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Conceptos sobre el calor y energía, 2a Entrega

Como técnico en el área de refrigeración y aire acondicionado quizás te encuentres acostumbrado a trabajar con algunos términos desconocidos para ti. Es por eso que hoy en este artículo hablaremos sobre algunos de estos conceptos para explicarte más a detalle lo que son y cómo son empleados en el trabajo.

Estos son los términos y sus significados:

Calor

Es la forma de energía generada por el movimiento de las moléculas de un cuerpo. Si el movimiento es menor, la cantidad de calor será igual que la del movimiento, es decir, menor; en cambio si ocurre lo contrario, la carga mayor de movimiento provocará que la temperatura se eleve.

El calor puede ser medido en Celsius o Faranheit

BTU (British Thermal Unit)

Unidad de medida inglesa que se utiliza para medir una cantidad de calor. Un BTU se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar (o disminuir) en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua.

Tonelada de refrigeración

Se refiere a la capacidad de extracción de la carga térmica de un equipo de refrigeración. Es definida además como la cantidad de calor requerida para convertir una tonelada de hielo en agua en una hora. Una tonelada de refrigeración equivale a 12,000 BTU.

Conversión de unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado

 

Calor latente

Se le llama así al calor necesario para producir un cambio de estado en una sustancia sin que exista un cambio de temperatura. Un ejemplo muy claro de esto es cuando ocurre el cambio de estado líquido a vapor del agua. Cuando el agua llega a los 100° C, mantiene su temperatura en esa misma cantidad hasta que se evapora por completo.

Calor sensible

Es el calor causante de que una sustancia aumente su temperatura. Provoca un aumento o disminución de la temperatura, mientras que el calor latente solo produce un cambio de estado (líquido, vapor o sólido).

Condensación

Es un cambio de estado provocado por la extracción de calor (enfriamiento) donde los gases pasan a estado líquido.

Evaporación

Es lo contrario a la condensación. Este cambio es producido por la introducción de calor (calentamiento) a un líquido para que pase al estado gaseoso.

Conducción

Se trata de la transferencia de calor a través de los sólidos. Esta transferencia ocurre cuando dos cuerpos con diferentes temperaturas entran en contacto directo provocando que el cuerpo con mayor temperatura seda parte de ella al cuerpo de menor temperatura, esto hasta que ambos posean la misma temperatura.

Convección

Es la transferencia de calor por medio de cuerpos en estado líquido o sólido. Un ejemplo de convección es cuando usamos el horno. Primero se calienta el aire de la cabina del horno para después encargarse de calentar la comida dentro del horno. La convección es la transferencia entre el aire y la comida.

Ejemplo de convección en la vida diaria

Convección forzada

Es igual a la convección normal, pero con la diferencia de que en ésta aceleramos la transferencia de calor con medios externos. Por ejemplo, cuando usamos un abanico estamos forzando al aire a que fluya más rápido y absorba el exceso de temperatura corporal a mayor velocidad.

Radiación

Se le conoce así a la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. El ejemplo más claro de la radiación son los rayos solares, éstos poseen ondas electromagnéticas que calienten los objetos que se interponen en su camino. De esta forma es como los pavimentos de las calles, donde los rayos del sol dan directamente, se calientan de manera exorbitante por la absorción del calor de las ondas electromagnéticas.

Esperamos que los conceptos dados en este artículo hayan sido de ayuda para ampliar la comprensión de nuestro trabajo; si crees conveniente que otros deban aprender sobre ellos no dudes en compartir.

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Conceptos sobre Presión y Humedad, 1a Entrega

La publicación de esta semana tiene por tema hacer un repaso de algunos de los conceptos básicos del área de Refrigeración y Aire Acondicionado que son parte del día a día en nuestras labores; en esta ocasión repasaremos algunos términos esenciales en la labor del técnico en refrigeración o profesional en aire acondicionado.

Esta es la primera de una serie de tres recopilaciones de conceptos, en esta publicación nos enfocaremos en algunos conceptos relacionados a la presión y la humedad.

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 relativa y 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.

Ejemplo de punto de rocío

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.

 

Hasta aquí la publicación de la semana, esperamos que estas definiciones te ayuden a complementar o a refrescar tus conocimientos en el ámbito de la refrigeración. Te invitamos a que sigas al pendiente de las siguientes partes de esta trilogía de conceptos del área de refrigeración y aire acondicionado.

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Líneas de Refrigerante

A lo largo de diferentes publicaciones hemos tratado varios conceptos teóricos utilizados en el área de refrigeración y aire acondicionado, también hemos repasado el uso y descripción de otros elementos como son los compresores, condensadores y  dispositivos de control de flujo.

A continuación intentaremos repasar un poco más a profundidad las Líneas de Refrigeración; como su nombre indica, es la sección encargada de la conducción del refrigerante de una parte del sistema a la otra; y como bien sabemos, el refrigerante lo podemos encontrar en estado líquido o vapor dependiendo de la sección en que se encuentre del sistema de refrigeración.

En la mayoría 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. 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’ (Ver Figura 1).

Figura 1. Elementos de una Línea de Refrigerante típica.

 

Los sistemas de refrigeración cuentan con 3 líneas principales las cuales te explicamos a detalle a continuación y las cuales puedes observar en el diagrama superior.

 

Líneas de líquido.

En esta línea el refrigerante y el aceite se mezclan adecuadamente. Aún 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 diseco, 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 línea se debe disecar 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 disecadas, incluyendo el diámetro correcto, la longitud y el calibre de la tubería. Esto es de vital importancia ya que un mal diseco 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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Y tú ¿conoces las nuevas regulaciones en identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas?

Como se sabe, uno de nuestros principales objetivos es brindarte información detallada sobre lo nuevo que nos compete y ahora ha llegado el turno de hablar sobre los elementos básicos de la nueva NOM-018-STPS-2015, la cual ayuda a identificar y comunicar los peligros y riesgos de las sustancias químicas que pueden encontrarse en las áreas de trabajo.

En primera instancia, comencemos con una breve explicación sobre lo que es la Norma Oficial Mexicana, se debe aclarar que esta norma es una regulación obligatoria impulsada por las dependencias competentes. Su finalidad consiste en otorgar confianza a los consumidores sobre el producto cuando éste es adquirido, es decir, que avala la confiabilidad del producto, así el consumidor puede estar seguro de que el producto no representa ningún riesgo para su salud.

La NOM-018-STPS-2015 entró en vigor el 9 de octubre del 2018 y su objetivo principal consiste en determinar los requisitos necesarios en los centros de trabajo del sistema armonizado de identificación y comunicación de los peligros y riesgos por sustancias químicas, de esta manera se previenen daños al personal del área y a los que actúan en casos de emergencia.

La NOM cuenta con una validez oficial en todo México y se aplica a todos los centros de trabajo donde es requisito trabajar con sustancias químicas de alto riesgo. Esta norma, a pesar de proteger contra químicos peligrosos, no aplica para todos los productos encontrando así que la NOM no protege contra: farmacéuticos, aditivos alimenticios, cosméticos, residuos de plaguicidas en alimentos y otros residuos peligrosos.

A continuación se mencionan algunas de las obligaciones que los trabajadores tienen bajo la NOM-018-STPS-2015:

  • Apoyar en la implementación del sistema armonizado de identificación y comunicación de peligros de sustancias químicas peligrosas y mezclas en el centro de trabajo.
  • Apoyo en los cursos y capacitaciones brindados por el patrón.
  • Conocer la información existente en las hojas de datos de seguridad, así como saber señalar las sustancias químicas peligrosas y las mezclan con las que se trabaja en el centro de trabajo.
  • Notificar al patrón la falta de hojas de datos de seguridad, de señalamientos de depósitos, recipientes o áreas de almacenamiento de las sustancias químicas peligrosas y de las mezclas con las que se trabaje en el centro de trabajo.

 

Pictogramas

Con estos nuevos lineamientos, se deberán usar los pictogramas que correspondan a los peligros y categorías de las sustancias químicas o mezclas como se muestra a continuación:

Figura 1. Pictogramas de Seguridad bajo Nueva NOM

 

Indicadores de peligro y consejos de prudencia

Tanto la señalización como las hojas de datos de seguridad empleadas en los centros de trabajo debe de incluir los peligros físicos, los códigos de las frases, las indicaciones de los peligros físicos, la clase o tipo de peligro y las categorías de peligro tal y como se muestran en nuestras hojas de seguridad disponibles en la página web de Quimobásicos; te invitamos a que las conozcas y descargues dando click en el siguiente enlace: Hojas de Seguridad.

En Quimobásicos sabemos que es de vital importancia el cumplimiento de las normas y regulaciones oficiales (la  NOM-018-STPS-2015 incluída). Por esto y más los empaques y envases de los productos que manejamos se encuentran señalados con los pictogramas para identificar peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo, y esto mucho antes de la fecha de entrada en vigor de la Norma Oficial Mexicana. Para saber más acerca de esta norma puedes consultar la información directamente en la Secretaría del Trabajo dando click AQUÍ.

En las siguientes ilustraciones puedes observar las aplicaciones detalladas de los Códigos de Peligro (Figura 2), Consejos de Prudencia (Figura 2) y Pictogramas (Figura 3):

 

Figura 2. Códigos de Peligro y Consejos de Prudencia en Lata de 1kg de Genetron 134a

Figura 3. Pictogramas en Caja de Genetron 134a

Por tu propia seguridad y la de los tuyos te sugerimos confiar únicamente en productos que cumplan con estas regulaciones en pro de asegurar tu bienestar y el de tu negocio.

Si tienes aún dudas al respecto de la información compartida en está publicación puedes dejarnos tus preguntas en la caja de comentarios; apreciamos enormemente todas tus opiniones al respecto.

Te agradeceremos mucho si le das a compartir a este Blog, por favor no olvides buscarnos en nuestras redes sociales oficiales de FacebookTwitter, o Google+ y consultar tus dudas sobre nuestros productos en nuestra página web.

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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