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Lo que tienes que saber del deslizamiento, 2da Entrega

Muchos técnicos se encuentran acostumbrados a usar refrigerantes que actúan con un solo componente con una temperatura de punto de ebullición que no cambia con el evaporador o el condensador. Pero con la mezcla zeotrópica, la temperatura en el evaporador será más fría en el inicio de la bobina que al final y la temperatura en el condensador será más caliente al inicio que al final. Simplemente se pone las diferencias en estas temperaturas es el deslizamiento.

Para el proceso del deslizamiento hay varios gases en los que se puede desarrollar:

  • En los gases 401A, 407C, 404A, entre otros.
  • Dentro de las mezclas azeotrópicas, El 410A , el compuesto es una mezcla debido a que el deslizamiento de temperatura es solo 0,1 C º, lo hace una mezcla muy estable.

Entendiendo que el deslizamiento es la clave para mantener la temperatura deseada y proteger al compresor:

  • Líquido con pocas burbujas (lo más frio).
  • Vapor y líquidos iguales.
  • Vapor y las últimas gotas de líquido (más caliente).

 

Figura 1. Representación del evaporador al sondensador

¿Por qué es importante el deslizamiento?

Debido a los distintos componentes en la mezcla cuenta con un punto de ebullición a diferentes temperaturas, la temperatura en la bobina va a variar al momento en que la mezcla empiece a hervir. Si la expansión del ajuste de la válvula no se hace usando un punto de rocío, dos cosas pasarían. Primero, el líquido puede no evaporarse antes que alcance al compresor, lo cual causaría ineficiencia y daría lugar a algún daño. Segundo, la mezcla puede bullir para afuera por medio del evaporador, conduciendo a una pérdida de eficiencia requerida para arreglar la temperatura.

Configuración del evaporador de presión

En esta tabla de Honeywell Solstice N40 PT, si se desea alcanzar una temperatura promedio de bobina de 20° F, como se nota en el número (4). Usando la tabla como referencia, nosotros sabemos que podemos empezar por medio de la configuración de la presión de 52 psig(19).

Tabla 1. Temperatura vs Presión

Configuración del sobrecalentamiento

En condición para configurar el sobrecalentamiento, se encuentra la temperatura del punto de Rocío correspondiente a la bobina de presión. La presión de la bobina de evaporación y la temperatura de rocío como son mostrados en los números 1 y 2 en la tabla anterior. Para alcanzar el sobrecalentamiento se compara con la temperatura de rocío de la tabla anterior para la tubería de salida. La diferencia en estas dos se encuentra en las temperaturas del sobrecalentamiento. En este ejemplo, cuando la temperatura es 51 psig y la temperatura de la turbina es de 30 grados, el sobrecalentamiento será de 30 menos 25, o 5 grados. Al momento de continuar para tomar las lecturas de temperaturas, se puede ajustar al sobrecalentamiento y la presión como se necesite hasta que haya alcanzado la temperatura deseada la bobina.

Cuando se ajusta un sistema de sobrecalentamiento o sub congelamiento usando un refrigerante con deslizamiento, recuerde que la presión es constante a través del evaporador o condensador mientras la temperatura va a cambiar durante la ebullición en el evaporador o condensar en el condensador.

Figura 2. Configuración del sobrecalentamiento


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Dispositivos de control de flujo, 3a Entrega

A lo largo de esta y anteriores publicaciones hemos visto distintos conceptos que nos ayudan a entender de mejor manera el ámbito de la refrigeración. Con el fin de completar la información obtenida y aprendida, les hemos traído esta tercera parte de los conceptos de refrigeración. Hoy nos enfocaremos en definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.
Para empezar debemos hacernos primero esta pregunta ¿qué son los dispositivos de control de flujo? Se conocen con este nombre a aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el refrigerante líquido en los evaporadores. Son conocidos por dividir el sistema de refrigeración, de igual manera que lo hace el compresor, en alta y baja presión.

Funcionamiento de dispositivo de control de flujo

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

• Tubo capilar: este dispositivo de control es el más básico de todos, se encuentra formado por un pequeño tubo perforado a lo largo de su interior, pero esta perforación es muy pequeña. Dispositivos como este solo se encuentran en equipos que poseen gabinete y en sistemas inundados (un 75% del volumen del equipo es refrigerante). A este dispositivo no se le considera una válvula debido a que no cuenta con un mecanismo de ajuste y por tal motivo no es controlable de otra manera, excepto por la perforación de su interior. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Tubo Capilar

• Válvula termostática de expansión (VTE): este dispositivo es el más usado en los sistemas de refrigeración. Funciona con ayuda de la temperatura y la presión, y tiene una abertura que controla el flujo del refrigerante; mientras una aguja se encarga de controlar 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.

Válvula termoeléctrica de expansión

 

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

• Válvula automática de expansión (VAE): se encarga de controlar el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. El sistema funciona de forma semejante al del VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. Esta válvula no permitirá que el líquido vaya al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

Válvula automática de expansión (VAE)

• 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 esta manera, se podría decir que los dispositivos de control de flujo cargan con la responsabilidad de evitar que el líquido llegue al compresor, evitando así daños en el mismo.

Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE)

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Lo que debes saber sobre las Mezclas de Refrigerantes, el porqué de saber diferenciar entre las Zeotrópicas y las Azeotrópicas

Mezclas Zeotrópicas

Como se ha mencionado en publicaciones anteriores, hay algunos gases refrigerantes que están formados a partir de la mezcla de dos o más refrigerantes. Estas mezclas se pueden clasificar de dos maneras: en azeotrópicas y zeotrópicas.

En esta ocasión nos enfocaremos en dar una breve explicación de qué son las MEZCLAS ZEOTRÓPICAS y sus principales características al usarse como refrigerantes.

¿Qué es una mezcla zeotrópica?

El origen de la palabra zeótropo proviene del griego Zein = hervir y Tropos = cambiar, entonces es que se le llama mezcla zeotrópica a la mezcla de dos o más refrigerantes puros con diferentes volatilidades. En ellas, cuando ocurre le proceso de evaporación o condensación dentro de un sistema de refrigeración, su composición y temperatura de saturación cambia a causa de que, al ocurrir la evaporación, los componentes más volátiles se evaporan en porcentajes más elevados. Después de que continúa evaporándose, la mezcla líquida remanente tiene menor concentración del componente más volátil y una mayor concentración de el o los componentes menos volátiles. Al aumentar la concentración de los componentes menos volátiles en el líquido remanente, ocurre un aumento en el punto de ebullición de la mezcla.

¿Qué es el deslizamiento de temperatura?

Antes de describir el deslizamiento de temperatura, debemos entender los conceptos de punto de burbuja y punto de rocío.

Se le conoce como punto de burbuja a la temperatura a la cual un líquido saturado comienza a hervir (es decir, es momento en el cual aparece la primera burbuja).

Se le conoce como punto de rocío a la temperatura en la cual un líquido saturado evapora su última gota, o cuando aparece la primera gota de líquido en un vapor saturado.

Debido a que en los compuestos puros el punto de rocío y e punto de burbuja ocurren a la misma temperatura, solo se utiliza el término de temperatura de ebullición para describir el proceso de evaporación y condensación. En el caso de las mezclas, el punto de burbuja ocurre a una temperatura menor que el punto de rocío a una presión constante, esta diferencia de temperatura entre el punto de rocío y el de burbuja se le conoce como deslizamiento de temperatura.

Es importante recalcar que, a mayor valor de deslizamiento de temperatura mayor es la probabilidad de descompensación de un refrigerante a la hora de ocurrir una fuga. Entre más bajo es el valor del deslizamiento de temperatura, la mezcla tiene un comportamiento más parecido a un compuesto puro.

 

Entonces ¿cuál es la diferencia entre una mezcla zeotrópica a una mezcla azeotrópica?

 Las mezclas azeotrópicas ocurren cuando las interacciones fisicoquímicas entre los componentes de la mezcla a una concentración específica son tan fuertes, esto porque las volatilidades de los componentes de la mezcla se igualan en un punto específico. Básicamente, esto hace que la mezcla se comporte como si fuese un compuesto puro (el punto de rocío y burbuja son iguales).

Estas mezclas (azeotrópicas) tienen la ventaja de que, al comportarse como un compuesto puro, se pueden cargar al sistema en cualquier fase, mientras que las mezclas zeotrópicas deben cargarse siempre por en la fase líquida.

Sabiendo todo lo anterior, la pregunta que debes estarte haciendo es “Y hora ¿cómo reconocerlas?”, esto es muy sencillo: a las mezclas zeotrópicas comerciales se les asignó el número de identificación en la serie 400 (R-404A, R-410A, entre otros), mientras que las mezclas azeotrópicas están clasificadas en la serie 500 (R-507A, R-508B, entre otros).

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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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