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Guía rápida de conceptos de Refrigeración (Cuarta Parte)

Conceptos de refrigeración cuarta parte: Líneas de Refrigerante
A lo largo de diferentes blogs, hemos revisado varios conceptos teуricos utilizados en el бrea de refrigeración y aire acondicionado; también revisamos el uso y descripción de los compresores, condensadores, y los dispositivos de control de flujo. Sin embargo, las partes de un sistema de refrigeración no se encuentran conectadas una a lado de la otra, más bien se encuentran unidas a través de un sistema de tuberías que reciben el nombre de líneas de refrigerante.

La línea de refrigerante, como su nombre indica, es la encargada de la conducción del refrigerante de una parte del sistema a la otra. El refrigerante lo podemos encontrar en estado líquido o vapor dependiendo de la sección en que se encuentre del sistema completo de refrigeración. En la mayorнa de los casos, las líneas de refrigerante están construidas por tubos de cobre rígido, aunque en algunos países se permite el uso de tubos de cobre flexibles en el extremo de la unidad condensadora y en los accesorios.

Los sistemas de refrigeración cuentan con 3 líneas principales:

– Líneas de líquido
En esta línea el refrigerante y el aceite se mezclan adecuadamente. Aun cuando el líquido se mueva lentamente y existan trampas en la línea el aceite nunca quedará atrapado. Debe existir suficiente presión en la línea para evitar que el dispositivo de control de flujo trabaja incorrectamente. Para evitar una caída de presión excesiva se recomienda sub enfriar el líquido.

– Líneas de succión.

Existen problemas de diseсo, principalmente cuando se utilizan compresores reciprocantes (los que utilizan cilindros y pistones para comprimir). Esta debe tener el diámetro apropiado para compensar la pérdida de presión ocasionada cuando el sistema trabaja a su máxima capacidad. Esta línea debe ser capaz de regresar el aceite del evaporador al compresor cuando el sistema traba a velocidades lentas.

– Líneas de descarga.
Conocida como línea de gas caliente, es una línea con pocos problemas en los sistemas que tienen el condensador integrado. Esta linea se debe diseсar de tal manera que no retenga el aceite del compresor.

Todas las tuberías de que componen las líneas de refrigerante deben ser del tamaño correcto para la cantidad de líquido o vapor a las que fueron diseсadas, incluyendo el diámetro correcto, la longitud y el calibre de la tuberнa. Esto es de vital importancia ya que un mal diseсo provoca una pérdida de presión del refrigerante en las líneas, y es perjudicial para el sub enfriamiento de la línea del líquido. Esto ocasiona que la válvula de expansión no realice adecuadamente su trabajo. También existen problemas con el compresor y el evaporador cuando hay bajas presiones en el sistema.


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Guía Rápida de Conceptos de Refrigeración (tercera parte)

Conceptos de refrigeración tercera parte: Dispositivos de control de flujo

En archivos anteriores hemos revisado algunos de los conceptos esenciales para entender el amplio ámbito de la refrigeración. Para complementar la información que ya hemos aprendido, les traemos esta tercera parte de conceptos de refrigeración. Cabe recalcar que en esta sección nos centraremos definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.

Llámese un dispositivo de control de flujo a aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el flujo del refrigerante líquido en los evaporadores. Sin conocidos por dividir el sistema de refrigeración, al igual que el compresor, en la parte de alta presión y de baja presión.

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

Tubo capilar. Este dispositivo de control es el más básico de todos, y está formado por un pequeño tubo cuya perforación a lo largo de su interior es muy pequeña. Este tipo de dispositivos solo se encuentran en equipos que poseen un gabinete, y en sistemas inundados (cuyo 75% del volumen está lleno de refrigerante). Este tipo de dispositivo no se considera una válvula debido a que no se puede ajustar, y no se puede controlar de otra forma más que con el diámetro interior del tubo. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Válvula termostática de expansión (VTE). Este dispositivo de control es el más utilizado en los sistemas de refrigeración. Funciona a través de la temperatura y la presión. La abertura en la válvula controla el flujo del refrigerante, mientras que una aguja controla la velocidad del flujo mediante un bulbo que siempre contiene líquido. Para esto, se mide y compara la temperatura del compresor con la del bulbo y la aguja abrirá la válvula dependiendo de las necesidades del evaporador. A mayor temperatura del evaporador, mayor será la abertura de la válvula.

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

Válvula automática de expansión (VAE). Este tipo de dispositivo controla el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. Este sistema trabaja muy similar a la VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. La válvula no permitirá que fluya líquido al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE). Este dispositivo consta de dos partes, la válvula que controla el flujo y un sensor eléctrico que mide el calor por medio de termistores. El termistor se define como un conductor eléctrico que cambia su conductividad (capacidad para conducir electricidad) cuando existe un cambio en la temperatura. A mayor temperatura, los termistores conducen mayor electricidad. Cuando el evaporador tiene una temperatura elevada los termistores aumentan el voltaje provocando que el sensor interprete el incremento en el voltaje como un aumento en la temperatura, incitando a que la válvula se abra y permita un mayor flujo de refrigerante.

De manera resumida, podemos decir que los dispositivos de control de flujo tienen la responsabilidad de evitar que llegue líquido al compresor, evitando daños en el mismo.

 


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Aires acondicionados: Evitando el bajo rendimiento desde su instalación.

¿Sabías qué una mala instalación puede ser la culpable del bajo rendimiento de tu aire acondicionado? Ponte al día con nosotros.

¿Bajo rendimiento? La eficiencia energética de los equipos HVAC sufre debido a malas instalaciones.
La demanda cada vez mayor por aires acondicionados y bombas de calor eficientes apunta un recorte récord de aproximadamente 30% en el uso de energía residencial eléctrica utilizada para refrigeración y calefacción.

Lo que pocos saben es que estos beneficios que se buscan mediante una mejora en eficiencia energética de equipos de tecnología avanzada pueden ser nulos si el equipo no es instalado adecuadamente.
En un estudio del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) se concluyó que la baja eficiencia de los equipos está directamente relacionada a las malas instalaciones realizadas por técnicos poco capacitados. El reporte del estudio de NIST es el primero de su tipo enfocado en cuantificar perdidas de eficiencia causadas por errores de instalación documentados en estudios de campo.
“Nuestras medidas indican que una mala instalación puede aumentar el uso de energía en el hogar para refrigeración y calefacción a más del 30% de lo que debería de ser”, dijo Piotr Domanski, quien dirige el estudio del rendimiento en HVAC del NIST.
El Ingeniero Domanski, Hugh Henderson de CDH Energy Corp., y el ingeniero mecánico del NIST, Vance Payne realizaron su estudio de medición y modelado de información durante tres años de duración de acuerdo a las inspecciones y otras evidencias de campo que indicaban que, un equipo HVAC “típicamente instalado” podría desperdiciar una cantidad considerable de energía.
Los errores de instalación –o fallas- comúnmente reportados incluyen conductos con fugas, una incorrecta carga de refrigerante, sobredimensionamiento de los sistemas y un flujo de aire restringido.
En encuestas realizadas, la mayoría de los equipos para aire acondicionado evaluados que obtuvieron niveles de una baja eficiencia tenían por lo menos uno o más errores de instalación. “Fue muy común encontrar baja eficiencia en equipos de aire acondicionado, bombas de calor, y equipos relacionados”, explica el Ingeniero Domanski.
“En la mayoría de estudios no se contabilizó aumento de consumo energético como resultado de alguna falla particular o varias fallas, las cuales son difíciles de hacer en el campo”.
Bajo condiciones ambientales controladas, el equipo describió el rendimiento de una bomba de calor mientras operaba con alguno de los siete errores más comunes de instalación. Después de determinar qué tanto afectaba el consumo de energía cada error en el laboratorio, se investigó cómo los mismos errores puedan impactar el uso de energía en dos tipos de casas -uno con sótano, la otra construida sobre un bloque de concreto – y en cinco zonas climáticas diferentes. Esta parte del análisis fue conducido con una herramienta de simulación creada por CDH Energy Corp.
 Los errores más comunes se concentraron en FUGAS EN DUCTOS DE AIRE, mientras que el segundo error más significante que causaba incrementos del uso de energía se dividió en CARGA BAJA DE REFRIGERANTE e INCORRECTO FLUJO DE AIRE en casa (debido a una mala instalación de ductos de aire).
Otros hallazgos del estudio fueron:
  1. En seis de las siete fallas estudiadas, los incrementos asociados en el consumo de energía son similares para las casas con cimientos sólidos y las que tienen sótano. Sin embargo los conductos de aire con fugas instalados en un espacio no acondicionado del ático pueden causar el mayor incremento en el consumo de energía en las casas con cimientos sólidos.
  2. En los climas cálidos y húmedos las fugas en conductos incrementan substancialmente la humedad interior relativa, lo que afecta el grado de confort y por ende la comodidad de las personas.
  3. Como consecuencia de lo anterior los ocupantes o usuarios por lo general le bajarán al termostato para compensar esto, lo que incrementa significativamente el consumo de energía. Con algunas excepciones, las fallas simultáneas tienen efectos aditivos en el consumo de energía.

 

Para Concluir: El correcto dimensionamiento, selección, e instalación de los equipos HVAC de acuerdo a los procedimientos reconocidos por la industria y siguiendo los manuales de los fabricantes de equipos es fundamental para garantizar la eficiencia energética (ahorro de energía).
El informe del NIST constituye la contribución de los Estados Unidos al recientemente finalizadoAnexo 36 de Análisis de Sensibilidad del Mantenimiento de Calidad/Instalación de Calidad de la Agencia Internacional de Energía, y es el primero de su tipo en cuantificar los efectos de una instalación incorrecta.
El informe mencionado sirvió como base científica para establecer los requisitos del reglamento de capacitación para los instaladores de equipos de nuestro vecino país del norte.
Y tu amigo lector, ¿que opinas? esperamos tu contribución y opinión en las dos preguntas de la semana:
  • ¿Estás de acuerdo con que las instalaciones defectuosas afectan la eficiencia?,
  • ¿Te parece adecuado el nivel de profesionalización dentro del mundo HVACR?

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Conceptos de refrigeración tercera parte: Dispositivos de control de flujo

Conceptos de refrigeración tercera parte: Dispositivos de control de flujo

En archivos anteriores hemos revisado algunos de los conceptos esenciales para entender el amplio ámbito de la refrigeración. Para complementar la información que ya hemos aprendido, les traemos esta tercera parte de conceptos de refrigeración. Cabe recalcar que en esta sección nos centraremos definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.

Llámese un dispositivo de control de flujo a aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el flujo del refrigerante líquido en los evaporadores. Sin conocidos por dividir el sistema de refrigeración, al igual que el compresor, en la parte de alta presión y de baja presión.

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

Tubo capilar. Este dispositivo de control es el más básico de todos, y está formado por un pequeño tubo cuya perforación a lo largo de su interior es muy pequeña. Este tipo de dispositivos solo se encuentran en equipos que poseen un gabinete, y en sistemas inundados (cuyo 75% del volumen está lleno de refrigerante). Este tipo de dispositivo no se considera una válvula debido a que no se puede ajustar, y no se puede controlar de otra forma más que con el diámetro interior del tubo. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Válvula termostática de expansión (VTE). Este dispositivo de control es el más utilizado en los sistemas de refrigeración. Funciona a través de la temperatura y la presión. La abertura en la válvula controla el flujo del refrigerante, mientras que una aguja controla la velocidad del flujo mediante un bulbo que siempre contiene líquido. Para esto, se mide y compara la temperatura del compresor con la del bulbo y la aguja abrirá la válvula dependiendo de las necesidades del evaporador. A mayor temperatura del evaporador, mayor será la abertura de la válvula.

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

Válvula automática de expansión (VAE). Este tipo de dispositivo controla el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. Este sistema trabaja muy similar a la VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. La válvula no permitirá que fluya líquido al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE). Este dispositivo consta de dos partes, la válvula que controla el flujo y un sensor eléctrico que mide el calor por medio de termistores. El termistor se define como un conductor eléctrico que cambia su conductividad (capacidad para conducir electricidad) cuando existe un cambio en la temperatura. A mayor temperatura, los termistores conducen mayor electricidad. Cuando el evaporador tiene una temperatura elevada los termistores aumentan el voltaje provocando que el sensor interprete el incremento en el voltaje como un aumento en la temperatura, incitando a que la válvula se abra y permita un mayor flujo de refrigerante.

De manera resumida, podemos decir que los dispositivos de control de flujo tienen la responsabilidad de evitar que llegue líquido al compresor, evitando daños en el mismo.

 


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Guía Rápida de Conceptos de Refrigeración (segunda parte)

Conceptos de refrigeración. Segunda parte
En una entrega anterior revisamos las definiciones de diferentes conceptos de refrigeración que utilizamos todos los días en nuestro ambiente laboral. Para complementar la anterior lista les traemos la segunda parte de la definición de conceptos de refrigeración.

HUMEDAD. Se conoce como humedad a la cantidad de agua que se encuentra dispersa en el ambiente (aire). Cuando el aire contiene la máxima cantidad de agua permisible, es cuando se genera el concepto de saturación de agua en el aire. Conocemos dos formas distintas de humedad en nuestro ambiente laboral, la humedad relativa y la humedad específica.

HUMEDAD ESPECÍFICA. La humedad específica se define como la cantidad de masa (peso) de vapor de agua disuelto en el aire (humedad). Se expresa en unidades de libras de vapor de agua por libra de aire seco (aire con 0% de humedad)

HUMEDAD RELATIVA. Se le conoce como el porcentaje del grado de saturación de vapor de agua en el aire. Se expresa en una escala de 0 a 100%. Por ejemplo, se dice que cuando la humedad relativa es 0%, es porque no existe nada de agua disuelta en el aire. Un valor de humedad relativa de 50% nos indica que el aire a aceptado la mitad de la cantidad máxima de agua que puede absorber. Por último decimos que la humedad relativa del 100% ocurre cuando se llega a la saturación de agua en el aire.

SATURACIÓN. Se le conoce como saturación a la concentración máxima de un compuesto disuelto en otro. Es decir, que ya no puede agregar ni un solo gramo del compuesto que se disuelve en el otro. Por ejemplo, cuando el ambiente (aire) ya no puede absorber más agua (humedad) es que el aire está saturado de agua.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA. En la presión que ejerce el aire que existe en el ambiente a la superficie de la tierra. Mientras más cerca nos encontremos del nivel del mar, va a existir más aire sobre nosotros, lo que genera una presión mayor. Si nos encontramos a una altura muy por encima del nivel del mar, tenemos menos aire sobre nosotros generando una menor presión atmosférica.

TRANSFERENCIA DE CALOR. La transferencia de calor es el proceso físico donde la energía interna de un cuerpo (que podemos medir como la temperatura) se mueve a un cuerpo con menor energía que el anterior. Por ejemplo, si tenemos un cuerpo a 100°C y lo sumergimos en una gran cantidad de agua fría, la energía del cuerpo caliente se transferirá al agua fría generando que la temperatura del cuerpo caliente disminuya. Es importante mencionar que la energía siempre fluye del cuerpo más caliente al más frío.

PUNTO DE ROCÍO. El punto de rocío ocurre en el momento en que se enfría el aire saturado de humedad, disminuyendo su capacidad de absorción de vapor de agua. Esto genera que el agua que ya no puede estar disuelta en aire se comience a condensar, generado unas pequeñas gotas de agua. El ejemplo más común de este efecto ocurre cuando dejamos una botella fría de refresco fuera del refrigerador y después de un tiempo empezamos a notar que la botella está sudando (se llena de gotas de agua). Esto ocurre porque la temperatura del aire cerca de la botella disminuye hasta un punto donde la humedad empieza a condensarse por fuera de la botella.

REFRIGERANTE. Se le conoce como refrigerante a las sustancias con bajos puntos de ebullición (menores a los -15°C) que se utilizan como medios para robar el calor del ambiente y desplazarlo a otra zona.

Esperamos que estas definiciones les ayuden a complementar sus conocimientos en el ámbito de la refrigeración.


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