38 manual capacitacion refrigerantes

8/16/2019 38 Manual Capacitacion Refrigerantes

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MANUAL DE CAPACITACIÓN

BUENAS PRACTICAS EN SISTEMAS DEREFRIGERACIÓN

Preparado por: Luis Coloma Rodríguez

CHILE

http://www.maquinariaspesadas.org/



Prologo

El presente manual tiene como objetivo brindar los conocimientos adecuados para el buen manejo de los

refrigerantes utilizados en el campo de las refrigeración y aire acondicionado domestico, comercial e industrial.

De tal manera que se utilicen los métodos y procedimientos adecuados que ayuden a evitar la rotura de la

Capa de Ozono causada por la emisión de diferentes sustancias a la atmósfera, siendo una de las principales

los refrigerantes que utilizamos todos aquellos que estamos relacionados con el campo de la refrigeración y el

aire acondicionado.

También es necesario resaltar el daño que se esta produciendo debido a los agujeros presentados en la Capa

de Ozono y que cada día se incrementan debido a las sustancias presentes actualmente en nuestra atmósfera

y que además todavía no se produce el efecto total de estas emisiones pues muchas de estas sustancias no

llegan al nivel donde se encuentra la Capa de Ozono. Por lo tanto pensando en lo que nuestros hijos

heredaran es que se hace necesario trabajar hoy para que el futuro sea mejor.

La Comisión Nacional del Medio Ambiente CONAMA, mediante el Programa de Protección de la Capa de

Ozono, ha elaborado el Programa de Capacitación en Buenas Practicas en Sistemas de Refrigeración, el

cual tiene por objetivo capacitar a los entrenadores o instructores de centros de formación técnica en

refrigeración en buenas procedimientos en refrigeración, a la vez de dotar a estos centros de enseñanza de

maquinas, tanto de recuperación, como también de reciclaje de refrigerante. Luego de esta primera fase, los

instructores ya capacitados, por los consultores nacionales, dictaran los cursos a los técnicos, con lo cual se

logrará un efecto multiplicador.

Este manual es el primero de su tipo en nuestro país, especialmente elaborado para la capacitación de

técnicos de todos los niveles; se ha tomado como base los manuales publicados por PNUMA; habiendo sido

completado con los conocimientos docente y experiencia profesional personal.

Ing. Luis Antonio Coloma RodríguezDocente Área de Refrigeración y Climatización Industrial

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Í N D I C E

CONTENIDOS PÁGINA

CAPÍTULO I: EL AGOTAMIENTO DEL OZONO

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• CAUSAS DEL AGOTAMIENTO 4EL AGOTAMIENTO DEL OZONO 4

• EFECTOS DEL AGOTAMIENTO DEL OZONO 4 EFECTOS DE LA DESTRUCCION 4EFECTOS DEL CALENTAMIENTO DE LA ATMÓSFERA 6CFC Y OTRA SUSTANCIAS QUE CONTIENEN HALOGENOS 7

• LA RESPUESTA INTERNACIONAL 8• EL PROTOCOLO DE MONTREAL 8• SUSTANCIAS QUE DAÑAN LA CAPA DE OZONO 9

CAPÍTULO II: CONCEPTOS BÁSICOS 11

UNIDADES DE MEDIDAS 11 ESTADOS DE LA MATERIA 12MOVIMIENTO MOLECULAR 13CAMBIO DE ESTADO 14TERMODINÁMICA 15CALOR 18TEMPERATURA 15MEDIDA DE CALOR 16TONELADA AMERICANA DE REFRIGERACIÓN 20PRESIÓN 23SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA 23CONDUCCION 23

COVECCION 25RADIACION 25

CAPÍTULO III: FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN

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CLASIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES 30EFECTOS FISIOLOGICOS DE LOS REFRIGERANTRES 31CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA 32TRANSMISION DE CALOR A TRAVÉS DE LA ESTRUCTURA 33SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR 33DIAGRAMA DE PRESIÓN ENTALPIA 35

CICLO DE REFRIGERACIÓN 36CICLO TEORICO DE REFRIGERACIÓN DE COMPRESION DE VAPOR 36

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TABLA DE TEMPERATURAS ESTIMADAS, DE OPERACIÓN DESPUS DE RECONVERSIÓN 81CAPÍTULO XII: RECUPERACIÓN Y RECICLAMIENTO DE

REFRIGERANTES 82

• COMO IMPEDIR LA LIBERACION INNESESARIA DE REFRIGERANTE AL AMBIENTE 82• DEFINICION DE RECUPERACION, RECICLAJE Y REGENERACION 83

• RECUPERACION DE REFRIGERANTES 85 • RECIPIENTES DE REFRIGERANTES DESECHABLES Y, QUE SE PUEDEN DEVOLVER 86 • TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN 87

LISTADO DE MONITORES

• LISTADO DE PARTICIPANTRES (MONITORES) 1° CURSO 91 • LISTADO DE PARTICIPANTRES (MONITORES) 2° CURSO 92 • LISTADO DE PARTICIPANTRES (MONITORES) 3° CURSO 93

ESTUDIO DEL CONTACTOR

4




CAPÍTULO I / EL AGOTAMIENTO DEL OZONO

CAUSAS DEL AGOTAMIENTO.

El agotamiento del ozono

La presencia de ozono en la troposfera, esto es a niveles muy bajos de la atmósfera es perjudicial pues

puede causar daños en el tejido pulmonar de los animales y en las plantas. La presencia de ozono en la

estratosfera, sobre los 20 Km. de altitud es necesaria, ya que en esta región nos protege de la radiación de

los rayos ultravioletas (UV) del sol. La estratosfera contiene el 90% del ozono de la atmósfera.

Existe evidencia actualmente de que el espesor de la capa de ozono esta relacionado con el incremento en

el nivel de radiación sobre la superficie de la tierra y de que esta capa es destruida por los cloratos que se

producen en la superficie terrestre. La mayor parte de estos cloratos provienen de actividades humanas y

principalmente en procesos de refrigeración, como se representa a continuación:

Destrucción de la capa de ozono

EFECTOS DEL AGOTAMIENTO DEL OZONO.

Efectos de la destrucción

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El ozono es una capa protectora de la atmósfera que ha permitido preservar la vida sobre la tierra durantemilenios, dicha capa que esta compuesta de tres átomos de oxigeno en vez de dos habituales. Sin embargo el




átomo adicional convierte al ozono en veneno para los humanos, es por este motivo que a nivel de superficie(troposfera) es perjudicial para nosotros y otros seres vivos.Por otra parte, a una mayor altura (estratosfera) absorbe la mayor parte de la radiación ultra violeta B (UV-B)del sol, este tipo de radiación constituye una de las causas principales del cáncer de la piel maligno cutáneo ylesiones oculares en los seres humanos, principalmente cataratas. Igualmente este tipo de radiación provoca

daños en las plantas y la vida acuática.Las moléculas de ozono se crean y destruyen de manera natural en la estratosfera gracias a la mismaradiación, esta radiación descompone las moléculas de oxigeno en átomos que seguidamente se combinan enotras moléculas de oxigeno para luego formar el ozono .El ozono es un gas estable y es particularmentevulnerable a la destrucción por los compuestos que contengan hidrogeno, nitrógeno y cloro. El ozono forma unfrágil escudo, pero notablemente eficaz.

Sin embargo, este filtro tan fino protege eficientemente de casi todos los peligros de la radiación ultravioletaproveniente del sol; la capa de ozono absorbe la mayor parte de la peligrosa radiación UV-B (la radiación UV-A que pasa a través y UV-C que es capturada principalmente por el oxigeno). Todo daño que se produzca a lacapa de ozono dará lugar al aumento de la radiación UV-B en zonas donde se ha acrecentado el deterioro dela capa.

La exposición a una mayor radiación también suprime la acción del sistema inmunitario del organismo, y estainmunosupresion ocurre sea cual sea la pigmentación de la piel humana. Estos efectos podrían exacerbar lassituaciones de salubridad deficiente en muchos países en desarrollo. Por otra parte los materiales expuestos ala radiación en las construcciones, pinturas y envolturas u otras sustancias, podrían degradarse rápidamentepor un aumento de la radiación.

Hay una teoría de que el cloro que contienen las sustancias químicas artificiales liberadas en la atmósfera sonlas principales responsables de la extinción de la capa de ozono en la estratosfera. Una gran parte de estoscompuestos están constituidos por CFC (clorofluorocarbono) y halones (agentes de extinción de incendios).Los primeros han sido utilizados por años como refrigerantes, disolventes o agentes espumantes.

Cabe mencionar que la estructura tan estable de estos productos químicos artificiales, tan útiles en la tierra,les permite atacar a la capa de ozono sin sufrir alteraciones.

Los mas peligrosos de estos elementos tienen larga vida, por ejemplo el CFC R-11 dura un promedio de50años en la atmósfera, el CFC R-12 un promedio de 102 años y el CFC R-113 un promedio de 85 años, espor este motivo que las sustancias químicas influirán en el proceso de agotamiento por muchos años.

Se ha comprobado también que los CFC – EL CLORO – constituye la causa principal del fenómeno masdramático de que se ha constatado en lo que atañe el agotamiento de la capa de ozono. Cada primavera, enel hemisferio sur, aparece un “agujero” en la capa de ozono sobre la antártica, tan grande como la superficiede los estados unidos. El “agujero” no es en realidad un agujero sino una región que contiene unaconcentración muy baja de ozono. En invierno, la atmósfera sobre la antártica queda aislada del resto delmundo por una circulación natural de vientos llamada remolino polar. Durante el invierno, con el frío y laoscuridad, se forman en la estratosfera las nubes estratosferitas polares (PSC). El cloro inactivo en la

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superficie de estas nubes se convierte en formas que pueden agotar la capa de ozono por reaccionesquímicas con la acción de la radiación solar.El resultado final es que en cada primavera, cuando aparece el sol en la antártica, el ozono se destruyerápidamente. El agujero desaparece nuevamente cuando la estratosfera en la antártica se calienta losuficiente para dispersar las PSC y disolver los vientos que la aíslan del resto del mundo. Un aire rico en

ozono fluye entonces para reaprovisionar la capa de ozono sobre la antártica. La circulación del aire aportaratambién hacia el norte masas con menos ozono, mezclándolas con las concentraciones de ozono de otroslugares y diluyéndolas. Estos fenómenos, pueden afectar a grandes zonas del hemisferio sur.

Las reducciones de la capa de ozono del hemisferio norte no son menos angustiantes que la de la regiónantártica, aun cuando no se han formado agujeros debidos, principalmente, aciertos factores meteorológicos.no obstante en enero de 1993, la cantidad de ozono situada entre los 45° N y 65° N de latitud , era entre un12 % a 15% inferior de lo normal. En el periodo comprendido entre febrero y junio de1993, se produjo unareducción máxima de 25% tanto sobre el hemisferio norte como el hemisferio sur. Es por eso que el problemaexige soluciones mundiales.

efectos del calentamiento de la atmósfera

Sin duda otro gran problema de actualidad, es el calentamiento de la atmósfera recordemos que latemperatura de la tierra se mantiene gracias a un equilibrio, entre el calor de la radiación solar que fluye desdeel espacio y el enfriamiento de la radiación infrarroja emitida por la superficie caliente de la tierra y laatmósfera, que se escapa volviendo al espacio.

El sol es la única fuente de calor externa de la tierra. Cuando la radiación solar, en forma de luz visible, llega ala tierra, una parte es absorbida por la atmósfera y reflejada desde las nubes y el suelo (especialmente desdelos desiertos y la nieve). El resto es absorbido por la superficie de la tierra que se calienta.

Si bien la atmósfera es relativamente transparente a la radiación solar, la radiación infrarroja se absorbe en laatmósfera por muchos gases menos abundantes. Aunque presentes en pequeñas cantidades, estas trazas degases actúan como un manto que impide que una buena parte de la radiación infrarroja se escapedirectamente al espacio, al frenar este flujo al espacio los gases calientan la atmósfera y superficie terrestre.

Los gases que absorben y atrapan cantidades variables de radiación infrarroja. También persisten en laatmósfera por periodos variables de tiempo, e influyen en la química atmosférica (especialmente del ozono) dediferentes maneras.

Por ejemplo, una molécula de CFC-12 tiene más o menos el mismo efecto sobre la radiación que 16000moléculas de CO2. El efecto de una molécula de metano es igual a aproximadamente 21 veces el efecto delCO2, pero la vida útil del metano es mucho mas corta.

EL POTENCIAL DE CALENTAMIENTO MUNDIAL DE LA ATMÓSFERA (GWP), es un índice que compara elefecto de del recalentamiento en un lapso de tiempo para diferentes gases con respecto a emisiones igualesde CO2 (por peso).

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Dado que la vida útil de los gases es diferente de la del CO2, se podrían calcular diferentes GWP, lo cualdepende de la extensión de tiempo considerada.La vida útil del CO2 es del orden de los 200 años en la atmósfera; sobre un plazo corto, un gas cuya vida útiles muy corta, no tiene relieve respecto al potencial de recalentamiento del CO2.

Normalmente de adoptar una extensión de tiempo de 100 años. Remplazar el CFC-R-12 POR EL HFC 134ªimplicaría una reducción por factor de 6 en el calentamiento mundial de la atmósfera si hay emanación de gas.

La contribución directa ya se esta reduciendo gracias a la limitación de las emisiones tanto por métodos masestrictos para evitar fugas en los sistemas de refrigeración, como por la recuperación de CFCs.

El IMPACTO TOTAL EQUVALENTE DE RECALENTAMIENTO (TEWI), Es un índice que además considera elrecalentamiento global indirecto, debido a la necesidad de consumo de energía que absorben los sistemas derefrigeración.

Es decir además de considerar la liberación de refrigerante a la atmósfera, esta contribución representa elnúmero de kilogramos de CO2 vertidos en la atmósfera por la producción de cada kilovolt-hora de electricidadutilizado para producir el frío.

Diversos experimentos y cálculos han demostrado que la contribución de los sistemas termodinámicos alefecto invernaderos considerablemente superior a la contribución directa vinculada con la liberación de CFCs.

Las consideraciones directas o indirectas se toman en cuenta en un coeficiente denominado impacto totalequivalente de recalentamiento (TEWI).

CFC y otras sustancias que contienen halógenos

Los CFCs se han utilizado ampliamente desde la primera mitad del siglo XX. El consumo mundial de estos haaumentado constantemente desde entonces, quedo sujeto a la limitación a fines de la década de los 80 por elprotocolo de Montreal, destinado a reducir y eliminar el uso de los CFCs y de otras sustancias que contienenhalógenos.

Los CFCs se utilizan como disolventes, como impelentes en aerosoles, en la producción de espumas depoliuretano; estos usos representan cerca del 70% de todos los CFCs producidos. También se emplean losCFCs como liquido activo en muchos sistemas de refrigeración y aire acondicionado. La industria de larefrigeración fue responsable de un cuarto del consumo de CFCs en 1986. Los utilizadores de pequeñascantidades como, por ejemplo, los de la industria de la esterilización, consumieron el 5% del total mundial.

La producción de CFCs disminuyo entre 1986-1993 y hubo una drástica reducción del uso del uso de estassustancias como impelentes de los aerosoles, como agentes espumantes y como disolventes. la menordisminución de los CFCs fue en la industria de refrigeración, de manera que en el periodo de tiempo de 1992-1993 el consumo representaba el 50% del total mundial, pero por otra parte la cantidad de CFCs producida en1993-1994 era significativamente menor de lo que se producía en el año 1986.

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Esquema de representación del recalentamiento global

LA RESPUESTA INTERNACIONAL

El protocolo de Montreal

En marzo de 1985, el convenio de la protección de la capa de ozono fue firmado en Viena. El conveniopreveía futuros protocolos y especificaba procedimientos para las enmiendas y la resolución de discrepancias.

En septiembre de 1987, se llego a un acuerdo de medidas concretas a adoptar y se firmo el protocolo deMontreal sobre las sustancias que agotan la capa de ozono. En este protocolo se dio el primer paso concretopara proteger la capa de ozono, disponiéndose que para el año 1999 a mas tardar se debía llegar a unareducción del 50% en la producción y el consumo de los CFCs.

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Como resultado de la segunda reunión de las partes en Londres (1990), se ajustaron los plazos de Montrealde manera que para el año 2000 a mas tardar quedasen eliminados cinco CFC (R-11,-12.-13,-14,Y15) y treshalones. El meticloroformo debía controlarse y quedar eliminado en el año 2005 a mas tardar.

En Londres se redactaron disposiciones especiales en el protocolo en materia de transferencia de tecnología alos países en desarrollo y en cuanto a la creación del Fondo Multilateral (para cubrir los costos de la aplicacióndel protocolo).

Las partes se reunieron por cuarta vez en Copenhague en noviembre de 1992 y convinieron en que todos losCFCs, al igual que el METICLOROFORMO y el CTC, quedasen eliminados en 1996 amas tardar, y que loshalones se eliminasen en 1994 amas tardar. en cuanto a los HCFCs (hidroclorofluorocarbonos), estosquedarían eliminados el año 2030 a mas tardar, habiéndose establecido esta fecha tardía debido,principalmente, a la necesidad de alentar primero el uso de los HCFCs, de efecto menos agotador del ozono,como sustitutos de los CFCs.

En virtud del protocolo de Montreal, las fechas anteriores valen para las naciones desarrolladas; los países endesarrollo (o sea los que consumen menos de 0,3 kilogramos de CFC per capita) están eximidos y tienen unperiodo de tolerancia de 10 años mas.

En 1987, participaron en la redacción del protocolo de Montreal únicamente 24 naciones; al realizarse lareunión de Londres en 1990, este número se había visto aumentado considerablemente. En diciembre de1994, la situación era tal que habían ratificado el protocolo de Montreal casi todas las naciones del mundo,101 lo habían hecho en cuanto a la Enmienda de Londres y 39 en cuanto a la Enmienda de Copenhague.

El logro de de las metas del protocolo de Montreal depende de una amplia cooperación entre todas lasnaciones del mundo. No es suficiente que los países desarrollados, que en 1986 representaban el 85% delconsumo de las sustancias agotadoras del ozono, participen en el protocolo. La participación de los países endesarrollo, que consumían solo el 15% de la producción mundial en 1986 es igualmente de importancia vital.El consumo de CFCs en los países en desarrollo ha estado creciendo a un ritmo mucho mas elevado que enlos países desarrollados y podrían anular el efecto del protocolo en dos a tres décadas, si se mantuviera almargen del protocolo.

Si los países en desarrollo debían comprometerse a observar los plazos estrictos para adoptar nuevastecnologías, era necesario que se les proporcione nuevas tecnologías y la ayuda financiera para adoptarlas.

El mecanismo comprende un Fondo Multilateral y otro de cooperación multilateral, regional y bilateral. El fondocomenzó a funcionar en 1991, en virtud del mismo, el PNUMA IMA es responsable de la distribución de lainformación, de la capacitación y de la red de intercambio de información.

Sustancias que dañan la capa de ozono:

-.CFCs

-.HCFCs

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-.HALONES

-.METICLOROFORMO

-.BROMURO DE METILO

-.TETRACLORURO DE CARBONO

Fotografías de la capa de ozono tomada por satélites

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CAPÍTULO II / CONCEPTOS BÁSICOS

UNIDADES DE MEDIDA.

Tabla de conversiones unidades de medidas

LONGITUDES mt cm Pulgadas PieMetrosCentímetros

PulgadasPie

10,01

0,02540,3078

1001

2,5430,48

39,370,3937

112

3,280,0328

0,083331

SUPERFICIES Mt2 Cm2 Pulgadas Pie2

Metros2Centimetros2Pulgadas2Pie2

10,0001

0,0006450,0929

100001

6,45929,03

15500,155

1144

10,760,001

0,00691

VOLUMEN Mt3 Cm3 Pulgadas 3 Pie3 LitrosMetros3Centímetros3Pulgada3Pie3Litros

10,0000010,0000163

0,0280,001

10000001

16,3828316,8

1000

61023,370,061

1172861,35

35,280,000035280,000578

10,035

10000,0010,016328,34

1

12




PESOS Kg. Toneladas Oz LibrasKg.ToneladasOzLibras

11000

0,02830,45359

0,0011

0,0000280,0004535

35,27435274

116

2,204622204,620,0625

1

ELECTRICAS KW HpKwHP

10,7457

1,341021

PRESIÓN Kg/Cm2 Atmósferas PsiKg/cm2AtmósferasPsi

11,033

0,07032

0,96761

0,068

14,2214,7

1

TÉRMICAS kwH Hph kcal BtuKwH

HphKcalBtu

1

0,74571,16* 10-32,93*10-4

1,34102

11,56*10-133,93*10-4

859,845

641,18610,251996

3412

2544,433,9681

REFRIGERACIÓN TRJ TR Kcal/hr BTU/hrTRJTRKcal/hrBtu/hr

10,91084

3,01 x10 - 47,59 x 10- 5

1,0981

3.3 x 10-48,33 x 10 - 5

33203024

10,252

13173,76120003,968

1

ESTADOS DE LA MATERIA.

Toda la materia conocida, existe en una de las tres formas físicas o estados: Sólida, líquida o gaseosa.

La materia en estado Sólido, mantiene su cantidad, forma y dimensiones físicas.

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La materia en estado Líquido, mantiene su cantidad y tamaño pero no su forma.

El liquido siempre toma la forma del recipiente que lo contiene.

La materia en estado Gaseoso, no tiene una tendencia a retener ni el tamaño ni la forma.

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Movimiento molecular

Toda la materia se compone de pequeñas partículas llamadas moléculas y la estructura molecular de lamateria puede posteriormente romperse en átomos.

Cuando se aplica energía calorífica a una sustancia, se incrementa la energía interna de las moléculas, lo cualaumenta su desplazamiento o velocidad de movimiento; hay también un incremento en la temperatura de lasustancia.

Cuando se retira calor de una sustancia se presenta una disminución en la velocidad del movimientomolecular y también un descenso en la temperatura de la sustancia.Cuando se retira calor de una sustancia se presenta una disminución en la velocidad del movimientomolecular y también un descenso en la temperatura de la sustancia.

Cambio de estado

Cuando una sustancia sólida se calienta, el movimiento molecular es principalmente en la forma de rápidomovimiento vibratorio, no desplazándose nunca las moléculas de su posición normal u original.

Pero en alguna temperatura dada, una sustancia en particular, la adición posterior de calor, nonecesariamente incrementará el movimiento molecular dentro de la sustancia; en su lugar, el calor adicionalcausará que algún sólido se fusione (Cambia a líquido). Así el calor adicional causa un cambio de estado en elmaterial.

CAMBIO DE NOMBRE

GAS A LÍQUIDO CONDENSACION

GAS A SÓLIDO SUBLIMACION INVERSA

SÓLIDO A GAS SUBLIMACION

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LÍQUIDO A GAS EVAPORACION

LÍQUIDO A SÓLIDO SOLIDIFICACION

SÓLIDO A LÍQUIDO FUSION

Es así como el calor puede cambiar la temperatura y el estado de las substancias y también pueden serabsorbidos aún cuando no exista cambio de temperatura, como cuando un sólido cambia a líquido, o cuandoun líquido se cambia a vapor. Cuando el vapor se vuelve líquido, o cuando el líquido vuelve a transformarse ensólido, se despide la misma cantidad de Calor.

El ejemplo más común de este proceso es el agua, que existe como líquido y que puede existir como sólidoforma de Hielo y como Gas cuando se trasforma en Vapor.

Como hielo, es una forma de Refrigeración, absorbiendo calor mientras se derrite a una temperatura constantede 0ºC (32ºF). Si se coloca agua en un recipiente abierto y se pone al fuego, su temperatura aumentará a latemperatura de ebullición o sea 100ºC al nivel del mar (212ºF). Sin importar la cantidad de calor aplicado, latemperatura no puede subir arriba de 100ºC, porque el agua se estaría evaporando constantemente. Si estevapor pudiera ser retenido en el recipiente evitando la ebullición y se continuará agregando calor, entonces latemperatura podría nuevamente aumentarse. Obviamente, el proceso de evaporación o ebullición estaráabsorbiendo el calor y manteniendo la temperatura a 100ºC.

Cuando el vapor se condensa nuevamente formando agua, despide exactamente la misma cantidad de calorque absorbió al evaporarse.

Si el agua se congela, debe extraerse la misma cantidad de calor que fue absorbida en el proceso dedescongelamiento por medio de algún proceso para la congelación.Generalmente los usuarios confunden la palabra refrigeración con frío y con enfriamiento; sin embargo, lapráctica de ingeniería de refrigeración, trata casi enteramente con la transmisión de calor.

Esta aparente paradoja es uno de los conceptos fundamentales que deben ser comprendidas para entender laoperación de un sistema de refrigeración.

TERMODINÁMICA.

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La termodinámica es una rama de la ciencia que trata sobre la acción mecánica del calor. Hay ciertosprincipios fundamentales de la naturaleza, llamadas leyes termodinámicas, que rigen nuestra existencia aquíen la tierra, varios de los cuales son básicos para el estudio de la refrigeración. La primera y la más importantede estas leyes dice:

“LA ENERGÍA NO PUEDE SER CREADA NI DESTRUIDA, SOLO PUEDE TRANSFORMARSE DE UN TIPODE ENERGÍA EN OTRO”

Calor

El calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de energía enenergía de Calor; por ejemplo, la energía Mecánica que opera una rueda causa fricción y crea calor. Calor esfrecuentemente definido como energía en transito, porque nunca se mantiene estática, ya que siempre estátransmitiéndose desde cuerpos cálidos a los cuerpos fríos. La mayor parte del calor en la tierra se deriva delas radiaciones del Sol.Una cuchara sumergida en agua helada pierde su calor y se enfría; una cuchara sumergida en café caliente

absorbe el calor del café y se calienta. Sin embargo, las palabras “Más Caliente” y “Más Frío”, son sólotérminos comparativos.

Existe calor a cualquier temperatura arriba del cero absoluto, incluso en cantidades extremadamentepequeñas. Cero absoluto es el término usado pro los científicos para describir la temperatura más baja queteóricamente es posible lograr, en el cuál no existe calor, y que es de –273ºC (-460ºF). La temperatura másfría que podemos sentir en la tierra es mucho más alta en comparación con esta base.

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Temperatura

La temperatura es la escala usada para medir la intensidad del calor y es el indicador que determina ladirección en que se moverá la energía de calor.

También puede definirse como el grado de calor sensible que tiene un cuerpo en comparación con otro.

En algunos países, la temperatura se mide en Grados Fahrenheit (ºF), pero en nuestro país, y generalmenteen el resto del mundo, se usa la escala de Grados Centígrados, algunas veces llamadas Celsius. Ambas

escalas tienen dos puntos básicos en común: el punto de congelación y el de ebullición del agua al nivel delmar. Al nivel del mar, el agua se congela a 0ºC o a 32 ºF y hierve a 100 ºC o a 212ºF. En la escala Fahrenheitla diferencia de temperatura entre estos dos puntos está dividida en 180 incrementos de igual magnitudllamados grados Fahrenheit, mientras que en la escala Centígrados, la diferencia de Temperaturas estádividida en 100 incrementos iguales llamados Grados Centígrados. La relación existente entre las escalasFahrenheit y Centígrados se establece por la siguiente formula:

( )32F9

5C

32C5

9F

−°=°

+°=°

460FR

273CK

+°=

+°=

Medida de calor.

La medida de la temperatura no tiene ninguna relación con la cantidad de calor. Una llamada de fósforo puedetener la misma temperatura que una hoguera, pero obviamente la cantidad de calor que despide es totalmentediferente.

La unidad básica para medir calor usado en nuestro país, es la caloría que se define como la cantidad de calor

necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua 1 ºC. Por ejemplo, para aumentar latemperatura de un litro de agua de 95 a 100 ºC, se requieren 5000 calorías. (Un litro de agua pesa 1000gramos), o sea:

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1000 x ( 100 – 95) = 5000 calorías

Sin embargo, la unidad de calor empleada comúnmente es la Kilo-Caloría (KCAL) que equivale a 1.000calorías y que pueden ser definidas como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un Kg.De Agua, un grado Centígrado.

En el sistema Inglés, la unidad de calor es la BRITISH THERMAL UNIT (B.T.U.). Un B.T.U. Puede definirsecomo la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua 1 ºF. Por ejemplo: Paraaumentar la temperatura de un Galón de agua (Aproximadamente 8,3 Lb) de 70 º F a 80 ºF, se requieren 83BTU

8,3 x (80 – 70) = 83 B.T.U.

Calor específico.

El Calor específico de una sustancia es su capacidad relativa de absorber o ceder calor tomando como basela unidad de agua pura, y se define como la cantidad de Kilocalorías o (BTU) necesarias para aumentar odisminuir la temperatura de un Kilo o (libra) de cualquier sustancia en 1ºC o (1ºF). Por definición, el calorespecífico del agua es 1,0 pero la cantidad de calor necesaria para aumentar o disminuir la temperatura deotras substancias varía. Se requieren únicamente 0,64 Kcal por Kilo (0,64 BTU por libra) para aumentar odisminuir la temperatura de un kilo (Libra) de Aluminio 1 ºC (1ºF), por lo tanto, los calores específicos de estas

dos substancias son 0,64 y 0,22 respectivamente.

Calor sensible

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El calor sensible se define como el calor que provoca un cambio de temperatura en una sustancia. En otraspalabras es como su nombre lo indica, el calor que puede percibirse por medio de los sentidos. Cuando latemperatura del agua se eleva de 0ºC a 100ºC, hay también un aumento de calor sensible.




Calor latente

Calor latente es el que necesita para cambiar un sólido en líquido, o un líquido en gas, es decir cambiar de

estado, sin variar la temperatura de la sustancia. La palabra latente significa “oculto”, o sea que este calorrequerido para cambiar el estado de una sustancia y no es percibido por los sentidos.

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Tabla de calores específicos

ALIMENTOS

PRODUCTOCp (antes)

(KCAL/(KG*ºC))Cp (Después)

(KCAL/(KG*ºC))CALOR LATENTE

(KCAL/KG)Tº CONG.

ºC

APIOBROCOLICARNEVACUNOCARNE CABRACEBOLLASCARNE CERDOCEREZASCHOCLOCHOCOLATESCIRUELASCOLIFLOR

CREMA (40%)DURAZNOSESPÁRRAGOSESPINACASFRAMBUESASFRESASHELADOHIGOSHUEVOSJAMONESLECHELECHUGALEGUMBRES

LIMONESMANTECAMANTEQUILLAMELONESMEMBRILLOSNARANJASOSTIONESPAPASPERASPESCADOPIÑASPLATANOSPOLLOPOROTOSQUESOVIENESASSALMÓNTOMATESUVASZANAHORIAS

0,910,90,720.650,670,910,680,900,790,560,880,90

0,850,910,910,920,870,900,770,710,850,680,900,900,90

0,910,600,640,910,900,910,830,860,910,760,900,900,790,780,700,860,760,920,900,93

0,460,480,400.350,300,510,380,490,420,300,480,56

0,400,410,490,510,490,490,450,440,450,380,490,460,45

0,490,390,340,470,490,440,440,470,490,410,500,420,370,360,400,560,410,460,610,45

75,5574,9952,7754.4246,3872,2248,0566,6659,0022,2264,4473,88

49,9971,1174,9971,6666,6666,6620,5564,4455,5548,0568,8875,5572,22

69,9949,998,3371,1167,7769,4464,4462,2767,7756,1171,1159,9958,8854,9947,7747,7760,0073,3362,2269,99

-1,3-1,7-1,7-1.7-1,7-1,1-2,8-1,5-0,6-0.7-2,2-1,1

-2,2-1,7-1,1-1,1-1,5-1,5-1,7-2,2-0,3-0,6-0,6-0,6-1,1

-2,20-1,1-1,7-2,2-2,1-2,8-1,7-2,5-2,2-1,0-2,0-2,8-2,3-16,1-1,7-2,2-0,9-2,2-1,1

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Tonelada americana de refrigeración

Aún en nuestro medio es muy frecuente hablar de toneladas de refrigeración, la cual es realmente una unidadamericana basada en el efecto frigorífico de la fusión del hielo. La tonelada de refrigeración puede definirsecomo la cantidad de calor absorbida por la fusión de una tonelada de hielo sólido puro en 24 horas. Puesto

que el calor latente de fusión de una libra de hielo es de 144 BTU, el calor latente de una tonelada americana(2000 libras) de hielo será 144 * 2000, o sea 288,000 BTU por 24 horas. Para obtener el calor por hora esnecesario dividir entre las 24 horas, lo cual da una cantidad de 12.000 BTU/HORA, que recibe el nombre de“TONELADA DE REFRIGERACION”. Puesto que el calor latente del hielo en el sistema métrico es de 80 Kilo-Calorías y que y una tonelada americana e igual a 907.187 kilos, la tonelada de refrigeración es igual a 80 *907.185 o sea 72.575 kilo- calorías por 24 horas, es decir, 3.024 kilo-calorías por hora.

Calor latente de fusión

El cambio de una sustancia de sólido a líquido o de líquido a sólido requiere calor latente de fusión. Este

también puede llamare calor latente de fusión o calor latente de congelación.

Cuando se derrite un kilo de hielo, éste absorbe 80 kilo-calorías (144 BTU) a una temperatura constante de0ºC (32ºF); del mismo modo, cuando se congela un kilo de agua para convertirla en hielo, deben sustraérsele80 kilo- calorías (144 BTU) a una temperatura constante de 0ºC (32ºF). En la congelación de productosalimenticios, únicamente se considera el calor latente del porcentaje de agua que estos contienen; por tanto, elcalor latente se conocerá, determinado e porcentaje de agua que existe en dichos productos.

Calor latente de evaporación

Para cambiar una sustancia de líquido a vapor y de vapor a líquido se requiere calor latente de evaporación.Puesto que la ebullición es sólo un proceso acelerado de evaporación, este calor también puede llamarsecalor latente ebullición, calor latente de evaporación, o para el proceso contrario, el calor latente decondensación.

Cuando un kilo de agua hierve o se evapora, absorbe 539 kilo- calorías (970 BTU) a una temperaturaconstante de 100ºC (212ºF) al nivel del mar; igualmente, para condensar un kilo de vapor deben sustraerse539 kilo- calorías (979 BTU).

Debido a la gran cantidad de calor latente que interviene en la evaporación y en la condensación, latransmisión de calor puede ser eficiente mediante este proceso. Los mismos cambios de estado que afectan al

agua se aplican también a cualquier líquido a diferentes presiones y temperaturas.

La absorción de calor para cambiar un líquido a vapor y la sustracción de este calor para condensarnuevamente el vapor, es la clave para todo el proceso de la refrigeración mecánica y la transmisión del calorlatente requerido, es el instrumento básico de la refrigeración.

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Calor latente de sublimación

El proceso de sublimación es el cambio directo de un sólido a un vapor sin pasar por el estado líquido, quepuede ocurrir en algunas sustancias. El ejemplo más común es el uso de “hielo seco” o sea dióxido deCarbono para enfriar. El mismo proceso puede ocurrir con hielo abajo de su punto de congelación, y se utiliza

también en algunos procesos de congelamiento a temperaturas extremadamente bajas y altos vacíos. El calorlatente de sublimación es igual a la suma de calor latente de fusión y el calor latente de evaporación.

Temperatura de saturación

Saturación es la condición de temperatura y presión en la cual el líquido y el vapor pueden existirsimultáneamente. Un líquido o vapor esta saturado cuando está en su punto de ebullición (para el nivel delmar, la temperatura de saturación del agua es de 100ºC o 212 ºF). A presiones más altas la temperatura desaturación aumenta, y disminuye a temperatura más baja.

Vapor sobrecalentado

Cuando un líquido cambia a vapor, cualquier cantidad adicional de calor aumentará su temperatura (calorsensible). Siempre y cuando la presión a la que se encuentre expuesto se mantenga constante. El términovapor sobrecalentado se emplea para denominar un gas cuya temperatura se encuentre arriba de su punto deebullición o saturación. El aire a nuestro alrededor contiene vapor sobrecalentado.

Líquidos subenfriaoos

Cualquier líquido que tenga una temperatura inferior a la temperatura de saturación corresponde a la presiónexistente, se dice que s encuentra subenfríado. El agua a cualquier temperatura por debajo de su temperaturade ebullición (100ºC al nivel del mar) está subenfríada.

Presion

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Presión atmosférica

La presión se expresa como una fuerza perpendicular ejercida sobre un área o superficie. Pues bien la presiónatmosférica será la fuerza de gravedad que atrae la capa de gases que componen la atmósfera sobre lasuperficie terrestre, y se denomina presión atmosférica estándar a la presión atmosférica a nivel del mar.

Presión absoluta

Generalmente, la presión absoluta expresa en términos de bar o de kilogramo-fuerza por centímetro cuadradoo (libras-fuerza por pulgada cuadrada) y se cuenta a partir del vacío perfecto en el cual no existe la presiónatmosférica. Por tanto en el aire a nuestro alrededor, la presión absoluta y la atmósfera son iguales.

Presión manométrica

Un manómetro de presión está calibrado para leer 0 kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado o (libras-fuerzapor pulgada cuadrada) cuando no está conectado a algún recipiente con presión; por tanto, la presión absolutade un sistema cerrado será siempre la presión manométrica más la presión atmosférica. Las presionesinferiores a la presión atmosférica Standard son realmente lecturas de depresión en los manómetros y sedenominan vacíos. Un manómetro de refrigeración mixto (compound) está calibrado en el equivalente enmilímetros (pulgadas) de Mercurio por las lecturas de depresión. Puesto que 1.03 Kg/cm2 (14.7 PSI) equivaleaproximadamente a 760 milímetros de columna de Mercurio (29.92 pulgadas).

Es importante recordar que la presión manométrica es siempre relativa a la presión absoluta. La TABLA Nº 1demuestra la relación de presiones a diferentes altitudes suponiendo que las condiciones atmosféricas seannormales.

La columna en milímetros (pulgadas) de Mercurio, indica los milímetros (pulgadas) de Mercurio que unabomba de vacío perfecta debería obtener teóricamente. Por lo tanto a 1.525 metros (5ies) de altura y bajocondiciones atmosféricas normales, un vacío perfecto sería de 632 milímetros (24.89 pulgadas) de Mercurio,mientras que al nivel del mar sería de 760 milímetros de Mercurio (29.92 pulgadas).

RELACIÓN DE PRESIONES A DIFERENTES LATITUDES ALTITUD PRESIONES PUNTO

DEEBULLICIÓN DELAGUA

MANOMETRICAS ABSOLUTA ATMOSMetros pies Kg/cm2 PSIG Kg/cm2 PSIA mm Hg Pulg. Hg ºC ºF030561091512201525

010002000300040005000

000000

000000

1.031.000.960.930.890.86

14.714.213.713.212.712.2

760733707681656632

29.9228.8527.8226.8125.8424.89

1009998979695

212210208206205203

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SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La segunda ley de la termodinámica, como se discutió antes establece que se transfiere calor en una soladirección, de mayor a menor temperatura; esto tiene lugar a través de tres modos básicos de transferencia decalor que se detallan a continuación.

Conducción

La conducción se describe como la transferencia de calor entre las moléculas cercanas de una sustancia, oentre sustancias que están tocándose o en un contacto físico real con la otra. Cuando la transferencia decalor ocurre en una sola sustancia, tal como una varilla de metal con un extremo en una llama de fuego, elmovimiento de calor va hasta que hay un balance de temperatura a todo lo largo de la longitud de la varilla.

Si la varilla se sumerge en agua, las moléculas que se mueven rápidamente sobre la superficie de la varillatransmitirán algún calor a las moléculas del agua y otra transferencia de calor por conducción tendrá lugar.

Cuando la superficie exterior de la varilla se enfría, hay aún algún calor dentro de la varilla y este continuarátransfiriéndolo a las superficies exteriores de la varilla y luego al agua hasta que se alcanza el balance detemperatura.La velocidad con la cual el calor se transfiere por medio de la conducción varía con las diferentes sustancias omateriales si éstas poseen iguales dimensiones. La tasa de transferencia de calor variará de acuerdo a lahabilidad de los materiales o sustancias para conducir calor.

Los sólidos, en general son mucho mejore conductores que los líquidos; y a su vez los líquidos conducen elcalor mejor que los gases o los vapores.

La mayoría de los metales tales como la plata, cobre, acero y el hierro, conducen el calor mucho másrápidamente, mientras que otros materiales tales como vidrio, la madera y otros materiales de construcción,transfieren el calor en una tasa mucho más lenta y por consiguiente solo usados como aislantes.

El Cobre es un excelente conductor de calor como lo es el Aluminio. Estas sustancias son ordinariamenteusadas en los evaporadores, condensadores y tubería de refrigerante que conecta los varios componentes deun sistema de refrigeración, aunque el hierro es ocasionalmente usado con algunos refrigerantes. La tasa a lacual el calor pueda conducirse a través de varios materiales depende de factores tales como:

a) El espesor del materialb) La diferencia de temperatura entre los lados del materialc) La conductividad térmica (factor k) de un materiald) El tiempo de duración del flujo de calor.

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La figura es una Tabla de factores de conductividad térmica de algunos materiales comunes.

CONDUCTIVIDAD PARA MATERIALES AISLANTES Y DE CONSTRUCCIÓN

MATERIAL CONDUCTIVIDAD (k)

(Kcal/(h) (Mt) (ºC)Madera en láminasAislamiento de Poliestileno expandidoAislamiento de Poliuretano inyectadoMorteroEstucoLadrillo (común)Yeso (con arena)PiedraAdobeFibra de Algodón

0.100.0040.0003

1.21.30.700.65,50,6

0,032

Nota: Los factores k están dados en [(Kcal/ (hr x Mt x ºC)] estos factores pueden utilizarse correctamente através del uso de la siguiente ecuación:

Ecuación n° 1:

X

TAkQ

∆=

DONDE:

A : Área seccional en Mt2K : Conductividad térmica en [Kcal/(h)(Mt)(ºC)]∆T : Diferencia de temperatura entre los dos ladosX : Espesor del material en Metros.

Los materiales de una alta conductividad se usan dentro del sistema de refrigeración en si mismo a causa deque es deseable que una transferencia de calor rápida ocurra tanto en el evaporador como en el condensador.

El evaporador es donde el calor se remueve, del espacio refrigerado o el proceso que ha estado en contactodirecto con la sustancia. El condensador disipa este calor a otro medio o espacio.

En el caso del evaporador el producto o aire está a una mayor temperatura que el refrigerante dentro de latubería y hay una transferencia de calor de mayor a menor temperatura; mientras que en el condensador elvapor del refrigerante está a una mayor temperatura que la del medio enfríante viajando a través delcondensador, y aquí de nuevo hay una transferencia de calor de mayor a menor temperatura. La tubería lisabien sea de Cobre, Aluminio o de cualquier otro metal, transferirá calor de acuerdo a su conductividad o factork, pero esta transferencia de calor puede incrementarse mediante la adición de aletas a la tubería.

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Estas incrementarían el área de superficie de transferencia de calor, por consiguiente incrementando laeficiencia total del sistema.

Si la adición de aletas dobla el área superficial puede demostrarse en el uso de la ecuación (1) que latransferencia de calor total será en sí mismo doblada cuando se compare con la de la tubería libre.

Convección

Otro medio de transferencia de calor es por el movimiento de material calentado en sí mismo cuando se tratade un líquido o gas. Cuando el material se calienta, las corrientes de convección son producidas dentro delmismo y las porciones más calientes de él suben, ya que el calor trae consigo el decrecimiento de la densidaddel fluido y un incremento en su volumen específico.

El aire dentro de un refrigerador y e agua que se calienta en una vasija son ejemplo primario de los resultadosde las corrientes de convección.

El aire en contacto con el serpentín de enfriamiento de un refrigerador llega a enfriarse y por consiguiente sevuelve más denso, y empieza a bajar a la parte inferior e éste. Al hacerlo absorbe inferior calor de losalimentos y de las paredes del refrigerador, el cual a través de conducción, ha ganado calor del cuartoDespués de que el calor ha sido absorbido por el aire, éste se expande volviéndose más liviano y subenuevamente al serpentín enfriador en donde el calor nuevamente se renueva de él.

El ciclo de convección se repite siempre que haya una diferencia de Temperatura entre el aire y el evaporador.Las corrientes de Convección tales como las explicadas aquí son naturales, y, o como el caso de unrefrigerador, el flujo natural es un flujo lento. En algunos casos la convección debe incrementarse con el usode ventiladores o sopladores; en el caso de los líquidos se usan bombas para forzar la circulación y la

transferencia de calor de un lugar a otro.

Radiación

Un tercer medio de transferencia de calor es la radiación por medio de ondas similares a las de la luz o lasondas de sonido. Los rayos del sol calientan la tierra por medio de ondas de calor radiantes el cual viaja encaminos rectos sin calentar la materia que interviene en su recorrido o el aire. El calor de un bulbo de luz o deuna estufa caliente es radiante en naturaleza y se siente cuando se está cerca de ella, aunque el aire entre lafuente y el objeto cuando los rayos pasan a través de él no se calienta.

Si usted ha estado relajándose en un edificio sombreado o en un árbol en un día caliente o soleado y semueve directamente a los rayos del sol, el impacto directo de las ondas caloríficas le golpeará como unpesado martillo aún cuando la temperatura del aire en la sombra es aproximadamente la misma que en laparte soleada. A bajas temperaturas hay solamente una pequeña cantidad de radiación, y solamente sesienten pequeñas diferencias de temperatura, por consiguiente la radiación tiene pequeño efectos en elproceso real de refrigeración, pero los resultados de la radiación de los rayos solares pueden causar unincremento en la carga de refrigeración en un edificio expuesto a estos rayos.

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El calor radiante es rápidamente absorbido por materiales o sustancias oscuras o mates, mientras lassuperficies o materiales con colores claros, reflejarán las ondas de calor radiante, como lo hacen con los rayosde luz.

Este principio también se utiliza en el campo del Aire Acondicionado, donde, con techos y paredes claras,

penetrará menos calor radiante en el espacio acondicionado, reduciendo así el tamaño del equipo deenfriamiento requerido. El calor radiante también penetra fácilmente las ventanas con vidrios claros, pero esabsorbido por vidrios opacos o traslúcidos.

Cuando el calor radiante o energía (ya que todo el calor es energía) es absorbido por un material o sustancia,se convierte en calor sensible, el cual puede sentirse o medirse. Todo cuerpo o sustancia absorbe energíaradiante en algunas cantidades, dependiendo de la diferencia de temperatura entre el cuerpo específico osustancia y la otra sustancia. Toda sustancia radiará energía cuando su temperatura es mayor que el ceroabsoluto y otra sustancia próxima este a menor temperatura.

Si un automóvil se deja sol bajo el sol caliente, con las ventanas cerradas durante un período de tiempo largo,la temperatura dentro del carro será mucho mayor que la del medio ambiente que lo rodea. Esto demuestraque la energía absorbida por los materiales de los cuales se construye el carro se convierte a calor sensible,que puede medirse.

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CAPÍTULO III / FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN

Como refrigerante se entiende todo aquel fluido que se utiliza para transmitir el calor en un sistema frigorífico yque absorbe calor a bajas temperaturas y presión, y lo cede a temperaturas y presión mas elevada,

generalmente con cambios de estado del fluido.

Los refrigerantes se identifican por su fórmula química o por una denominación simbólica numérica; no essuficiente identificarlos por su nombre comercial.

En 1956, la compañía DU PONT ideo y registró un método para clasificar numéricamente los refrigerantes,con el se eliminaba el uso de complicados nombres químicos. La asociación americana de ingenieros enrefrigeración calefacción, ventilación y aire acondicionado (ASHRAE) adopto este sistema en 1960.

El numero del refrigerante esta relacionado con el numero de átomos de fluor, de hidrogeno, de carbono y elnumero de enlaces químicos dobles.

De acuerdo a esto la tabla de refrigerantes que identifico a los refrigerantes hasta 1993 era la siguiente:

N° de Refrig. nombre formulapunto de ebullición

°c10 tetracloruro de carbón CCI4 76,7

11 triclorofruorometano CCI3F 23,8

12 diclorodifluorometano CCI2F2 -29,7

13 cloritrifluorometano CCIF3 -81,6

13b1 bromotrifluorometano CBRF3 -57,7

14 tretraflururo de carbono CF4 -145,6

20 cloroformo CHCI3 78,821 diclorofluorometano CHCI2F 26,6

22 clorodifluorometano CHCIF2 -40,7

23 trifluorometano CHF3 -81,9

30 cloruro de metileno CH2CI2 40,6

31 clorofluorometano CH2CIF -9,1

32 difluorometano CH2F2 -51,7

29




40 cloruro de metilo CH3CI -23,7

41 fluoruro de metilo CH3F -78,2

50 metano CH4 -179,2

112 tetraclorodifluorometano CCI2FCCI2F 92,7

113 triclorotrifluoroetano CCI2FCCIF2 47,5

113a triclorotrifluuoretano CCI3CF3 45,6

114 diclorotetrafluoretano CCIF2CCIF2 3,5114a diclorotetrafluoroetano CCI2FCF3 3,6

114b2 dibromotetra CBRF2CBRF2 47,5

115 clopentafluoroetano CCIF2CF3 -27,5

116 hexafluoroetano CF3CF3 -78,14

124 clorotetrafluoroetano CHCIFCF3 -12

124a clorotetrafluoroetano CHF2CCIF2 -10

125 pentafluoroetano CHF2CF3 -48,3

133a clorotrifluoroetano CH2CICF3 6,1

142b clorodifluoroetano CH3CCIF2 -9,7

143a trifluoroetano CH3CF3 -47,3

152a difluoroetano CH3CF3 -24,6

160 cloruro de etilo CH3CHF2 12,3170 etano CH3CH3 -88,5

218 octafluoropropano CF3CF2CF3 -37,9

290 propano CH3CH3CH3 -42,2

compuestos cíclicosc316 diclorohexafluorciclobutano C4CI2F6 60

c318 octafluorciclobutano C4F8 -5,8

otros hidrocarbones (hidrocarburos)

600 butano CH3CH2CH2CH3 -0,38

601 isobutano CH(CH3)3 -10

1150 etileno CH2=CH2 -103,5

1270 propileno CH3CH=CH2 -47,5

azeotropos500 ref 12/152a (73,8/26,2) -33,3

501 ref 22/12 (75/25) -41,1

502 ref 22/115 (48,8/21,2) -45,5

503 ref 23/13 (40/60) -88,5

compuestos inorgánicos717 amoniaco NH3 -33,3

718 agua H2O 100

729 aire -194,2

744 dióxido de carbono CO2 -78,2

744a oxido nitroso N2O -88,2

764 dióxido de azufre SO2 -10

Los refrigerantes además se califican en tres grupos según su grado de seguridad o peligrosidad. El criterioque se sigue para ello es el siguiente:

30




A. grupo primero

Comprende los refrigerantes que no son combustibles y que poseen una acción tóxica muy pequeña o nula.

B. grupo segundo

Comprende los refrigerantes que son tóxicos o corrosivos, o que al combinarse con el aire, en una porción3,5% o más en volumen, pueden formar una mezcla combustible o explosiva.

c. grupo tercero

Comprende los refrigerantes que, al combinarse con el aire en proporción inferior al 3,5 % en volumen, puedeconstituir una mezcla combustible o explosiva. En el anexo se encuentran las características de los diferentesrefrigerantes, tanto la calificación como los efectos fisiológicos.

31




CLASIFICACION DE LOS REFRIGERANTES

(Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas, 1979)

Número de

Identificación delrefrigerante Nombre químico Fórmula química

Paso molecular en

gramos

Punto de

ebullición en ºC a1,013 barGrupo primero: Refrigerante de alta seguridad

R –11R-12R-13

R-13B1R-14R-21R-22

R-113

R-114R-115R-C318R-500

R-502

R-744

TriclorofluormetanoDiclorodifluormetanoClorotrifluormetano

BromotrifluormatanoTetrafluoruro de carbono

DiclorofluormetanoClorodifluormetano

1,1,2-Triclorofluoretano

1,2Diclorotetrafluoretanocloropentafluoretanooctofluorciclobutano

R-12 (73,8%) + R-152 a(26,2%)

R-22 (48,8%) + R-115(51,2%)

Anhídrido Carbonico

CCI3FCCI2F2CCIF3CBrF3CF3

CHCI2FCHCIF2

CCI2FCCIF2

CCIF2CCIF2CCIF2CF3C1F3

CC2F2/CH3CHF2

CHIF2/CCIF2CF3

CO2

137,4120,9104,5148,9

88102,986,5187,4

170,9154,5200

99,29

112

44

23,8-28,8-81,8-58-1288,92-40,847,7

3,5-38,7-5,9-28

-45,6

-78,5Segundo grupo: Refrigerante de medida seguridad

R-30R-40

R-160R-611R-717R-764R-1130

Cloruro de MetilenoCloruro de Metileno

Cloruro de EtilenoFormiato de MetiloAmoníaco

Anhídrido Sulfuroso1,2- Dicloetileno

CH2CI2CH3CI

CH3CH2CICHOOCH3NH3SO2

CHCI=CHCI

84,950,5

-64,5601764

96,9

40,1-24

12,531,2-33-1048,5

Grupo tercero: Refrigerante de baja seguridadR-170R-290R-600R-600aR-1150

EtanoPropanoButano

IsobutanoEtileno

CH3CH3CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3CH(CH3)3CH2=CH2

3044

58,158,128

-88,6-42,80,5

-10,2-103,7

32




Efectos fisiológicos de los refrigerantes.

Porcentaje en volumen deconcentración en el aire

Caracterís-ticas

Advertencia

Número deentificación

Nombre químico Fórmula químicaLesiónmortal o

importanteen pocosminutos

Peligrosode los 30

a los 60minutos

Inocuode 1 a 2

horas

Grupo primero: Refrigerantes de alta seguridadR-11R-12R-13

R-1381R-14R-21R-22R-113R-114

R-115R-C318R-500

R-502

R-744

TriclorofluormetanoDiclorodifluormetanoClorotrifluormetanoBromotrifluormetano

TetrafluorurodecarbonoDiclorofluormetanoClorodifluormetano

1,1,2-Triclorofluoretano1,2Diclorotetrafluoretano

cloropentafluoretanoOctofluorciclobutanoR-12 (73,8%) + r-152ª

(26,2%)R-22 (48,8%) + R-115

(561,2%)Anhídrido Carbónico

CCI3FCCI3F2CCIF3CBrF3CF4

CHCI2FCHACIF2

CCI2FCIF2CCIF2CCIF2

CCIF2CF2C2F2CCI2F2/CH3CHF2

CHSIF2/CCIF2CF3

CO2 8

10

5 a 10

5 a 6

1020 a 3020 a 3020 a 30

5202,5

20 a 30

20 a 3020 a 3020

20

2 a 4

abbb

abab

bbb

b

c

Puedenproducirsegases de

descomposicióntóxicos en

presencia dellamas, su olor

intenso

proporciona unaviso antes de

alcanzarseconcentraciones

peligrosas

Grupo segundo: Refrigerantes de media seguridad

R-30

R-40

R-60

R-717R-764

R-1130

Cloruro demetileno

Cloruro deMetilo

Cloruro deEtilo

AmoníacoAnhídridosulfuroso

1,2-Dicloroetileno

CH2CI2

CH3CI

CH3CH2CI

NH3SO2

CHCI=CHCI

5 a 5,4

15 a 30

15 a 30

0,5 a 10,2 a 1

2 a 2,4

2 a 4

6 a 10

0,2 a 0,30,04 a 0,05

2 a 2,5

0,2

0,05 a 0,1

2 a 4

0,01 a 0,030,005 a 0,004

a

f

f

d, ed, e

f

Gases dedescomposición

tóxicos einflamables.

Gases dedescomposicióntóxicos e

inflamables.Gas de

descomposicióntóxico e

inflamable.CorrosivoCorrosivo

Gases deDescomposición

tóxicos e

inflamables.Grupo tercero: Refrigerantes de baja seguridad

R-170R-290R-600R-600aR-1150

EtanoPropanoButano

Isobutanoetileno

CH3CH3CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3CH(CH3)3CH2=CH2

6,3

4,7 a 5,54,7 a 5,55 a 5,6

4,7 a 5,5

ggggg

Altamenteinflamables...

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Las letras de la columna “características” significan:

a) Altas concentraciones producen efectos soporíferos.b) Altas concentraciones provocan una disminución en la cantidad de oxigeno, originando sofoco y peligro de

asfixia.c) No posee olor característico, pero posee un margen muy pequeños entre los efectos no tóxicos y mortalesd) Olor característico, incluso a concentraciones muy bajase) Irritante, incluso a concentraciones muy bajasf) Muy soporíferog) No produce lesiones mortales o importantes a concentraciones por debajo de los límites inferiores de

explosión; de hecho, no es tóxico.

CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA

La carga térmica

Para mantener fría una cámara y todo lo que este contenida en ella, es necesario extraer el calor inicial ydespués el que pueda ir entrando en la cámara por bien aislada que este.

El requerimiento total de refrigeración, Q total, puede establecerse como siguiente:

Q total = Q producto + Q otras fuentes

En la anterior expresión, los términos del segundo miembro tienen el siguiente significado:

Q producto = representa los sumandos necesarios que tiene en consideración en la carga térmica a eliminarprocedente del calor sensible, del calor latente de solidificación, de las reacciones químicas del embalaje y delcalor absorbido para la congelación del agua de los alimentos o productos que se desea refrigerar.

Q otras fuentes = Incluye entre otros los flujos de calor a través de los cerramientos de la cámara portransmisión de paredes, suelo y techo, la refrigeración para el aire exterior que se introduce, la ventilación, lascargas térmicas debidas a ventiladores, bombas, iluminación eléctrica, personas que manipulan los productos,etc.

Como el calor generado en las 24 horas de un día se ha de extraer en un número de horas menor, en lashoras de funcionamiento diario, la potencia frigorífica de la maquinaria NR habrá de ser superior a la potenciaQ total calculada para extraer en las 24 horas. Su valor será:

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t

QNR total

=

Transmisión de calor a través de estructura

La ganancia de Calor a través de paredes, pisos y techos, variará según las siguientes características:

A.- Tipo de Construcción.

B.- Área expuesta a diferentes temperaturas

C.- Tipo y espesor del aislante

D.-Diferencia de Temperatura entre el espacio refrigerado y la temperatura ambiental.

Este cálculo se establece a partir de la ecuación:

Q = A x u x (Tº ext - Tº int)

Donde:

A =Área de IntercambioU = Coeficiente Global de TransferenciaT ext. = Temperatura Exterior

T int = Temperatura Interior

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

Diagrama presión entalpía

Para realizar ciertos cálculos en instalaciones d refrigeración es preciso disponer, y saber manejar, losdiagramas que permiten trabajar a diferentes presiones, temperaturas y contenido entálpicos del mediorefrigerante que se utilice. Los diagramas permiten obtener los datos termodinámicos que se necesitan para

resolver los problemas que se plantean en los ciclos de refrigeración.

Hay varios tipos de diagramas; Uno de los más empleados es el de presión-entalpía.

Este diagrama tiene la presión en ordenadas (eje vertical) y la entalpía en absisas (eje horizontal). Mediantelíneas que atraviesan el diagrama se indican la temperatura, el volumen específico y a entropía.

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En el diagrama modélico indicado puede apreciarse las zonas de Vapor saturado, líquido saturado, vaporrecalentado, liquido subenfriado y mezcal liquido- vapor ene interior de la campana.Cada refrigerante tiene su propio diagrama

Esto quiere decir que el diagrama de cada refrigerante tiene su propia forma y dimensiones y no puede

utilizarse un diagrama cualquiera para todos los casos, sino que debe utilizarse el específico del refrigerante.

Vamos a repasar el significado de las diferentes zonas.

Vapor Saturado:

Es vapor que se encuentra en equilibrio con su fase liquida a presión y temperaturas especificadas.

Vapor Recalentado:

Es vapor que se ha calentado. Esta representado por la zona de la derecha de la campana.

Líquido Saturado:

Es líquido que está a punto de hervir. Esta representado por la curva de la izquierda de la campana.

Líquido Subenfríado:

Es un líquido a una temperatura inferior a la de saturación. Esta representado por la zona de la izquierda de la

campana.

Mezcla líquido- Vapor:

Es la zona interior de la campana.

La campana esta rematada por el punto Crítico, que representa unas condiciones de presión y temperaturastales que no distingue el estado del fluido (si es liquido o gas)

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Diagrama tipito de presión entalpía

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CICLO DE REFRIGERACIÓN

Como observamos el capitulo anterior los refrigerantes son sustancias utilizadas en los equipos de

refrigeración. Tienen la particularidad de evaporarse en condiciones de presión y temperaturas relativamentebajas, absorbiendo calor. Por otra parte, al condensarse a presiones superiores, ceden su calor a un mediocircundante que puede ser en general agua o aire.

Los refrigerantes actualmente están instalados, mediante un equipo formando por compresor, condensadordispositivo de expansión y evaporador en el denominado CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓNDE VAPOR.

Su utilización práctica supera el 98% de las aplicaciones frigoríficas. En este sistema se incrementa la presióndel vapor del refrigerante, desde la que tiene en el evaporador hasta la necesaria en condensador, mediante laincorporación energética proporcionada por el compresor.

Ciclo teórico básico de comprensión de vapor

Para estudiar un sistema de refrigeración o de producción de frío, es preciso fijarse en el comportamiento derefrigerante y mediante que elementos se produce la variación de las características físicas para llevar a caboel proceso.

Inicialmente y de forma muy esquemática los elementos principales intervienen en un ciclo de refrigeración porcompresión de vapor son los que ese representan en la figura siguiente:

A evaporador; B compresor; C condensador; D dispositivo de expansión

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

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En el proceso tienen lugar dos fenómenos con balance de calor:

La evaporación de un refrigerante en estado líquido produce la absorción de calor o, lo que es lo mismo, baja

la temperatura en el recinto o cámara donde se encuentra, produciendo sensación de fríoLa condensación del Vapor de un refrigerante se produce mediante una sesión de calor al ambiente, lo cual setraduce en una elevación de temperatura el mismo.

Este proceso es continuo y depende de las condiciones que los elementos que configuren la instalaciónimpongan al refrigerante, de modo que pueda seguirse desde cualquier punto.

Diagrama de presión entalpía

En la figura, veamos el ciclo que se producirá en un circuito frigorífico ideal sobre el diagrama Presión-entalpía de cualquier refrigerante. Sobre las abscisas se representa la entalpía del refrigerante en Kjoule/Kg y

sobre las ordenadas la presión en Psi o bar

El diagrama es conocido para cada refrigerante, y su principal elemento característico es la curva desaturación del mismo, como ya se ha explicado.

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Situémonos en el punto antes del dispositivo de expansión, previa al evaporador, en que el refrigerante seencuentra en estado líquido a una cierta presión; su paso al evaporador se controla mediante un dispositivocuya función es regular el paso de refrigerante.Dicha válvula produce una estrangulación brusca que hace que a presión descienda desde la que tenía a lasalida del condensador hasta la existente a la entrada del evaporador.

La válvula es el regulador automático de los límites entre los que se denomina parte de alta presión y parte debaja presión, presiones entre las cuales la válvula se ve forzada de trabajar.

Esta bajada de presión en el evaporador hace que el refrigerante hierva y se produzca su evaporación,auxiliado por la cantidad de calor que absorbe del recinto en que se encuentra, a través del aire del mismo ytransfiriéndolo al liquido, que se va transformando en vapor en el interior de los tubos de serpentín hasta quese evapora completamente.

El refrigerante, en forma de gas, entra en el compresor por la tubería denominada de aspiración o succión, através de la válvula de aspiración (semejante a los cilindros de un automóvil). Aquí el refrigerante escomprimido aumentando por ello su presión y su temperatura hasta llegar al punto en cuyas condiciones fluyehasta la entrada del condensador.

La válvula de salida del cilindro del compresor actuará de retención, impidiendo que el gas regrese hacia elmismo.

En el condensador, mediante la acción de un fluido exterior (aire, agua o ambas a la vez), se extrae calor algas refrigerante, lo cual produce un enfriamiento del mismo favoreciendo su condensación hasta alcanzar elestado liquido; a partir de aquí s impulsado de nuevo por la tubería hacia la válvula de expansión, puntodonde se repite el ciclo explicado.

Como puede observarse, en el proceso existen varias temperaturas diferentes, lo cual hace que el estadorefrigerante sea distinto en varios puntos; por ejemplo, se obtiene líquido subenfriado y saturado, vaporsaturado y sobrecalentado, como se verá en el ciclo real.

No obstante, en principio solo hay dos presiones perfectamente diferenciadas, que son las que correspondena la evaporación y a la condensación.

Es por ello que puede hablarse del LADO DE ALTA PRESIÓN y del LADO DE BAJA PRESIÓN de una plantao instalación frigorífica.

Distingamos las características de presión (p), temperatura (t) y entalpía (h) de los puntos más representativosdel proceso sobre dichas figuras.

El refrigerante condensado, esta a una temperatura tc (de condensación) y a una determinada presión pc(presión de condensación) y a una entalpía h1.

Cuando el líquido pasa a través de la válvula de expansión su estado disminuye su presión y aumenta suvelocidad. Esta variación permite que cambie de estado, se produce por la ebullición del líquido, provocada

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por la caída brusca de presión, bajando al mismo tiempo la temperatura. En este proceso el calor esconstante, por lo que la entalpía no varía.

A la entrada del evaporador, coexiste una mezcla de vapor y liquido (parte interior de la curva p-h), mientrasque a la salida del mismo, el vapor esta saturado.

La presión y la temperatura son las mismas, pero como el evaporador ha absorbido calor del recinto dondese encuentro, la entalpía ha aumentado antes de la entrada del compresor.

Cuando el vapor pasa por el compresor, este le confiere un aumento de presión a el vapor ha llegado, hastael punto de presión de condensación. Esta energía añadida por el compresor hace que aumente latemperatura hasta el valor necesario, como consecuencia de haber sido recalentado el vapor, y la entalpía,por tanto, a la entrada del condensador, encontramos, pues, vapor recalentado a una presión decondensación. Allí se evacua el calor al medio ambiente, hasta conseguir que su entalpía descienda de nuevo,por tener lugar el proceso de cambio de estado de gas a líquido. En la práctica, el ciclo ideal o teórico no seproduce exactamente como se ha descrito, ya que debido a otras causas, suelen producirse variaciones queapartan sensiblemente el comportamiento del refrigerante de su ciclo teórico. Es el denominado ciclo real ysus diferencias principales se encuentran las características de los elementos que constituyen a la instalación(evaporadores, condensadores compresores y tubería de refrigerante) en forma de recalentamiento osubenfriamientos que varían las condiciones teóricas de los valores de presión y temperatura,fundamentalmente.

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CAPÍTULO IV / COMPONENTES DE UN SISTEMA DEREFRIGERACIÓN

EVAPORADORES

El evaporador o serpentín de enfriamiento es la parte del sistema de refrigeración donde se retira el calor delproducto: aire, agua o algo que deba enfriarse, y se define como un intercambiador de calor.

Cuando el refrigerante entra a los pasajes o tubos, que conforman el evaporador, absorbe calor de losproductos que van a ser enfriados, y, cuando absorbe calor de la carga empieza a “hervir” y se vaporiza. Eneste proceso el evaporador ejecuta la función de puente térmico entre el medio a enfriar y el refrigerante,desarrollando el propósito total del sistema, la refrigeración.

Se desarrollan y producen evaporadores de diseños y formas diferentes para satisfacer las más variadas

necesidades de los usuarios. Los tres principales tipos de evaporadores son de tubo descubierto, de superficiede placa y aleteados. Los evaporadores de tubo descubierto y superficie de placa algunas veces se les calificacomo evaporadores de superficie primaria debido a que para ambos tipos la superficie completa queda más omenos en contacto con el refrigerante vaporizado en su interior. Con el evaporador aleteado, los tubos queconducen el refrigerante constituyen la superficie principal, las aletas en si no tienen refrigerante en su interiory por lo mismo, son superficies secundarias en la transferencia del calor cuya función es recoger calor del airede los alrededores y conducirlo hacia los tubos que llevan el refrigerante.

Descripción de tipos de compresores

Evaporadores de tubo descubierto

Los evaporadores de tubo desnudo por lo general se construyen de tubo de acero o cobre.

El tubo de acero se usa en evaporadores grandes y en evaporadores que trabajan con amoniaco comorefrigerante, mientras que los de cobre son más pequeños y se les usa con cualquier refrigerante que no seaamoniaco.

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Los evaporadores de tubo desnudo se fabrican en gran cantidad, forma y diseño, y, en muy común seanfabricados a la medida según el caso específico.

Evaporadores de placa

Los evaporadores de superficie de placa son de varios tipos. Algunos son construidos de don placas de metalrealzado y soldado una con otra de tal modo que pueda fluir el refrigerante entre las dos placas.

Este tipo particular de evaporador es muy usado en refrigeradores y congeladores caseros debido a que sulimpieza es muy fácil, su fabricación económica y puede fácilmente construirse en cualquier forma requerida.

Evaporadores de tubo y aletas

Los evaporadores de tubo y aletas, son serpentines de tubo desnudo sobre los cuales se colocan placas

metálicas o aletas.Las aletas, sirven para como superficies secundarias absorbedores de calor y tienen el efecto de aumentar elárea superficial externa del evaporador, mejorándose por lo tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases.Con los evaporadores de tubo descubierto, mucho aire circula sobre el serpentín o pasa a través de losespacios abiertos entre los tubos y no hace contacto con la superficie del serpentín. Cuando se agregan lasaletas al serpentín, éstas se extienden hacia fuera ocupando los espacios abiertos entre los tubos y actúancomo colectores de calor. Estos absorben calor del aire que ordinariamente no estaría en contacto con lasuperficie primaria y conducen este calor a la tubería.

Es evidente que para que las aletas sean efectivas deberán estar unida a la tubería de tal manera que se

asegure un buen contacto térmico entre las aletas y la tubería. En algunos casos las aletas están soldadasdirectamente a la tubería; en otros, las aletas se hacen deslizar sobre la tubería y se hace expandir el tubo porpresión o mediante algún otro medio lo que permite a las aletas quedar bien sujetas en la superficie del tuboestableciéndose un buen contacto térmico.

El tamaño y espaciamiento de las aletas, en parte depende del tipo de aplicación para la cual está diseñado elevaporador. El tamaño del tubo determina el tamaño de la aleta. Tubos pequeños requieren aletas pequeñas.A medida que se aumenta el tamaño del tubo puede aumentarse efectivamente el tamaño de la aleta. Elespaciamiento de las aletas varía desde 1 hasta 14 aletas por pulgada, dependiendo principalmente de latemperatura de trabajo del serpentín.

La acumulación de escarcha es inevitable en serpentines usados en enfriamiento de aire, trabajando a unatemperatura bajo cero.

Debido a que la acumulación de escarcha sobre los tubos y aletas restringe el paso de aire entre las aletas y aretardar la circulación del aire a través del serpentín, los evaporadores diseñados para aplicaciones de bajatemperatura (-20°C aprox.) deben tener un mayor espaciamiento (dos a tres aletas por pulgada) a fin deminimizar el daño por la restricción en la circulación de aire.

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Por otra parte, el diseño de serpentines para aire acondicionado y otras instalaciones donde los serpentinestrabajan a temperaturas suficientemente altas, de tal modo que no hay formación de escarcha, podrán tenersehasta 14 aletas por pulgada.

Porque se tienen aletas, los serpentines aletados tienen más área superficial por unidad de longitud y ancho

que los evaporadores de tubo desnudo y por lo mismo pueden construirse en forma más compacta. Por logeneral, Un serpentín aletado ocupa menos espacio que cualquier otro evaporador, sea de tubo descubierto ode placa, esto para la igualdad de capacidad térmica. Lo anterior proporciona un ahorro considerable deespacio lo que hace que los serpentines aletados sean idealmente apropiados para usarse con ventiladoresen unidades de convección forzada.

COMPRESORES DE REFRIGERACIÓN

Después de que ha perdido calor y se vaporiza en el serpentín de enfriamiento, el refrigerante pasa a travésde la línea de succión al siguiente componente mayor en el circuito de refrigeración, el compresor. Esta unidadque tiene dos funciones principales dentro del ciclo, se clasifica frecuentemente como el corazón del sistema,porque hace circular el refrigerante a través del sistema. Las funciones que realiza son:

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Recibir o remover el vapor refrigerante desde el evaporador, de tal manera que la presión y la temperaturadeseada de evaporación se mantengan.

Incrementar la presión del vapor refrigerante a través del proceso de compresión y simultáneamenteincrementar la temperatura del refrigerante de tal manera que pueda ceder calor al medio condensante del

condensador.Los compresores son usualmente clasificados en tres tipos principales: alternativos, rotatorios y centrífugos. Elcompresor alternativo se utiliza en la mayoría de las aplicaciones domésticas, comerciales pequeñas yunidades industriales de condensación. Este tipo de compresor puede posteriormente clasificarse de acuerdoa su construcción, de acuerdo a si es abierto o accesible para el trabajo o completamente sellado, de talmanera que no sea posible darle servicio.

Los compresores alternativos varían en tamaño, desde los que tienen un solo cilindro y su correspondientepistón hasta uno lo suficientemente grande para tener 16 cilindros y pistones. El cuerpo del compresor puedeconstruirse de una o dos partes de hierro fundido, acero fundido o en algún caso de aleaciones de aluminio.La disposición de los cilindros puede ser horizontal, radial o vertical y ellos pueden estar en líneas rectas oarregladas en V o W.

Cuando el compresor difiere en diseño y construcción, así también lo hacen los componentes individualesdentro del compresor. Pero su principal cometido permanece el mismo – la compresión del vapor refrigerantea una temperatura y presión alta, de tal manera que su contenido de calor puede reducirse y condensarse alíquido para ser usado nuevamente.

Normalmente sobre cada pistón se encuentra un juego de válvulas de aspiración o succión y de descargaalojadas en una placa o plato de válvulas las que cumplen la función de hacer comprimir al compresor con elmovimiento propio del pistón.

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La figura presenta dibujos de un pistón de compresor y las válvulas de succión y descarga en diferentesetapas del ciclo de compresión

Las válvulas de succión y descarga de un compresor reciben bastante uso y golpeteo durante la operaciónnormal, ya que ellas deben abrir y cerrar cientos de veces cada minuto mientras el compresor está en

operación. Las pequeñas unidades comerciales tienen válvulas de disco de acero de alto grado, o válvulas deltipo compuerta, ambas son más silenciosas en operación, eficientes, más simples de construcción y son demayor duración que las válvulas del tipo placa no flexibles.

La operación de las válvulas es muy importante en la eficiencia total del compresor.

Si las válvulas de succión no son las apropiadas y permiten que el vapor refrigerante se escape del cilindro, elpistón no puede bombear todo el vapor comprimido dentro de la línea de gas caliente. Si la válvula “gotea” ono es completamente hermética, el vapor comprimido o parte de él se irá a la línea de succión y allí calentaráel vapor a baja presión y temperatura. Si la válvula de descarga da paso, algo del vapor a alta presión ytemperatura en la línea de descarga retornará al cilindro en la carrera de descenso del pistón, limitando elvolumen del vapor de succión que penetra al cilindro.

Descripción de tipos de compresores

Compresor del tipo abierto

En un compresor del tipo abierto un extremo del cigüeñal se extiende a través de la carcasa para la conexióndirecta al exterior con el motor, o una correa provista con polea y accionada por un motor externo. Debetenerse alguna previsión para evitar la fuga de gas y aceite alrededor del cigüeñal donde se extiende a travésde la carcasa del compresor, para ello es necesario un sello.

Un tipo de sello es el que muestra la figura. Este usa una prensa de estopa de sección cilíndrica y forma parteintegral de la caja del eje cigüeñal donde el eje emerge, tiene un diámetro algo mayor que el diámetro del eje.Sobre la flecha se colocan una serie de anillos de empaque, los cuales se insertan dentro de la caja de laprensa estopas, llenando el espacio entre eje y el prensa estopas.

Los empaques permanecen en su lugar por la acción de una tuerca collarín roscado la cual cuando estáapretada causa que los anillos empacados presionen firmemente contra el eje y la carcasa, produciéndose asíun sellado hermético entre ambas superficies.

Por el movimiento propio del eje estos empaque se van desgastando con las horas de uso, lo que implica quedeben ser revisados con frecuencia yo ser cambiados a la primera señal de fuga de aceite o refrigerante.

Como ya se mencionó, los compresores alternativos del tipo abierto necesitan motores conducidosexternamente, los cuales pueden conectarse directamente a través de acoples directos o machones deacoplamiento, cuando el compresor opere a la misma velocidad de giro del motor de accionamiento.

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O un compresor puede tener un volante sobre el extremo del eje del cigüeñal, el cual gira por medio de una omás correas en V entre el volante y la correa montada sobre el eje del motor. La velocidad a la cual elcompresor girará depende de la relación de diámetros del volante y la polea del motor.

Compresor hermético Compresor abierto

Compresor hermético

El propósito del hermético es el mismo que el del compresor abierto, bombear y comprimir el vapor, difiere enconstrucción en que el motor está sellado en la misma carcasa del compresor. La unidad completamentehermética tiene ventaja de que no hay eje saliente; por consiguiente no se necesita sello, y no hay posibilidadde fuga del refrigerante desde el compresor, o de que se introduzca aire en el sistema cuando está trabajandoen vacío. Un compresor de este tipo tiene la característica, en nuestros tiempos actuales, de ser desechable,ya que sale más caro tratar de hacer una reparación interna que reemplazarlo por uno nuevo.

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Normalmente el conjunto de motor y compresor van montados en resortes que amortiguan la vibracióncausada por la pulsación del vapor refrigerante al ser bombeado por los pistones.

La porción inferior del compresor hermético actúa como sumidero de aceite, en una forma similar al cárter deun compresor del tipo abierto. Como el aceite circula y lubrica las partes internas que se mueven recoge algo

de calor causado por la fricción de las partes móviles. El aceite transfiere algo de este calor a la carcasaexterna del compresor.

La mayoría de los compresores herméticos se construyen de tal manera que el vapor de succión es llevado através del embobinado del motor antes de que llegue al cilindro. Esto, por supuesto, ayuda a remover algo decalor de los devanados del motor y también ayuda a evaporar cualquier refrigerante líquido que pueda haberentrado al compresor.

Compresor semi-hermetico

Otro tipo de compresor es el que muestra la figura. Combina el motor en la misma carcasa del compresor,pero a diferencia de la unidad hermética, este tipo suministra acceso al compresor para reparación. Estaunidad se conoce como “compresor semi-hermético”.

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Compresor rotativo

Los compresores rotativos son clasificados así a causa de que ellos operan a través de la aplicación de unarotación, o movimiento circular, en vez de la operación alternativa descrita anteriormente. Un compresorrotativo es una unidad de desplazamiento positivo, y comúnmente puede usarse para bombear a mayor vacíoque el compresor alternativo.

Existen tres tipos de compresores rotativos; pistón rodante, aleta rotatoria y lóbulo helicoidal. De estosdescribiremos sólo los más utilizados actualmente en los mercados de aire acondicionado y refrigeración.

Los compresores rotatorios del tipo paleta emplean una serie de paletas o alabes las cuales estánequidistantes a través de la periferia de un rotor ranurado.

El eje del rotor está montado excéntricamente en un cilindro de acero de tal manera que el rotor casi roza conla pared del cilindro en uno de sus lados, estando en dicho punto separados sólo por una película de aceite.

Exactamente en dirección opuesta se tiene se tiene el claro máximo entre el rotor y la pared del cilindro. Lastapas o placas extremas están colocadas en los extremos del cilindro para sellarlo y para soportar al eje delrotor. Las paletas se mueven hacia atrás y hacia delante radialmente sobre las ranuras del rotor a medida queéstas siguen el contorno de la pared del cilindro cuando el rotor está girando. Las paletas permanecen firmescontra la pared del cilindro por la acción de la fuerza centrífuga desarrollada por el rotor al estar éste girando.

En algunos casos, las paletas están presionadas por un resorte a fin de lograr un sello más positivo contra lapared del cilindro.

El vapor de la succión es pasado hacia el cilindro a través de las lumbreras de la succión en la pared delcilindro y es atrapado entre las paletas rotatorias. El vapor es comprimido por la reducción de volumen que setiene como resultado de la rotación las paletas desde el punto de claro máximo con el rotor hasta el punto declaro mínimo con el rotor. El vapor comprimido es descargado a través de las lumbreras localizadas en lapared del cilindro cerca del punto de claro mínimo con el rotor.

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Las lumbreras de descarga están localizadas de tal manera que permiten la descarga del vapor comprimidoen el punto deseado durante el proceso de compresión, siendo este punto, punto de diseño del compresor. Laoperación del compresor a relaciones de compresión por arriba o abajo del punto de diseño resulta enpérdidas de compresión y en aumento de las necesidades de potencia. La práctica limita la relación decompresión a un máximo de 7 a 1.

Compresor rotatorio helicoidal o tornillo

El compresor rotatorio helicoidal o de tornillo es un compresor de desplazamiento positivo en el cual lacompresión se obtiene por el engranamiento de dos rotores ranurados helicoidalmente y colocados dentro deuna cubierta cilíndrica equipada con lumbreras de entrada y de descarga.

El rotor principal, que es el motriz, consiste de una serie de lóbulos (por lo regular 4) a lo largo de la longituddel rotor, el cual se engrana con el rotor impulsado similarmente formado por estrías helicoidales (por logeneral 6). A medida que giran los rotores, el gas es lanzado hacia la abertura de entrada llenándose elespacio entre el lóbulo del rotor motriz y la estría en el rotor impulsado.

A medida que giran los rotores, el gas es movido pasando por la lumbrera de succión y sellando el espacio

entre los lóbulos. El gas así atrapado entre los lóbulos es movido axial y radialmente y es comprimido por areducción directa de volumen a medida que el engranamiento de los lóbulos del compresor reduceprogresivamente el espacio ocupado por el gas.

Continúa la compresión del gas hasta que el espacio entre los lóbulos se comunica con las lumbreras dedescarga en el cilindro y el gas comprimido sale del cilindro a través de dichas lumbreras, tal como lo muestrala siguiente figura.

Una de las características más importantes del compresor a tornillo es su control de capacidad la cual esvariable en valor infinito entre el 100 y 10%. Esto reduce el consumo de corriente del motor tornando suoperación económica para cualquier tipo de instalación.

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Un sistema de lubricación de alta complejidad y exactitud es necesario para este tipo de compresor, ya que elaceite no sólo provee de lubricación a las partes móviles sino que también de fuerza hidráulica para lossistemas de control de capacidad y relación de volumen.

Compresor centrifugo

El compresor centrífugo consiste esencialmente de uno o una serie de ruedas impulsoras montadas en un ejede acero, contenidas dentro de una carcasa de hierra vaciado.

El número de ruedas impulsoras depende bastante de la magnitud de la carga termodinámica que el

compresor deba desarrollar durante el proceso de compresión. Es común tener de dos, tres y cuatro ruedas(pasos de compresión). El máximo de ruedas impulsoras suelen ser 12.

La rueda impulsora consiste de dos discos, un disco con maza y otro disco colocado encima del primero, elcual tiene cierto número de alabes o paletas las que están montadas radialmente. Para resistir los efectos dela corrosión y la erosión, los alabes de los impulsores se construyen de acero inoxidable o de acero de altocarbono con una cubierta de plomo.

Los principios de operación de un compresor centrífugo son similares a los de los ventiladores o bombas deagua centrífugas. El vapor a baja presión y baja velocidad proveniente de la tubería de succión es pasado porla cavidad interna u “ojo” de la rueda impulsora a lo largo de la dirección del eje del rotor.

Entrando a la rueda del impulsor el vapor es forzado radialmente hacia afuera entre los alabes del impulsorpor la acción de la fuerza centrífuga desarrollada en la salida de las alabes hacia la carcasa el compresor aalta velocidad habiendo adquirido el vapor un aumento de temperatura y presión.

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El vapor de alta presión y temperatura es descargado de la periferia de la rueda y es colectado en conductos opasadizos especialmente diseñados en el cuerpo del compresor, en los cuales se reduce la velocidad delvapor y dirigen a éste hacia la entrada del siguiente impulsor, o en el caso del último paso, lo descargan a unacámara, desde donde el vapor pasa a la tubería de la descarga y luego al condensador.

Lubricación de compresores

Los métodos de lubricación de un compresor varían con el tipo y tamaño del mismo, así como también delfabricante del compresor. Sin embargo, para casi todos los casos, los métodos de lubricación puedenagruparse en dos tipos generales: salpique y alimentación forzada.

El método de lubricación por salpique, la caja del cigüeñal o carter actúan como bomba de sumidero y esllenada hasta el nivel de las bancadas o soporte de eje. Con cada vuelta del cigüeñal, la biela y el cigüeñal sesumergen en el aceite, haciendo que el aceite sea salpicado hasta las paredes del cilindro, bancadas y otrassuperficies en movimiento.

Generalmente se tienen cavidades pequeñas localizadas en cada extremo de la carcasa del carterinmediatamente sobre los soportes de eje o bancadas. Estas cavidades colectan aceite el cual baja porgravedad hasta las chumaceras principales y sellos del eje. En algunos casos, las bielas tienen ranuras parahacer llegar por el mismo aceite a las bancadas o chumaceras de los pernos de las articulaciones. También enalgunas bielas se tiene en las mismas salientes o cucharones para aumentar el efecto de la salpicadura y / opara ayudar a forzar al aceite a que pase a través de los conductos practicados en la biela.

Con el método de lubricación por alimentación forzada, el aceite es forzado a pasar a través de los tubos deaceite y /o a los conductos practicados al eje cigüeñal y bielas para hacerlo llegar a las diferentes partesmóviles.

Después de realizar su función lubricadora, el aceite cae por gravedad al sumidero localizado en el cárter delcompresor. El aceite circula bajo presión desarrollada por una bomba pequeña de aceite localizada en elcárter, generalmente unidas por engranes, cadenas o directas al eje, debido a que casi todas las bombas deaceite son automáticamente reversibles. Sin embargo, esto no es cierto para todos los compresores. Cuandola rotación de la bomba es crítica, por lo general, se indica con una flecha la dirección de giro apropiada, estaflecha está marcada sobre la carcasa del compresor.

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CONDENSADORES

El componente mayor en el sistema mayor de refrigeración, que sigue a la etapa de compresión, es elcondensador. Básicamente, el condensador es otra unidad de intercambio de calor en el cual el calor extraído

por el refrigerante en el evaporador, y también el añadido al vapor en la fase de compresión, se disipa a unmedio condensante.

El vapor a alta presión y temperatura que sale del compresor está sobrecalentado y este sobrecalentamientose retira en la línea de descarga y la primera porción del condensador. Como la temperatura del refrigerantees bajada a su punto de saturación, el vapor se condensa en líquido para continuar el ciclo.

Los condensadores pueden ser enfriados por aire, agua o por evaporación. Los refrigeradores domésticosgeneralmente tienen un condensador enfriado por aire, el cual depende del flujo de gravedad del aire quecircula a través de él. Otras unidades enfriadas por aire usan ventiladores para secar o extraer grandesvolúmenes de aire a través de los serpentines del condensador.

Condensador enfriado por aire

El condensador enfriado por aire, depende de un suministro relativamente amplio de “aire fresco” para que,con el fin de tener transferencia de calor del refrigerante en condensador al enfriarse, el aire deba estar a unatemperatura a lo menos 15°C mas baja que la del refrigerante. Con esta diferencia de temperatura, existe unintercambio de calor satisfactorio entre el refrigerante y el aire, con lo que el que el refrigerante comienza aceder calor latente y el consecuente cambio de fase (vapor a líquido).

La ubicación del condensador es muy importante para mantener una alimentación de aire fresco constante. Un

ejemplo de esto es la figura anterior en don se muestra un condensador remoto. Estos normalmente tienenaletas ampliamente espaciadas para evitar estancamiento de aire producto de la “apilación” de mugre ypartículas que normalmente bloquean la libre circulación de aire.

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Los condensadores pueden estar cerca o lejos del compresor. Cuando el condensador está muy cerca delcondensador y está montado en una base común con el compresor esto obtiene el nombre de “unidadcondensadora” tal como muestra la siguiente figura.




La importancia que la unidad condensadora obtenga aire fresco, radica que si esta se encontrara en un lugarcerrado y sin renovación de aire, el calor producido por el compresor, el ventilador y el mismo calor irradiadopor el condensador comienza a acumularse. Como resultado, la unidad trabajará a una mayor temperatura ypresión de condensación y descarga con la consecuencia de pérdida de eficiencia y problemas de

condensación.Algunos condensadores remotos enfriados por aire, equipados con ventiladores múltiples, tienen controlespara el ciclaje de uno o más ventiladores durante el periodo de temperaturas de ambiente altas y bajas. El flujode aire controlado a través del condensador permite mantener estable la temperatura y presión en elcondensador y con esto hacer más eficaz el funcionamiento del sistema.

Condensador enfriado por agua

Condensadores enfriados por agua permiten temperaturas y presiones de condensación bajas, tambiénsuministran mejor control de los topes de presión de las unidades de operación. Se clasifican en: carcasa ytubo, carcasa y serpentín y de doble tubo o de tubo en tubo.

El condensador enfriado por agua de carcasa y tubo consiste en una carcasa de acero, cilíndrica, quecontiene varios tubos de cobre paralelos dentro de la carcasa. El agua se bombea a través de los tubos pormedio de las conexiones exterior e interior en las placas de tubo.

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El vapor refrigerante caliente entra a la carcasa en la parte superior del condensador entrando en contacto conlos tubos de cobre por donde circula el agua. El refrigerante a alta temperatura comienza entonces a cedercalor al agua y comienza su proceso de cambio de fase.

Serpentín interno del condensador

Las placas de los extremos son atornilladas a la carcasa del condensador para fácil remoción y permitir lalimpieza de los tubos de agua de minerales que puedan depositarse sobre el interior de los tubos causandorestricción del flujo de agua, una reducción en la razón de transferencia de calor, o ambas.

Si en vez de un número de tubos dentro de la carcasa del condensador hay uno o más serpentines continuosa través de los cuales el agua fluye para remover calor del vapor refrigerante, se clasifica como uncondensador de carcasa y serpentín.

Carcaza de condensador

Condensador evaporativo

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Los Condensadores de Evaporación se utiliza frecuentemente cuando se desean temperaturas decondensación inferiores a las que pueden obtenerse con condensadores enfriados por aire y en donde elsuministro de agua no es adecuado par a una intensa utilización.

El vapor de refrigerante caliente fluye a través de tuberías dentro de una cámara con rociadores de agua en

donde es enfriado mediante la evaporación del agua que entra en contacto con los tubos de refrigerante. Elagua que se expone al flujo del aire en una cámara con rociadores se evaporará rápidamente.

El calor latente requerido para el proceso de evaporación se obtiene mediante una reducción en el calorsensible y, por consiguiente, mediante una reducción de la temperatura del agua. Una cámara de evaporacióncon rociador puede reducir temperatura del agua a un punto que se aproxima a la temperatura del bulbohúmedo del aire.

La temperatura del bulbo húmedo es un término utilizado en el acondicionamiento de aire para describir lamínima temperatura que puede obtenerse mediante el proceso de evaporación.

El término temperatura del bulbo, expuesto a la temperatura ambiente, indica el bulbo seco o la temperaturaambiente, mientras que si una mecha humedecida con agua se coloca en torno del bulbo de mercurio y seexpone aun rápido movimiento de aire, la temperatura indicada por el termómetro será la temperatura delbulbo húmedo. La diferencia entre la lectura de bulbo seco y húmedo son determinada por la evaporación dela superficie húmeda de la mecha y esta es proporcional al contenido de humedad o presión del vaporcontenido en el aire. La temperatura del bulbo húmedo es siempre inferior que la temperatura del bulbo secoy, para un bulbo seco dado, entre el menor sea el contenido de humedad del aire, menor será la temperatura adel bulbo húmedo.

Puesto que el enfriamiento se realiza mediante la evaporación de agua, el consumo de aguas es únicamenteuna fracción de la que se utiliza en sistemas de enfriamiento en los que el agua después de utilizarse sedescarga a un drenaje.

Los condensadores evaporativos son por consiguiente, muy utilizados en regiones del mundo que son áridas ycalientes.

DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN

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Un componente fundamental e indispensable de cualquier sistema de refrigeración es el control de flujo odispositivo de expansión. Sus principales propósitos son:

Permitir el flujo de refrigerante al evaporador a la razón necesaria para remover el calor de la carga.Mantener el diferencial de presión apropiado entre los lados de alta y baja en el sistema de refrigeración.

Los cinco tipos principales de dispositivos de expansión son:

Válvula de expansión automática.Válvula de expansión termostática.Tubo capilar.Flotador de baja.Flotador de alta.

Existe también un dispositivo de expansión manual, que obviamente, no es apropiada para el funcionamientoautomático de sistemas de refrigeración de baja capacidad, pero si son muy utilizadas en la refrigeraciónindustrial.

A continuación analizaremos sólo dos dispositivos de expansión como elementos básicos para la refrigeracióndoméstica y comercial.

Válvula de expansión termostática

Debido a su alta eficiencia y a lo fácil de adaptarse a cualquier tipo de aplicaciones de refrigeración, la válvulade expansión termostática, es probablemente la que más se usa en la actualidad para el control del flujo derefrigerante. Su habilidad para proporcionar un amplio y efectivo uso de la superficie del evaporador bajo todaslas condiciones de carga, la válvula de expansión termostática es prácticamente adecuada para controlrefrigerante en sistemas qué están sujetos a grandes variaciones de carga.

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La figura muestra el esquema de una válvula de expansión termostática, mostrando en corte sus partesinteriores.

Sus componentes principales son: una aguja y asiento, fuelle o diafragma de presión, un bulbo remotocargado con cierto fluido el cual está abierto en el lado del fuelle o diafragma a través de un tubo capilar y unresorte, cuya tensión es ajustada por un tornillo de ajuste. Normalmente un filtro va ubicado en la entrada delíquido a la válvula para evitar la entrada de material extraño que perjudique el buen funcionamiento de laválvula.

Operación de la válvula de expansión termostática

La característica de operación de la válvula de expansión termostática resulta de la interacción de tres fuerzasindependientes, o sea: (1) la presión en el evaporados, (2) la presión ejercida por el resorte y (3) la presión delfluido potencia ubicada en el bulbo y capilar unidos al fuelle o diafragma.

En la siguiente figura se muestra la interacción de las fuerzas dentro de una válvula de expansión termostáticapara un mejor entendimiento.

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Como se muestra en la figura, el bulbo está puesto firmemente al tubo de succión en la salida del evaporador,donde responderá a los cambios de temperatura que el vapor tenga en dicho punto. Aunque se tiene undiferencial ligero de temperatura entre el vapor de salida y la temperatura del fluido potencia del bulbo, paratodos los fines prácticos se considera ambas temperaturas iguales y por lo tanto la presión ejercida por elfluido potencia corresponderá a dicha temperatura.

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Nótese que la presión del fluido potencia actúa en uno de los lados del diafragma a través del tubo capilar ytiende a mover a la válvula en la dirección de abrirse, mientras que la presión del evaporador y la tensión delresorte actúan sobre el otro lado del diafragma y tienden a mover la válvula hacia la dirección de cierre.

Bajo las condiciones antes descritas, la fuerza que tiende a abrir la válvula es igual a la que tiende a cerrarla,

entonces la válvula tenderá al equilibrio. Sin embrago este equilibrio se romperá hasta que un cambio en elrecalentamiento del refrigerante de salida del evaporador se produzca, lo que hará variar la presión del fluidopotencia con la consecuente abertura o cierre de la válvula.

El efecto de cierre y apertura de válvula está directamente relacionada con la variación de la carga térmica delrecinto a enfriar. Supongamos que un recinto está estable en el tiempo en la carga térmica. Con ello la masade refrigerante que deja pasar la VET es la justa y necesaria para esta carga. Sin embargo si se modificara lacarga, aumentado la cantidad de producto, el refrigerante que se encuentra en el evaporador se evaporarácon mayor rapidez y llegará al bulbo con un exceso de recalentamiento haciendo que el bulbo mande la señala la válvula para que se aumente la cantidad de masa de refrigerante y con esto se mantenga constante elgrado de recalentamiento. Durante el tiempo que se demora en retirar esta carga adicional, la VET estaráabierta, según la necesidad, pero luego como la carga térmica está disminuyendo esto implica que el grado derecalentamiento de salida del refrigerante del evaporador también lo hará por lo tanto la presión del fluidopotencia ira descendiendo y paulatinamente cerrará la válvula manteniendo el equilibrio y regulando la masade refrigerante que entra al evaporador.

Tubo capilar

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El tubo capilar es el más simple de los controles de flujo refrigerante, consiste de una tubería de longitud fija,de diámetro pequeño, instalada entre el condensador y el evaporador.

Debido a la gran resistencia por fricción que resulta de su longitud y diámetro y por el efecto delestrangulamiento resultante de la formación gradual de gas en el tubo a medida que la presión del líquido se

reduce hasta un valor menor a la presión de saturación, el tubo capilar actúa para restringir o medir el flujo dellíquido del condensador al evaporador y también para mantener la diferencia de presión de operación.

Para cualquier longitud y diámetro especificados la resistencia del tubo es fija constante, de modo que la razónde flujo líquido a través del tubo en cualquier instante de tiempo es proporcional al diferencial de presión entreel lado de baja y el de alta.

El tubo capilar digiere de los otros tipos de control de flujo de refrigerante, en que no cierra ni detiene el flujodel líquido hacia el evaporador durante la detención del sistema. Cuando el compresor se detiene, se igualanlas presiones en los lados de alta y baja a través del tubo capilar abierto y el residuo líquido que se tiene en elcondensador pasa hacia el evaporador, de presión menor, donde sigue evaporándose, en forma más lentahasta que nuevamente se inicia el ciclo del compresor. Por esta razón, es crítica la carga de refrigerante desistemas que utilicen con tubo capilar. Para todos los casos la carga de refrigerante deberá ser la mínimanecesaria para satisfacer las necesidades del evaporador y al mismo tiempo mantener la última porción delcondensador con líquido. Cualquier exceso de carga resultará en un aumento de la presión de condensación.Sin embargo, es más importante el hecho de que todo el exceso de líquido pase al evaporador durante ladetención del sistema, ya que al iniciarse un nuevo ciclo puede retornar líquido hacia el compresor con laposibilidad de dañar a este importante componente.

Además de su construcción sencilla y bajo costo, el tubo capilar tiene la ventaje adicional de permitir ciertassimplificaciones en el sistema refrigerante, con lo cual se puede reducir los costos de fabricación. Debido alequilibrio de presiones a través del tubo capilar, en los lados de alta y baja presión durante el ciclo de parada,el compresor arranca en condición de “descarga”. Esto permite utilizar para el compresor un motor de bajo parde arranque, el cual es de bajo costo.

Los tubos capilares deberán emplearse sólo en aquellos sistemas especialmente diseñados para su uso. Sumejor empleo es para sistemas que tengan carga relativamente constante como los refrigeradores domésticosy sistemas de aire acondicionado.

En los evaporadores que usan tubos capilares deberán proporcionárseles un depósito para la acumulación dellíquido a la salida del evaporador a fin de evitar que el líquido regrese al compresor cuando este arranque. Lafunción del acumulador es de retener las oleadas iniciales de líquido proveniente del evaporador cuandoarranca el compresor. El líquido se vaporiza en el acumulador y regresa como vapor al compresor. Parafacilitar el retorno de aceite al compresor, usualmente el líquido del evaporador entra por el fondo alacumulador, mientras que la succión al compresor se efectúa por la parte superior del mismo.

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Es deseable que el tubo capilar quede adherido a la tubería de succión, en algunos tramos, a fin deproporcionar una relación adecuada de transferencia de calor entre ellos para tender a minimizar la formaciónde gas instantáneo en el tubo capilar. Cuando esto no es posible, el tubo capilar deberá ser suficientementereducido para compensar la acción estranguladora del vapor en el tubo.

SISTEMA DE DESHIELO

El vapor de agua que se halla en suspensión en el aire que atraviesa el evaporador cuyas temperaturas esinferior a la de la cámara, si está por debajo de los cero grados se deposita en forma de escarcha sobre lasparedes del evaporador. Además de las aperturas de puerta, con las consiguientes entradas de aire caliente yhúmedo, los productos almacenados despiden también humedad, cristalizando el hielo y llegando a impedir elpaso del aire, ya que al convertiste en un medio menos conductor, dificulta la debida transmisión térmica.

Todo estado contribuye a que, al descender la temperatura del refrigerante en ebullición en el interior delevaporador disminuya la producción frigorífica, aumente el tiempo de funcionamientos de los compresores y

se eleve el grado higrométrico. Por ello, es necesario realizar periódicamente el desescarchado de losevaporadores. Para desescarchar el hielo formado a la temperatura que se encuentra en os evaporadores deuna cámara de conservación es preciso valerse de aportaciones de calor suplementarias para fundirlo.

Los medios mas utilizados en la refrigeración comercial e industrial son los siguientes:

• Por agua.• Por elementos de calefacción eléctrica.• Por gas caliente procedente de la descarga del compresor .

El primero de los sistemas se realiza por pulverización de agua. Una lluvia de agua a presión sobre las capas

de hielo acumulada en las aletas se emplea cuando la temperatura de evaporación no es muy baja (porencima de los 4 ºC), y es un buen método cuando el sistema de condensación es or agua, ya que así sepuede aprovechar el agua recalentada que sale de los condensadores.

ELEMENTOS SECUNDARIOS EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

Recibidor de líquido:

Un recibidor es básicamente, un tanque de almacenamiento para refrigerante liquido que se utilizaprácticamente en todas las unidades enfriadas por aire equipadas por válvulas de expansión.

El recibidor deberá ser lo suficientemente grande como para almacenar prácticamente toda la carga delcircuito.

Para almacenar todo el refrigerante el dispositivo deberá contar con una válvula de corte a la salida.

Intercambiador de calor:

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Un intercambiador de calor es un dispositivo para transferir calor de un medio a otro. En los sistemas derefrigeración comercial, el intercambiador de calor se emplea para describir un componente que transfiere el

calor del refrigerante líquido al gas de succión, con varios fines:

• Evitar la escarcha o la condensación• Subenfriar el refrigerante liquido suficientemente para evitar la formación de gas en el conducto de

liquido• Para evaporar cualquier refrigerante liquido que salga del evaporador• Para aumentar la capacidad del sistema

Un intercambiador típico se representa como el gas de succión fluye a través del tubo mayor central, mientrasque el líquido es conducido a través del tubo pequeño dispuesto en torno del tubo de succión.

Acumulador de succión:

La función del intercambiador consiste en interceptar el refrigerante líquido antes de que pueda alcanzar elcarter del compresor.

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Este debe colocarse en la tubería de succión, entre el evaporador y el compresor; debe tener una capacidad losuficientemente grande para alojar la máxima cantidad de liquido que pudiera producir la inundación. Debeestar equipado o bien con una fuente de calor para evaporar el refrigerante liquido o de un aditamento pararegresar el liquido ala compresor poco a poco. Asimismo debe establecerse un regreso efectivo de aceite paraque este no quede atrapado en el acumulador.

Separador de aceite:

Aun que los sistemas bien diseñados son efectivos para evitar problemas de retorno del aceite, existen ciertoscasos en los que el empleo de separadores de aceite puede ser necesario. Estos se requieren con mayorfrecuencia en los sistemas de temperatura ultra baja, con evaporadores inundados.

Un separador de aceite es básicamente una cámara de separación para el aceite y el gas de descarga. Seinstala entre el compresor y el condensador ningún caso ni en condiciones ideales es efectivo en un 100 %.

Deshidratador:

La humedad es uno de los enemigos básicos de de un sistema de refrigeración y el nivel de humedad debeser mantenido al mínimo con el fin de evitar alteraciones en el funcionamiento del sistema o el deterioro delcompresor.

Los deshidratadores o secadores, tal como se denominan comúnmente, están constituidos por una envolturarellena con un secante o agente de secado provista de un filtro en cada extremo.

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Filtros para la línea de succión:

Con el fin de proteger al compresor de basuras dejadas en el sistema cuando se efectuó su instalación, seutilizan filtros en la línea de succión. Estos están diseñados para su instalación permanente y pueden ser deltipo cerrado o pueden estar equipados con un elemento reemplazable, de modo que el filtro pueda ser

cambiado con facilidad en caso de ser necesario.

Eliminador de vibración:

Con el fin de evitar la transmisión de ruido y vibración procedente del compresor a través de las tuberías derefrigeración, se instalan con frecuencia eliminadores de vibración tanto en la línea de descarga como en lalínea de succión. En pequeñas unidades, en donde se emplea tubería de cobre blando de pequeños diámetrospara las líneas de refrigeración, un serpentín de tubería puede proporcionar una protección adecuada contra lavibración. En compresores mayores se utiliza frecuentemente un conducto metálico flexible.

Colador:

Los coladores como su nombre lo indica, se montan en las líneas de refrigeración con el fin de eliminar lasuciedad, partículas metálicas, etc. que puedan producir una alteración en el funcionamiento normal de losdispositivos de control de refrigerante o en el compresor. Básicamente consiste en una carcasa con un filtro demalla fina, generalmente se instalan antes de válvulas de expansión y solenoides.

Indicador de humedad y líquido:

Un indicador de líquido permite al operario observar el flujo del refrigerante en el sistema. Las burbujas oespuma en el indicador de líquido muestran una escasez de refrigerante o una restricción en la línea de líquidocosas que afectan el funcionamiento del sistema. Los indicadores de liquido se utilizan ampliamente comomedios para determinar si el sistema esta adecuadamente cargado cuando se añade refrigerante.

Los indicadores de humedad han sido incorporados a los de líquidos. El indicador de humedad proporcionauna señal de aviso para el empleado de servicio, en el caso que la humedad haya penetrado el sistema derefrigeración, indicando que el filtro deshidratador debe ser remplazado.

Silenciador de descarga:

En los sistemas en donde la transmisión de ruido debe reducirse al mínimo o en donde la pulsación delcompresor puede crear problemas de vibración, se utilizan con frecuencia los silenciadores de descarga paraamortiguar y reducir el ruido del compresor. El silenciador es básicamente una carcasa con placas de desvío,cuyo volumen interno requerido depende exclusivamente del desplazamiento del compresor aunque lafrecuencia e intensidad de las ondas sonoras son factores que deben tenerse en cuenta para el diseño delsilenciador.

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Calefactor de carter:

Se instalan cuando el compresor esta expuesto a una temperatura ambiente mas fría que el evaporador, lamigración de refrigerante al carter puede verse agravada por la diferencia de presión resultante del entre elevaporador y el compresor cuando este no funciona. Con el fin de establecer una protección contra la

posibilidad de migración, se emplean los calefactores de carter que mantienen el aceite en el carter a unatemperatura suficientemente elevada, de modo que cualquier cantidad de liquido refrigerante que penetre enel carter se evapora y crea una presión suficiente que evita la migración de refrigerante al compresor. Ademásmantiene constantes las condiciones de viscosidad recomendada para la lubricación.

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Circuito de refrigeración típico

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CAPÍTULO V / SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

REFRIGERACIÓN EN DISTINTAS APLICACIONES

Refrigeración en cascada

Se utiliza para obtener temperaturas muy bajas, criogénicas para la licuefacción de Gases como el oxígeno,nitrógeno entre otros. Se usan diferentes refrigerantes.

Refrigeración en dos etapas

En plantas de refrigeración industrial se tienen grandes diferencias entre la temperatura de evaporación y la decondensación. Esta diferencia es fuente de varios problemas y de algunas oportunidades. La utilización devarias etapas requiere una mayor inversión en los equipos pero requerir menos potencia en la operación.

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Enfriamiento intermedio

En sistemas de doble etapa además de eliminar los vapores instantáneos se utiliza un enfriamiento intermediodel vapor, el cual disminuye la potencia requerida en los Compresores. El proceso de enfriamiento requiere unsumidero de bajas temperaturas, ya que la mayor parte de la disipación ocurre a temperaturas por debajo de

la ambiente.

Sistema inundado

Se caracteriza por que el nivel de refrigerante en el evaporador es alto y continuo gracias a un tanque

acumulador a la entrada. Son llamados también sistemas con Sobrealimentación de líquido.

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Sistema recirculado

Se caracteriza por que el flujo masico de refrigerante líquido que entra al evaporador supera al que sale. Elretorno de refrigerante al sistema es una mezcla de líquido y vapor.

Son llamados también sistemas con sobrealimentación de líquido.

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CAPÍTULO VI / RESPONSABILIDADES DE UN OPERADOR

RESPONSABILIDADES DE UN OPERADOR

El operador de Sala de Maquinas deberá estar familiarizando con toda la instalación de refrigeración de la cualél es responsable. Esto incluye la construcción, procedimientos de operación y mantenimiento de todo elequipo, especialmente del compresor. Deberá estar empapado acerca de la teoría de refrigeración y de lafunción del compresor.

El operador siempre deberá tener en cuanta que una operación segura y eficiente de la instalación a bajonivel, los cuales son puntos de vital importancia.

El operador debe conocer todos los sistemas de seguridad que son montados en el sistema, de manera depoder entender los problemas que se pueden suscitar y asegurar una operación segura. Las mayorías deestos dispositivos pueden ser chequeados en forma regular de manera de poder asegurar su funcionamiento

en caso de fallas.

En orden de mantener programas exactos de mantención, deberán existir datos disponibles para diagnosticarcualquier problema, y es deseable abrir y mantener un libro de operaciones del sistema, las condiciones deoperación del sistema deberán ser registradas a cada hora, tal información deberá contener temperaturas ypresiones de succión y descarga, temperatura del medio ambiente, presión de aceite, etc.

El operador deberá prestar atención constante a los ruidos y niveles de vibración de tal forma que se puedatomar las medidas adecuadas así dañar los equipos. Los chequeos periódicos se deben hacer de acuerdo conlos manuales de servicio entregado por los fabricantes.

Cuando el compresor es paralizado por largo tiempo, se deberá tener cuidado de drenar completamente todoel agua de enfriamiento del sistema.

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CAPÍTULO VII / OPERACIÓN EFICIENTE

OPERACIÓN EFICIENTE

a) Generalmente hablando, cuando más alta es la presión de succión, más alta la temperatura de evaporacióny cuanto más baja la presión de descarga, mas baja la temperatura de condensación. Estos son los factoresque afectan la eficiencia, es conveniente obtener un pequeño rango de presión Descarga/succión. Si esterango es alto la operación del compresor será forzada y por consiguiente no podrá operar en forma segura. Elrango máximo de presión Descarga/succión para el Amoníaco es de 10 y para e freón es de 11.

b) La presión se sucesión es determinada por el balanceo de la carga y capacidades del evaporador ycompresor, la capacidad del evaporador es determinada por la temperatura de expansión y por el área detransferencia de calor o altura del liquido del evaporador.

c) El ajuste o el grado de abertura de la válvula de expansión y el nivel del liquido en el evaporador es llevado

a cabo para lograr la mas alta eficiencia. Si la compresión se torna húmeda, sin embargo, la presión desucesión es elevada conforme la capacidad del compresor es reducida y la eficiencia de operaciónobviamente descenderá si la presión de sucesión cae y el flujo del refrigerante disminuye, existe demasiadoaceite recolectado en el evaporador o el evaporador se ha recubierto de una capa de escarcha o hielo.

d) La presión de sucesión también puede caer debido a condiciones anormales tales como congelación dehumedad en la válvula de expansión, atoro de filtros por materias extrañas, etc.

e) Generalmente, si el grado de gas de sucesión sobrecalentado es demasiado alto, la capacidad delevaporador decrecerá por insuficiencia en el abastecimiento de liquido, con 5 ºC para el Amoníaco y 10 ºCpara el freón son parámetros muy aconsejables para cualquier sistema.

f) Cuando varios compresores se encuentran operando y si la carga es aligerada, disminuye el número deunidades operativas para lograr una operación con presión de sucesión baja, acorde a las mismas horas deoperación del compresor, necesarias para obtener la temperatura requerida y evitar temperaturas más bajasque las necesarias.

g) Es conveniente operar el compresor bajo condiciones de presión de sucesión máxima adecuada y dedescarga mínima conveniente.

h) Es algo negativo para el compresor repetir el arranque/ parada.

i) Si el compresor es operado bajo condiciones de compresión húmeda por largos períodos, la válvula dedescarga y de sucesión pueden ser dañadas ocasionándose la abrasión de las empaquetaduras, aún cuandola compresión húmeda no ocasiona golpes de líquido.

j) El operador debe asegurarse que el compresor funcione en forma normal, la presión del aceite durante laoperación deberá estar 1,5 Kg/cm2 sobre la presión de sucesión, y la temperatura en su rango normal.

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k) Si las condiciones de operación son tales que el rango de compresión es o normalmente alto, el gas desucción sobrecalentado o la temperatura de descarga innecesariamente alta, el aceite que circunda la válvulade descarga se carbonizará y la eficiencia de la válvula disminuirá.

l) Para el caso del refrigerante Amoníaco, debido a que el aceite no circula en grandes cantidades el ciclo de

refrigeración, el aceite del compresor deberá ser llenada de acuerdo al descenso en el nivel de aceite delcarácter.

m) En instalaciones con freón, el aceite fácilmente ingresa al ciclo de refrigeración, por lo que es importanteevitar cargas excesivas de aceite.

n) Cuando el nivel de aceite en el cárter desciende, el operador deberá tomar los pasos para regresar el aceitedel evaporador, esto puede efectuarse fácilmente reduciendo el sobre- calentamiento del gas de sucesión.Como ya se menciono anteriormente un exceso de aceite empeorará la eficiencia y puede dañar el compresor.

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CAPÍTULO VIII / SEGURIDAD

SEGURIDAD

Verifique que el sistema de ventilación o extracción de aire de la sala de máquinas es el adecuado y seencuentra operativo.

Disponga de iluminación de emergencia, salidas apropiadas, mascara de gas y filtros de reserva para lasmascaras.

Amarre una larga cuerda a la cintura de la persona que este por entrar en una sala saturada con cualquierrefrigerante, para servir de guía para su salida y para ser usada en tentativa de seguir y localizar a la personaen la sala. Nunca entre solo en una sala con grandes concentraciones de cualquier refrigerante.

Verifique regularmente las temperaturas de descarga del compresor y del aceite de lubricación, estas debenser mantenidas para el compresor y el aceite de lubricación, estas deben ser mantenidas debajo de los límitesmáximos determinados por el fabricante, para el compresor y verifique las causas del porque los limites fueronexcedidos.

Evite subir o apoyarse sobre tuberías, elimine inmediatamente vibraciones excesivas en las tuberías.

Cubra con protecciones apropiadas todos los acoplamientos de los equipos.

Las conexiones de las válvulas de alivio y/o seguridad deben tener escape hacia el exterior mediante tuberíaslibres.

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Nunca cierre todas las válvulas de un recipiente lleno de refrigerante, a no ser que este protegido por unaválvula de alivio adecuadamente dimensionada.

Las bombas de refrigerante líquido sean ellas de engranaje, pistón o centrífugas, deben tener válvula de alivioadecuadamente dimensionada.

Desarrolle un “PLAN DE PROCEDIMIENTO DE EMERGENCIA”, promueva ensayos de entrenamiento de esteplan, determine bien la localización de la válvula principal de alimentación de líquido, llave de interrupción delos compresores y manguera de agua.

Verifique que los extintores de incendio están en condiciones de operación, en número suficiente y en loslugares adecuados.

Tenga siempre consigo una mascar de gas cuando haga servicio donde pueda ocurrir una fuga.

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CAPÍTULO IX / PRIMEROS AUXILIOS

PRIMEROS AUXILIOS

• Mantenga a su alcance una solución de 2,5% de BÓRAX y 2,5% ÁCIDO BÓRICO en agua destilada.

• Caso: CHORRO DE LÍQUIDO O VAPOR CONCENTRADO EN LOS OJOS.

• Moje los ojos inmediatamente con la solución y continúe por lo menos 30 minutos.

• Llame a un Médico.

• Caso: EXPOSICIÓN AL GAS

• Aparte inmediatamente al personal afectado para el aire libre

• Llame a un Medico

• Quite las ropas si se impregnaron de líquido o vapor concentrado

• Mantenga al paciente calmado y envuelto en cobertores calientes

• Una persona autorizada por un Medico puede administrar oxigeno

• Si faltara la respiración, aplique respiración artificial.

• Caso: QUEMADURAS DE PIEL POR CHORROS DE VAPOR CONCENTRADO

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• Lave inmediatamente con grandes cantidades de agua y continúe por lo menos por 15 minutos (Una

Bañera o ducha debe estar disponible cerca de todas las instalaciones)

• Llame un Medico

• Después de lavar, aplique compresas humedad de la solución antes descrita a las partes afectadashasta tener orientación médica disponible.

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CAPÍTULO X / NUEVOS REFRIGERANTES

Los fabricantes de los CFCs han estado trabajando febrilmente y es así como por ejemplo la compañíaDUPONT, fabricante de los FREONES, esta introduciendo la nueva línea llamada SUVA (Marca Registrada deDUPONT), entregando las primeras producciones en su fabrica de Corpus Cristi del refrigerante SUVA 134ªque no produce ningún daño a la capa de Ozono (la curva de presión de vapor del 135ª es muy parecida alR-12).

Para ilustrar la magnitud del esfuerzo requerido DUPONT estima que invertirá US$1000 millones entransformar la línea antigua de CFCs en los nuevos refrigerantes, incluyendo la investigación pertinente.

Los nuevos refrigerantes son hidrofluorocarbonos (HFCs) ehidrocloro fluorocarbones (HCFCs). Los HCFCsque aunque tienen cloro, tiene una estructura tal, que permita la disipación del cloro en la baja atmósfera envez de la estratosfera bajando su potencial reducción del Ozono entre 2% y 10% de los CFCs tradicionales, alser más inestables por la inclusión de átomos de hidrógeno en su estructura.

Es posible decir que casi todos fluoroclocarbonos usados comercialmente puede ser remplazado por losnuevos HCFCs y HFCs, y lo que es más importante se prevé que las mezclas de HCFC- 22, HCF- 124 y HFC-152ª mas otros refrigerantes pueden remplazar a los actuales refrigerantes con conversiones mínimas en losequipos de refrigeración, incluyendo buenas propiedades para su uso con ciertos lubricantes.

Cabe hacer notar que los Estados Unidos, la refrigeración es la que ocupa el 40% del mercado de los CFCs.

Dentro de este segmento, la mitad se ocupa en el aire acondicionado de los automóviles y afines.

De la otra mitad el 95% se ocupa de la refrigeración comercial e industrial y los refrigeradores domésticos un5%, o sea solo un 1,2% del total de los CFCs ocupados.

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El uso de los CFCs como agentes de limpieza en la electrónica, propelentes, espumantes en la fabricación depoliuretanos espumados y halones como agente para apagar incendios tiene una tuertísima ocupación,cercana al 60% del total del uso y casi todos dañan la capa de Ozono.

De la lista de CFCs, se puede mencionar al R- 22 como uno de los pocos que tienen bajo efecto potencial

sobre el efecto del Ozono y no esta colocado en la lista de los refrigerantes prohibidos. Sin embargo, lapresión ejercida de los defensores del ambiente es tremendamente fuerte y la comunidad económica Europeaha acordado terminar el uso de los CFCs en 1997, dando pauta a los ambientalistas en los Estados Unidospara que sigan sus pasos. La FORD MOTORS CO. A partir de 1995 los acondicionadores del aire de esosautos, usan los nuevos refrigerantes. La ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY de los Estados Unidosquieren fijar metas más estrictas para los Fluorocarbonos (CFCs) eliminando su uso totalmente para el año2015. el problema es que se hace con la inversión en equipos antiguos si no se obtiene una totalcompatibilidad.

Por lo antes expuesto, es posible concluir que veremos antes de lo esperado la llegada de los nuevosrefrigerantes y de los equipos modificados para el uso de estos refrigerantes.

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Tabla de reemplazo de refrigerantes DU-PONT.

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Tabla de aceites utilizados con los nuevos refrigerantes en sistemas de

expansión directa

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Tabla de aceites utilizados con los nuevos refrigerantes en sistemas de

expansión directa

Temperaturas esperadas después del reemplazo con el nuevo refrigerante

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CAPÍTULO XI / RECUPERACION Y RECICLAMIENTODE REFIGERANTES




RECUPERACIÓN Y RECICLAMIENTO DE REFRIGERANTES

COMO IMPEDIR LA LIBERACION INESESARIA DE REFRIGEANTES AL AMBIENTE

Como es de saber todas las personas que manipulan equipos de refrigeración deben proteger el medioambiente de las emisiones de CFC Y HCFC.

Es por eso que hay que realizar todos los esfuerzos posibles para impedir que los CFC que actualmentecontienen los sistemas de refrigeración se liberen a la atmósfera.

A corto plazo, solo se puede lograr una disminución del consumo de CFC mediante la reducción de lasFUGAS de refrigerante de los sistemas existentes, y las causas principales de las perdidas de refrigerantepueden clasificarse en tres tipos:

1 Fugas propias.2 Fugas accidentales.3 Emisiones provocadas por procedimientos incorrectos al trasferir el refrigerante, ya sea para vaciar, o

para rellenar los sistemas.

Muchos de los métodos de prevención de perdidas de refrigerantes a base de los CFC deberían formar yaparte de de la practica corriente de los procedimientos de operación de los técnicos concientes. y los otrospodrían demandar una modificación de los procedimientos comunes.

Como ejemplo de políticas de procedimientos se tiene el caso de estados unidos, país en el cual la prevención

de perdidas de refrigerantes se enmarca dentro de la legislación vigente, la ley de protección del medioambiente (EPA) establece desde 1990 que es ilegal “tratar, mantener o desprenderse de los desechoscontrolados de manera que puedan causar la probable contaminación del medio ambiente o daño ala saludhumana” (capitulo 33 de la ley). Por lo tanto la práctica de soplar dentro de los condensadores y sistemas quecontengan refrigerantes debe parar inmediatamente. Nunca fue un buen procedimiento y ahora es ilegal en losestados unidos.

Cuando se constate que un sistema de refrigeración tiene fugas, debe procederse a su reparación antes deintentar su recarga. si se a perdido la totalidad del refrigerante del sistema, debe utilizarse nitrógeno para supresurización, seguido esto verificarse los lugares de la perdida y NUNCA presumir que era la única perdidadel sistema.

Definiciones de recuperación reciclaje y regeneración.

Estas definiciones corresponden a las establecidas en el proyecto de norma ISO 11650 para los sistemas derefrigeración y aire acondicionado.

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Refrigerante recuperado

Refrigerante que a sido retirado de un sistema de refrigeración con la finalidad de almacenarlo, reciclarlo,

regenerarlo o transportarlo

Recuperación

Proceso consistente en retirar un refrigerante en cualquier condición de un sistema de refrigeración ydepositarlo en un recipiente externo sin necesariamente probarlo o someterlo a tratamiento alguno.

Maquina utilizada en actividades de recuperación

Reciclaje

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Proceso consistente en reducir los contaminantes que se encuentran en los refrigerantes usados mediante laseparación del aceite, la eliminación de las sustancias no condensables y la utilización de filtros secadores denúcleo que reducen la humedad, la acidez y las partículas.

Maquina utilizada en actividades de reciclaje

Regeneración

Tratamiento del refrigerante usado para que cumpla con las especificaciones del producto nuevo, medianteprocedimientos que pueden incluir la destilación. Será necesario proceder a un análisis químico delrefrigerante a fin de determinar si responde a las especificaciones apropiadas del producto.

La identificación de los refrigerantes usados exige los análisis químicos que estipulan en las normasnacionales o internacionales para las especificaciones del producto nuevo.

Este termino entraña habitualmente la utilización de procesos o procedimientos disponibles únicamente enuna instalación de reacondicionamiento o de fabricación.

Recuperación de refrigerantes

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Verter el refrigerante en los cilindros de servicio es un procedimiento arriesgado. Esto siempre hay que hacerlosiempre utilizando el método prescrito por el fabricante.

Hay que tener mucho cuidado de:

1.- No llenar el cilindro en exceso2.- No mezclar refrigerantes de diferente graduación ni poner refrigerante de un tipo en un cilindro cuya

etiqueta esta marcada para otro tipo.

3.- Utilizar únicamente cilindros limpios, exentos de toda contaminación de aceite, ácidos y humedad, etc.

4.- Verificar visualmente cada cilindro antes de cada utilización y verificar regularmente la presión de loscilindros.

5.- Que el cilindro de recuperación tenga una identificación especifica según el país a fin de no confundirlo conun recipiente virgen

6.- Que los cilindros tengan válvulas separadas para el líquido y gas y estén dotados de un dispositivo dealivio de la presión,

cilindro de recuperación con válvula de alivio

Recipientes de refrigerantes desechables y recipientes que se pueden

devolver

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Los refrigerantes vienen envasados tanto en recipientes desechables como en recipientes que se puedendevolver, que se denominan comúnmente “cilindros”. Se consideran recipientes a presión y, en muchospaíses, por lo tanto están sujetos a legislaciones que reglamentan el transporte y la utilización de dichosrecipientes.

El uso de cilindros desechables es un signo de muy mala práctica: por lo general esos recipientes sedescartan después de su utilización t hay bastante refrigerante que se libera a la atmósfera debido a esoscilindros desechables.

No se recomienda su utilización en el informe de del comité de opciones técnicas sobre refrigeración, aireacondicionado y en 1994 se formula una propuesta para prohibir su utilización.

TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN

Dado que una unidad de recuperación permitirá extraer de un sistema más refrigerante a Base defluorocarbono que cualquier otro método que se pueda emplear, su utilización debe considerarse la norma yno la excepción.

Los contratistas, técnicos y propietarios de los equipos deben asegurarse, con tiempo, de que podrán disponerdel equipo de recuperación necesario. Su disponibilidad, su refinamiento, variedad y demanda están enaumento y esto da lugar a que se utilicen más ampliamente.

Al igual que con las bombas de vacío, las unidades de recuperación funcionarán de modo más eficiente si lalongitud de las mangueras de conexión es la más corta posible y su diámetro el más ancho posible. Undiámetro de 3/8” para la manguera debería ser la medida mínima pero, preferiblemente, ser de 1/2”. De

cualquier manera, no debe utilizarse como excusa no emplear una unidad de recuperación simplementeporque no se la pueda colocar próxima al sistema. Si hay que utilizar mangueras más largas, todo lo quesucederá es que la operación de recuperación insumirá más tiempo.

Ya no hay ninguna razón aceptable ni excusa para dejar que los refrigerantes a base de Fluorocarbono seescapen en el ambiente.

Recuperación del líquido por compresión y aspiración (método “push/pull”)

Hay otro método para recuperar el líquido, más común que el descrito previamente, que se denomina método“push/pull”. Si puede UD disponer de un cilindro de recuperación, el procedimiento será satisfactorio si conectaUD. el cilindro de recuperación a la válvula de vapor de la unidad de recuperación y la válvula de líquidos delcilindro de recuperación al lado correspondiente al líquido en la unidad desactivada. La unidad derecuperación aspirará (movimiento “pull”) el refrigerante líquido de la unidad desactivada cuando hagadisminuir la presión en el cilindro de recuperación.

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El vapor aspirado del cilindro de recuperación por la unidad de recuperación será entonces pujado(movimiento “push”) de vuelta, o sea, comprimido hacia el lado correspondiente al vapor en la unidaddesactivada.

Utilización del compresor del sistemaSi hay que retirar el refrigerante de un sistema y el sistema está dotado de un compresor que funciona, sepuede utilizar el compresor para recuperar el refrigerante. Una vez más, la disposición de las válvulas en elsistema afectará al modo exacto de proceder.

Se puede bombear el sistema de modo normal y verter de ese modo el refrigerante en un cilindro derecuperación enfriado, o tal vez poder utilizar sólo el cilindro de recuperación enfriado como condensador yrecipiente instalándolo en la salida del compresor.

Reutilización del refrigerante

El refrigerante recuperado puede volver a utilizarse en el mismo sistema del que se extrajo o retirarse del lugaren que se extrajo y tratarlo para su uso en otro sistema, según la razón de su extracción y su condición, o sea,según el nivel y tipo de contaminantes que pueda contener.Existen varios riesgos posibles en la recuperación de los refrigerantes y su recuperación y reutilización debevigilarse con cuidado. Los contaminantes posibles del refrigerante son los ácidos, la humedad, los residuos dela ebullición a alta temperatura y otras partículas. Aun los bajos niveles de contaminante pueden disminuir lavida útil de un sistema de refrigeración y se recomienda que el refrigerante recuperado se verifique antes devolver a utilizarlo.

El refrigerante proveniente de una unidad cuyo compresor hermético se haya quemado puede volver a usarsesi se ha recuperado con una unidad de recuperación que tenga incorporados un separador de aceite y filtros.Para verificar el contenido en ácidos de todo aceite regenerado, es necesario utilizar un pequeño equipo deverificación del aceite lubricante. De costumbre, se trata simplemente de rellenar una botella de verificacióncon el aceite a verificar y mezclarlo con el líquido de verificación que se haya en la botella. Si el color queadquiere la mezcla es púrpura (rojo subido que tira a violáceo), el aceite no está contaminado. Si el líquido sevuelve amarillento esto indica que el aceite es ácido y que el aceite/refrigerante no debe utilizarse en elsistema. El material en cuestión debe enviarse a que se someta a regeneración o se destruya.

Máquinas de pasos múltiples

Las máquinas de pasos múltiples recirculan el refrigerante recuperado muchas veces a través de filtrossecadores. Después de cierto lapso de tiempo o de cierto número de ciclos, el refrigerante se transfiere a uncilindro de almacenamiento. El tiempo no constituye una medida fiable para determinar en qué grado elrefrigerante ha sido bien reacondicionado, debido a que el contenido de humedad puede variar.

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Filtrado de pasos múltiples.

La persona que está utilizando el equipo de reciclaje debe tener en cuenta varios problemas en esta instancia.Primero ¿habrá que reincorporar el refrigerante al mismo sistema? Si el sistema debe ser desmantelado, porejemplo, hay que considerar otros factores. Si el refrigerante debe ser reincorporado, la próxima cuestión a

considerar es la condición del refrigerante. Cuando se separa el aceite del refrigerante, la gran parte de loscontaminantes están en el mismo. Las máquinas recicladoras de refrigerante utilizan en su mayoría filtrossecadores para extraer toda humedad y acidez restantes, así como las partículas. En general, se consideraaceptable reincorporar este refrigerante al sistema.

El verdadero problema se plantea cuando hay quemadura en el compresor hermético. Esto sucede cuando seproduce unba falla eléctrica dentro del compresor del sistema de refrigeración y puede deberse a unadiversidad de factores. La contaminación del refrigerante en este caso puede variar entre ligera y grave pero elverdadero villano de la historia es el aceite.

MANIPULACIÓN SEGURA DEL REFRIGERANTE RECUPERADO

Familiarícese bien con su equipo de recuperación. Lea el manual del fabricante y aplique todos los métodosprescritos e instrucciones cada vez que utilice el equipo.

Los refrigerantes líquidos pueden producir quemaduras por el frío. Evite la posibilidad de contacto utilizandoguantes adecuados y vestimenta o camisas de manga larga.

El refrigerante que se está recuperando puede provenir de un sistema muy contaminado. El ácido es uno delos productos de descomposición; puede haber tanto ácido clorhídrico como fluorhídrico (el ácido fluorhídricoes el único que puede atacar al vidrio). Debe tenerse sumo cuidado de que el aceite que se derrame de losvapores del refrigerante no entre en contacto con la piel ni la superficie de la ropa al efectuar el servicio delequipo contaminado.

Use siempre ropa e implementos de protección como anteojos de seguridad y calzado protector, guantes,casco protector, pantalones largos y camisas de manga larga.

Los vapores del refrigerante pueden ser nocivos si se inhalan. Evite la absorción directa y disponga siemprede ventilación a nivel bajo.

Asegúrese de que toda la alimentación esté desconectada y que el equipo en que se procederá a larecuperación no tenga nada en funcionamiento. Desconecte y deje cerrada la alimentación con un dispositivode cierre aprobado.

La reglamentación nacional puede exigir que utilice siempre recipientes de recuperación certificados por elMinisterio de Transporte. Pueden obtenerse recipientes de los distribuidores de refrigerantes.

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No exceda nunca el nivel seguro de peso del líquido del cilindro que se basa en el peso neto. La capacidadmáxima de todo cilindro es de 80% del peso bruto máximo.

Cuando mueva un cilindro, utilice un equipo apropiado dotado de ruedas. Asegurese de que el cilindro estéfirmemente afirmado con correas cuando el equipo es un pequeño carro de mano. NUNCA haga rodar el

cilindro sobre su base o acostado de un lugar a otro. Utilice un carro elevador motorizado para loscontenedores de media tonelada para el refrigerante recuperado de los equipos de gran tamaño.

Utilice mangueras de calidad superior. Asegúrese de que estén unidad correcta y firmemente. Inspeccionetodas las uniones de manguera frecuentemente.

Las mangueras y los alargues eléctricos presentan el riesgo de que se pueda tropezar con ellos. Prevenga unaccidente de este tipo colocando barreras y carteles apropiados. Ubique las mangueras atinadamente, dondeel riesgo sea mínimo.

Hay reglamentaciones que exigen se recoja el refrigerante usado en cilindros o tambores rellenables quecuentan con la aprobación del Ministerio de Transporte.

Coloque etiquetas en el cilindro o recipiente/contenedor de conformidad con lo que especifica lareglamentación.

Si se trata de un trabajo de regeneración, póngase en contacto con la planta de regeneración de supreferencia para hacer los arreglos necesarios para el transporte.

Asegúrese de que todos los cilindros están en condición segura, tapados como corresponde y con la debidaidentificación.

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LISTADO PARTICIPANTES (MONITORES ) 1° CURSO

1.- Sergio Bahamondes Rivera. Técnico Superior en Refrigeración, con mención en Refrigeración Industrial. INACAP.

2.- Luis Coloma Rodríguez. Técnico en Refrigeración y Aire Acondicionado. Ingeniero en Climatización y Refrigeración Industrial.INACAP.

3.- Arnoldo Garrido Sagrado. Técnico Superior en Refrigeración, con mención en Refrigeración Industrial. INACAP.

4.- Pedro Noll Martínez. Técnico Superior en Refrigeración, con mención en Refrigeración Industrial. INACAP.

5.- Sergio Seguel Salazar . Ingeniero en Climatización y Refrigeración Industrial. INACAP.

6.- Luis Faundez. Ingeniero en Climatización. Universidad de Santiago de Chile.

7.- Víctor Andrade. Ingeniero en Climatización. Universidad de Santiago de Chile.

8.- Roberto Santander Moya. Dr. Ingeniero en Mecánica (Área de Termofluídos). Universidad de Santiago de Chile.

9.- Klaus Peter Schmid. Estudios de Ingeniería Civil Eléctrica. Técnico Comercial Bilingüe en Producción y comercio. Director de la

Cámara Chilena de Refrigeración y Climatización A.G. y DITAR.

10.- Ramón Meza Henríquez. Técnico Industrial en la especialidad de Refrigeración y Aire. Acondicionado.-Profesor de EducaciónMedia Tecnológica en Aire Acondicionado.

11.- Julio Meza Henríquez. Técnico Industrial. Profesor del Liceo Industrial Ernesto Pinto Lagarrigue

12.- Ricardo Arévalo Garcés. Técnico en Aire acondicionado y Refrigeración. Profesor de Educación media técnico profesional dela especialidad de Refrigeración y Climatización del Liceo Industrial “Hernán Valenzuela Leyton” Hualpencillo, Talcahuano.

13.- Luis Pérez González. Ingeniero de Ejecución en Aire Acondicionado y Refrigeración. Universidad Técnica del Estado.

14.- Jorge Alfredo Sandrock Hildebrandt. Presidente de la “Cámara Chilena de Refrigeración y Climatización A. G.” .Miembro del

Directorio de “DITAR Chile”. Miembro del Comité de Estudios “ASEXMA.

15.- Fernando del Carmen Lobos Ramírez. Técnico de nivel superior Mecánico Máquinas Refrigerante. Armada de Chile.

16.- Luis Eduardo Mora Riquelme. Ingeniero Naval Electricista. Licenciado en ciencias de la ingeniería, con mención enElectricidad. Academia Politécnica Naval. Armada de Chile.

17.- Julio Jorge Espinoza Cáceres. Técnico Nivel Superior Mecánico Refrigerante (Armada de Chile).

18.- Ricardo José Hernández Erices. Ingeniero de Ejecución en Gestión industrial (Universidad Federico Santa María). TécnicoUniversitario en Electrónica. Centro de Formación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

19.- Alfonso Uribe Oyarso. Técnico Universitario en electricidad (Universidad Técnica del Estado). Ingeniero de Ejecución enGestión Industrial. (Universidad Técnica Federico Santa María). Operador de plantas de producción de vapor de medianapresión. Instalador electricista. Superintendencia de Electricidad y Combustibles. Centro de Formación Técnica Lota Arauco.(Dependiente de la Universidad de Concepción).

20.- Iván Castro Bustos. Ingeniero de Ejecución Mecánico (Universidad del Bio - Bio). Técnico en Refrigeración Industrial(INACAP). Centro de Formación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

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LISTADO PARTICIPANTES (MONITORES) 2° CURSO

1.- Eduardo Manuel Rojas Zárate. Ingeniero Civil Mecánico. Licenciado en Ciencias de la Ingeniería. Post Título Diplomado:Especialista en Análisis de Fallas y Selección de Materiales. Docente Universidad de Antofagasta. Ingeniero de Scott&Scott.Antofagasta.

2.- José Jorge Soto Martínez. Ingeniería en Refrigeración (USACH). Empresario. Ingeniería térmica Friosovit Ltda. Quilpue.

3.- Duillio Yuvimir Tassistro Ratti.. Técnico en Refrigeración Mención Refrigeración Industrial. INACAP. Empresario. Temuco.

4.- Flavio Marcelo Carrasco Gutiérrez. Empresario. Socio de Archiclima. Temuco.

5.- Eliseo Espinoza Leviman. Técnico Electromecánico Instituto IADE. Frío Loa Ltda. Calama.

6.- Lino Daniel Saavedra Fuentes. Empresario: Gerente General. Frío Loa Ltda. Calama.

7.- José Emiliano Celis Allendes. Empresario. Concepción.

8.- Hugo Guillermo Lamas Barrios. Técnico en refrigeración de la escuela de Ingeniería Naval de la Armada. Técnico enrefrigeración Independiente de la Primera Región de Chile. Iquique.

9.- Fernando Omar Ortega Guerra. Técnico Universitario Mecánica Industrial Microempresario Dueño de la empresa SergemanLtda. Valparaíso. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

10.- Jorge Alejandro Osorio Arroyo. Ingeniero de ejecución en Refrigeración y Climatización Industrial. Técnico a nivel superior enRefrigeración. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

11.- Cristian Castañeda Tobar . Ingeniero Ejecución Mecánico, Mención en Climatización, Refrigeración y Acondicionado.CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

12.- Juan Carlos Muñoz Martínez. Electrónico Industrial INACAP. Curso de Refrigeración Industrial y Aire Acondicionado.INACAP. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

13.- Enrique Luis Aparicio Bernat. Ingeniero Civil Químico. Gerente general de Icer Ltda. CAMARA CHILENA DEREFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

14.- Roberto Labbé Robles. Ingeniero de Ejecución en Mecánica, con mención en Climatización. Post grado en gestión yordenamiento ambiental. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

15.- Alejandro Osvaldo Pirce Alcayata. Ingeniero mecánico. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIREACONDICIONADO Y DITAR.

16.- Fernando Álvarez Cáceres. Técnico en aire Acondicionado Refrigeración. INACAP. Empresario. CAMARA CHILENA DEREFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

17.- Juan Pablo Hernández Gálvez. Mantenedor. Especialista de Equipos de Refrigeración y Aire Acondicionado. Instructor.Codelco Chile, División Norte.

18.- José. Rojo Segura. Mantenedor mayor de refrigeración. Codelco. Chile División Norte.

19.- Moisés Gere Molina. Técnico Superior en Electricidad Industrial. Ingeniero en Climatización y Refrigeración Industrial. INACAP.

20.- Lidia Ruth Colipai Cares. Especialidad Refrigeración y Aire Acondicionado. Profesora para la Educación Técnico Profesional.Centro Educacional Baldomero Lillo. Santiago.

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LISTADO PARTICIPANTES (MONITORES) 3° CURSO

1.- Cipriano Armando Riquelme Hernández. Ingeniero de Ejecución en Calefacción Refrigeración y Aire Acondicionado.Empresario. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

2.- Roldan Díaz Delgado. Ingeniero mecánico de ejecución especialización en climatización. Canadá. Diplomado en gestión denegocios. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

3.- Eduardo Antonio Gómez Morales. Ingeniero de Ejecución en Calefacción Refrigeración y Aire Acondicionado. Técnico enInstalaciones Eléctricas. Centro de Formación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

4.- Héctor Enrique Yubini Carreño. Técnico de Nivel Superior en Refrigeración Industrial (INACAP). Motorista, INACAP. Centro deFormación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

5.- José Sergio Faundez Sánchez. Técnico Nivel superior en Máquinas Eléctricas, Refrigeración, y Aire acondicionado. Centro deFormación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

6.- Álvaro Velásquez Bazaes. Centro de Formación Técnica Lota Arauco. (Dependiente de la Universidad de Concepción).

7.- Peter Yufer Sulzer. Ingeniero de ejecución en mecánica. Empresario. CAMARA CHILENA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE

ACONDICIONADO Y DITAR.

8.- Juan Jesús Bustamante Poblete. Ingeniero de ejecución en Refrigeración, Calefacción y Aire Acondicionado. Central deServicios Técnicos de Fensa Mademsa.

9.- Mauricio Alejandro Saldivia Flores. Técnico en Electromecánica. Central de Servicios Técnicos de Fensa Mademsa.

10.- Patricio Alberto Saavedra Romero. Técnico Electromecánico INACAP. Técnico Refrigeración Industrial INACAP. Diplomadoen Refrigeración (INACAP). Mimet – Inema.

11.- Iván Rodríguez Valderrama. Técnico Refrigeración Instituto Profesional INACAP. Diplomado en Refrigeración, dictado porINACAP. Mimet – Inema.

12.- Oriel Alberto Rivera Díaz. Técnico de Nivel Superior en Mecánica de maquinaria Naval. Especialista en Refrigeración.Instructor y Profesor Militar. Armada de Chile. Viña del Mar.

13.- Rigoberto Duardi Contreras Carrasco. Técnico Mecánico de Maquinas Nivel Superior con sub. Especialidad en refrigeraciónTécnico Mecánico de Nivel Superior. “Técnico nivel superior mecánico de maquinas”. Armada de Chile. Viña del Mar.

14.- José Pinochet Navarro Técnico Nivel Superior Mecánico Refrigerante, Armada de Chile. Viña del Mar.

15.- Juan Enrique Fuentes Contreras. Profesor Técnico industrial. Tercer año Ingeniería de Electricidad. Profesor de estadoPostítulo en docencia y postítulo en informática. Temuco.

16.- José Manuel Muñoz Espina. Curso “Básico de máquinas” en Escuela de Ingeniería Naval. Técnico en maquinaria NavalEscuela de ingeniería naval Técnico en “Refrigeración y Aire acondicionado” en Escuela de Ingeniería Naval. TécnicoIndependiente de Iquique.

17.- Hernán G. León Cisternas. Ingeniero Civil de Industrias con diploma en Ingeniería Química. CAMARA CHILENA DEREFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO Y DITAR.

18.- José Rojas Sandoval. Técnico en Refrigeración Industrial. INACAP. Empresario dueño de Fío Rojas.

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19.- Adolfo Alexis Andrade Sánchez. Estudios en Ingeniería en ejecución en Refrigeración, calefacción y aire acondicionado.Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, y el Titulo de Ingeniero Naval Mención Máquinas Marinas. Diplomado en SaludOcupacional y Prevención de Riesgos, dictado por el Instituto de Salud Pública y la Facultad de Ciencias Medicas de laUniversidad de Santiago. INACAP.

20.- Aníbal Vergara Vega. Iingeniero de Ejecución en Refrigeración, Calefacción y Aire Acondicionado. Universidad Técnica delEstado. Empresario independiente con contrato de exclusividad para Sindelen. SINDELEN.


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