EL INFLADOR DE BICICLETAS Y LA CARGA DEL SIFN

Algunos habrn notado que al utilizar el inflador, este se calienta al usarlo, los menos se habrn preguntado por qu?, a veces ensayando a modo de explicacin puede pensarse que es el roce del embolo sobre el cilindro, pero si por ello fuere, debiera calentarse parejo a todo lo largo y en realidad se calienta cada vez ms hacia el extremo por donde sale el aire comprimido, este hecho es muy fcil comprobarlo. Deberemos recurrir a la fsica para explicarlo, segn las leyes de los gases estos mantienen una relacin constante entre presin, volumen y temperatura y entonces, si a una masa constante de gas le cambiamos su presin aumentndola, aumenta su temperatura. Es lo que ocurre con el inflador a medida que movemos el mbolo, vamos aumentando la presin por lo tanto va aumentando la temperatura llegando al mximo en el extremo de salida del aire. En algunos hogares existe todava el uso de fabricar soda en casa con unos envases de acero inoxidable y una garrafa de gas carbnico, quien haya tenido la experiencia sabe que al agregar el gas al agua contenida en el cilindro o esfera, segn el caso, el extremo de la garrafa de gas carbnico se enfra bastante (puede hacerse la experiencia sin conectar el sifn y se llega a producir hielo inclusive en la cabeza de la garrafa de gas,) podemos y debemos recurrir a la fsica una vez mas y en realidad explicarlo como el proceso inverso al ya mencionado del inflador, la disminucin de la presin disminuye la temperatura del gas y por ende enfra la salida de la garrafa.

Y dirn ustedes, que tiene que ver el inflador y el sifn en esto? Veamos: Enfriar ya sea el aire de un recinto o agua, implica sacar calor del aire o del agua y llevarlo a otro recinto a mayor temperatura, o sea vencer el primer principio de la termodinmica aquel que dice el calor fluye de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura. Para ello nos valemos de diversas tcnicas que llamamos ciclos de refrigeracin, siendo dos de ellos los ms usados en instalaciones de aire acondicionado. CICLOS DE REFRIGERACIN:

CICLO DE REFRIGERACIN POR ABSORCIN (vase el personaje de blanco y el respeto de los paisanos)

CICLO DE RERIGERACIN POR COMPRESIN

CICLO DE REFRIGERACIN POR COMPRESIN

FASE 0 Si tenemos un cilindro que dispone de un embolo desplazable y

tenemos en su interior un gas, tendremos una temperatura inicial (T in) a una

presin inicial (P in) y lo mismo tenemos en el exterior del cilindro (T in).

FASE 1 luego desplazando el embolo a su posicin superior habremos

comprimido el gas es decir tendremos (P +) y como sabemos que al aumentar

la presin aumenta la temperatura tendremos una (T +), (EL EFECTO DEL

INFLADOR), en ese estado y por el primer principio de la termodinmica el

calor fluir del interior a mayor temperatura al exterior del cilindro.

FASE 2 luego de un tiempo las temperaturas en ambos

lados del cilindro sern iguales o sea en equilibrio, pero la

presin en el interior del cilindro ser alta o sea

tendremos (P +) y (T in) (si consideramos el exterior

infinitamente grande este no habr cambiado de

temperatura)

FASE 3 si en este estado llevamos el cilindro a un recinto cerrado es decir el

exterior del cilindro es relativamente chico y descomprimimos el cilindro,

tendremos una presin menor y por el efecto inverso a la compresin una

temperatura menor, (EL EFECTO

DE LA CARGA DE GAS EN EL

SIFN), ahora el calor fluir en

sentido contrario, pero el recinto

externo al cilindro no dispone de

infinita cantidad de calor por ende

al ceder el mismo al interior del

cilindro la temperatura

disminuir lo cual es el efecto

buscado, hasta llegar a igualar las

temperaturas FASE 4 de

equilibrio, y a partir de all

retirando el cilindro del recinto cerrado, comenzar un nuevo ciclo.

El recinto exterior mencionado puede ser el interior de la heladera, una

habitacin, etc.

Como vimos valindonos de principios de la fsica hemos conseguido extraer

calor de un recinto y expulsarlo al exterior.

Si ha comprendido como es el proceso de enfriamiento por compresin, siga, sino vuelva a

leer desde FASE 0

Pero resulta poco prctico andar traficando con el cilindro a cuestas, de

adentro para afuera, por lo tanto hemos reemplazado componentes de las

fases mencionadas por otros que sin modificar los principios utilizados nos

permiten hacer el ciclo continuo y sin tener que mover los componentes.

COMPONENTES DE CICLO DE REFRIGERACIN POR COMPRESIN

La fase 1 del ciclo la realiza el COMPRESOR,

Estos pueden ser: los llamados alternativos, o de pistones siendo los ms

antiguos y comunes, hoy se los ha reemplazado parcialmente por otros, como

ser Scroll, Screw (tornillo), centrfugos, dependiendo de distintas

particularidades de los distintos gases utilizados y el destino de los ciclos

Desde el compresor el fluido refrigerante es enviado mediante una caera al

CONDENSADOR, para cumplir aqu la fase 2, es decir sale calor del sistema

Qh, la salida de calor manteniendo la presin hace que los gases utilizados

comnmente llamados Fren o R, en estas condiciones, se condensen o sea

cambien de estado gaseoso a lquido, este cambio de estado si bien no es

fundamental permite disminuir de manera muy importante las dimensiones

de los componentes.

Los condensadores son un haz de tubos aleteados (parecido a un radiador de

automvil) llamado serpentina comnmente los hay de cuatro tipos

Condensacin por aire de conveccin natural, una serpentina plana vertical

permite la salida de calor, solo apto para pequeos sistemas (es la parrilla

caliente de la parte posterior de todas las heladeras familiares)

Condensacin por aire de conveccin forzada, generalmente es un ventilador

axial (vase lo que el viento se llevo) el que va forzar el paso de aire exterior

a travs de la serpentina quitando calor.

Condensacin por agua, en este caso el haz de tubos no tiene aletas y estn

todos sumergidos en un recipiente lleno de agua, donde el calor se transfiere

al agua, el agua caliente (35 grados) va necesitar ser enfriada por ello se la

lleva mediante una bomba, a una torre de enfriamiento (*), para luego volver

al condensador. (a 30 grados)

Condensacin evaporativa, (la menos comn) el haz de tubos es rociado

permanentemente con agua y un ventilador al forzar el paso de aire produce

la evaporacin del agua quitando gran cantidad de calor, estos son de

reducidas dimensiones, pero se necesita agua muy pura para evitar las

incrustaciones muy difciles de remover de los tubos.

El lquido a alta presin y temperatura normal, est listo y en condiciones de

ser llevado al recinto donde queremos extraer calor y para ello expandido en

la VLVULA DE EXPANSIN, pequeo dispositivo que cumple la misin

inversa del compresor, FASE 3

Esta vlvula de expansin, las hay de muy diversos tipos desde simple

filamentos de cobre (heladeras familiares e imposible de ver) hasta

sofisticadas y electrnicamente controladas (grandes equipos).

El lquido a baja presin es llevado a un haz de tubos llamado EVAPORADOR

para cumplir aqu la fase 4, es decir ingresa calor del sistema Qc, la entrada

de calor manteniendo la presin hace que el lquido utilizado, en estas

condiciones, se evapore o sea cambie de estado de lquido a gas,

Los evaporadores son un haz de tubos aleteados (parecido a un radiador de

automvil) llamado serpentina comnmente los hay de tres tipos

Evaporador de conveccin natural, una caja metlica rodeada de una

serpentina, solo apto para pequeos sistemas (es el llamado congelador,

ubicado en la parte interna y superior, de las heladeras familiares)

Evaporador de conveccin forzada, generalmente una serpentina plana

vertical compuesta de un haz de tubos aleteados, ms un ventilador

centrfugo (vase lo que el viento se llev) el que va forzar el paso de aire del

ambiente a travs de la serpentina cediendo calor.

Evaporador por agua, en este caso el haz de tubos no tiene aletas y estn

todos sumergidos en un recipiente lleno de agua, donde el calor del agua se

transfiere al interior de los tubos para permitir en cambio de estado del fluido

refrigerante, el agua fra (4 grados) se la lleva mediante una bomba, a

unidades terminales, llamadas FAN_COIL (cuando son pequeas) o U.T.A.

(cuando son de mayor tamao) para el acondicionamiento de los locales,

luego de cumplido con su cometido el agua no tan fra (10 Grados) regresa al

evaporador siempre impulsada por la bomba.

UTILIDAD DEL CICLO DE REFRIGERACIN POR COMPRESIN

Esta presente en los ms diversos equipos, cuya denominador comn es el de

tener menor temperatura que el medio que lo rodea y va desde:

Un surtidor de agua fra,

Pasando por la heladera familiar,

(En ambos casos de condensacin por conveccin natural, parrilla posterior)

Las heladeras comerciales, el freezer, las cmaras frigorficas, las vitrinas

exhibidoras de alimentos perecederos, los equipos de aire acondicionado de

ventana, los equipos splits,

Los equipos de aire acondicionado

llamados Roof-top,

Hasta las mquinas enfriadoras de lquidos para grandes edificios como hoteles, shoppings, museos, (En este caso de condensacin por agua, donde las entradas de ms adelante corresponden al agua enfriada y las de ms atrs al agua que debe ir a la torre de enfriamiento) (**)

En esta imagen se trata de una

M.E.L. (maquina enfriadora de

lquidos), de condensacin por aire,

el aire ingresa por las serpentinas

laterales y sale impulsado por los

ventiladores axiales visibles en la cara superior.

(**)Torre de enfriamiento: Equipo que se usa para enfriar agua en grandes

volmenes, el enfriamiento ocurre cuando se introduce el agua por la parte

superior de la torre, por medio de vertederos o boquillas para distribuirla en

la mayor superficie posible y al caer a travs de la torre, se pone en contacto

directo con una corriente de aire que fluye a contracorriente o a flujo

cruzado, con una temperatura de bulbo hmedo inferior a la temperatura del

agua, en estas condiciones, el agua se enfra por transferencia de masa

(evaporacin ) y por transferencia de calor sensible y latente del agua al aire,

lo anterior origina que la temperatura del aire y su humedad aumenten y que

la temperatura del agua descienda; la temperatura lmite de enfriamiento del

agua es la temperatura de bulbo hmedo del aire a la entrada de la torre,

constituyendo un sistema abierto de circulacin.