¿Como funciona la Refrigeración?

Los fenómenos de cambio de estado son utilizados para lograr el correcto funcionamiento de los equipos de refrigeración.

La transformación de líquido a gas (evaporación), nos permite por ejemplo, extraer calor del interior de una heladera o un ambiente donde se encuentre instalado un aire acondicionado.

Para que este proceso funcione, es necesario que esta transformación se provoque a la temperatura adecuada de diseño (siempre menor que la del interior para que pueda extraer calor de él), la cual está relacionada con determinada presión indicada en la tabla de “vapor saturado” de ese fluido.

La transformación de gas a líquido del fluido refrigerante (condensación), nos permite expulsar el calor extraído del interior de la heladera. Para que este proceso se lleve a cabo, es necesario que la transformación se provoque a la temperatura adecuada de diseño (siempre mayor que la del exterior, para poder entregar el calor adquirido) la cual está relacionada con determinada presión indicada en la tabla de “vapor saturado” de ese fluido.

El fluido que entra al moto-compresor por la cañería de succión se debe encontrar en estado gaseoso, ya que de ingresar líquido el compresor se rompería por ser una propiedad de los líquidos el no ser compresibles. Para asegurarnos que el fluido, dentro de esa cañería se encuentra en ese estado, es necesario medir su temperatura y presión. Si su temperatura se encuentra en un valor superior al indicado en la tabla de “vapor saturado” para esa presión, estaremos seguros de que el fluido se encuentra en estado gaseoso, será un “gas sobrecalentado” y el compresor no corre peligro alguno, por retorno de refrigerante en estado líquido.

El fluido que sale del condensador por la cañería de líquido se debe encontrar en estado líquido (si existieran burbujas de gas obstaculizarían el pasaje de líquido al evaporador y no se retiraría la cantidad suficiente de calor). Para asegurarnos que el fluido dentro de esa cañería se encuentre en estado líquido es necesario conocer su valor de temperatura y presión. Si su temperatura es inferior a la indicada en la tabla de “vapor saturado” para esa presión, el fluido se encontrará en estado líquido, será un líquido sub-enfriado. De esta manera todo el refrigerante que entra al evaporador se dedicará a retirar el calor del ambiente.

La siguiente imagen se muestra datos de mediciones de condición presión y temperatura en varios puntos de un sistema operando normalmente con R-134a.

La temperatura medida en la entrada del evaporador es -7°C. Un manómetro instalado en este punto indica una presión de 18 psi, que en la tabla vapor saturado se lee una temperatura de -7°C. Esto es lo que se debe esperar ya que, cuando están presentes refrigerante líquido y vapor juntos, la relación de la tabla se cumplirá.

Un manómetro en la línea de succión mide 16 psi. Si en este punto hubiera una mezcla de vapor y líquido, la temperatura medida sería la misma que la de la relación de vapor saturado  ó  -9°C. Sin embargo, en este caso la temperatura medida es -3°C. El sobrecalentamiento en el vapor es la diferencia entre la temperatura medida de -3°C y la temperatura indicada por la la tabla de vapor saturado, que es de -9°C. Entonces el recalentamiento es de 6°C.

En el ejemplo también medimos 158 psi en la línea de descarga del compresor. La temperatura que se mide aquí es 93°C. Calculando el recalentamiento en la misma manera que se calculó en la línea de succión, (diferencia entre la temperatura medida y la tempera-tura correspondiente por relación P-T), se determina que el recalentamiento es 47°C.

Cuando en un sistema se usa un recipiente de líquido, no puede haber subenfriamiento en la superficie del líquido en el recipiente. Esto se debe a que cuando el líquido y el vapor de refrigerante existen juntos, deben obedecer a la relación de la tabla de vapor saturado, o el refrigerante debe estar “saturado”.

En el ejemplo la presión medida en el recipiente es de 146 psi, por tanto la temperatura en el recipiente debe ser de 43°C.

Subenfriamiento es la reducción de la temperatura debajo de la indicada por la relación P-T. En la ilustración de la figura 2, se determinó subenfriamiento de 3°C y 2°C en dos puntos.

Por supuesto, es importante mantener algún subenfriamiento en la línea líquida para evitar la formación de ráfagas o burbujas de gas en la línea y que entren a la válvula de expansión termostática.

Usando la tabla P-T podemos determinar la condición del refrigerante en cualquier punto en el sistema midiendo la presión y temperatura y siguiendo estas reglas:

  • Están presentes juntos líquido y vapor cuando la temperatura medida corresponde a la relación de la tabla (en teoría, en estas condiciones es posible tener “líquido saturado” ó “vapor saturado,” pero en términos prácticos para un sistema en operación normal debe asumirse que algún líquido y algún vapor está presente en estas condiciones).
  • Vapor recalentado está presente si la temperatura medida es superior a la correspondiente en la relación de la tabla. La diferencia de temperaturas es la cantidad de recalentamiento.

Está presente líquido subenfriado cuando la temperatura medida es inferior a la de la relación P-T. La diferencia representa la cantidad de subenfriamiento.

DESCARGAR TABLA DE VAPOR SATURADO AQUÍ

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