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Comprendiendo el deslizamiento de temperatura del refrigerante

Importancia del deslizamiento de temperatura y conceptos relacionados.

Todos los técnicos en refrigeración son conscientes de la utilidad que tiene una tabla de presión vs temperatura a la hora de realizar su trabajo, sin embargo, no todos entendemos la forma correcta de leerlas. Para ello explicaremos los conceptos de los famosos puntos de rocío y burbuja, y las diferencias entre los refrigerantes puros y las mezclas.

En los refrigerantes más comunes, la temperatura del serpentín se puede leer a partir de la escala de temperatura que muestra el indicador o calibrador, facilitando su medición, sin embargo, en los otros refrigerantes, la tarea se vuelve un poco más complicada debido al deslizamiento de temperatura.

El deslizamiento de temperatura del refrigerante determinará la forma que tomará la Tabla de Presión vs. Temperatura. Por lo tanto, es necesario revisar de manera rápida los principales conceptos básicos sobre el tema:

  • El deslizamiento ocurre porque los diferentes gases que componen una mezcla de refrigerantes poseen diferentes temperaturas de ebullición, lo que genera que las composiciones de la fase líquida y vapor sean diferentes dentro de un sistema cerrado.
  • Debido a las diferencias de temperatura, los gases más volátiles se evaporan primero, generando que la temperatura de ebullición de la fase líquida vaya aumentando cada vez que se evapora más producto.
  • La temperatura de evaporación promedio se ubica entre la temperatura en la que el refrigerante comienza a hervir a la entrada del dispositivo de expansión y en la que deja de hervir en la parte final del evaporador.
  • El deslizamiento de temperatura promedio es usado para comparar el punto de ebullición en cada refrigerante y con ello obtener la misma temperatura promedio del serpentín.
  • El deslizamiento de temperatura en el condensador ocurre de la misma manera que en el evaporador, pero el proceso es revertido a medida que los componentes se condensan en diferentes escalas en la entrada y la salida.
  • El punto de burbuja es la temperatura donde aparece la primera burbuja de un líquido que comienza a hervir, mientras que el punto de rocío es la temperatura donde aparece la primera gota de líquido de un vapor que se empieza a condensar.

Para entender de manera gráfica los conceptos, se muestran a continuación dos diagramas que representan la evaporación/Condensación de un compuesto puro y una mezcla.

Para un componente puro, solo observamos un punto donde un vapor comienza a cambiar a estado líquido; o un líquido comienza a cambiar a vapor. Mientras ocurre el cambio de estado, la temperatura se mantiene constate. Esto es debido a que la energía requerida para realizar el cambio de fase se consume en su totalidad, evitando cambios en la energía interna del compuesto.

Como podemos observar en la gráfica para una mezcla zeotrópica, al ocurrir primero el cambio de estado de los compuestos más volátiles, la temperatura a lo largo del cambio de fase empieza a va en aumento hasta que se ocurre la evaporación/condensación en su totalidad.

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Condensador y Evaporador: Los corazones del Sistemas de Refrigeración.


Condensador y Evaporador: Los corazones del Sistemas de Refrigeración.

En un sistema de refrigeración, el condensador y el evaporador son las ventanas a través de las cuales el calor sale y entra de una habitación. Estos componentes, que operan como intercambiadores de calor, funcionan bajo la tendencia natural de hacer fluir la energía (temperatura) desde un espacio caliente hacia otro frío gracias a las propiedades termodinámicas del refrigerante que llevan dentro.

¿Cómo fluye el calor?

La transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo de mayor energía (mayor temperatura) traspasa su calor a uno de menor energía (menor temperatura) por medio de 3 fenómenos: la conducción, donde el calor fluye a través del contacto directo; la convección, donde el calor viaja a través de un fluido como el aire (está es la principal forma de cambio de temperatura en un sistema de refrigeración); y la radiación, proceso donde la energía es emitida a través de ondas de calor.

En un sistema de refrigeración, el evaporador es el encargado de absorber la energía de un cuarto, y el condensador expulsa esa energía a la parte externa del cuarto.

¿Qué provoca la transferencia de energía?

La transferencia de calor se rige por medio de estados físicos que afectan en su capacidad de absorción de calor. Los tres principales factores que influyen en el flujo de calor se explican a continuación:

  1. Diferencial de temperatura. La cantidad de calor que fluye de un cuerpo con mayor temperatura a un cuerpo con menor temperatura es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estos. Entre mayor sea la diferencia de temperatura, mayor será el flujo de calor y las temperaturas de estabilizarán con mayor rapidez. En cambio, si la diferencia de calor es pequeña, la velocidad de transferencia de calor es menor.
  1. Área o superficie de contacto. El flujo de calor es directamente proporcional a la superficie de contacto. En grandes áreas de contacto entre un cuerpo frío y otro caliente, el calor fluirá más rápidamente que en áreas pequeñas donde el contacto es menor. Un buen ejemplo de este fenómeno sucede en los refrigeradores domésticos que cuentan con serpentín negro en la parte trasera. El serpentín aumenta el área de contacto del refrigerante que pasa en su interior, ayudando a la disipación del calor y mejorando la eficiencia del equipo.
  1. Conductividad de Materiales. La conductividad es la capacidad que tienen los materiales en transferir calor. Los conductores, que son materiales con altos valores de conductividad, permiten que el calor fluya más rápido a través de ellos; mientras que los materiales con menor conductividad de calor dificultan el flujo de la energía. Algunos materiales comúnmente utilizados en los sistemas de refrigeración por sus altos valores de conductividad son el Cobre, Aluminio, o inclusive el níquel.

FUNCIONES DEL EVAPORADOR Y CONDENSADOR.

El evaporador.

 El evaporador es el encargado de absorber la energía del cuarto frío y transferirla al refrigerante. La absorción de energía promueve que el refrigerante se evapore dentro del sistema. Este proceso provoca que la temperatura del cuarto o habitación disminuya gradualmente mientras el refrigerante se esté evaporando.

Para generar el movimiento del refrigerante dentro de evaporador, todo el vapor que sale del equipo es succionado por el compresor, aumentando la presión necesaria para iniciar el proceso de condensación.

Algunos de los requisitos principales para el óptimo funcionamiento de un evaporador son:

  1. Mantener un volumen de intercambio constante.
  2. Permitir el flujo del refrigerante con una mínima caída de presión.
  3. Tener un diseño apropiado (con materiales adecuados) que permita flujo de calor al refrigerante en una forma fácil y rápida.

El condensador.

En el condensador, la operación es justamente contraía a la del evaporador. El vapor de refrigerante entra al condensador después de ser comprimido por el compresor a una alta presión y elevada temperatura, permitiendo el intercambio de calor con el aire, agua de proceso o con cualquier fluido. Esto logra el calor que absorbió del evaporador sea cedido al medio ambiente (o cualquier otro fluido). En el proceso de condensación, el refrigerante cambia de vapor a líquido saturado o líquido sub-enfriado, a fin de que se mantenga en fase líquida en su camino de retorno al evaporador.

Algunos de los tipos de condensadores más comunes, de acuerdo a su funcionamiento y/o sus materiales, son los siguientes:

  1. Enfriado por aire.
  2. Enfriado por agua.
  3. Tubo concéntricos
  4. Carcaza y tubos.
  5. Agua de torre.

Tres puntos importantes que con los que debe cumplir un condensador son los siguientes:

  • Poseer suficiente área de intercambio.
  • Mínima caída de presión.
  • Materiales que faciliten la transferencia de calor.


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En Quimobásicos nos interesa mucho tu opinión, ya que nos ayuda a brindarte un mejor servicio, por favor no dudes en hacernos saber cualquier comentario, critica o sugerencia que tengas sobre la empresa, los productos, o nuestras publicaciones.

Herramientas esenciales para sistemas con R410A, Manómetros y Tanque de recuperado.

Las herramientas esenciales de servicio para sistemas con Refrigerante  Genetron® AZ20 (R410A): Los Manómetros y El Tanque de recuperado.

Como lo platicamos en artículos anteriores (Preguntas Frecuentes acerca del Refrigerante Genetron® 410A), a nuestro país están llegando cada vez más equipos con gas refrigerante R410A, y para su servicio e instalación es recomendable usar los manómetros especialmente diseñados para manejo de este gas de alta presión: el R-410A.

Muchos de nosotros utilizamos los manómetros convencionales y los usamos indistintamente para todo tipo de equipos, con la excusa de hacerlo “por practicidad”.

 

LOS MANÓMETROS

Es muy común que usemos los mismos manómetros para distintas tareas: ya sea que revisemos un aire acondicionado con  R22, chequemos las presiones de un refrigerador que funcione con R 134a o bien para realizar la carga de refrigerante a ‘racks’ de refrigeración con R 404A; en todos estos casos no tendremos problema alguno al hacerlo dado que las presiones de estos equipos (debido al tipo de gas que usan) se encuentran dentro de los mismos parámetros de medición.

Los manómetros para R410A no son los mismos que para los casos anteriormente mencionados, a continuación te hacemos unas recomendaciones de la herramienta específica para usarse en equipos del gas refrigerante R-410A (comercializado por Quimobásicos bajo el nombre de Genetron® AZ20), esto es lo que hay que verificar con el fabricante de los manómetros:

 

Características de los Manifold diseñados con especificaciones para el manejo de Gas Refrigerante R410A:

EJEMPLOS DE MANIFOLDS PARA MANEJO DE REFRIGERANTE R410A

  • 800 PSIG en el lado de alta
  • 500 PSIG en el lado de baja
  • Mangueras diseñadas para R 410A, debemos notar que en algunos casos las tres mangueras son de color negro, esto se debe a que el material con que están fabricadas asegura las presiones de trabajo necesarias (ver Tabla de Presión Temperatura Quimobásicos).

EL TANQUE DE RECUPERADO

De similar manera, para recuperar el refrigerante residual se debe tener un tanque de recuperado. Este tanque de recuperado debe cumplir con la especificación de presión de trabajo de por lo menos 400 PSIG (DOT 4BA400 o DOT 4BW400) y una configuración de válvula de alivio de por lo menos 600 PSI.

El no utilizar el cilindro adecuado para esta tarea resulta extremadamente peligroso y compromete la seguridad personal y de los bienes tanto del técnico como del cliente.

El tanque de recuperado es una herramienta necesaria de todo técnico profesional y responsable pues garantiza que no se contamine el ambiente al no ‘ventear’ refrigerante a la atmosfera, además de que puede ser una forma de economizar pues en algunos casos este mismo refrigerante pudiese volver a ser utilizado.

En el tanque de recuperado que utilicemos para recuperar Gas Refrigerante R410A hay que tener en cuenta lo siguiente:

  1. En algunos casos los tanques traen un sensor de recuperado para no exceder más del 80% del refrigerante que se desea recupera.
  2. Debemos siempre de ETIQUETAR el tipo de refrigerante que contiene el tanque o cilindro de recuperado así como la cantidad y la fecha en la cual se recuperó.
  3. No debemos de mezclar Gases Refrigerantes.
  4. Debemos de mantener nuestros tanques de recuperado en un lugar fresco, limpio y sin humedad.
  5. Por ningún motivo debemos exceder la capacidad de llenado.

 

Además de lo anterior es sumamente importante conocer y haber leído las especificaciones del fabricante del equipo, para estar al tanto sobre que otro tipo de cuidados se debe tener con el tanque con que estemos trabajando.

¿Tienes alguna duda? Escríbela en los comentarios de abajo, o contáctenos en nuestro Facebook, Twitter o YouTube. En Quimobásicos nos interesa mucho tu opinión, ya que nos ayuda a brindarte un mejor servicio, por favor no dudes en hacernos saber cualquier comentario, critica o sugerencia que tengas sobre la empresa, los productos, o el blog.

 

 

Las herramientas esenciales de servicio para sistemas con Refrigerante  Genetron® AZ20 (R410A): Los Manómetros y El Tanque de recuperado.

Como lo platicamos en artículos anteriores (Preguntas Frecuentes acerca del Refrigerante Genetron® 410A), a nuestro país están llegando cada vez más equipos con gas refrigerante R410A, y para su servicio e instalación es recomendable usar los manómetros especialmente diseñados para manejo de este gas de alta presión: el R-410A.

Muchos de nosotros utilizamos los manómetros convencionales y los usamos indistintamente para todo tipo de equipos, con la excusa de hacerlo “por practicidad”.

 

LOS MANÓMETROS

Es muy común que usemos los mismos manómetros para distintas tareas: ya sea que revisemos un aire acondicionado con  R22, chequemos las presiones de un refrigerador que funcione con R 134a o bien para realizar la carga de refrigerante a ‘racks’ de refrigeración con R 404A; en todos estos casos no tendremos problema alguno al hacerlo dado que las presiones de estos equipos (debido al tipo de gas que usan) se encuentran dentro de los mismos parámetros de medición.

Los manómetros para R410A no son los mismos que para los casos anteriormente mencionados, a continuación te hacemos unas recomendaciones de la herramienta específica para usarse en equipos del gas refrigerante R-410A (comercializado por Quimobásicos bajo el nombre de Genetron® AZ20), esto es lo que hay que verificar con el fabricante de los manómetros:

 

Características de los Manifold diseñados con especificaciones para el manejo de Gas Refrigerante R410A:

EJEMPLOS DE MANIFOLDS PARA MANEJO DE REFRIGERANTE R410A

  • 800 PSIG en el lado de alta
  • 500 PSIG en el lado de baja
  • Mangueras diseñadas para R 410A, debemos notar que en algunos casos las tres mangueras son de color negro, esto se debe a que el material con que están fabricadas asegura las presiones de trabajo necesarias (ver Tabla de Presión Temperatura Quimobásicos).

EL TANQUE DE RECUPERADO

De similar manera, para recuperar el refrigerante residual se debe tener un tanque de recuperado. Este tanque de recuperado debe cumplir con la especificación de presión de trabajo de por lo menos 400 PSIG (DOT 4BA400 o DOT 4BW400) y una configuración de válvula de alivio de por lo menos 600 PSI.

El no utilizar el cilindro adecuado para esta tarea resulta extremadamente peligroso y compromete la seguridad personal y de los bienes tanto del técnico como del cliente.

El tanque de recuperado es una herramienta necesaria de todo técnico profesional y responsable pues garantiza que no se contamine el ambiente al no ‘ventear’ refrigerante a la atmosfera, además de que puede ser una forma de economizar pues en algunos casos este mismo refrigerante pudiese volver a ser utilizado.

En el tanque de recuperado que utilicemos para recuperar Gas Refrigerante R410A hay que tener en cuenta lo siguiente:

  1. En algunos casos los tanques traen un sensor de recuperado para no exceder más del 80% del refrigerante que se desea recupera.
  2. Debemos siempre de ETIQUETAR el tipo de refrigerante que contiene el tanque o cilindro de recuperado así como la cantidad y la fecha en la cual se recuperó.
  3. No debemos de mezclar Gases Refrigerantes.
  4. Debemos de mantener nuestros tanques de recuperado en un lugar fresco, limpio y sin humedad.
  5. Por ningún motivo debemos exceder la capacidad de llenado.

 

Además de lo anterior es sumamente importante conocer y haber leído las especificaciones del fabricante del equipo, para estar al tanto sobre que otro tipo de cuidados se debe tener con el tanque con que estemos trabajando.

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IMPORTANCIA DE LOS DIAGRAMAS EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

Cuando nos referimos al mantenimiento o reparaciones en algunos equipos de refrigeración o aire acondicionado, existen varias situaciones con las que nos podemos encontrar. En esta publicación vamos a hablar de 2 muy comunes: las fallas mecánicas y las fallas de control/eléctricas.

Las fallas mecánicas incluyen, entre otras tantas: que el plato de válvulas este dañado, compresor con válvulas rotas, válvula de expansión obstruida, filtro deshidratador saturado, y más. Todos estos problemas los debemos de conocer muy bien en la industria de la refrigeración, pero no se deben de descuidar las fallas de control y eléctricas, ya que cada día son más relevantes en estos sistemas de refrigeración.

FIG. 1. Diagrama eléctrico de AC Carrier de 36,000 BTUs

Los técnicos, además de tener los conocimientos sobre los fundamentos de refrigeración, también debemos de saber leer un diagrama eléctrico o circuito de control, que hoy en día son de suma importancia en el funcionamiento de estos equipos. Estos diagramas usualmente son proporcionados por el fabricante (Ver Fig. 1), en estos se puede observar como se encuentra el cableado y que circuito se debe completar para que nuestro sistema funcione correctamente.

FIG. 2. Ejemplo de codificación en colores en un diagrama

Los diagramas se componen de símbolos y líneas, usualmente codificados con colores (Ver Fig. 2), que representan como está acomodado el cableado del equipo. Están diseñados para ser leídos fácilmente al momento de restablecer el sistema. En los dibujos o símbolos podemos encontrar la descripción de los capacitadores, el motor ventilador del condensador, el compresor y todos los elementos que integran el sistema de refrigeración (Ver Fig 3). Los técnicos deben de tener la habilidad de reconocer e identificar los componentes de la unidad y de esa forma analizar la secuencia de un arranque en la unidad o identificar una falla de control/eléctrica.

imagen 3

Fig. 3. Diagrama de cableado de Unidad al aire libre


¿Tienes alguna duda adicional que no hayamos resuelto en esta publicación? Si es así, por favor escríbela en los comentarios al final de esta publicación, o si lo prefieres, contáctanos en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, Google+ y YouTube.

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