, debe incrementarse el diferencial de temperatura por el factor mostrado en la tabla.5, la cual está en grados Fahrenheit que deben añadirse a la

Figura. 4

diferencia de temperatura normal entre las condiciones de diseño interior y exterior.

Tabla.5

Temperaturas de DiseñoLas condiciones de diseño recomendadas, son el resultado de extensos estudios del National Weather Service. Para aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración, la máxima carga ocurre durante el tiempo más cálido. Sin embargo no es ni económico ni práctico, diseñar el equipo para la temperatura más alta que puede posiblemente ocurrir, ya que esta temperatura pico puede durar solo algunas horas.

Infiltraciones de AireCualquier aire exterior que entre al espacio refrigerado debe ser reducido a la temperatura de almacenamiento, incrementando así la carga de refrigeración. Además, si el contenido de humedad del aire que entra es superior al del espacio refrigerado, el exceso de humedad se condensara y el calor latente de condensación se añadirá a la carga de refrigeración.A causa de las muchas variables envueltas, es difícil calcular el valor adicional ganado por la infiltración de aire. El transito adentro y fuera del refrigerador usualmente varia con su tamaño y volumen. Por

consiguiente, el número de veces que las puertas se abren, se relacionan al volumen más bien que al número de puertas.Algunos ingenieros usan el método del cambio de aire para estimar la infiltración; este método se basa en el número promedio de cambios de aire en un periodo de 24 horas comparado con el volumen del refrigerador.

Carga de Producto.La carga de producto es cualquier ganancia de calor debida al producto en el espacio refrigerado. La carga puede ser el resultado de un producto que viene al refrigerador de una temperatura mayor que la del área de almacenamiento, de un proceso de enfriamiento o congelación o del calor de respiración de productos perescibles. La carga total de producto es la suma de los varios tipos de carga de producto de una aplicación en particular.Para calcular la carga de refrigeración de producto para productos alimenticios, sólidos y líquidos, es esencial saber sus puntos de congelamiento, calores específicos, porcentaje de agua. etc. La figura.5 es una muestra de datos de productos alimenticios tomada de información del ASHRAE.

Figura.5

Carga Suplementaria.Además del calor transmitido al espacio refrigerado a través de las paredes, infiltración de aire y carga del producto, debe incluirse cualquier ganancia de calor de otras fuentes en la estimación de la carga de enfriamiento.Cualquier energía eléctrica disipada en el espacio refrigerado a través de luces y calentadores (descongelamiento), se convierte en calor y debe incluirse en la carga. Un vatio es igual a 3.41 Btu y esta relación de conversión es exacta para cualquier cantidad de potencia eléctrica.Los motores eléctricos son otra fuente de carga de calor. Para un motor que este realmente en el espacio refrigerado la tabla.6 de los Btu X caballo X hora de calor generado, en forma aproximada.

Tabla.6

Caballaje del motor Btu/hp/hr

18a 12

4,250

12a3 3,700

3 a 20 2,950

Carga total por Hora.Para artículos refrigerados, como vitrinas, neveras, enfriadores, prefabricados y cajas de almacenamiento frio que se producen en cantidad, la carga normalmente se determina mediante pruebas del fabricante; el equipo de refrigeración es preseleccionado y algunas veces instalado en el aparato.Si debe ser estimada, la carga esperada debe calcularse determinando la ganancia de calor debida a cada uno de los factores que contribuyen a la carga total. Hay muchos métodos cortos para estimar las cargas de calor para pequeños cuartos fríos. El más apropiado usa formas y datos del fabricante disponibles para tales propósitos y cada factor se considera separadamente.El equipo de refrigeración se diseña para funcionar en forma continua y normalmente el tiempo de operación del compresor se determina por los requisitos del sistema de descongelamiento. La carga se calcula con una base de 24 horas y la capacidad horaria del compresor se determina dividiendo la carga de 24 horas, por el número de horas deseado de operación del compresor durante el periodo de 24 horas. Debe considerarse un factor de seguridad razonable para permitir que la unidad se recupere rápidamente después de un incremento en temperatura y tener en cuenta cualquier carga que puede ser mayor a la estimada originalmente.

CONCLUSIÓN

Los refrigerantes son vitales en el desarrollo de la vida del ser humano, ya que nos permiten tener el control sobre la temperatura en diversos aspectos necesarios, desde el hogar hasta procesos industriales. Los refrigerantes a pesar de que son de gran importancia tanto en el hogar como en la industria no siempre son recomendables debido a que se ha llegado a la conclusión que muchos de ellos tienen efectos nocivos al ambiente. Sería de gran importancia sustituir los refrigerantes nocivos por otros más amigables con el medio ambiente, aunque esto represente un gasto

adicional o importante en la industria, pues de no hacerlo, provocaremos daños en la vida de nuestro planeta y es un problema que a todos nos compete.Desde el punto vista de la protección al medio ambiente, el amoníaco es un refrigerante ideal, ya que no contribuye al deterioro de la capa de ozono ni tampoco al calentamiento global. Además, de todos los refrigerantes conocidos hasta el momento, es el que menor cantidad de energía requiere actuar gracias a sus características refrigerantes.Se debe elegir el refrigerante adecuado para cada aplicación; conocer sus ventajas y desventajas, así como sus propiedades generales.Los refrigerantes naturales son sustancias que no dañan la capa de ozono y tienen un muy bajo Potencial de Calentamiento Global (PCG), aunque sí pueden afectar en cierto modo las condiciones ambientales. Dentro de los refrigerantes considerados como naturales se encuentra el dióxido de carbono, el amoniaco y los hidrocarburos, que si bien ya se usaban como refrigerantes antes de 1950, ahora su uso ha aumentado debido al menor impacto que tienen sobre el daño del planeta.El refrigerante no debe ser venenoso ni tóxico: Cuando esto es imposible, el refrigerante debe oler de una forma característica o debe dejar rastro en caso de fuga para que pueda verse rápidamente.El refrigerante no debe ser inflamable ni explosivo: Cuando esta condición no se cumple se deben tomarlas mismas precauciones que en el primer punto y si no es posible, conocer bien las instrucciones de manejo.El refrigerante debe tener una presión un poco mayor que la presión atmosférica a la temperatura de trabajo normal en el evaporador. Para evitar diseños excesivamente robustos, la presión a la cual le corresponde la presión de condensación y presión de diseño no deben ser demasiado altas.Si el refrigerante tiene la presión de trabajo muy alta, los componentes se deben diseñar y aprobar de acuerdo a esta presión. Se buscará un alto calor latente de vaporización (diferencia de entalpía) para que la transmisión de calor se realice con la menor cantidad posible de refrigerante en circulación. El vapor del refrigerante no debe tener un volumen específico elevado ya que limita las condiciones de trabajo en

un campo determinado. El refrigerante debe ser químicamente estable a las temperaturas y presiones normales de la planta de refrigeración. El refrigerante no debe ser corrosivo, tanto en líquido como en vapor, para no atacar la estructura de los materiales. El refrigerante debe ser compatible con el aceite. El refrigerante debe ser fácil de obtener y manejar. El refrigerante no debe ser demasiado caro.Proporcionar una buena ventilación en el área de trabajo.No permitir el ingreso de refrigerantes en sótanos, ambientes bajos y sistemas de alcantarillado, ya que los hidrocarburos son más pesados que el aire.Para la manipulación el almacenamiento y el transporte de refrigerantes combustibles se deben seguir las reglas de seguridad aplicadas en cada país.

BIBLIOGRAFÍA

Manual de Aire Acondicionado y Refrigeración. Segunda Edición. Tomo 2.Editado por Prentice-Hall Hispanoamérica, S.A. 1994.Mexico.

Paginas Consultadas:https://www.0grados.com/refrigerantes-naturales.http://es.slideshare.net.refrigerantes.