Frío industrial                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                
1.1 Aumentando la presión sobre un líquido se aumenta su punto de ebullición.
      Disminuyendo la presión disminuimos su punto de ebullición.
1.2 En un equipo de frío, al  líquido refrigerante le hacemos sufrir continuamente cambios de presión haciendo variar su punto de ebullición.
Por el efecto aspirante del compresor bajamos la presión en el evaporizado lo cual hace, como dijimos, bajar la temperatura de ebullición, produciendo frío al evaporarse.
El refrigerante evaporizado es comprimido aumentando su punto de ebullición por lo que transmitiéndole una temperatura relativamente alta para que este por debajo del nuevo punto de ebullición, lo condensamos quedando así dispuesto para continuar su camino en nuestro ciclo cerrado.
La válvula de expansión controla el flujo de refrigeración líquido y permite el paso de éste a elevada presión al interior del evaporizado  en el cual hay una presión muy baja produciéndose  una expansión.
  La válvula de expansión cumple dos funciones:
1ª mantener junto el compresor la baja presión necesaria para el vaporizador y la alta presión para el condensador.
2ª  Evitarla llegada al compresor de refrigerante en estado liquido.
1.2  Unidades fundamentales
METRO: En 1791 y definida como la diezmillonésima parte de la distancia que separa el polo de la línea del ecuador terrestre. Si este valor se expresara de manera análoga a como se define la milla náutica, se correspondería con la longitud de meridiano terrestre que forma un arco de 1/10 de segundo de grado centesimal.


VOLUMEN: Es el producto de tres dimensiones lineales, la unidad de volumen es el  m2.


     
La refrigeración por compresión es un método de refrigeración que consiste en forzar mecánicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en el evaporador y lo ceda en el condensador.

                                                                                                                             Realizamos un transporte de calor, bombeamos, desde un lado que se pretende enfriar (foco frío, 3) a otro que está a más temperatura (foco caliente, 1) donde se disipa. Las cuatro fases que conforman el circuito frigorífico y sus componentes principales son: 1) Condensación, 2) Expansión, 3) Evaporación y 4) Compresión

Ejercicio:
¿Calcular la superficie de aislante de una cámara  que mide 2m de alto, 3m de ancho y 4m de largo?

(2x3) x2+ (4x3) x2+ (4x2) x2

Cámara de prácticas:
                                  Interior                        exterior                         puerta    
Largo: 2M2                          2,40M2 ------
Ancho                         2M2                          2,40M2                          0,5
Largo                          2M2                          2,20M2                          1,80M2


SUPERFICIE:     (2,4 x  2,2) x 4 + (2,4 x 2,4) x 2 = 32,64 – 0, 9 = 31,74m2

SUPERFICIE INTERIOR: 2 x 2 x 6= 24m2  - 0,9  = 23,1m2

El agua dulce tiene una densidad de   1
El agua salada                                      1,033
El gasoil                                                 0,85

1.2.4 MASA: QUE SE APLICA SOBRE ELLA LA FUERZA DE UN 1Kp LE PRODUCE UNA ACELERACION DE 1M/s2.

kilogramo hectogramo decagramo gramo decigramo centigramo miligramo  
Kg. Hg Dag g dg cg MG  
1.000 g 100 g 10 g 1 g 0,1 g 0,01 g 0,001 g

 PESO, es la fuerza que actúa sobre un cuerpo debido a la influencia de la tierra, por tanto, dependerá  del campo gravitatorio de la tierra.
Sabiendo que ( g) es la intensidad de la gravedad que actúa sobre la unidad de masa, podemos conocer el peso de una masa (M).
                                   P = M. g
Las unidades  de peso son las mismas que las utilizadas para la fuerza.
Ejemplo: un hombre de 80kg por que la tierra atrae la masa de ese cuerpo con una fuerza de 80kg. En la luna ese hombre tendría la misma masa pero su peso seria menor ya que la gravedad en la luna es menor.
FUERZA  Es toda causa capaz de producir o modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo.
La unidad técnica es el kilopondio (kp) o kilográmetro fuerza que es la fuerza con que el kilogramo patrón es solicitado hacia la tierra, al nivel del mar y 45º de latitud.
       1kp = 980665 dinas = 9,8 n (newton)
Tiempo La unidad de tiempo es el segundo (sg).
               1 min.  = 60 sg
               1 hora = 60 minutos = 3600sg.
1.2.8 Trabajo es el producto escalar de la fuerza (W) por el espacio (S) recorrido.
                             W = F. S
La unidad técnica es el kilográmetro (kgm) que es el trabajo que realiza la fuerza de un kilopondio a lo largo de un metro en su propia dirección y sentido.
                                     1 kgm = 9,8 julios
Otras unidades empleadas:
Caloría (cal) kilocaloría (kcl)                                   1 Kcal. =              427 kgm
Vatio/hora (w/h) o kilovatio (Kw./h)                        1 Kw./h=       367098  kgm
Caballo de vapor/h  o hp  (CV/h)                              1 CV/h=         270000kgm

Ejemplo: Calcular el trabajo para subir un vaporizador que pesa 60kg en una altura  de 10 m.
                W = 60kg x10m =600kgm
1.2.9 potencia La potencia mecánica media (P) es el trabajo (W) realizado en la unidad de tiempo (t).
                                P = W/t
Es decir, nos da una referencia entre el trabajo realizado y el tiempo empleado.
La unidad técnica de potencia es el kilográmetro/segundo (kgm/s) .Que será el trabajo que realiza un kilográmetro durante un segundo.
Otras unidades:
Watio (w) o kilovatio (kw)                     1 kw  =    102 kgm/s
Caballo de vapor (CV) ó hp                    1 CV  =       75 kgm/s
Caloría/ hora (cal/h)                                1 Kcal./h=    0,1186 kgm/s
Frigoría    (frig/h)
Ejemplo:
Calcular la potencia desarrollada en elevar un vaporizador que pesa 60kg a una altura de 10m en un segundo y en un minuto.
       W =F.S = 60KG X 10M =600KGM
A-    P= W /t =  600kgm/1s= 600kgm
b-     P=W/t  = 600kgm/10s = 10kgm
Por tanto siendo el trabajo igual la potencia en 1s es 60 veces mayor a la desarrollada en 1 minuto.

Estados físicos de los cuerpos
1.3.1 Cuerpos sólidos, líquidos  y gaseosos  .Las moléculas son la parte mas pequeña de un cuerpo que son iguales entre si y que conservan todas las propiedades fisicoquímicas de dicho cuerpo.
Las moléculas de todos los cuerpos están animadas  de un molimiento constante, desplazándose a velocidades fantásticas en el espacio vacío que existen entre ellas.
Para el mismo elemento el aumento o disminución de su temperatura produce un efecto de aceleración o desaceleración de su velocidad e inclusa dado el caso de su estado físico.
Los estados físicos de la materia son tres: sólido, líquido  y gaseoso.
 El estado sólido.  La fuerza con la que  las moléculas se atraen entre sí (cohesión) predomina sobre la acción cinética están muy juntas entre sí por lo que su forma y volumen son prácticamente constantes.
El estado gaseoso. Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible.
Estado liquido. La acción de tracción y cinética es equilibrada moviéndose las moléculas con cierta libertad pero conservan prácticamente su distancia manteniéndose constante su velocidad pero no su forma.
1.3.2 Cambios de estado. Sobre las moléculas de los cuerpos actúan fuerzas, unas tienden a que se atraigan y otras a que se separen.

1.3.3 CALOR  Es un movimiento molecular, cuanto  más enérgico es este movimiento, mayor es el calor que proporciona el cuerpo. Al desprender calor un cuerpo disminuye el movimiento de sus moléculas que no desaparecerá hasta llegar al cero absoluto. Lo cual quiere decir que todo cuerpo por encima de esta temperatura tiene teóricamente calor.
Por tanto podemos afirmar que el frío no existe teóricamente, ya que se trata de la ausencia de calor. Si acercamos la mano a un troza de hielo este no desprende frío, sino que el calor de la mano pasa a él.
Caloría. Es la unidad de calor en el sistema métrico decimal. Es el calor necesario para aumentar 1ºC la temperatura de 1g de agua, de 15ºc a 16ºc a la presión atmosférica.
El Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su Estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.
El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.
Si   (CL) es calor latente de cambio de estado, para realizar la transformación de cambio de M unidad de masa, hará falta un numero de calorías Q según la fórmula:
                                Q = CL . M
Este calor latente podrá ser de fusión (CLF) o bien calor latente de vaporización (CLV) en fusión del cambio de estado de que se trate.
Calor especifico. El calor específico medio de un cuerpo es la cantidad de calor necesario para elevar 1ºc de temperatura un kilogramo de dicho cuerpo siempre que no se encuentre en un cambio de estado. Por lo tanto es la capacidad de absorber calor que tiene un cuerpo.
Se expresa en calorías por kilogramo y grados centígrados Cal/kgºc.
Para determinar la cantidad de calor necesaria (Q) para cierto cambio de temperatura (t2-t1) de una determinada masa (M) de un cuerpo tenemos la siguiente formula:
                           Q = M.Ce.(t2-t1)
De la  definición de caloría se deduce que el  Ce del agua es 1 cal/kgºc.
Ejemplo:
 Calcular la cantidad de calor necesaria para elevar una masa de agua de 15kg desde 15ºc a 28ºc
Q = M.Ce. (T2-t1)
Q = 15kg x 1 cal/kgºc x 13ºc = 195 cal.
1.3.4 transformaciones. Las transformaciones que se produce en los cambios de estado de los cuerpos, reciben  una denominación genérica:
-FUSION. Es el cambio que sufre una sustancia desde su estado sólido a su estado líquido
-EBULLICION O EVAPORACION. . Es el cambio que sufre una sustancia desde su estado líquido a su estado gaseoso. Este cambio es el que se produce en el vaporizador.
-CONDENSACION.  Es el cambio que sufre una sustancia desde su estado gaseoso a su estado líquido. Este cambio es el que se produce en el condensador.
-SOLIDIFICACION. Es el cambio que sufre una sustancia desde su estado líquido a su estado sólido
Todas estas transformaciones tienen lugar sin variaciones de calor, y el calor necesario para que se produzca se  denomina calor de fusión (clf) o calor de vaporización (clv).
-sobrecalentamiento. Si una vez alcanzada la ebullición, seguimos aportando calor, el vapor empezara a aumentar su temperatura. Se dice, que el vapor esta sobrecalentado.
Ejemplo:
Calcular la cantidad de calor necesario para pasar 1kg de hielo de agua a           -10ºc,  hasta conseguir vapor de agua sobrecalentado a 110ºc.
Q = M . Ce .(t2-t1)
Q = 1KG x 1 x ( 110 - -10)
Q= 120Cl
TEMPERATURA  Es el nivel térmico de los cuerpos. El calor se transmite de los cuerpos de mayor a los de menor temperatura. Esta propiedad de un cuerpo se puede registrar en un termómetro en contacto con él.
1.4.1 TEMPERATURA  ABSOLUTA. CERO ABSOLUTO.
El calor es un movimiento molecular y cuanto más enérgico es este movimiento, mayor es el calor que desprende el cuerpo. Existe una temperatura tan baja en el que el movimiento de las moléculas desaparece, llamándose este fenómeno “cero absoluto” siendo su valor -273,15ºc.
La temperatura absoluta, que se expresa en  grados kelvin (ºk) es la que se obtiene sumándole al cero absoluto la temperatura centígrada.
T abs. (ºK)  = T (ºC) + 273,15
EJEMPLO:
Si el agua evapora a 100ºc , cuál será la temperatura absoluta?
T abs  = 100ºc + 273,15 = 373,15ºc
1.4.2 TERMOMETROS Son los aparatos destinados a medir la  temperatura de los cuerpos.
El termómetro más utilizado es el de mercurio, en la que la variación del volumen de una masa de mercurio, encerrada en un depósito prolongado por un tubo capilar vacío, marcara las variaciones de temperatura.
Las distintas divisiones a lo largo del tubo capilar se denominan grados y son de lectura directa. No obstante, existen distintos tipos de grados en función de la escala termométrica a la que se esté referidos.
1.4.3 ESCALAS TERMOMETRICAS. En todos las escalas se toman dos puntos fijos de referencias, que determina el intervalo fundamental de temperatura:
- La temperatura de fusión del hielo (presión 760mm.Hg)
- la temperatura de vaporización      (presión 760mm.Hg)
La distintas escalas se diferencian en los números que indican estos puntos fijos del termómetro y en el número de partes (grados) en que están divididos este intervalos fundamentales.
                         Las escalas más utilizadas son:
                                                 T fusión      T vaporización         nº divisiones
- Celsius o Centígrados  ºC   ----    0      ------ 100   -----------------   100
- Reamur  ------------------  ºR   ----    0      ------   80    -----------------    80
- Fahrenheit  ---------------  ºF   ----  32      ------ 212    ----------------   180
La escala francesa Reamur está en desuso.
Relación entre escala centígrada o Celsius y la Fahrenheit:

         
Si tenemos 180ºc a cuantos ºF equivalen.

180 x 9 = 5 ( F-32)
1620-160/ 5 = F
F = 356ºF
Si tienes 420ºF a cuantos ºC equivalen.

C x 9 = 5 x 388
C = 1940/9 = 215

1.4.4 Termómetro de máxima y minima
Este tipo de termómetros sirve para marcar la temperatura mínima y máxima en un determinado espacio de tiempo.
Consiste un  tubo en U con dos ensanchamientos en sus extremos, los cuales contienen alcohol. Un extremo está lleno completamente y el otro solo en parte. El tubo contiene mercurio en su parte media. Mediante la posición que adquiere los índices metálicos situado en cada extremo de la U, que permite el paso del alcohol pero no del mercurio quedando marcados la temperatura máxima y mínima.

Pasado el tiempo en el que interesan estas temperaturas extremas, se bajan los índices mediante un imán hasta su respectiva superficie de mercurio.

1.5.2 PRESION ATMOSFERICA La presión atmosférica normal es igual al peso de una columna de mercurio, que tiene por base 1cm2 y por altura 760 Mm, por tanto su valor viene dado por la atmosfera física 1.0336 Kg./cm2.
De forma aproximada, podríamos decir que sobre el nivel del mar, cada cm2 de superficie está sujeto a la presión de un Kg. La variación de la presión atmosférica se mide con el barómetro.
1.5.3 BAROMETRO Son los aparatos destinados a medir la presión atmosférica. Existen diversos tipos de barómetros, pero el más empleado es:
* BAROMETRO METALICO DE BOURDON  Consiste en un tubo metálico encorvado, donde se ha realizado el vacío. Este tubo metálico se curva más o menos cuando aumenta o disminuye la presión atmosférica. Mediante un sistema de palancas y engranajes, se acciona una aguja que indica la presión atmosférica en una escala graduada, normalmente medida en milímetro de mercurio (mm Hg). Milibares (mm bar) o pulgadas de vacío (inhg). Mediante el barómetro se puede registrar de forma impresa las variaciones de la presión atmosférica a lo largo del tiempo.

1.5.4 PRESION MANOMETRICA Es la presión medida a partir de la presión atmosférica, es decir, el cero de la presión manométrica es la presión atmosférica, su nombre se debe a que su valor coincide con la presión que leemos en el manómetro.
1.5.5 PRESION ABSOLUTA Es la presión media desde el cero absoluto, o sea, desde el vacío perfecto. Por tanto podemos calcular conociendo la presión manométrica.
*Para presiones superiores a la atmosférica:
P abs = P at + P man

*Para presiones inferiores a la atmosférica:                                                                 P abs = P at – P man  (vacío) se mide con el vacuómetro.

Equivalente mecánico del calor.
La transformación de la energía en el trabajo es un proceso bastante común, por tanto, existe una relación entre el calor y el trabajo que esté puede producir, llamado equivalente mecánico del calor (j)trabajo que puede ser producido por una caloría.

Fue determinado experimentalmente por joule en 1845 dando un valor de:
J = 4,1873j/cal  =427 kgm/cal

Y por tanto, una caloría es iguala 4,18 julios de color o 427 kgm de calor.
1 cal =4,18 julios = 427 kgm

Es decir, cuando se transforma íntegramente energía térmica en trabajo, por cada caloría se obtiene 427 kgm y cuando s trasforma en calor , cada kgm produce 1/427 calorías.

 TRANSFORMACION DEL CALOR.

1.7.1 GENERALIDADES.
Cuando dos cuerpos están en contacto el calor pasa del cuerpo más caliente al cuerpo más frío.

La rapidez en pasar el calor de un cuerpo A a otro B será mayor cuanto mayor sea la diferencia de temperatura. La temperatura final a la que quedaran ambos cuerpos o temperatura de equilibrio depende de:
la temperatura.
la masa.
Los calores específicos.
No existe materiales totalmente aislantes del calor, el calor pasa a través de todos los cuerpos, no obstante existen materiales llamados “aislantes” que atenúan considerablemente la transmisión del calor y que son empleados en refrigeración.
1.7.2 TRANSMISION DEL CALOR. Para el técnico frigorista, el estudio de las distintas formas de transmisión del calor le proporciona datos y valoraciones.
* CONDUCCION.  Es la transmisión del calor a través de un cuerpo llamado conductor. Los metales son muy buenos conductores del calor por conducción. No así los materiales usados en las cámaras frigoríficas.
*CONVENCION Es la conducción del calor por medio de corrientes de flujo, liquido o gaseoso, las corrientes de aire en el interior de la cámara frigorífica trasmite el calor con convención desde el producto hasta el evaporador.
*RADIACION Es la trasmisión del calor de un cuerpo  a otro mediante radiaciones, es decir, sin necesidad de soporte material entre ellos.
Los rayos solares calientan la tierra sin necesidad de calentar el aire.

                                   Tema 2
2.1 GENERALIDADES.
El compresor es el elemento de la instalación frigorífica encargado de sacar el refrigerante evaporizado del evaporización y mandarlo al condensador dándole la  presión eficiente para que se condense con la temperatura que disponemos en el agente condensante.
Por tanto, podemos decir, que el compresor es la parte más importante de una instalación frigorífica.
Para pequeñas y medianas potencias, el tipo de compresor más utilizado es el compresor de pistones, dotado de movimiento alternativos, mientras para grandes potencias los más utilizados son los centrífugos y los de tornillo o helicoidales.
El racionamiento del compresor se realiza mediante un motor eléctrico y según su disposición, se denominan abiertos, herméticos o sami cerrados
2.1.1 EL COMPRESOR DE PISTON.
El compresor de pistón, transforma el movimiento rotativo dado en el eje del cigüeñal, generalmente accionado por un motor eléctrico, en movimiento  alternativo rectilíneo en el pistón, a través de la biela.
Para comprender el funcionamiento  de un compresor es necesario conocer los siguientes conceptos:

*PMS: Punto muerto superior. El pistón se encuentra en la posición más cercana al plato de válvulas.

*PMI: Punto muerto inferiores pistón se encuentra en la posición más lejano al plato de las válvulas.

*CARRERA: Es la distancia entre los puntos muertos.

*CILINDRO: Es  la cámara cilíndrica en cuyo interior se desplaza el pistón.

*CILINDRADA: Es el volumen del cilindro correspondiente a la carrera.
*VALVULA: Son los dispositivos que permite el paso del gas al cilindro. Según permita la entrada o salida del gas, puede ser de aspiración o descarga, respectivamente.
                                                                    Durante su accionamiento el pistón se mueve desde el PMS al PMI y viceversa.
El ciclo de compresión es la secuencia completa que experimenta el flujo refrigerante, que se realiza en dos carreras del pistón o lo que es lo mismo, en una revolución del eje del cigüeñal 360º.
ASPIRACION. Es la carrera del pistón desde el PMS al PMI girando el cigüeñal 180º. El cilindro se llena de gas a baja presión procedente del vaporizador.

COMPRESION. Es la carrera desde el PMI al PMS, gira el cigüeñal 180º el gas es comprimido a la presión de descarga y se impulsa al condensador.
Estudiaremos lo que sucede  en los cuatro puntos más importantes del ciclo.
1º  PMS cuando el pistón se encuentra en el PMS, tenemos:
* Válvula de expansión:         cerrada
* Válvula de descarga:           cerrada
* Presión interior:                    P aspiración
* Volumen interior:                  V ab
* Giro del cigüeñal:                   0º
2º Apertura de la válvula de aspiración es realiza durante la carrera descendente del PMS al PMI.

* Válvula de expansión:          abierta (recientemente)
* Válvula de descarga:            cerrada
* Presión interior:                    Pb
* Volumen interior:                  V ac
* Giro del cigüeñal:                 - 180º

3º PMI a la llegada del pistón.
* Válvula de expansión:         cerrada (recientemente)
* Válvula de descarga:           cerrada
* Presión interior:                    P b
* Volumen interior:                  V ad
* Giro del cigüeñal:                 180º

4º Apertura de la válvula de descarga, La apertura de la válvula de descarga se realiza en la carrera ascendente del PMI al PMS y tenemos:
* Válvula de expansión:           cerrada
* Válvula de descarga:            abierta (recientemente)
* Presión interior:                     P a
* Volumen interior:                   V af
* Giro del cigüeñal:                  + 180º

La representación gráfica de las presionasen el interior del cilindro en función de los ángulos de giro del cigüeñal, permite seguir la evolución del gas durante el ciclo del compresor.

 1-2 Re expansión del gas, a alta presión que quedo encerrada en el espacio neutro (Vab) desde la presión Pa hasta Pb. La posición del punto 2 depende de la diferencia de presión entre Pa y Pb.

2-3 Comienza la entrada del gas procedente del evaporizado, es decir, la cantidad de gas que pasa por el evaporizado al condensador en cada revolución.

3-4 Compresión del gas desde la presión Pb hasta la presión Pa.

4-1 Descarga del gas a la presión Pa. La descarga del volumen del gas Vcd a la presión Pa, que ocupa un volumen Vfb.

2.2 COMPRESOR ABIERTOS DE PISTON.

Estos compresores están dispuestos de formas independientes al motor de accionamiento, de esta forma, su desmontaje resulta más fácil. El acoplamiento del motor eléctrico puede ser directo (acoples flexibles) o mediante una trasmisión (cerrada).

La disposición clásica de los compresores abiertos consta de dos pistones y raramente de uno solo, ya que estos presentan el inconveniente de estar menos equilibrados.

La potencia necesaria para el accionamiento del compresor, suministrada por el motor eléctrico, suele transmitirse mediante correa.

Las nuevas tendencias van aumentando el número de pistones y adoptan disposiciones en V o en estrella, además se suele aumentar el diámetro de los cilindros, reducir la carrera y aumentar las revoluciones. El acople de correas se sustituye por un acople flexible directo al motor eléctrico

2.2.1COMPONENTES. Los distintos elementos que componen un compresor abierto de pisto, no difiere mucho del resto de los compresores de pistón, no obstante, por su mayor importancia, daremos una breve descripción de las partes más importantes:

* BLOQUE COMPRESOR. Absorbe los esfuerzos de los apoyos del cigüeñal y aloja en su interior el cilindro, biela y cigüeñal. Debe ser completamente hermético para contener el aceite a presión. Normalmente es de hierro de gran calidad, finísimo y exento de poros, con aleaciones especial semiacero, destacamos los siguientes tipos:

A - cilindro y Carter forman un solo bloque (dispone de una tapa en su parte inferior para facilitar el acceso a las bielas y pistones).

B- cilindros y Carter son independientes. Las paredes internas del cilindro están rectificadas para facilitar su estanqueidad, mientras que la parte exterior adoptan formas de aletas, con el objetivo de aumentar la superficie de radiación del calor (producido por el rozamiento de los pistones y la compresión).

En compresores de gran tamaño está justificado el uso de camisas que aunque aumenten el precio inicialmente facilita la sustitución en caso de avería.

En el cuerpo del compresor se encuentran los cojinetes de rozamiento del cigüeñal (apoyos), que suelen ser de bronce fosforado. La superficie de rozamiento de los cojinetes esta ranurado facilitando la distribución uniforme y completa del aceite lubricante.

En determinadas aplicaciones donde el peso del equipo tiene una gran importancia tales como transporte de contenedores refrigerados, camiones, vehículo etc., se usan a menudo cuerpos de aluminio.

*Eje de cigüeñal. Transmite el movimiento a la biela, transformando el movimiento rotativo del cigüeñal en movimiento rectilíneo. Son similares a los motores.

Se construyen de hierro fundido o acero, con un temple superficial o cromado duro en los puntos de apoyo.

Los contrapesos del cigüeñal permiten compensar las masas en movimiento, consumiendo una marcha más uniforme.

Para facilitar el engrase, se practican unos orificios que permiten al aceite lubricante llegar a los apoyos.

 * Biela. Transmite el movimiento del cigüeñal al pistón, al que está unido mediante un bulón.

Se construyen en acero estampado, aluminio o bronce, con casquillos o cojinetes de bronce fosforoso o metal blanco antifricción.

* Embolo o pistón.  Realiza un movimiento rectilíneo en el interior del cilindro, realizando la compresión  y la aspiración según aumente o disminuya el volumen del cilindro respectivamente.

Se fabrican de hierro fundido, pero en los compresores de instalaciones de refrigerantes homologados(R-12, R- 22, R-502 ETC…) y que trabajan a velocidades altas, fueron sustituidos por los de aleación de aluminio.                      Los pistones normalmente llevan dos o más segmentos fabricados con Hierro fundido, que permite obtener la estanqueidad necesaria en el cilindro. El ajuste de los segmentos es mayor que el tolerado en los motores de combustión, ya que la temperatura del funcionamiento es mucho menor que la del motor, y por tanto la dilatación también. En algunos modelos podemos encontrar segmentos de engrase, que van colocados en la parte inferior del pistón.

En los compresores pequeños y altas velocidades no se emplean segmentos.

*culata. La culata permite el cerramiento del cilindro ya alojan las válvulas de aspiración y descarga y la de servicio.

Generalmente se fabrican del mismo material que el cuerpo del compresor Hierro fundido.

La alta temperatura de las procedente del vaporizador y el calor generado en la compresión, hace necesario así cerraron la culata para evitar deterioros del material y facilitar el posterior y enfriamiento del gas.

La refrigeración de la culata puede os tenerse mediante distintos sistemas.

_Por aire.

_Por refrigerante.

_ Por agua de circulación, en caso de que el condensador este refrigerado por agua (este pasará del condensador a la culata).

OBTURADORES Y RETENES. 

Se emplean para obturar el eje que sale del compresor para su accionamiento (compresores abiertos).

En los primeros compresores utilizados la refrigeración se empleaban OBTURADORES de empaquetadura, en los que era necesario realizar aprietes periódicos para asegurar la buena estanqueidad. Cuando la presión de aspiración era superior a la atmosférica se producían frecuentes pérdidas de aceite y de refrigerante al exterior y por el contrario cuando trabajaban en vacío se introducía aire en el compresor.

Por todo ello, en los compresores modernos son utilizados los obturadores por retenes de tipo de fuelle y los de tipo diafragma.

 OBTURADORES TIPO FUELLE.

A- Tipo fijo, un resorte en la parte interior, no gira con el cigüeñal.

B- Tipo fijo con resorte en la parte exterior, no gira con el cigüeñal.

C. Tipo giratorio.

OBTURADOR TIPO DIAFRAGMA.

Tienen el mismo principio que las de fuelle con el casquillo de bronce que efectúa sello contra la asiento del cigüeñal. No emplean sin embargo, el resorte que se haya colocado en el extremo opuesto del cigüeñal en el Carter.

 

VALVULAS.

Son los dispositivos que permite la circulación del refrigerante desde el circuito al interior del cilindro.

En los compresores de refrigeración sólo se emplean válvulas de accionamiento automático, que actúan por la diferencia de presión entre sus caras, los más empleado son las de planos, que se encuentra situada en plano de válvulas donde se encuentran sus asientos.

Las válvulas de aspiración se abren durante la carrera descendente del pistón, cuando la presión en el interior del cilindro es inferior a la de la línea de aspiración, y se cierra cuando el pistón comienza su carrera ascendente. Se encuentran en la cara del plano de VALVULA que da al interior del cilindro.

La válvula de descarga se abre durante la carrera ascendente del pistón, cuando la presión en el interior del cilindro alcanza la presión de condensación y se cierra al empezar la carrera descendente, de esta forma, se evita el retraso de los gases que van al condensador .

ACCIONAMIENTO DE LOS COMPRESORES.

El accionamiento en los compresores de tipo abierto pueden ser directos o por poleas.

Directo: en este tipo de accionamiento se sujeta en el eje del motor y del compresor un acoplamiento con lo cual unimos las dos máquinas.

El acople ha de ser flexible ya que nos permite ciertos grados de desviación, si este fuera rígido, nos exigiría mucha precisión. 

 

   

POLEAS: Este tipo de accionamiento nos permite adaptar la velocidad del compresor, variando el tamaño de las poleas. Para accionar las poleas se utilizan las correas, que pueden ser claras y trapezoidales.

Todas las poleas tienen el mismo ángulo interior (40º) nunca deben tocar fondo de la polea ya que entonces resbalaran.

La sección sindical con dos números, perteneciente al primero a la base mayor del trapecio y el segundo a su altura expresada en mm. Estas elecciones tienen unos valores y se designan por una letra que sirve de referencia.

 

para el cálculo  del diámetro de la correa del compresor se ha de respetar la velocidad mínima que indica el fabricante del compresor ya que si no el aceite no haría su función de sellado del “prensa”. Al contrario si nos pasamos la velocidad máxima se produce un mayor desgaste y calentamiento.

-el cálculo del diámetro de las poleas es:

                             n= rpm.

n1/n2=d2/d1         d= diámetro.

La tensión de la cólera ha de ser de un 5% de lo longitud libre de la correa, si no fuera así llegaríamos a forzar el prensaestopas del motor.

Ejercicio: tenemos un motor eléctrico que gira a 1500 rpm. Y tiene un diámetro de polea de 60 mm. Queremos accionar un compresor que gira a 750 rpm. Calcular el diámetro de la polea que utiliza el compresor.

N1/n2=d2/d1------1500/750=x/60-------x=1500.60/750= 120mm.

Tipos de válvulas.

De lengüeta o laminilla.

Son las láminas flexibles sujetas a la placa de válvulas por uno de sus extremos en uno o dos puntos.

La válvula va sujeta en ambos extremos 3 permitiendo la apertura en su parte central. El alza limita la apertura de la válvula 4. El resorte cede en caso de un golpe de líquido 5.

 

                                           COMPRESORES

2.3 COMPRESORES HERMETICOS.  

 En este tipo de compresores,  el compresor y el motor eléctrico de accionamiento se encuentran dentro de un depósito hermético, conectado directamente al compresor y el evaporizado.  Se emplean para potencia es muy pequeñas, carece de válvulas de servicio.

 Se utilizan para potencias inferiores a diez caballos. Suelen ser rotativos o de pistones.

En caso de avería, suelen remplazarse directamente, aunque en algunos modelos es posible su reparación.

Por su reducido tamaño y funcionamiento silencioso, se utilizan principalmente en pequeños electrodomésticos y acondicionadores de aire de pequeñas potencias.

 

   

Compresores semihermeticos. 

Este tipo de compresor los poseen una disposición intermedia entre compresor abierto y compresor herméticos. El motor eléctrico de accionamiento se encuentra adosado al cuerpo del compresor, por lo que posee la ventaja de los compresores herméticos: no necesita correo accionamiento, marcha silenciosa, no necesita obturador y además puede ser desmontado para la operación de reparación y mantenimiento.

La posibilidad de disponer de una unidad compacta de refrigeración y las altas prestaciones, hacen que estos compresores están muy difundidos en instalaciones demedia y gran potencia.

La culata y las tapas, laterales de acceso al interior, tienen la misma disposición que los compresores abiertos.

Los dos liberados del motor eléctrico necesitan refrigeración lo que se realiza:

-A –por aire, exteriormente al cuerpo del compresor se dispone a letras por las cual circula aire procedente del condensador (si éste se refrigerada por aire).

-B-por agua, mediante un serpentín enrollado a las aletas Por un circuito de agua un procedente del condensador (si éste se refrigerado por agua).

Muchos compresores semiherméticos tienen este estator del motor eléctrico separado del circuito frigorífico, a través de un casquete. Este dispositivo tiene la ventaja de que no afectaría una avería grave  del estator (cortocircuito) Evítalos en la contaminación del circuito con los ácidos producidos. En esta circunstancia es necesario limpiar todo el circuito, incluyendo el vaporizador.

Se denominan unidad hermética a los compresores sin obturadores cuyo motor está encerrado en el fluido gaseoso.

 

Potencia indicada (Pi).

La potencia indicada de un compresor es la potencia necesaria para accionar los pistones si estos no tuvieran rozamiento en el cilindro, bielas, cojinetes (pérdidas).

Potencia efectiva (Pe).

Potencia efectiva o potencia de accionamiento de un compresor es la protección que hay que aplicar al eje del compresor para su funcionamiento.

Un rendimiento mecánico (Um).

Expresa las pérdidas producidas por el rozamiento mecánico en las partes móviles y se expresa como la relación entre la potencia indicada y la potencia efectiva.

Um =Pi/Pe

Como puede deducirse el Valor de Vm será siempre menor que 1, ya que las pérdidas por rozamiento inevitables. En la práctica, los valores obtenidos oscilan entre 0,85 y 0,93.

Lubricación del compresor.

El engrase del compresor se realiza por medio de aceite lubricante y tiene dos funciones, disminuye el rozamiento entre las partes metálicas y refrigerar el calor generado por el rozamiento.

Borboteo. Se utilizan en compresores de pistón pequeños de muy pocas revoluciones.

El aceite contenido en el carter es salpicado mediante unas cucharillas estratégicamente colocadas.

Circuito a presión. La mayoría de los compresores van lubricados mediante un circuito aceite a presión.

El aceite es impulsado a la presión adecuada 1-5kg/cm2 mediante una bomba que lo hace pasar través de los taladros a los diferentes puntos de engrase: pistones, cilindros, etc.

Para garantizar una presión adecuada de aceite, los compresores van dotados de un Presóstato, que les protege en caso de presión insuficiente.

Sistema de lubricación.

Una bomba de aceite en el extremo del eje del cigüeñal y accionada por el mismo, lubrica a presión todos los órganos en movimiento, así como los cojinetes y la caja de estanqueidad (prensa) o cierre mecánico.

La distribución del aceite se efectuará a través de una tubería que llega a todas las partes fijadas (cojinetes) un conducto en el eje del cigüeñal asegura la lubricación de las muñequillas y bulones. El aceite es devuelto al fondo del cárter por gravedad y este es aspirado del fondo del cárter previamente filtrado.

La bomba de aceite suelen ser de engranajes, rotativo de media luna y de paletas. Para que la lubricación sea posible es necesario que la presión de descarga de la bomba sea superior a la presión que hay en el cárter y se tiene que instalar un dispositivo de seguridad (Presóstato) que desconecten el compresor si falla la presión de aceite.

La lubricación de sangrado sirve para descomprimir el cárter igualándo la presión a la baja. La válvula de retención permite el regreso al cárter del aceite que llega a la aspiración con el refrigerante.

Otros elementos de la instalación.

Separador de aceite.

El separador de aceite tiene la misión de separar el aceite arrastrado por el refrigerante vaporizado durante la compresión del refrigerante. Y volverlo a conducir al compresor, de esta forma, se evita que salga del compresor una cantidad elevada de aceite y además que pase al condensador y al evaporizado.

La forma más conveniente para separar el aceite es mediante el empleo de un obstáculo macacino, que produce un cambio de velocidad dirección de la mezcla vapor-aceite, de esta forma se deposita el aceite en suspensión.

una vez que el aceite alcanza un cierto nivel, y mediante la válvula de flotadores descarga el aceite hacia el Carter del compresor, por efecto de la diferencia de presión existente entre el separador de aceite y el cárter del compresor.

Por tanto podemos encontrar dos tipos de separadores:

- separador de aceite automático.

- separador de aceite manual.

Ambos separadores se basan en el mismo principio, si bien, el retorno del aceite difiere.

En las instalaciones, el separador de aceite está montado entre el compresor y el condensador.

El separador de aceite se hace imprescindible en todos los compresores excepto en los compresores herméticos.

COMPRESORES DE TORNILLO.

El compresor de tornillo puede funcionar con amoniaco así como otros fluidos halogenados, pudiendo aplicarse en congelación, frigorífica, climatización e igualmente en bombas de calor. Estos compresores están alcanzando gran difusión en el mercado disputándose campos de aplicación a los compresores alternativos.

Inicialmente empezaron utilizándose en grandes potencias pero poco a poco se han ido ampliando su campos de utilización para instalaciones más pequeñas. Loas puntos interesantes que los compresores de tornillo presentan son:

* Bajo nivel sonoro ya que no disponen de flujo de gas comprimido constante, pocas piezas en movimiento rotativo.

* El rendimiento volumétrico es elevado.

* Regulación continúa desde 10 a 100%.

* Reducido espacio ocupado.

* Puede manejar sin ningún peligro volúmenes de fluido frigorífero líquido, la posibilidad que no tienen los compresores alternativos.

* Poseen gran fiabilidad, un reducido coste de mantenimiento y largo intervalo entre revisiones (alrededor +- 50000 horas).

FUNCIONAMIENTO.

El compresor de tornillo está compuesto por dos engranajes helicoidales llamados rotor macho y rotor hembra de igual diámetro exterior montados dentro de un cárter de fundición de alta resistencia.

El rotor macho posee lóbulos que engranan dentro de los canales o alvéolos del rotor hembra de igual perfil. Los lóbulos/canales pueden ser: 4/6, 5/7, ó 3/5.

Al girar se realiza la compresión de los vapores refrigerantes por la reducción volumétrica que se consigue en el espacio cerrado entre el cárter y los huecos entre engranajes. En esta compresión el fluido es arrastrado tanto radial como axialmente.

Una característica de este tipo de compresores es que no emplean válvulas de aspiración ni de descarga, lo que permite al compresor funcionar a altas revoluciones.

Las etapas que el refrigerante lleva a cabo en el proceso de funcionamiento del compresor son:

- Succión: llenado de la cavidad con el gas de succión.

- Traslación: el gas queda atrapado entre los tornillos y la carcasa.

- Compresión: el volumen de esta cavidad se reduce.

- Descarga: el gas es descargado por el orificio de descarga.

VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE UN COMPRESOR DE TORNILLO

Para disminuir la potencia frigorífica suministrada por el compresor se utiliza usualmente la válvula de corredera. Esta regulación se efectúa por medio de un distribuidor de regulación colocado bajo los rotores. Cuando aquel está cerrado, el compresor está funcionando a plena carga. A medida que se abre, la longitud efectiva de trabajo de los rotores disminuye y por lo tanto lo hace también la potencia frigorífica, debido a que cuando la válvula de corredera se mueve, una fracción del gas que entra por la succión vuelve a la entrada sin ser comprimido. El distribuidor de regulación está controlado hidráulicamente por el circuito de aceite del compresor. La regulación de potencia es continua y puede reducir hasta un10% la capacidad frigorífica del compresor.

Existe también la posibilidad de utilizar motores de dos velocidades conjuntamente con la válvula de corredera o añadir un variador de frecuencia al motor para poder variar la velocidad de giro del motor (sin válvula de corredera) sin olvidar que también pueden conectarse en paralelo.

SISTEMA DE LUBRICACIÓN DE UN COMPRESOR DE TORNILLO

El sistema de lubricación garantiza la fiabilidad de un compresor. Asegura el engrase óptimo de los compresores que giran, el equilibrado hidráulico en el esfuerzo sobre los cojinetes y la eliminación del empuje axial. La inyección directa del aceite enfriado en el interior de la cámara de compresión permite las ventajas de:

- Buena lubricación de los rotores, que origina una película de aceite entre ambos que elimina al desgaste.

- Enfriamiento del gas en el transcurso de la compresión, lo que permite fabricar una máquina con juegos menor es.

- Lubricación de los ejes y cojinetes.

- Mover las válvulas de corredera.

La cantidad de aceite en circulación es muy importante. El caudal de aceite inyectado en el compresor debe separarse completamente del fluido frigorífero para reintegrarse hacia el compresor. Dicho aceite debe ser filtrado y enfriado antes de reintegrarse a la máquina. Para llevar a cabo estos procedimientos se necesitan los siguientes elementos:

- Un separador de aceite eficaz.

- Un recipiente de aceite separado o integral.

- Una bomba de aceite.

- Un enfriador de aceite.

- Un filtro de aceite.

- Un sistema de rodaje de la presión de lubricación.

La inyección de aceite permite obtener un rendimiento elevado y una larga etapa de funcionamiento de los compresores de tornillo, al absorber una gran cantidad de calor de compresión de la máquina. El calor cedido el aceite se intercambia en un enfriador de aceite.

En las instalaciones que disponen de un caudal de agua suficiente (en general a través de una torre de refrigeración), se utiliza el enfriamiento de aceite por agua. Otra solución consiste en el empleo de un enfriador de aceite alimentado por el fluido frigorífeno.

fluidos refrigerantes

Los fluidos refrigerantes son aquellos sustancias permitidas legalmente, y cuyas propiedades permiten un aprovechamiento práctico para la producción industrial de frío.

Características que deben de cumplir todos los refrigerantes:

1. No atacar a la capa de ozono. Para ello se establece un índice denominado ODP (poder de destrucción de ozono).
2. No contribuir directamente o indirectamente al efecto invernadero. Esta característica se mide mediante el índice HGWP ( poder de calentamiento global de halocarbonos).
3. Que no ataque a los materiales de la instalación y por tanto los materiales empleados en su construcción no sean demasiado caros.
4. Estabilidad química, es decir, dentro de las prisiones y temperaturas a los que trabajan en la instalación, no deben sufrir en ningún caso transformaciones químicas.
5. Que su coste no será muy elevado, las pérdidas del refrigerante a la atmosférica son muy frecuentes y además muchas averías contaminan el refrigerante teniendo que ser sustituido en su totalidad.
6. Ausencia de toxicidad. No deben tener ninguna acción nociva sobre el organismo humano, o sobre los alimentos en las cámaras.
7. No deben de ser inflamables ni explosivos en sí mismos ni en combinación con el aire, aceites o cualquier otro producto existente en las instalaciones.
8. Facilidad en la localización de fugas. Por motivos económicos, de seguridad y de funcionamiento. Es necesario que en un sistema conductor de refrigeración sea completamente hermético, cualquier fuga debe de ser inmediatamente detectada por el técnico.
9. No ejercer ninguna influencia sobre el aceite lubricante. El aceite no debe ocasionar ningún cambio químico del aceite empleado en el compresor, ni influir en sus propiedades lubricantes.
10. La presión de evaporación debe de ser superior a la presión atmosférica, evitando así el aire ente en el interior del sistema con el consiguiente arrastre de humedad.
11. Baja presión de condensación. A la temperatura normal de condensación(aire o agua). La presión de condensación correspondiente no debe de ser muy elevada, se mejora el caudal del compresor y el empleo de paredes más delgadas en tubería de la instalación.
12. Temperatura y presión crítica lo más alta posible ya que en este punto es imposible la condensación.
13. Gran potencia frigorífica específica. El gasto específico de refrigeración debe de ser reducido para la producción de un determinado rendimiento frigorífico.
14. Gran rendimiento frigorífico volumétrico. Un rendimiento volumétrico grande en los compresores hacen posible el empleo de cilindros más pequeño.
15. Un gran calor latente de vaporización y de condensación a las presiones de trabajo.

fluidos refrigerantes

Las propiedades térmicas de los refrigerantes:

Los fluidos refrigerantes poseen unas propiedades térmicas que permiten su aprovechamiento industrial, y por lo tanto, deben ser tratados especifica mente desde el punto de vista del técnico frigorista, para conocer sus repercusiones en la instalación.

Volumen específico y intensidad

Conociendo el volumen específico se puede determinar la cantidad de vapor generado en el vaporizador de 1kg de refrigerante líquido. La densidad en fase liquida se expresa en 1/kg y en fase de vapor m3/kg.

Al disminuir la temperatura del evaporización aumenta el volumen específico lo que da lugar a mayor volúmen de aspiración del compresor.

Calor especifico.

Indica la cantidad de calor que debe absorberse o liberarse para obtener la vaporización de 1 °C de temperatura a 1kg de refrigerante.

Calor latente de vaporización.

Indica la cantidad de calor necesario para evaporar totalmente 1kg de refrigerante líquido. A mayor calor de vaporización, será necesario menor cantidad de refrigerante para tener una temperatura determinada.

Clasificación de los fluidos refrigerantes .

Los distintos fluidos refrigerantes que se emplean en la industria podemos clasificarnos de forma general de la siguiente manera:

halocarbonos.

Son derivados fluorados y/o colorados de hidrocarburos saturados. Se conoce aún más por el nombre comercial en nuestro país: freones.

Los hidrocarburos saturados están formados por átomos de carbono (C) y átomos de hidrógeno (H) que pueden ser sustituidos por átomos de flúor (F) o de cloro (Cl).

La composición, por tanto, sólo puede contener átomos de carbono, hidrógeno, flúor y cloro se representan por la ecuación:

Co Hn Fx Cl => n+x+y=2+2n

Para evitar los nombres excesivamente largos y de difícil comprensión, se ha acordado de manera universal una denominación comercial que consta de la letra"R" seguido de un número de tres cifras como máximo.

A = n-1 (átomos de carbono -1)

B = n+1 ( átomos de hidrógeno+1)

C = x (átomos de flúor)

Cuando la primera cifra es cero se omite. Son las más extendidas en las distintas aplicaciones y a su vez se dividen en tres grupos:

- CFC = cloro - flúor - carbonados = R-12

-HCFC= hidro - cloro - fluoro - carbonados = R-22

-HFC = hidro - fluoro - carbonados = 134a

Amoniaco. Es un gas compuesto por un átomo de nitrógeno (N) y tres de hidrógeno y (H). Como se trata de un refrigerante de naturaleza inorgánica, su designación comercial obtienen sumando 700 a la masa molecular del compuesto.

R-700 + masa molecular.

Para el caso del amoniaco (NH3) , como su masa molecular es 17 será de R-717.

Tienen algunas limitaciones en su aplicación, pero debido a su gran rendimiento frigorífico, se emplea en grandes instalaciones industriales.

Otros refrigerantes. Existen otros fluidos susceptibles de ser utilizados como refrigerantes, tales como:

Anhídrido carbónico(CO2) dióxido de carbono, ha caído en desuso por su elevado coste con respecto a otros refrigerantes para obtener la misma potencia frigorífica.

La aparición de los freones sustituyó al anhídrido carbónico las instalaciones frigoríficas donde éste se utiliza.

Nitrógeno líquido.