Saludos taringueros!
Me dispongo a hablarles de las máquinas frigoríficas (partes y funcionamiento) y de las Unidades de Tratamiento de Aire, también conocidas como UTAs.
Una máquina frigorífica es una máquina térmica que consigue una temperatura inferior a la habitual en un recinto. La energía que ha robado del interior de dicho recinto la expulsa fuera de éste. Esta transferencia de energía se realiza mediante un fluido frigorífico o refrigerante que recorre ciclos cerrados en los que, dependiendo de la zona en la que se encuentre, sufre transformaciones de presión, temperatura y fase (líquida y gaseosa).
Las propiedades de los refrigerantes más importantes son:
-Un bajo punto de congelación, inferior a cualquier temperatura dentro del sistema para evitar la congelación
-Un alto calor específico para que una pequeña cantidad de líquido absorba una gran cantidad de calor
-Un volumen específico lo más bajo posible para evitar grandes tamaños en las líneas de aspiración y compresión
-Densidad elevada para usar líneas de líquidos pequeñas
-A la presión máxima de trabajo, una temperatura de condensación lo más baja posible.
-La temperatura de ebullición relativamente baja a presiones cercanas a la atmosférica
-Que su punto crítico sea lo más elevado posible (donde las densidades de líquido y gas son iguales)
-Procurar que no sean líquidos inflamables, corrosivos o tóxicos.
-Puesto que tienen que interaccionar con el lubricante del compresor, deben ser miscibles y no nocivos con el aceite.
-Han de ser buenos dieléctricos, es decir, tener una baja conductividad eléctrica.
Los refrigerantes más populares son:
-HCFC (Hidro-Cloro-Fluoro-Carbonados) NO se utilizan por ser perjudiciales a la capa de ozono
-CFC (cloro-fluoro-carbonados) NO se utilizan por ser más perjudiciales que el grupo anterior
-HCF, SI son utilizados porque al no contener cloro o bromo, no perjudican a la capa de ozono. Así que son los más utilizados en la actualidad.
oR134a, cuyas características se resumen a:
Peso molecular . . . . . . . . . . . . . . . 102.03
Vaporización de calor BP . . . . . . . . 215 KJ/Kg
Punto de ebullición . . . . . . . . . . . . -26.2ºC
ODP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Temperatura crítica . . . . . . . . . . . . 101.1ºC
GWP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.29
Presión crítica . . . . . . . . . . . . . . . .4067 MPa
Pureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≥99.9%
Densidad del líquido saturado 25 . . .1.207 g/cm3
Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.001 %
Calor específico del líquido 25 . . . . 1.51 KJ/Kg
Acidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.00001%
Solubilidad (agua, 25) . . . . . . . . . . 0.15%
Residuo de evaporación . . . . . . . . .≤ 0.01
Densidad crítica . . . . . . . . . . . . . . 0.512 g/cm3
Apariencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . Incoloro, inodoro
oR410-A: mezcla casi azeotrópica (un único punto de ebullición constante y fijo, que en estado gaseoso se comporta como un compuesto puro) de los gases HFC: R32 y R125. Sus características son:
Peso molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6 Kg/Kmol
Vaporización de calor BP . . . . . . . . . . 256.7
Punto de ebullición . . . . . . . . . . . . . . -52.2ºC
ODP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Temperatura crítica . . . . . . . . . . . . . . 72.5ºC
GWP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.29
Presión crítica . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.95 MPa
Pureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≥99.9%
Densidad del líquido saturado 25 . . . . .1.038 g/cm3
Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 0.001 %
Calor específico del líquido a 30ºC . . . .1.78 KJ/Kg
Acidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.00001%
Residuo de evaporación . . . . . . . . . . . ≤ 0.01
Densidad crítica . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5 g/cm3
Apariencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Incoloro, inodoro
Las fases por las que pasa el refrigerante son:
1-En una primera fase, el refrigerante entra en un sistema de expansión o válvula de expansión, donde se reduce su presión, disminuyendo así su temperatura.
2-A continuación pasa por el evaporador, donde el refrigerante absorbe el calor del ambiente que queremos enfriar. Así, el refrigerante líquido con baja presión y temperatura pasa al estado gaseoso debido a esa energía absorbida. El cambio de estado es debido a que el refrigerante utilizado tienen un punto de ebullición mucho más bajo que el agua, pudiendo así conseguir este cambio de fase. Este cambio de fase acumula mucha energía, razón por la que se utiliza un refrigerante con el que consigamos un cambio de fase, y no con agua, por ejemplo.
La caída de presión en un evaporador bien diseñado es de 0.14 a 0.21 Kg/cm2. Idealmente, la tubería del tramo de aspiración debe ser diseñada de manera que la caída de presión no cause una disminución mayor de 1ºC en la temperatura de saturación. El vapor es comprimido en el cilindro del compresor hasta una presión considerablemente mayor que la presión de condensación. Esto es necesario para forzar la salida del vapor a través de las válvulas de descarga contra la presión de condensación y contra la presión ocasionada por la acción de los resortes en las válvulas de descarga.
3-Más tarde, el refrigerante en estado gaseoso pasa por un compresor, donde aumenta su presión para facilitar la condensación posterior y posibilitar la circulación del fluido.
4-Por último, el gas a alta presión y con mucha energía pasa por el condensador, que es un intercambiador de calor en el que se disipa el calor absorbido por el evaporador y la energía del compresor. En el condensador el fluido pasa del estado gas a líquido, liberando así una mayor cantidad de energía. Junto a este dispositivo se adjunta un ventilador que ayuda a impulsar esa energía que queda en el ambiente donde se encuentre hacia el exterior, lejos del recinto de donde se esté extrayendo la energía.
Este ciclo, en sentido antihorario, es el utilizado en verano ya que lo que queremos es extraer calor de nuestro entorno por medio del evaporador y sacarlo fuera, tarea que realiza el condensador.
En cambio, en invierno el sentido antihorario de este ciclo no tiene sentido, puesto que no queremos sacar el calor de la habitación y llevarlo fuera, donde hace frío. Como nuestro deseo es que ocurra justo lo contrario, el procedimiento es sencillo: lo que se hace es cambiar el sentido de los motores, para que el refrigerante fluya en sentido horario, consiguiendo que el evaporador funcione de condensador y el compresor como válvula de expansión, y viceversa.
La eficiencia de la máquina depende de la cantidad de trabajo utilizada (W), de la energía extraída del foco frío (interior, Q2) y la expulsada al foco caliente (exterior, Q1). Así, la eficiencia de una máquina frigorífica se expresa como:
Eficiencia = Q2/W = Q2/(Q1-Q2) =T2/(T1-T2)
Estas unidades están compuestas de dos partes: en la principal, el aire primero pasa del exterior por un primer filtro a modo de rejilla, donde se quedan las partículas más gruesas que pueda haber en el aire. Este aire pasa por distintas zonas donde se modifican sus parámetros de presión, humedad, temperatura, etc. Por último, el aire es enviado a un colector que distribuye el aire tratado.
La UTA consta, entre otros sensores como térmicos o manómetros, de sensores de presión diferencial, los cuales miden la diferencia de presión entre dos zonas internas de la UTA separadas por un filtro. Si la diferencia de presión supera cierto valor, quiere decir que el filtro está demasiado sobrecargado en partículas y hay que cambiarlo por uno nuevo. Esto también se puede utilizar para detectar la rotura de los filtros o fugas.
La segunda parte es la que controla la temperatura a la que queremos que se encuentre el aire cuando salga de la UTA. Esto se consigue mediante agua, la cual calentaremos en calderas o enfriaremos mediante una máquina frigorífica, salvo que en este caso es agua en vez de aire lo que enfriamos. Cuando el agua tenga la temperatura adecuada, la hacemos pasar por radiadores instalados dentro de la UTA. Estando en verano, haremos pasar agua fría por los radiadores, la cual absorberá la temperatura del aire caliente que proviene del exterior, enfriándolo. Por el contrario, cuando estemos en invierno haremos pasar agua caliente por dicho radiador, provocando que el aire frio que viene de la calle tome el calor que desprende el radiador.
Podríamos decir que las UTAs son aires acondicionados a gran escala, utilizadas para abastecer grandes y numerosas salas y pasillos de grandes edificios (hospitales, oficinas, bancos…)
Este post lo he creado con información propia y la obtenida de las siguientes páginas:
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
http://es.wikipedia.org/wiki/Equipos_de_refrigeraci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerante
http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/maqfrigorifica.htm
http://www.herramientasingenieria.com/Psicometria_y_Refrigeracion.htm
http://www.emc.uji.es/asignatura/obtener.php?letra=9&codigo=29&fichero=1082540407929
Espero sinceramente que les haya gustado y servido el post. Me gustaría que comentasen si piensan que debería modificar, añadir o quitar algo. Entre todos, podemos hacer las cosas mejor.
Muchas gracias! =)
Me dispongo a hablarles de las máquinas frigoríficas (partes y funcionamiento) y de las Unidades de Tratamiento de Aire, también conocidas como UTAs.
Máquinas frigoríficas
Una máquina frigorífica es una máquina térmica que consigue una temperatura inferior a la habitual en un recinto. La energía que ha robado del interior de dicho recinto la expulsa fuera de éste. Esta transferencia de energía se realiza mediante un fluido frigorífico o refrigerante que recorre ciclos cerrados en los que, dependiendo de la zona en la que se encuentre, sufre transformaciones de presión, temperatura y fase (líquida y gaseosa).
Las propiedades de los refrigerantes más importantes son:
-Un bajo punto de congelación, inferior a cualquier temperatura dentro del sistema para evitar la congelación
-Un alto calor específico para que una pequeña cantidad de líquido absorba una gran cantidad de calor
-Un volumen específico lo más bajo posible para evitar grandes tamaños en las líneas de aspiración y compresión
-Densidad elevada para usar líneas de líquidos pequeñas
-A la presión máxima de trabajo, una temperatura de condensación lo más baja posible.
-La temperatura de ebullición relativamente baja a presiones cercanas a la atmosférica
-Que su punto crítico sea lo más elevado posible (donde las densidades de líquido y gas son iguales)
-Procurar que no sean líquidos inflamables, corrosivos o tóxicos.
-Puesto que tienen que interaccionar con el lubricante del compresor, deben ser miscibles y no nocivos con el aceite.
-Han de ser buenos dieléctricos, es decir, tener una baja conductividad eléctrica.
Los refrigerantes más populares son:
-HCFC (Hidro-Cloro-Fluoro-Carbonados) NO se utilizan por ser perjudiciales a la capa de ozono
-CFC (cloro-fluoro-carbonados) NO se utilizan por ser más perjudiciales que el grupo anterior
-HCF, SI son utilizados porque al no contener cloro o bromo, no perjudican a la capa de ozono. Así que son los más utilizados en la actualidad.
oR134a, cuyas características se resumen a:
Peso molecular . . . . . . . . . . . . . . . 102.03
Vaporización de calor BP . . . . . . . . 215 KJ/Kg
Punto de ebullición . . . . . . . . . . . . -26.2ºC
ODP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Temperatura crítica . . . . . . . . . . . . 101.1ºC
GWP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.29
Presión crítica . . . . . . . . . . . . . . . .4067 MPa
Pureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≥99.9%
Densidad del líquido saturado 25 . . .1.207 g/cm3
Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.001 %
Calor específico del líquido 25 . . . . 1.51 KJ/Kg
Acidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.00001%
Solubilidad (agua, 25) . . . . . . . . . . 0.15%
Residuo de evaporación . . . . . . . . .≤ 0.01
Densidad crítica . . . . . . . . . . . . . . 0.512 g/cm3
Apariencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . Incoloro, inodoro
oR410-A: mezcla casi azeotrópica (un único punto de ebullición constante y fijo, que en estado gaseoso se comporta como un compuesto puro) de los gases HFC: R32 y R125. Sus características son:
Peso molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6 Kg/Kmol
Vaporización de calor BP . . . . . . . . . . 256.7
Punto de ebullición . . . . . . . . . . . . . . -52.2ºC
ODP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Temperatura crítica . . . . . . . . . . . . . . 72.5ºC
GWP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.29
Presión crítica . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.95 MPa
Pureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≥99.9%
Densidad del líquido saturado 25 . . . . .1.038 g/cm3
Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 0.001 %
Calor específico del líquido a 30ºC . . . .1.78 KJ/Kg
Acidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 0.00001%
Residuo de evaporación . . . . . . . . . . . ≤ 0.01
Densidad crítica . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5 g/cm3
Apariencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Incoloro, inodoro
Las fases por las que pasa el refrigerante son:
1-En una primera fase, el refrigerante entra en un sistema de expansión o válvula de expansión, donde se reduce su presión, disminuyendo así su temperatura.
2-A continuación pasa por el evaporador, donde el refrigerante absorbe el calor del ambiente que queremos enfriar. Así, el refrigerante líquido con baja presión y temperatura pasa al estado gaseoso debido a esa energía absorbida. El cambio de estado es debido a que el refrigerante utilizado tienen un punto de ebullición mucho más bajo que el agua, pudiendo así conseguir este cambio de fase. Este cambio de fase acumula mucha energía, razón por la que se utiliza un refrigerante con el que consigamos un cambio de fase, y no con agua, por ejemplo.
La caída de presión en un evaporador bien diseñado es de 0.14 a 0.21 Kg/cm2. Idealmente, la tubería del tramo de aspiración debe ser diseñada de manera que la caída de presión no cause una disminución mayor de 1ºC en la temperatura de saturación. El vapor es comprimido en el cilindro del compresor hasta una presión considerablemente mayor que la presión de condensación. Esto es necesario para forzar la salida del vapor a través de las válvulas de descarga contra la presión de condensación y contra la presión ocasionada por la acción de los resortes en las válvulas de descarga.
3-Más tarde, el refrigerante en estado gaseoso pasa por un compresor, donde aumenta su presión para facilitar la condensación posterior y posibilitar la circulación del fluido.
4-Por último, el gas a alta presión y con mucha energía pasa por el condensador, que es un intercambiador de calor en el que se disipa el calor absorbido por el evaporador y la energía del compresor. En el condensador el fluido pasa del estado gas a líquido, liberando así una mayor cantidad de energía. Junto a este dispositivo se adjunta un ventilador que ayuda a impulsar esa energía que queda en el ambiente donde se encuentre hacia el exterior, lejos del recinto de donde se esté extrayendo la energía.
Este ciclo, en sentido antihorario, es el utilizado en verano ya que lo que queremos es extraer calor de nuestro entorno por medio del evaporador y sacarlo fuera, tarea que realiza el condensador.
En cambio, en invierno el sentido antihorario de este ciclo no tiene sentido, puesto que no queremos sacar el calor de la habitación y llevarlo fuera, donde hace frío. Como nuestro deseo es que ocurra justo lo contrario, el procedimiento es sencillo: lo que se hace es cambiar el sentido de los motores, para que el refrigerante fluya en sentido horario, consiguiendo que el evaporador funcione de condensador y el compresor como válvula de expansión, y viceversa.
La eficiencia de la máquina depende de la cantidad de trabajo utilizada (W), de la energía extraída del foco frío (interior, Q2) y la expulsada al foco caliente (exterior, Q1). Así, la eficiencia de una máquina frigorífica se expresa como:
Eficiencia = Q2/W = Q2/(Q1-Q2) =T2/(T1-T2)
Unidades de Tratamiento de Aire
Estas unidades están compuestas de dos partes: en la principal, el aire primero pasa del exterior por un primer filtro a modo de rejilla, donde se quedan las partículas más gruesas que pueda haber en el aire. Este aire pasa por distintas zonas donde se modifican sus parámetros de presión, humedad, temperatura, etc. Por último, el aire es enviado a un colector que distribuye el aire tratado.
La UTA consta, entre otros sensores como térmicos o manómetros, de sensores de presión diferencial, los cuales miden la diferencia de presión entre dos zonas internas de la UTA separadas por un filtro. Si la diferencia de presión supera cierto valor, quiere decir que el filtro está demasiado sobrecargado en partículas y hay que cambiarlo por uno nuevo. Esto también se puede utilizar para detectar la rotura de los filtros o fugas.
La segunda parte es la que controla la temperatura a la que queremos que se encuentre el aire cuando salga de la UTA. Esto se consigue mediante agua, la cual calentaremos en calderas o enfriaremos mediante una máquina frigorífica, salvo que en este caso es agua en vez de aire lo que enfriamos. Cuando el agua tenga la temperatura adecuada, la hacemos pasar por radiadores instalados dentro de la UTA. Estando en verano, haremos pasar agua fría por los radiadores, la cual absorberá la temperatura del aire caliente que proviene del exterior, enfriándolo. Por el contrario, cuando estemos en invierno haremos pasar agua caliente por dicho radiador, provocando que el aire frio que viene de la calle tome el calor que desprende el radiador.
Podríamos decir que las UTAs son aires acondicionados a gran escala, utilizadas para abastecer grandes y numerosas salas y pasillos de grandes edificios (hospitales, oficinas, bancos…)
Este post lo he creado con información propia y la obtenida de las siguientes páginas:
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
http://es.wikipedia.org/wiki/Equipos_de_refrigeraci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerante
http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/maqfrigorifica.htm
http://www.herramientasingenieria.com/Psicometria_y_Refrigeracion.htm
http://www.emc.uji.es/asignatura/obtener.php?letra=9&codigo=29&fichero=1082540407929
Espero sinceramente que les haya gustado y servido el post. Me gustaría que comentasen si piensan que debería modificar, añadir o quitar algo. Entre todos, podemos hacer las cosas mejor.
Muchas gracias! =)