Principios Basicos de La Refrigeraciòn

1.- Materia2.- Teoría Atomica3.- Atomos4.- Elementos5.- Moléculas6.- Compuestos7.- Mezclas8.- Soluciones9.- Estados de la Materia10.- Energía11.- Cambios de Estado de la materia12.- Primera Ley de Termodinámica13.- Formas de la Energía14.- Calor

Temas del CuestionarioTemas del Cuestionario

15.- Unidades en que se mide el calor16.- Calor específico17.- Calor Sensible18.- Calor Latente19.- Energía Térmica (Cinética y Potencial)20.- La Tonelada de Refrigeración 21.- Entalpía22.- Temperatura23.- Escalas Termométricas24.- Segunda Ley de Termodinámica25.- Formas de transmisión de Calor26.- Conductores / Aislantes27.- Diagrama Presión-Entalpía27A.- Diagrama Temperatura-Entalpía


28.- Presión29.- Presión Atmosférica30.- Presión Absoluta31.- Presión Manométrica32.- Efecto de la presión en los cambios de Estado 33.- Refrigeración usando agua como Refrigerante34.- Migración de un fluido por efectos de diferencia de Temperatura35.- El Aire (Composición y Fenómenos físicos)36.- Psicrometría37.- Temperatura de Bulbo seco y Bulbo Húmedo38.- Humedad relativa39.- Punto de Rocío40.- El ciclo de refrigeración por compresión.41.- El compresor


42.- El Evaporador43.- El Condensador44.- El Elemento Restrictor 45.- Tuberías de Refrigerante46.- Sistemas de control47.- Los refrigerantes y aceites de refrigeración48.- La bomba de Calor49.- Refrigeración por Absorción


1.- Materia: es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.

2.- Teoría Atómica: Se originó en Grecia en el año 500 A. de C.

3.- Atomo: Partícula indivisible que define a un elemento

4.- Elemento: Materia compuesta de un solo tipo de átomos.

5.- Molécula: Agrupación de 2 o mas átomos (iguales o diferentes).

6.-Compuestos: Substancia con moléculas de diferentes átomos

7.- Mezcla: Substancia con diferentes elementos o compuestos

8.- Soluciones: Dilución de un compuesto en otro.9.- Estados de la materia:

Sólido (Tiene una forma definida)Líquido (Toma la forma del recipiente que lo contiene)Gaseoso (Ocupa todo el espacio del recipiente que lo contiene)

RespuestasRespuestas

10.- Energía: La capacidad de desarrollar un trabajo.11.- Cambios de Estado:

Sólido a Líquido LicuefacciónLíquido a Gaseoso EvaporaciónGaseoso a Líquido CondensaciónLíquido a Sólido SolidificaciónSólido a Gaseoso Sublimación

12.- Primera Ley de la Termodinámica:La Energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

13.- Formas de la Energía:EléctricaTérmicaHidráulicaAtómicaEólicaSolarQuímicaMecánicaEtcétera................


14.- Calor: Es una forma de Energía contenida en todas las substancias que estén a una temperatura por arriba del cero absoluto.

15.- Las unidades en que se mide el calor son:el BTU (British Thermal Unit) y es el calor necesario para elevar un °F a una libra de agua pura.Kilo-caloría que es el calor necesario para elevar un °C a un Kilogramo de agua pura

1 Kcal = 3.968 BTU16.- Calor Específico: Es aquel que contiene una unidad de

masa de una substancia y se tomó como referencia al agua pura, asignándole un valor unitario. Unidades en BTU/Lb °F o en Kcal/Kg °C


17.- Calor Sensible: Es aquel que al añadirlo o retirarlo de una substancia, causa un cambio en la temperatura de la misma.

18.- Calor Latente: es aquel que al añadirlo o retirarlo de una substancia causa un cambio de estado

sin cambio de temperatura

19.- Energía Térmica: (Cinética y Potencial)

20.- Tonelada de Refrigeración:Su Nombre proviene de la cantidad de calor necesaria para derretir una tonelada (2,000 Lbs) de hielo a 32 °F y convertirlo en agua a 32 °F en 24 horas

(2,000 Lbs x 144 BTU/Lb)

24 Hrs = 12,000 BTU / Hr = 1 T.R.


21.- Entalpía: Es la cantidad de calor contenida en una substancia a determinada presión y temperatura.

22.- Temperatura: Es la medida de la intensidad del calor.

23.- Escalas Termométricas: Farenheit, Celsius, Kelvin y Rankin

32 °F 0 °C

212 °F 100 °C°C = (°F - 32) x (5 / 9)

°F = (°C x 9 / 5) + 32

°R = °F + 460

°K = °C + 273


24.- Segunda Ley de Termodinámica:El calor siempre viaja de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura

25.- Formas de Transferencia de Calor: Radiación Transmisión Convección(Detallaremos luego estas tres formas)

26.- Conductores / Aislantes (De Calor):Conductores Los Metales (En Gral.)

Algunos Plásticos

Aislantes Fibras InorgánicasPlásticosMadera

En general los buenos conductores de energía eléctrica son buenos conductores térmicos.


27A.- Diagrama Temperatura-Entalpía (Presión Cte.): (De 1 Lb de Agua)

Temperatura en °F

Entalpíaen BTU/Lb

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

0

32

144 180 97414

Evaporación

Condensación

Fusión

Solidificación

212

Líqu

ido

Vap

or

Sólido

Mezcla deSol. + Liq.

Mezcla deLiq. + Vapor

Puntos deSaturación


Pre

sió

n e

n P

SIA

Entalpíaen BTU/Lb


Evaporación

Condensación

27.- Diagrama Presión-Entalpía (Diagrama de MOLLIERE):

14.7

27.- Diagrama Presión-Entalpía:

Presión

Entalpía

Líquido + Vapor

LíquidoSub-Enfriado Vapor

Sobre-Calentado

Línea deSaturación


Punto Crítico

28.- Presión: Una Fuerza ejercida sobre un área y sus unidades son Lb/pulg2 (PSI) o Kg/Cm2 ( 1 Kg/Cm2 = 14.7 Lbs/Pulg2)

29.- Presión Atmosférica:Es la presión ejercida por el peso de la columna de aire de la atmósfera que nos rodea. Al nivel del mar, Pa = 1 Atm. = 14.75 PSIA = =760 mm Hg = 29.92 Pulg. Hg

Nivel del mar

Nivel Superior

TIERRA


Atmósfera 60,000 Metros

Atmósfera 60 Km.

Presión absoluta, en elespacio exterior = Cero (Ausencia de Materia, o Vacío)

Presión absoluta al nivel del mar = 1 Atm. = 14.7 PSIA = 760 mm Hg = 29.92 Pulg. Hg

30.- Presión Absoluta:RespuestasRespuestas

760 mm de Hg

Vacío

Mercurio (Hg)Vasija

Barómetro

Presión Atmosféricaal nivel del mar

Instrumento para medirla Presión Atmosférica

Tubo de Vidriocon escala


Mercurio (Hg)Vasija

Barómetro

Presión Atmosféricaa 692 m. s.n.m.m.



700 mm

RespuestasRespuestasVacío

Mercurio (Hg)Vasija

Barómetro

Presión Atmosféricaa 1,950 m. s.n.m.m.



600 mm


Mercurio (Hg)Vasija

Barómetro

Presión Atmosféricaa 3800 m. s.n.m.m.



300 mm


A mayor altitud sobre el nivel medioA mayor altitud sobre el nivel mediodel mar, se tendrá una menor Presión del mar, se tendrá una menor Presión

atmosférica.atmosférica.

31.- Presión Manométrica:Es aquella que se mide con un manómetro, por encima de la presión atmosférica.

Pabs = Patm + Pman


El Manómetro indicará CERO, a la presión atmosférica.El Manómetro indicará CERO, a la presión atmosférica.

Presión

Tubo de Burdeon


31.- Presión Manométrica:

32.- Efecto de la Presión en los cambios de estado:A una mayor presión corresponde una mayor temperatura de evaporación.

Al nivel del MarPresión = 14.7 PSIAAgua Hierve a 212 °F

Cd. De MéxicoPresión = 13.3 PSIAAgua Hierve a 199 °F

Olla de PresiónPresión = 30 PSIAAgua Hierve a 240 °F

199 °F 212 °F 240 °F


Vapor saturado

Recipiente En VacíoPresión = 200 mm HgAgua Hierve a 100 °F



33.- Refrigeración usando agua como REFRIGERANTE:

100 °F 80 °F 38 °F


Vapor saturado

33.- Refrigeración usando agua como REFRIGERANTE:


38 °F

Retorno AguaHelada a 55 °F

Salida de AguaHelada a 45 °F


6 mm Hg

RespuestasRespuestas34.- Migración de un Fluido por diferencia de Temperatura:

Mayor Temp. Menor densidad

Menor Temp. Mayor densidad

Convección Convección en gases y en gases y

líquidoslíquidos

Tanque

Fuente de Calor

Sol

25.- Formas de Transmisión de Calor:

Radiación

No Requiere de ningún material para transmitirse de un cuerpo a otro.

Los cuerpos opacos no permiten el paso de la radiación

Radiación


Transmisión: Se presenta a Través de un material sólido.

Soplete

Vela decera

Varilla de acero

Se inicia el ingreso de calor



Soplete

Vela decera

Varilla de acero

El calor excita las moléculas cercanas del acero y estas a las aledañas.

Calor



Soplete

Vela decera

Varilla de acero

El calor excita las moléculas cercanas del acero, estas a las aledañas y así sucesivamente.....................................

Calor



Soplete

Vela decera

Varilla de acero

El calor excita las moléculas cercanas del acero, estas a las aledañas y así sucesivamente.....................................hasta causar que se derrita la vela.

Calor

35.- El Aire, Composición y fenómenos Físicos:

• Composición del aire:Composición del aire:• NitrógenoNitrógeno 78%78%

• OxígenoOxígeno 21%21%

• Otros GasesOtros Gases 1% 1%

• Peso del aire Std:Peso del aire Std: 0.0749 Lb/Ft0.0749 Lb/Ft33

1.1997 Kg/M1.1997 Kg/M33



• Aire Standard:Aire Standard:– Es aire SECO a 70 °F (21.11 °C) Es aire SECO a 70 °F (21.11 °C)

– Al Nivel del Mar {Presión Atmosférica Al Nivel del Mar {Presión Atmosférica Normal de 29.92 Pulg. (760 mm) de HgNormal de 29.92 Pulg. (760 mm) de Hg


• Es el aire es una mezcla de gases que se Es el aire es una mezcla de gases que se comporta como un gas perfecto?comporta como un gas perfecto?

• La respuesta es NOLa respuesta es NO

• La respuesta es SILa respuesta es SI• La última respuesta será correcta La última respuesta será correcta

siempre y cuando se trate de Aire siempre y cuando se trate de Aire SECOSECO




• Presión:Presión:– Atmosférica:Atmosférica:

• Al nivel del marAl nivel del mar 1 Atm. = 14.7 Psia1 Atm. = 14.7 Psia• A 2,240 M.S.N.M.A 2,240 M.S.N.M. 0.9 A = 13.3 0.9 A = 13.3

PsiaPsia

–AbsolutaAbsoluta PPabsabs = P = Pmanman + + PPatmatm

–ManométricaManométrica• EstáticaEstática• De VelocidadDe Velocidad


• Caudal: (Volumen / Tiempo)Caudal: (Volumen / Tiempo)– Se mide en:Se mide en: CFMCFM (Ft(Ft3 3 / Min)/ Min)

(M(M3 3 / Hr.)/ Hr.)

1 CFM 1 CFM = 1.6997 M= 1.6997 M33/Hr/Hr

1 M1 M33/Hr /Hr = 0.5883 CFM= 0.5883 CFM



35.- El Aire, Composición y fenómenos Físicos:Variables de interés para Acondicionamiento de Aire

UnidadesVariable Abrev. Sist. Inglés S.M.D.

1.- Temperatura de Bulbo Seco TBS °F (°C)2.- Temperatura de Bulbo Húmedo TBH °F (°C)3.- Temperatura de Rocío TR °F (°C)4.- Entalpía h BTU/Lb (Kcal/Kg)5.- Volumen específico Vesp. Ft3/Lb (M3/Kg)6.- Humedad Específica (Absoluta) W Gr/Lb o Lb/Lb (Kg/Kg)7.- Humedad Relativa HR % %

7,000 Granos (Gr) = 1 LibraAl definir dos de las siete variables, las otras cinco podrán

ser conocidas.



Cubo de vidrio, lleno de Aire, de 1 Ft3Se Inició enfriamiento hasta una

temperatura, en que la Humedad empezó

a condensar sobre la superficie interior

del cubo.

A Este temperatura, se le llama

Punto de rocío o Temp. de RocíoSe graficaron todos estos puntos

como sigue:

36.- Psicrometría: Es la parte de la física que estudia el comportamiento del aire.C

Temperatura de Bulbo Seco (TBS)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a

Línea

de

Satura

ción

(100

% H

. Rel

)Presión constante

Temp. De Rocío

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a


36.- Psicrometría: Es la parte de la física que estudia el comportamiento del aire.

Presión constante

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

TBS constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

Hum. Esp. constante

TBS constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

TBS constante

Hum. Esp. constante

Entalpía constante

TBH constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

TBS constante

Hum. Esp. constante

Entalpía constante

TBH constante

Vol. Esp. constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Hu

med

ad

Es

pec

ífic

a



Presión constante

TBS constante

Hum. Esp. constante

Entalpía constante

TBH constante

Vol. Esp. constante

Hum. Rel. Constante

Línea

de

Satura

ción (1

00%

H. R

el.)

Tela Mojada

Temperatura deBulbo Húmedo Temperatura de

Bulbo Seco

37.- Temperaturas de Bulbo Seco37.- Temperaturas de Bulbo Seco y de Bulbo húmedo.y de Bulbo húmedo.


Flujo de aire

T.B.S. Mayor o Igual a T.B.H.T.B.S. Mayor o Igual a T.B.H.

Para que se evapore el agua de la Para que se evapore el agua de la tela, se requiere de calor y este tela, se requiere de calor y este será tomado de el líquido dentro será tomado de el líquido dentro del termómetro. Por lo tanto la del termómetro. Por lo tanto la TBH será menor que la TBS.TBH será menor que la TBS.

Tela Mojada

Temperatura deBulbo Húmedo

Temperatura deBulbo Seco



Flujo de aire


Diferencia deTemperaturas

La diferencia de Temperaturas La diferencia de Temperaturas es un indicador del contenido es un indicador del contenido de humedad del aire, a mayor de humedad del aire, a mayor diferencia, corresponde menor diferencia, corresponde menor humedad en el aire.humedad en el aire.

Tela Mojada

Temperatura deBulbo Húmedo

Temperatura deBulbo Seco



Flujo de aire


Aire con 100% Humedad Relativa

Si el Aire está Saturado, no se evaporará nada de la humedad de la tela y por lo tanto:

TBS = TBH = Temp. de Rocío

38.- Humedad Relativa:38.- Humedad Relativa:Es la relación (en porciento) de la presión del vapor de agua, en el aire Es la relación (en porciento) de la presión del vapor de agua, en el aire comparada con la presión del vapor del agua en el aire saturado, comparada con la presión del vapor del agua en el aire saturado, para una para una misma TBSmisma TBS. .

Esponja al50% de suVolumen

Cubetade agua

Si oprimimos una esponja al50% de su Volumen original y la sumergimos en agua....

Analogía conAnalogía conuna esponjauna esponja



Si oprimimos una esponja al50% de su Volumen original y la sumergimos en agua............................. podrá tomar solo la mitad del agua, que tomaría si no la hubiésemos oprimido.


Cubetade agua


Esponja al100% de su

Volumen con 50%del agua que

puede contener

Esponja al50% de suVolumen alsalir de la

cubeta


Al soltar laEsponja


Compresor

Condensador

Evaporador

ElementoRestrictor

ComponentesBásicos

El Ciclo de Refrigeración

Línea deGas Caliente


Líneas deRefrigeranteCompresor

Condensador

Evaporador

ElementoRestrictor


Línea deLíquido


Compresor

Condensador

ElementoRestrictor

Evaporador

Líneas deRefrigerante


Línea deLíquido

Línea deLíquido baja

Presión


Compresor

Condensador

Evaporador

ElementoRestrictor

Líneas deRefrigerante



PresiónLínea deSucción


Evaporador

ElementoRestrictor

Línea deLíquido

Condensador

CompresorLíneas de

Refrigerante



PresiónLínea deSucción


Evaporador

ElementoRestrictor

Línea deLíquido

Condensador

Lado deLado deAlta PresiónAlta Presión

U. CondensadoraU. Condensadora

Lado deLado deBaja PresiónBaja Presión

U. EvaporadoraU. Evaporadora

Compresor

Presión

Entalpía

DiagramaPresión-Entalpía

Líquido + Vapor

LíquidoSub-Enfriado Vapor

Sobre-Calentado

Línea deSaturación

Presión

Entalpía

Evaporación

Condensación

Ex

pa

ns

ión

Com

pres

ión

Subenfri

amie

ntoSobre-Calentamiento

Efecto Neto de Refrigeración

12

34

Ejemplo con R-22Ejemplo con R-221 --- 68 PSIG / 35 °F2 --- 68 PSIG / 45 °F (5 °F Sobre-Cal)3 --- 211 PSIG / 130 °F4 --- 211 PSIG / 95 °F (10 °F Sub-Enfr.)

CicloCiclo1 --- 2 Evaporación2 --- 3 Compresión3 --- 4 Condensación4 --- 1 Expansión

DiagramaPresión-Entalpía

Ciclo deRefrigeración


Línea deLíquido


Presión

Línea deSucción


Compresor

Condensador

Evaporador

ElementoRestrictor

120 °F AireDescarga

90 °F Aire Exterior

80 °F / 68 °FAire Mezcla

55 °F / 54 °FAire Inyección

68 PSIG/ 35 °F68 PSIG/ 45 °F

211 PSIG/ 130 °F211 PSIG/ 95 °F

EjemploEjemplocon R-22con R-22

CompresoresCompresores

Tipo Reciprocante:•Herméticos•Semi-herméticos•Abiertos

Tipo “Scroll”•Herméticos

Tipo Centrífugo•Abiertos•Semi-Herméticos

CompresoresCompresoresCompresores tipo SCROLLCompresores tipo SCROLL

CompresoresCompresoresReciprocantesReciprocantes

Herméticos Herméticos

CondensadoresCondensadores

Enfriados por aire.Enfriados por aire.

Enfriados por Agua.Enfriados por Agua.

Evaporativos.Evaporativos.

CondensadoresCondensadoresEnfr. Por AireEnfr. Por Aire

Entrada

Aire

90 °F

BS

Refr. Entra a130 °F Gas Caliente

Del Compresor

Refr. Sale a 105 °F Líquido

a la Valv. Expansión

Salid

a A

ire

120

°F B

S


Elemento RestrictorElemento Restrictor

Válvula de Expansión

Tubo Capilar

Orificio Calibrado (YORK MATE)

Placa de Orificio

Válvula de Flotador

(Para Sistemas Inundados)

RefrigeranteLíquido Sub-Enfr.

Alta Presión

Refrigerante,Líquido SaturadoBaja Presión, al

Evaporador

Tornillo de Ajuste

Resorte deCompensación

Bulbo Sensor

Tubo Capilar

Diafragma

Válvula deVálvula deExpansiónExpansión

PosiciónPosiciónAbiertaAbierta


Alta Presión

Tornillo de Ajuste


Bulbo Sensor

Tubo Capilar

Diafragma


PosiciónPosiciónIntermediaIntermedia

Refrigerante,Líquido + VaporBaja Presión, al

Evaporador


Alta Presión

Tornillo de Ajuste


Bulbo Sensor

Tubo Capilar

Diafragma


PosiciónPosiciónCerradaCerrada

Serpentín Evaporador

Distribuidor

Tubo Capilar

Refrigerante vienedel Condensador,

Líquido Sub-EnfriadoAlta Presión

Refrigerante,Líquido Saturado

Baja Presión

Gas RefrigeranteSobre-Calentadohacia la Succióndel Compresor

Tubo CapilarTubo Capilar

EvaporadoresEvaporadores

Tipo Expansión Directa (DX)

Tipo Casco y Tubo

Expansión Directa

Inundado

Evaporadores DXEvaporadores DX

Entrada

Aire

80 °F

BS /

67 °F

BH

Refr. Entra a40 °F Líquido Saturado

De la Valv. De Exp.

Refr. Sale a 47 °F Vapor Sobre-Cal.a la Succión del Comp.

Salid

a A

ire

55°F

BS/5

4 °F

BH


Equipos DivididosEquipos Divididos

Unidad CondensadoraUnidad Condensadora

Unidad CondensadoraUnidad Condensadora

Unidad EvaporadoraUnidad Evaporadora

Por su Atención,Muchas Gracias.

Principios Basicos de La Refrigeraciòn

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