Modulo III

Ciclo Frigorifico

• 1. Conservación de Productos Frescos

  2. Conservación de Productos Congelados

  3. Congelación

  4. Procesos industriales en general

Ciclo Termodinámico

Ciclo: Se denomina así al conjunto de procesos que lleva el estado final de una sustancia al punto de partida.

El Refrigerante esta como mínimo a -31ºc para que la temperatura de la cámara sea -30ºc ΔT=10ºc

El refrigerante esta a -40ºc

El calor que se echa al exterior estará a 10ºc o 15ºc mas que la temperatura exterior de la calle exterior en Madrid 35ºc echaríamos a 45ºc 0 50ºc (temperatura derefrigerante)

Tendremos que subir de 1 bar a 17 bares y viceversa

• 1. Compresión y Condensación

  2. Expansión y Evaporación

Cualquier sustancia que me lleva desde un punto de partida a un punto de llegada que coincide con el de salida se denomina ciclo Termodinámico.

Esto es ciclo frigorífico teórico

Proceso de compresión → 100% vapor y se comprime ↑ Presión ↑ Temperatura ↑ % de liquido comprimible

Para que llegue al compresor solo gas tendremos que subir la temperatura de

(-40ºc a 10ºc) y a una presión

Pev=1,07= P Baja

Pcondensacion= P Alta

• 1. Compresión → Proceso Isoentropico

  2. Condenación → Proceso Isobarico

  3. Expansión → Proceso Isoenthalpico

  4. Evaporación → Proceso Isobarico

Recalentamiento = Ts evaporador – T evaporador

El recalentamiento tiene que ser lo menor posible

A/A→ R – 5ºc – 10ºc

Refrigeración → R - 3ºc – 5ºc

SUBENFRIAMIENTO: la diferencia entre la temperatura de condensación menos la

temperatura de salida del condensador .

RECALENTAMIENTO: es la diferencia entre la temperatura de salida del

evaporador menos la temperatura de evaporación .

La sonda se tiene que poner en el tubo de salida del condensador lo mas próximo

posible al menos (5cm) en el bulbo .

La sonda se tiene que poner en la salida del evaporador al menos (5cm) arriba .

FLASH GAS: Cantidad de refrigerante que me entra en el evaporador en forma de

vapor . Esta entre (20 – 30%) en estado gaseosos.

COP: la potencia que me da la maquina respecto a la que le doy a la maquina .

COP= E. Obtenida/ E Dada n= h2-h1/h3-h2

En el frio industrial no se mide en psi si no en ºc de temperatura

El condensador es tuberia por lo cual hay perdidas de cargas o presiones pasa lo mismo en el evaporador.

El aumento de Sobreenfriamiento mejora el COP y aumenta la potencia del evaporador

Vacio del Compresor

• 1. Corte puente de Manometros

  2. Apagado de bomba de vacio

  3. Purga de latigillos

  4. Apertura puente de manometros de Baja

  5. Cierre del puente

  6. Arranque de la maquina

  7. Regulando completamos la carga

COMPRESORES

Dispositivo que eleva la presion del gas y produce la recirculacion del mismo .

TIPOS DE COMPRESORES

A. Segun el funcionamiento: volumetrico o desplazamiento positivo.

• • Alternativo o de piston.

  • Rotativo:

  • - De excentrica

  • - De tornillo

  • - De paletas

  • - De espiral o Scroll

- Compresores centrifugo o turbo compresores

B. Segun el acoplamiento :

• • - Abierto

  • - Semi-hermetico

  • - hermetico

De tipos Abiertos (Fig. 8.61 a) con el motor completamente al exterior del

compresor

De tipos semi-hermetico (fig. 8.61 b) en el que el motor esta unido a la

cascara del compresor

De tipo hermetico (fig. 8.61 c) en el que el motor esta situado en el interior

de la carcasa del compresor y no es desmontable

COMPRESORES ALTERNATIVOS

Son los compresores probablemente mas habituales. Se puede asociar al motor del coche , pues la mayor parte de sus componente son parecidos .

LOS COMPONENTE DE ESTE TIPO DE COMPRESORES SERAN:

- Bloque

- Culata

- Carter

- Ciguenal

- Bielas

- Pistones

- Valvulas de aspiraciones y descarga.

- Platos de valvulas

- Dispositivos de lubricacion y estanquidad.

- Otros accesorios.

COMPRESORES ROTATIVOS

Estos compresores son particularmente adecuados para aquellas aplicaciones en

las que se requiera un desplazamiento volumetrico relativamente elevado a

presiones moderadas .

Funcionamiento de un compresor Alternativo

• • A) Comienzo de la compresión. El cilindro se encuentra lleno de gas.

  • B) Etapa de compresión. El pistón actúa sobre la masa de gas reduciendo su volumen original con un aumento paralelo de la presión del mismo. Las válvulasdel cilindro permanecen cerradas.

  • C) Etapa de expulsión. Justo antes de completar la carrera de compresión la válvula de descarga se abre (2). El gas comprimido sale del cilindro, debido a supropia presión, a través de la válvula de descarga. Antes de alcanzar el final de carrera (3) la válvula de descarga se cierra dejando el espacio libre del cilindrolleno de gas a la presión de descarga.

  • D) Etapa de expansión. Durante esta etapa tanto la válvula de descarga como la de entrada permanecen cerradas. El pistón comienza la carrera de retrocesopasando de (3) a (4), el gas contenido dentro del cilindro sufre un aumento de volumen con la que la presión interior del sistema se reduce. Antes de llegar alpunto (4) la válvula de admisión al cilindro se abre.

  • E) Etapa de admisión. El pistón durante esta etapa retrocede provocando una depresión en la interior del cilindro que es compensada por la entrada de gasfresco a través de la línea de admisión. Justo antes de llegar al punto inferior de la carrera la válvula de admisión se cerrará, volviendo al estado A) con lo quecomienza un nuevo ciclo.

Mecanismo de un compresor de pistón tipo abierto

1- Cuerpo o Cárter.

2- Eje (cigueñal o excéntrica).

3- Pistones.

4- Bielas.

5- Plato de válvulas.

6- Válvulas de aspiración y de descarga.

7- Prensaestopas.

8- Culata.

9- Válvulas de servicio.

10-Volante.

Bielas

son de acero de aluminio o de bronce con rozamientos generalmente de

bronce fosforoso o de metal blanco antifricción y de gran superficie.

Al montar las bielas , debe tenerse en cuenta que un ajuste demasiado fuerte

sobre el cigueñal causaría una sobrecarga en el motor , con el consiguiente

exceso de consumo del mismo y un recalentamiento innecesario del compresor

Pistones

Normalmente son de hierro fundido especial En los modelos de compresores corriente , los pistones llevan dos o mas segmentos , variando en algunos suemplazamiento. Los segmentos están construidos de hierro fundido y deben manejarse con el mayor cuidado , especialmente cuando se sacan del pistón , a fin deevitar su rotura

Eje cigueñal y excéntrica

El eje del cigüeñal esta perfectamente balanceado a fin de evitar la mas pequeña vibración

Va asimismo provisto de una ranura para obtener una lubricación adecuada en este punto.

Los ejes excéntricos se componen de un eje recto en el que se ajusta la excéntrica (fig. 45)

Muñequilla

Es la unión de Bielas y cigüeñal

Culata

Es de hierro fundido al igual que el cuerpo de un compresor y se encuentra encima mismo del cilindro y plato de válvulas Puesto que la culata se halla en la parte dealta presión del sistema , las tuercas de fijación de la misma deben ir fuertemente apretadas , a fin de evitar toda fuga de refrigerante a través de las juntas entre elplato de válvulas y culata. Cualquier señal de aceite alrededor del plato de válvulas y culatas es prueba evidente de que existe una fuga en aquel punto.

Juntas

Se emplean en el compresor y en las válvulas de servicio. Son de

diversos materiales , diferenciándose principalmente en que unas son de cartón de

composición especial y otras de plomo o una aleación metálica a base de plomo

Para efectuar una buena junta debe aplicarse una capa fina de aceite a ambos

lados de las juntas de composición Sin embargo , debe evitarse la mas ligera

señal de aceite en las juntas de metal , pues con ello se obtendría un efecto

contrario.

Borboteo

lubricación mecánica natural que genera una pulverización de aceite en las salpicadura en el interior donde se produce el giro.

Presos-tato diferencial de aceite

Los presos-tatos diferenciales de aceite se utilizan como interruptores de seguridad para proteger compresores de refrigeración contra presiones de aceite delubricación insuficientes.

Nota

Cuando las Válvulas se rompen y taponan las salidas las presiones de Alta y Baja se mantiene.

Potencia sobre el Aire

Pot=C*d*Ce*ΔT

Pot= Potencia de la maquina

C= Caudal

d= Densidad

Ce= Calor especifico

ΔT= Bariación de Temperatura (Temperatura Entrada del Evaporador – Temperatura de Salida del Evaporador)

Potencia Sobre el Refrigerante

Pot=G*ΔT

G= Gasto másico

Eficiencia Volumetrica

Es la relación entre el volumen efectivo bombeado y la cilindrada del compresor

A menor espacio muerto mayor eficiencia volumetrica y viceversa

A mayor presión de descara menor eficiencia volumetrica y viceversa

Relación de Compresión

Es el cociente entre la presión absoluta de descarga y la presión absoluta de aspiración

Capacidad Frigorífica

G*Δhentalpia

Es la potencia frigorifica en esas condiciones en otras condiciones seran otras

Nota

Los elementos de seguridad no pueden tener nada entre el elemento de seguridad y lo que esta midiendo

Presos-tatos

Son elementos de seguridad y en algún caso el presos-tato de baja se utiliza para la parada del compresor

• 1. Hay presos-tatos de Alta y presos-tatos de Baja

  2. El presos-tato de Alta cota cuando la presión sube de un determinado valor de tarado

  3. El Presos-tato de Baja corta cuando la presión desciende de un determinado valor de tarado

  4. Cualquier presos-tato se de tarar fuera de la maquina con Nitrógeno y un Manómetro Fiable

  5. Hay de dos tipos

  6. De Rearme Manual → Una vez que corta se bloquea el rearme y no vuelve a funcionar de manera automática ( Puede ser de Alta o Baja)

  7. De Rearme Automático → Es aquel que una vez que haya cortado al volver las presiones a los valores de funcionamiento se conecta de nuevo

Tarado de los Presos-tatos

Presos-tato de Alta

PA=PFuncionamiento +(4 a 6 Kg/cm2)

Nota

Si es de Rearme Automático hay que poner un Diferencial

Pcorte=Pfuncionamiento+Diferencial

Prearme=Pfuncionamiento

Presos-tato de Baja

Generalmente suele ser de rearme Automático

Hay dos tipos de presos-tatos de Baja

A/A

Pcorte=Pfucionamiento-1

Prearme=Pcorte+dif

dif=diferencial 2 veces lo que ha bajado

Prearme=Pcorte+dif

Pfuncionamiento

Pcorte=Pfuncionamiento-1

Refrigeración

Pcorte= Pfuncionamiento-dif

Prearme=Pfuncionamiento

Nota

El filtro esta saturado cuando haya una diferencia de temperatura entre la entrada y la salida aproximadamente 1ºC

Sistemas de Seguridad en el Compresor

Presos-tato Diferencial de Aceite

Los presos-tatos diferenciales de aceite se utilizan como interruptores de seguridad para proteger compresores de refrigeración contra presiones de aceite delubricación insuficientes.

Presos-tato de Baja

Corta por Baja presión

Presos-tato de Alta

Corta por presión Alta por encima de la presión de tarado

Presos-tato de Seguridad

Debe estar tarado por encima de la presos-tato de Alta ( el Tarado es de 1 bar por encima)

Válvula de Seguridad

Válvula tarada por encima del presos tato de seguridad sellada son de escape libre a la atmósfera

Válvula de Alivio

Es un tapón que rompe en el interior del compresor y pone en comunicación la cámara de alta y la cámara de baja cuando la presión sea excesiva.

Resistencia del Cárter

Es una resistencia que va metida en un taladro del compresor a la altura del cárter tiene dos misiones:

• 1. Calentar el aceite para lubricar correctamente

  2. Evaporar el refrigerante disuelto en el aceite para que este no abandone el cárter cuando el compresor se ponga en marcha

Nota

Si esto ocurriese se que daría sin aceite y griparia el compresor

Termistores

Corta por temperatura de los bobinados del Motor los Termistores van introducidos entre las bobinas del Motor funciona atraves de un rele exterior que detecte lavariación de intensidad que se produce en los Termistores

Termostato de Seguridad

Me para la instalación si en una maquina enfriadora de agua desciende de un valor determinado

La temperatura de agua a la salida del evaporador debe estar siempre por encima de la temperatura de formación de hielo

En A/A esta tarado en 3ºC

En Refrigeración depende de la temperatura del agua en las condiciones que estamos trabajando

Nota

En Refrigeración el agua esta Tratada

Termostato control de Temperatura del Aceite

Impide que la maquina entre en funcionamiento hasta que alcance una temperatura determinada 30ºC suele ser una temperatura Respetable la sonda ira en elCárter

Parcialización

Nota

Nosotros calculamos la potencia frigorífica para las condiciones mas desfavorables

Esas condiciones solo se producen durante una parte pequeña del año

La Legislación me obliga a repartir sobre varias maquinas

Hay que parcializar la potencia del compresor funciona con potencias mas pequeñas con el mismo compresor

Como se Realiza

Mediante Tubería externa uniendo Descarga con Aspiración en el compresor o cilindro del compresor

Otra

Mediante Válvula solenoide en culata

Cierre de la válvula de aspiración

Si la taponamos la aspiración no entra refrigerante al pistón y no funciona

Cambio de la velocidad de revolucione del compresor

(Cambio de las Revoluciones en el compresor)

Levantamiento del asiento de la válvula de aspiración

Nota

Se procura que los compresores arranquen en vació sin presión de alta

Intercambiadores

Es un dispositivo diseñado para transmitir un intercambio de energía (calor)

Hay de dos formas:

• 1. Por contacto directo

  2. Por intercambio indirecto a través de una pared que separa los fluidos

Para que haya intercambio tiene que haber movimiento de fluidos

• 1. Un diferencial de presiones creada por una Bomba

  2. Una diferencia de densidad creada por una diferencia de temperatura (convección natural)

Tipos

• • Haz de tubos en carcasa

  • De placas

Ventajas:

• 1. Tiene mucha superficie de intercambio

  2. Que en tamaño son mas pequeños para igual potencia

Nota

Todos se pueden desmontar menos lo de CO2 o amoniaco

• • De tubos con aletas o tubos cruzados

Flujos Cruzados

• 1. Tubos desnudos

  2. Tubos con aletas

Flujos Paralelos

Tubo en Tubo

• 1. Contracorriente – Los fluidos en sentidos opuesto

  2. Equicorriente – Los fluidos en mismo sentido

Evaporador

El Evaporador es un intercambiador donde se lleva acabo la evaporación del refrigerante

Clasificación

Según su Funcionamiento

Inundados (Todo el Evaporador esta lleno de refrigerante liquido)

De expansión seca (Significa que tenemos recalentamiento)

Según la Construcción

• • Tubos Desnudos

  • Tubos con Aletas

Según el fluido a enfriar

• 1. Sólidos

• • Evaporadores de Placa

• 1. Líquidos

• • De Doble tubo o de tubo en tubo

  • De tubos y carcasa

  • Otros

Baudelot

Carcasa y Serpentín

Atomizador

• 1. Gases

  2. Tubos aleteados del lado de aire

Nota

Las aletas sirven para dos cosas

• • Aumentar la superficie de transmisión

  • Orientar y dirigir el flujo de aire para que haya un intercambio correcto

En los Evaporadores inundados la temperatura del refrigerante es constante mientras que el fluido exterior entra en una temperatura y sale enfriado

Condensadores

Es un intercambiador de calor en el cual se expulsa el calor obtenido por el refrigerante en el evaporador mas el calor de compresión

Hay 3 procesos

• 1. Hay que bajar la temperatura del refrigerante desde la temperatura de salida del compresor hasta la temperatura de condensación

  2. La condensación temperatura constante

  3. La bajada de temperatura del Liquido (Sub-Enfiamiento)

Tipos de Condensadores

• 1. Enfriados por Aire

  2. Enfriados por Agua

  3. Evaporativos

Enfriados por Aire

La circulación del Aire atraves del condensador puede tener lugar por convección

natural o forzada