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LICENCIATURA INGENIERÍA EN ENERGÍA
“ESTUDIO SOBRE LA EVOLUCIÓN TECNOLOGICA DEL
CONSUMO DE ENERGÍA EN REFRIGERADORES DOMESTICOS”
INFORME FINAL DE
SEMINARIO DE PROYECTOS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
INGENIERO EN ENERGÍA
PRESENTA:
JOSÉ ANTONIO RODRIGUEZ MOLINA
ASESOR:
DR. JUAN JOSÉ AMBRIZ GARCIA
MAYO DE 2006
2
PARA:
Las personas más importantes en mi vida, mis padres María de
Lourdes y Eduardo gracias por el amor y apoyo incondicional
brindado, a mis hermanos Rosalba, Eduardo y Claudia; por su fe y
esperanzas depositadas. Y a todas aquellas personas que me apoyaron,
en especial Adriana.
Por último mi agradecimiento para el Dr. Juan José Ambriz García por
su colaboración en la realización de este trabajo.
3
Nomenclatura.
COP Coeficiente de operación; [-]
E Energía; [kJ],
h Entalpía específica, [kJ/Kg.],
I Irreversibilidad; [kW],
m Fracción de masa [-], •
m Flujo masico; [Kg./s],
p Presión; [bar],
P Potencia; [kW],
q Calor por unidad de masa; [kJ/Kg.],
oq Efecto refrigerante; [kJ/Kg.],
•
Q Flujo de calor; [kW],
oQ•
Carga térmica; [kW]
s Entropía especifica; [kJ/kgK],
T Temperatura; [°C ó K],
t Tiempo; [s],
u Energía interna especifica;[kJ/Kg],
v Volumen especifico; [m3/Kg.],
V Volumen; [m3]
W Trabajo por unidad de masa; [kJ/Kg.],
LBP Condiciones a bajas temperaturas de evaporación.
HBP Condiciones a altas temperaturas de evaporación.
4
Objetivo General.
Determinar cuales son las principales mejoras tecnológicas que han permitido la obtención de
mejores rendimientos energéticos de los refrigeradores domésticos.
5
Índice de contenido.
Capitulo1. Introducción. 1
1.1 Antecedentes 2
Capitulo 2. Conceptos Fundamentales. 5
2.1 Concepto de refrigeración. 6
2.2 Concepto de carga térmica. 6
2.3 Concepto de capacidad refrigerante. 6
2.4 El ciclo invertido de Carnot. 7
2.5 Concepto de COP 8
2.6 Condiciones para un COP óptimo 9
2.7 Modificaciones al ciclo de Carnot 10
2.7.1 Compresión húmeda 10
2.7.2 Compresión seca 11
2.7.3 Proceso de estrangulación 12
2.8 Concepto de presión 13
2.9 Concepto de temperatura 13
2.10 Concepto de trabajo y calor 13
2.11 Concepto de entalpía 15
2.12 Concepto de entropía 15
2.13 Concepto de humedad 16
2.13.1 Humedad absoluta 16
2.13.2 Humedad relativa 16
Capitulo 3. Componentes del refrigerador domestico. 17
3.1 Descripción y funcionamiento del refrigerador domestico 18
3.2 El compresor 20
3.3 El evaporador 21
3.3.1. Evaporador de corriente de aire natural 21
3.3.2. Evaporador de corriente de aire forzada 22
3.4 El condensador 23
3.4.1 Condensador de corriente natural 23
3.4.2 Condensador de corriente de aire forzada. 24
3.5 Tubo capilar 24
3.6 Filtros 25
3.7 Filtros deshidratadores 26
6
3.8 Deshidratadores de uniones de bronce 27
3.9 Deshidratadores recargables 27
3.10 Intercambiador de calor 28
3.11 Termostato 29
3.12 Temporizador 30
3.13 Puertas del refrigerador 30
3.14 Refrigerante 30
3.15 Aislamiento 31
Capitulo 4 Tecnología de ahorro de energía en refrigeradores domésticos. 33
4.1. Tecnologías en el uso eficiente de energía. 34
4.1.1 Potenciales de ahorro 34
4.2. El aislamiento 36
4.2.1. Incremento en el espesor del aislamiento de gabinete y puertas 36
4.2.2. Mejora de la resistividad del aislamiento 37
4.2.3. Paneles al vacío llenados con polvos aislantes 37
4.2.4. Aislamientos compactos al vacío 39
4.2.5. Paneles llenos de gas 40
4.2.6. Aerogel 40
4.3 El compresor 43
4.3.1 Compresores de alta eficiencia 44
4.3.2 Sistemas de doble compresor 46
4.3.3 Protectores térmicos de sobrecarga del compresor 47
4.3.4 Capacitores electrolíticos de arranque 47
4.3.5 Compresores de velocidad variable 48
4.4 El refrigerante 49
4.4.1 Tuberías 53
4.4.2 condensadores y evaporadores 53
4.4.3 Tubo capilar 53
4.4.4 Filtro secador 53
4.4.5 Carga de refrigerante 54
4.5 Mejoras en distintos componentes 54
4.5.1 Sellos de puertas 54
4.5.2 Ventiladores 54
4.5.3 Uso de un sistema de dos evaporadores 55
4.5.4 Mejorar intercambiador de calor 55
7
4.5.5 Usos de corrientes de convección natural 55
4.5.6 Válvulas de control de fluido ajustables 56
4.5.7 Reducción de consumo por descongelamiento automático 56
4.5.8 Descongelamiento ajustable 57
4.5.9 Inclinación del condensador 57
Capitulo 5 Conclusiones. 61
5.1 Resultados 62
5.1.1 El incremento en la resistividad térmica del aislamiento 62
5.1.2 Cambio de compresores 62
5.1.3 Mejorar sellos en puertas 63
5.2 Alternativas de ahorro 63
5.2.1 Selección del refrigerador 63
5.2.2 Ubicación del refrigerador 63
5.2.3 Apertura de puertas 64
5.2.4 Limpieza 64
5.3 Ahorros estimados a nivel nacional 64
Referencias 66
8
INTRODUCCIÓN En este capítulo se hace una breve reseña histórica en cuanto a los orígenes de la refrigeración
y sobre el panorama energético nacional e internacional, así como también se realiza una
descripción sobre el objetivo principal de este informe el cual enfatiza la tecnología utilizada
en los refrigeradores domésticos.
9
1.1 Antecedentes.
Desde los tiempos más remotos, el hombre conoció, en un nivel empírico, el uso de los
espacios cerrados que, debido a su disposición, permitían conservar determinados alimentos a
una temperatura menor que la del medio. Por lo general, dichos espacios eran cavernas que al
tener entrada y salida de corrientes de aire natural permitían la conservación.
Los primeros hombres se percataron de tal fenómeno y después de agruparse en rudimentarias
formas sociales lo utilizaron para su provecho, comenzando a almacenar grandes trozos de
carne para resguardarlos de la acción de los rayos solares cuando la caza escaseaba.
En la América precolombina, los emperadores aztecas organizaban grupos de individuos, que
desempeñaban la tarea de llevar hielo de los volcanes cercanos al Valle de México, es decir,
hasta la gran Tenochtitlán. El uso del hielo de los glaciares de las montañas nevadas también
lo realizaron los griegos y los romanos.
En el siglo XIX, la refrigeración artificial fue un producto de la industrialización, desde que se
produjo comercialmente el primer refrigerador doméstico en 1927 hasta la fecha, se ha
modernizado el gabinete y el sistema de refrigeración se ha hecho más eficiente, sin embargo,
el ciclo termodinámico no ha cambiado.
El ahorro de energía y el buen empleo de la misma, ya no es una opción sino una obligación
para todos los que habitamos este planeta. Las reservas de los recursos naturales que se
emplean para generar energía son cada vez menores, sin embargo, la demanda de energía es
cada vez mayor, ya que a medida que los parques industriales crecen y el uso de artículos
eléctricos en restaurantes, hoteles, tiendas y hogares se hace más común, la demanda de
energía eléctrica se incrementa, por lo que el suministro y distribución de la energía se torna
crítico.
Un artículo electrodoméstico que se hace indispensable en cualquier hogar del mundo es el
refrigerador, como lo hemos podido constatar a lo largo de nuestra vida. Existen de diferentes
características, según la función a desempeñar y pueden ser pequeños, medianos o muy
grandes.
10
El refrigerador actual es el resultado de más de un siglo de evolución a través del tiempo. El
sistema de refrigeración y su gabinete han sido optimizados por firmas como Mabe,
Whirpool, Samsung, Kelvinator, LG, etc. Estos fabricantes han ido mejorando la tecnología
aplicada a los refrigeradores domésticos, con la finalidad de hacerlos más eficientes.
Es interesante ver como una industria, que nació hace poco más de un siglo, con la única
finalidad de enfriar, ha podido llegar a ser la auxiliar de tantas otras industrias y comercios
transformando la vida social de millones de seres hasta el punto que se puede hablar con
sentido propio de las conquistas del frío.
Dentro de la refrigeración doméstica, existe la necesidad de contar con un compartimiento
congelador capaz de satisfacer las necesidades de enfriamiento que se requieren y con los
menores consumos de electricidad. La temperatura a la cual debe mantenerse dicho
compartimiento de alimentos es de 1 a 5°C, desafortunadamente, todavía la mayoría de los
usuarios no cuentan con refrigeradores que controlen automáticamente dicha temperatura; por
lo que ajustan manualmente sus refrigeradores a la temperatura que ellos consideran es la
adecuada.
La mayor parte del parque de refrigeradores domésticos en México utiliza el ciclo de
refrigeración por compresión. El motor eléctrico acoplado al compresor es el principal
consumidor de energía en este tipo de refrigeradores. La frecuencia con la que opera depende
de la señal que envía un termostato. Conforme la temperatura interna aumenta, más allá de
cierto límite definido por el control, regularmente manual, el compresor avanza y para en
cuanto alcanza la temperatura de consigna.
El consumo de energía depende de la rapidez con la que el ciclo de refrigeración puede bajar
la temperatura del interior del refrigerador (absorbe el calor de los alimentos), y de la
capacidad del gabinete para oponerse al flujo de calor a través de sus paredes; de esta forma
entre mejor sea el aislante, menor será el consumo de energía para una misma temperatura
ambiente. Este consumo también depende del volumen interior y de la temperatura a la que
quiere enfriarse; por lo tanto, para comparar la operación de refrigeradores debe establecerse
un índice que contemple los parámetros inherentes al diseño del refrigerador: volumen y
temperaturas interiores del congelador y del compartimiento de comida fresca.
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La mayoría de los hogares mexicanos que tienen electricidad cuentan con refrigerador de uso
interno, el cual durante un estudio de campo en la ciudad de México se demostró que
consume entre 30 y 40 % de la electricidad empleada para uso doméstico. Además de que la
refrigeración doméstica es responsable de poco más del 29% del consumo de electricidad en
los hogares asentados en clima templado y del 14 % en los de clima cálido en donde se usa
aire acondicionado.
En este informe se hace un análisis de la evolución tecnológica de los refrigeradores y el
impacto que tiene este avance en cuanto a su eficiencia de acuerdo con las disposiciones
oficiales que dicta la NOM-015-ENER-2002, “Eficiencia Energética de Refrigeradores y
Congeladores Electrodomésticos. Limites, Métodos de prueba y Etiquetado”.
12
CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
En este capítulo se estudian los conceptos fundamentales que intervienen en la refrigeración;
se inicia con el concepto formal de refrigeración, carga térmica, unidad refrigerante, ciclo
termodinámico de la refrigeración así como los conceptos de: presión, entalpía, entropía,
humedad, calor, trabajo y conductividad térmica los cuales son conceptos que es necesario
entender perfectamente para poder tener una idea clara de cómo opera un refrigerador
doméstico como el que se tiene en los hogares.
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2.1 Refrigeración.
Se define como refrigeración al fenómeno natural o artificial por medio del cual se logra
extraer calor de un espacio cerrado; esto es, hacer descender la temperatura de ese espacio con
respecto a la ambiental y mantener dicha temperatura por un lapso indefinido.
Se emplea el término refrigeración para indicar el mantenimiento de un cuerpo a una
temperatura menor que la de sus alrededores. Para mantener o producir esta baja temperatura,
es necesario transferir calor desde el cuerpo o espacio por enfriar.
2.2 Carga térmica o de calor.
La rapidez con que debe retirarse el calor del espacio refrigerado o material enfriado para
producir y mantener las condiciones de temperatura deseadas, se denomina "carga térmica o
de calor”.
En la mayoría de las aplicaciones industriales y domésticas, la carga total de calor en el
equipo de refrigeración es la suma del calor externo que se introduce al espacio refrigerado a
través de las paredes aisladas, espacios libres, etc., y el calor que debe retirarse del mismo,
con el objeto de reducir la temperatura de éste a las condiciones de confort o conservación
necesarias.
2.3 Unidades de capacidad refrigerante.
La especificación de los sistemas de refrigeración usualmente se da con base en las toneladas
de refrigeración que absorbe la unidad operando en las condiciones de diseño. Técnicamente
se refiere a la tonelada americana (2000lb = 907.2 Kg.). Una tonelada de refrigeración es
aproximadamente el efecto refrigerante o intercambio calorífico equivalente al obtenido por la
fusión de una tonelada de hielo que tiene un calor latente de fusión de 80 kcal/kg a 0°C.
Por definición se tiene: ( ) kcalkgkg
kcal 725762.90780 =⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ (1)
14
Con frecuencia, la tonelada americana de refrigeración se considera como una velocidad
refrigerante con base en un día (24 horas) de manera que:
kWs
kJsegkcalkcal
hkcal
horaskcalTR 516.35162.384.0
min4.503024
24725761 ====== (2)
2.4 El Ciclo de Carnot Invertido.
En la figura 2.1 se muestra el diagrama de una máquina térmica de Carnot invertida que
opera como refrigerador; la cantidad de calor QB se transfiere reversiblemente desde una
fuente a temperatura baja TB, hacia el motor térmico invertido. Este último opera a través de
un ciclo durante el cual se suministra trabajo neto Wneto al motor y la cantidad de calor QA se
transfiere en forma reversible a un sumidero a temperatura TA.
Figura 2.1 (a) Esquema de una máquina térmica de Carnot invertida.
(b) Diagrama temperatura – entropía del ciclo.
El ciclo de Carnot representa la máxima eficiencia posible de una máquina frigorífica entre
dos temperaturas y consta de las transformaciones reversibles esquematizadas en el diagrama
Temperatura-entropía de la Figura 2. 1(b).
15
Proceso 1-2; se da desde una zona de vapor húmedo a la presión p1 hasta vapor saturado seco
a una presión p2.
Proceso 2-3; se produce la condensación completa de vapor, mediante la cesión reversible de
calor a presión constante.
Proceso 3-4; esta transformación isoentrópica, desde el punto de líquido saturado (3) hasta la
presión correspondiente a la temperatura de evaporación; se produce con ello una mezcla
vapor-líquido (vapor húmedo 4) y una cierta cantidad de energía cedida por el sistema.
Proceso 4-1; se produce la vaporización parcial del líquido presente en el estado “4”; es una
transformación a temperatura y presión constantes, que permiten el cierre del ciclo.
La absorción del calor del foco frío en el proceso 4-1, es la operación de refrigeración
propiamente dicha, conocida como efecto refrigerante, y por tanto el único efecto útil del
ciclo.
Los demás procesos desempeñan la misión de hacer factible técnicamente, el transporte de
energía desde un foco frío a baja temperatura (espacio por refrigerar) hasta otro foco a
temperatura mayor (medio ambiente).Sin embargo, la imposibilidad real de todo proceso
térmicamente reversible impide que el ciclo inverso de Carnot (que es el de mayor eficiencia)
pueda llevarse a efecto en la práctica, sirve, no obstante, como una guía conveniente en los
propósitos de diseño para fijar las temperaturas que deberían mantenerse, con el fin de obtener
la mayor eficiencia.
2.5 Coeficiente de operación (COP).
Para poder determinar el grado de eficiencia del funcionamiento de un sistema de
refrigeración, se define un término que evalué numéricamente su efectividad refrigerante, con
base en la refrigeración útil y al trabajo neto del ciclo; dicho valor se denomina coeficiente de
operación y se expresa por la relación.
neto
B
WQCOP = (3)
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En donde QB es el calor suministrado al sistema por refrigerar, o sea la refrigeración útil y
Wneto el trabajo neto del ciclo.
2.6 Condiciones para un coeficiente de operación óptimo (COPóptimo).
Es deseable disponer del mejor COP posible, pues esto indica que una remoción de calor o
refrigeración dada, necesita para su operación el menor trabajo Wneto.
Figura 2.2 Refrigeración útil y trabajo neto del ciclo de Carnot representados por las áreas en
el diagrama de temperatura-entropía.
El calor en todo proceso reversible, si se consideran valores específicos de la entropía tiene
por valor:
∫=2
1
Tdsqrev (4)
Las áreas por debajo de la línea de un proceso reversible en el plano temperatura-entropía,
representan, por lo tanto, la energía en forma de calor que interviene en el proceso. Las áreas
de la figura 2.2 representan el equivalente en calor del trabajo neto suministrado y la cantidad
de refrigeración obtenida con el mismo. La refrigeración útil es el calor absorbido en el
proceso isotérmico 4-1, representado por el área que se encuentra debajo de la propia línea del
proceso 4-1. El área por debajo de la línea 2-3 representa el calor cedido en el ciclo.
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La diferencia entre el calor cedido y el calor absorbido en el ciclo, representa el equivalente
calorífico del trabajo neto Wneto o sea el área 1-2-3-4.
Por lo tanto una expresión de entropía equivalente del COP es:
BA
B
BA
BCarnotrefr TT
TssTT
ssTCOP
−=
−−−
=))((
)(
41
41 (5)
El COP del ciclo de Carnot es función únicamente de los límites de temperatura, y puede
variar desde cero hasta infinito. Si TA es pequeño, el COP aumentará; si TB es mayor
aumentará el numerador y disminuirá el denominador con lo que por ambos lados aumentará
el COP. Por consiguiente, el valor de TB tiene un efecto más pronunciado sobre el COP que
TA.
Los límites de temperatura vienen impuestos por el sistema de refrigeración adoptado,por lo
tanto, TA no puede ser menor que la temperatura del ambiente a la cual se expulsa el calor, y
TB no puede ser mayor que la temperatura de la región fría de la que se extrae el calor.
2.7 Modificaciones importantes del ciclo de Carnot, en un proceso real de
refrigeración.
Por consideraciones prácticas, es necesario llevar a cabo algunas modificaciones del ciclo
ideal de Carnot. Estos cambios se efectúan en el proceso de compresión 1-2 y el de expansión
3-4 que se presentan en las figuras 2.3 y 2.4.
2.7.1 Compresión húmeda.
Si se considera el proceso de compresión 1-2 de la figura 2.3, se llama compresión húmeda,
cuando el proceso completo tiene lugar en la zona de dos fases en presencia de pequeñas
gotas (nocivas para el funcionamiento del compresor, dando lugar a desperfectos materiales).
Aunque el estado final de la compresión, señalado en el punto 2 de la figura 2.3, corresponde
a vapor saturado seco, esto no sucede en la realidad debido a que, durante la compresión las
pequeñas gotas de líquido se vaporizan según un proceso de transferencia de calor que
requiere cierto tiempo para su realización completa.
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Figura 2.3 Sistema de trabajo en régimen húmedo en el diagrama T-s.
Los compresores de alta velocidad, son especialmente vulnerables a ciertas averías originadas
por líquidos residuales que no pueden eliminarse debido al corto tiempo disponible para tal
efecto, en el funcionamiento de la propia máquina para una transferencia de calor más
completa.
Por ejemplo, en un compresor que gire a 1800 rpm la compresión se realiza en 1/60 seg,
insuficiente para la eliminación total de la humedad del refrigerante, de tal manera que al final
de la compresión, el punto 2, sobre la línea de vapor saturado, representa únicamente las
condiciones medias de vapor sobrecalentado y líquido.
Otro posible peligro de la compresión húmeda, reside en el hecho de que las pequeñas gotas
de líquido pueden arrastrar el aceite de lubricación de las paredes del cilindro acelerando su
desgaste.
2.7.2 Compresión seca.
La compresión seca se realiza en completa ausencia de humedad y esto ocurre cuando el
refrigerante que entra en el compresor es vapor saturado seco como se muestra en la figura 2.4
19
Figura 2.4 Ciclo de refrigeración de Carnot utilizando compresión seca en el diagrama
temperatura- entropía.
Con la compresión seca el ciclo de refrigeración pierde la forma rectangular de Carnot debido
a que la temperatura del estado 2 de la figura 2.4, que es superior a la temperatura de
condensación, por lo cual el refrigerante abandona el compresor como vapor sobrecalentado.
El área del triángulo de sobrecalentamiento del diagrama T-s, representa el equivalente
calorífico del trabajo adicional necesario, para la obtención de la compresión seca que permite
eliminar la humedad en los cilindros del compresor.
2.7.3 Proceso de estrangulación.
Otra modificación importante en el ciclo de Carnot consiste en alterar termodinámicamente el
proceso de expansión. En el ciclo de Carnot la expansión es isoentrópica y el trabajo que se
obtiene de la misma se utiliza para mover al propio compresor o algún otro medio de
impulsión mecánica que permita continuar el ciclo.
Sin embargo, las dificultades prácticas tales como la complejidad de un sistema mecánico
adaptado con su lubricación adecuada y la de un mantenimiento efectivo de ese equipo
integrado, lo hacen inoperante ya que el trabajo de expansión (3-4) es insignificante
comparativamente con el de compresión (proceso 1-2).
Sin embargo, sigue siendo necesario reducir la presión de líquido en el proceso de expansión
(3-4) de la figura 2.4, con el fin de que esté en condiciones de absorber la carga de calor en el
siguiente proceso.
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Regularmente se usa un estrangulamiento, generado con una válvula u otro dispositivo
similar, de tal manera que si no existen cambios significativos de energía potencial ni cinética
y si no hay transferencia de calor apreciable, podrá cubrirse casi todo este proceso mediante
una expansión a entalpía constante durante el proceso (3-4) en el cual h3 = h4, proceso
irreversible que se verifica con un incremento de entropía entre los estados tres y cuatro de la
figura 2.4.
2.8 Presión.
La presión, que es una fuerza por unidad de área, es una de las propiedades termodinámicas,
más útiles porque se mide directamente con facilidad En relación con la teoría cinética, la
presión de un gas se debe a la variación de la cantidad de movimiento de las moléculas
cuando chocan con las fronteras del sistema (paredes del recipiente). Si el sistema es un
líquido, puede decirse lo mismo, excepto que el efecto de la fuerza de gravedad sobre la
presión en un punto debe incluirse más frecuentemente, aún en sistemas relativamente
pequeños.
2.9 Temperatura.
De acuerdo con la teoría cinética, la temperatura es una medida de la energía cinética media
de traslación de la molécula (en virtud de la transferencia de energía de la sustancia al
termómetro), pero es más importante que, desde el punto de vista macroscópico, la
temperatura de un cuerpo es su estado térmico considerado con referencia a su poder de
transferir calor a otros cuerpos.
2.10 Trabajo y Calor.
Para que se realice un trabajo, W, tiene que haber una fuerza actuando sobre el cuerpo que
mueve. El trabajo de una fuerza, F, se define por el desplazamiento dx de un cuerpo
(considerado como una partícula) multiplicado por la componente Fx de la fuerza en la
dirección del desplazamiento.
dxFdW x= (6)
21
Esta definición proporciona una unidad básica de energía, el Kgm (o bien, pie-lb), cuando la
fuerza se mide en Kg (o bien, lb) y el desplazamiento en metros (o bien, en pies).
El trabajo es energía en transición; esto es: solo existe cuando una fuerza vence una
resistencia y sólo cuando una fuerza se “mueve a través de una distancia”. Cuando el punto de
aplicación de la fuerza deja de moverse, no hay trabajo.
Contrasta el concepto de trabajo con el de energía interna. La energía interna es energía
almacenada; el cuerpo la contiene. Por el contrario, un cuerpo nunca contiene trabajo. El
cuerpo o el sistema puede tener capacidad para efectuar trabajo ó, al contrario, el trabajo
puede realizarse sobre el sistema, pero después de que está “dentro”, no es trabajo; puede
haberse convertido en energía interna.
Podemos imaginar al trabajo como si fuera energía que está toda disponible para convertirla
en alguna otra forma.
El calor, Q, es energía en transición (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente
debida a una diferencia de temperaturas entre los cuerpos o sistemas. En un sistema, el calor
se transmite por conducción, convección, y radiación, o por varios de ellos.
La conducción del calor tiene lugar en virtud de dos mecanismos: las moléculas o átomos
moviéndose más aprisa (con vibración en un sólido, movimiento en forma restringida en un
líquido), en las partes más calientes de un cuerpo, Estos transfieren una parte de su energía
por medio de choques a las moléculas adyacentes y los electrones libres proporcionan un
flujo de energía en el sentido de la temperatura decreciente.
La convección es estrictamente un medio de mover energía de un lugar a otro: es un
transporte de energía. Ocurre debido a que un fluido en movimiento recoge energía de un
cuerpo caliente y la entrega a un cuerpo más frío.
La energía térmica radiante se concibe como ondas electromagnéticas o cuantos (según
convenga), una emanación de la misma naturaleza que las ondas luminosas y de radio. Todos
los cuerpos irradian calor de manera que una transmisión de calor por radiación tiene lugar
debido a que un cuerpo caliente emite más calor que el que recibe y un cuerpo frío recibe más
calor del que emite.
22
Se observa que el calor, como el trabajo, es energía en tránsito; es un concepto de algo que se
mueve a través de una frontera saliendo de un sistema o entrando en él en virtud de un
potencial impulsor conocido como temperatura.
2.11 Entalpía.
Una propiedad, que sólo se define en relación con funciones puntuales y que a menudo
encuentra aplicación útil entre ingenieros y científicos, es la llamada entalpía (H, h). Es una
propiedad compuesta aplicable a todos los fluidos y se define por:
Jpvuh += y ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡+=
KgkJ
JpVUH (7)
Tiene las unidades de la energía, pero sólo representa energía bajo ciertas condiciones
definidas
2.12 Entropía.
Probablemente el concepto más difícil de comprender, pero el más útil de toda la
termodinámica es la entropía. Esta es semejante a otras funciones de punto o estado y tiene
valores únicos en todos los estados de equilibrio.
Desde un punto de vista práctico a menudo interesa el cambio de entropía entre dos estados en
equilibrio. El cambio de entropía de un sistema se obtiene llevando al sistema a lo largo de
una trayectoria reversible que conecte dos estados de equilibrio, dividiendo el calor agregado
al sistema en cada punto de la trayectoria por la temperatura del sistema y sumando el
cociente que se obtenga.
El cambio de entropía entre los estados S1 y S2 es:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡°−
=−=∆ ∫ KKgkJ
TdQSSS
2
112 (8)
El concepto de entropía ayuda a medir el grado de irreversibilidad de un sistema.
23
2.13 Humedad.
La humedad es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma
absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o el
grado de humedad.
2.13.1 Humedad absoluta.
Es la cantidad de agua contenida en un volumen de aire ( gramos de vapor de agua contenido
por metro cúbico de aire).Esta medida es independiente de la temperatura o la presión. La
cantidad de agua máxima que puede admitir el aire sin condensación sí varía con la
temperatura y la presión atmosférica. También la facilidad con la que éste absorbe vapor de
agua. En el caso de que el aire no pueda admitir más agua, se dice que el aire está saturado y
tendría una humedad relativa del 100%.
2.13.2 Humedad relativa.
Es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta
que podría admitir, sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de
temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad
ambiental. Si una masa de aire tiene el 50% de agua respecto a la máxima que podría admitir,
su humedad relativa es del 50%.
Como la capacidad del aire para absorber humedad varía con la temperatura, la humedad
relativa aumenta cuando desciende la temperatura; aunque la humedad absoluta se mantenga
invariable.
24
COMPONENTES DEL REFRIGERADOR DOMESTICO.
En este capítulo se describe el funcionamiento del refrigerador doméstico así como sus
componentes principales: compresor, evaporador, condensador y tubo capilar. Por otra parte,
se mencionan otros componentes como el temporizador (timer), las resistencias de deshielo,
aislantes, filtros, intercambiador de calor y refrigerante.
25
3.1. Descripción y funcionamiento del refrigerador doméstico.
El refrigerador es un electrodoméstico que se conecta a la red eléctrica y puede trasladarse
fácilmente de un sitio a otro. No se requiere ninguna licencia para instalar este equipo. Las
unidades vienen completamente montadas de fábrica y cargadas con refrigerante.
El compresor es el dispositivo que se encarga de mover el refrigerante y lo impulsa por un
ducto metálico hacia el condensador, el cual se forma por una serie de tuberías que pueden
unirse o soldarse sobre una lámina o bien en la parte posterior del gabinete. En el
condensador, el refrigerante se condensa; es decir, pasa del estado gaseoso al líquido y
elimina su energía.
Del condensador, el refrigerante circula por el deshidratador, que es un elemento dotado de
finas mallas metálicas en su interior con un compuesto denominado oxido de silicio (silica),
que se encarga de secar el refrigerante a su paso, es decir, le extrae toda la humedad que
pudiese tener. En el deshidratador, el refrigerante circula en estado líquido y de ahí pasa a la
línea o tubo capilar, denominado así porque su diámetro interno es tan pequeño como el de un
cabello.
El tubo capilar dosifica la entrada del refrigerante al evaporador o congelador, como
comúnmente se le conoce y, al mismo tiempo, contribuye a la estrangulación del paso del
refrigerante. Con lo anterior se logra una mejor condensación del refrigerante al elevar la
presión de las tuberías del condensador que se encuentran antes del tubo capilar en el sistema
de refrigeración. También ayuda a que la evaporación del refrigerante que viaja en su interior
en estado líquido se realice más eficientemente, al encontrarse libre de la restricción que la
línea capilar le impone a la entrada del evaporador.
El refrigerante que está en el evaporador, se evapora absorbiendo calor de su alrededor. El
evaporador se encuentra en la parte interna del gabinete, por lo que el calor que necesita el
refrigerante para evaporarse se obtendrá del interior mismo del gabinete a través de las
paredes de las líneas del evaporador, extrayendo dicho calor por conducción.
A la salida del evaporador se encuentra la línea de realimentación o de retorno, por donde
circula el refrigerante en forma de vapor y arrastra consigo el calor que absorbió en el
evaporador.
26
El refrigerante en estado de vapor es absorbido por el lado de succión del compresor que, a su
vez, con esta acción facilita la completa evaporación del refrigerante antes de su reingreso al
compresor.
A la salida del compresor, el refrigerante sale por la línea de expulsión del compresor hacia el
condensador, donde, para condensarse, se desprende del calor que necesitó absorber en el
evaporador y reinicia nuevamente el ciclo de refrigeración.
Este ciclo se repite continuamente mientras el equipo se encuentra en marcha y produce poco
a poco la refrigeración del interior del gabinete y de los productos contenidos.
27
3.2. El Compresor.
Se conoce genéricamente como compresor al que correctamente es una unidad de moto-
compresor.
El compresor pone en circulación el refrigerante que transporta la energía térmica, al sacarlo
del evaporador a baja presión y bombearlo hacia el condensador en forma de vapor
sobrecalentado, a una presión más alta. Los compresores que se utilizan en los refrigeradores
domésticos son muy pequeños, comparados con los que se usan en los sistemas de aire
acondicionado y de refrigeración comercial, según el tamaño de la unidad, su potencia oscila
entre 1/10 y 1/3 de HP.
Los compresores que se emplean en los refrigeradores domésticos están herméticamente
soldados y sellados (Figura 3.1). Son compresores de desplazamiento positivo y pueden usar
bombeo giratorio o alternativo. Estos compresores son fiables y duraderos, un refrigerador
doméstico común puede usarse ininterrumpidamente durante 20 años o más.
Figura 3.1 Compresor Sellado Herméticamente
Figura 3.2 Pistón interno del
Compresor.
28
3.3. El Evaporador.
Un evaporador es el dispositivo que absorbe el calor hacia el sistema de refrigeración. El tipo
básico de evaporador que se utiliza en un refrigerador doméstico es el de expansión directa,
también son llamados serpentines de tipo mixto, ya que dentro de él está el refrigerante en dos
estados: líquido y gaseoso, es decir, ni está seco, ni completamente inundado.
En condiciones normales de operación, el 95% del evaporador está lleno de líquido. El ciclo
de refrigeración comienza en el orificio de salida del tubo capilar. Al pasar por este orificio, el
refrigerante se expande y entra a la línea de conexión del evaporador que es de un diámetro
mayor.
El evaporador de un refrigerador doméstico generalmente es fabricado de tubo de aluminio y
puede tener aletas de diferentes formas, los evaporadores se pueden clasificar como de
convección forzada o natural, dependiendo si el aire que pasa a través del evaporador es
forzado por un ventilador o simplemente circula naturalmente por diferencia de densidades
entre el aire frío y el caliente. Otra forma de clasificar a los evaporadores es si el refrigerante
se evapora dentro o fuera de los tubos
3.3.1. De corriente de aire natural.
Los evaporadores de este tipo suelen tener forma de placa lisa y llevan estampados los
conductos del refrigerante. Son efectivos desde el punto de vista de la transferencia de calor y
requieren que el aire circule por encima de ellos. El aire de la parte inferior y de los laterales
puede fluir hacia el compartimiento de alimentos frescos. Utilizan sistemas de descongelación
manual o automática (Figura 3.3).
Figura 3.3 Evaporador de corriente de aire natural.
29
3.3.2. De corriente de aire forzada.
En éstos se utiliza un ventilador que mejora el rendimiento del evaporador y permite instalar
evaporadores de menor tamaño, ya que en los refrigeradores es importante ahorrar espacio.
Este tipo de evaporador suele estar incrustado en la unidad y no quedan a la vista por ello se
emplean conductos para regular la dirección del flujo de aire y desviadores para regular el
volumen de aire que llega a los distintos compartimientos.
Normalmente está hecho de aluminio y puede tener aletas para aumentar la superficie de la
tubería, las cuales están distanciadas para dejar que se acumule la escarcha y no bloque el
flujo de aire.
Figura. 3.4 Evaporador de corriente de aire forzada.
Figura 3.5 Ubicación del evaporador en el refrigerador.
30
3.4. El Condensador.
Un condensador es el dispositivo de los refrigeradores domésticos en el que se disipa el calor
absorbido de los alimentos a un medio circundante por medio de convección natural o
forzada. Todos los condensadores de los refrigeradores domésticos son enfriados por aire.
3.4.1. Condensador de corriente natural.
Algunos condensadores de convección natural se colocan en la pared exterior del refrigerador
y se fijan los tubos del condensador a la cara interior de la coraza metálica.
Figura 3.6 Posición del condensador y dirección del flujo de calor
31
3.4.2. Condensador de corriente de aire forzada.
Los condensadores de corriente de aire forzada se sitúan debajo del refrigerador doméstico y
normalmente en la parte posterior. El aire entra por un lado de la parte frontal inferior de la
unidad y sale por el otro lado
Figura 3.7 (a) En la izquierda condensador de corriente forzada, (b) Ubicación del
condensador de corriente forzada.
3.5. Tubo Capilar.
Las tuberías limitadoras de flujo de uso más común en refrigeración doméstica son los
llamados capilares. Su uso se destina a controlar el flujo de refrigerante en estado líquido del
condensador hacia el evaporador. Consiste en un tubo de diámetro reducido, pulido en su
interior, por el cual al pasar el refrigerante a alta presión sufre una pérdida de la misma, que lo
coloca en las condiciones de temperatura que se desean en el evaporador.
El diámetro interno de los tubos capilares varía según la capacidad del compresor del sistema
de refrigeración en el cual va a utilizarse.
El empleo del tubo capilar en un sistema de refrigeración es para lograr una completa y
correcta condensación del refrigerante en estado líquido antes de penetrar en el evaporador, y
una completa reducción de la temperatura en el mismo.
32
También es un medio de dosificar el refrigerante líquido que se acumula en la parte anterior
del condensador, para efectuar una continua alimentación hacia el evaporador para la
producción del frío.
3.6. Filtros.
Entre el condensador y la línea capilar que es la que alimenta de refrigerante en estado líquido
al evaporador, se conectan unos dispositivos llamados filtros y filtros deshidratadores, que
tienen la función de purificar el refrigerante que circula del condensador hacia el evaporador.
Los filtros consisten de un tubo de cobre provisto de una malla metálica fina en su interior del
mismo material, la cual impide el paso de las impurezas que pudiese arrastrar el refrigerante
para evitar la obstrucción del tubo capilar.
En caso de que el refrigerante arrastre más humedad de la tolerable y el filtro lo deje pasar
libremente hacia el evaporador, esto produce cristales de hielo que pueden obstruir el paso del
refrigerante e impedir la marcha correcta del sistema de refrigeración. El uso de los filtros es
solamente recomendable cuando se dispone de una bomba de alto vacío y de un medidor
Micrón-Gauge, para lograr una perfecta evacuación de la tubería antes de inyectar el fluido
refrigerante en el sistema de refrigeración. En caso contrario, es más recomendable el empleo
de filtros deshidratadores.
Figura 3.8 Esquema de un filtro para impurezas.
33
3.7. Filtros Deshidratadores.
Una variación de los dispositivos detallados anteriormente son los filtros deshidratadores, que
se emplean en los sistemas de refrigeración para remover pequeñas cantidades de humedad
que puedan existir en el refrigerante.
Es necesario recordar que la humedad es soluble en los refrigerantes sólo en muy pequeñas
proporciones y que si exceden estos niveles existe siempre el riesgo de un taponamiento de la
línea capilar por cristales de hielo a su entrada en el evaporador.
Los filtros deshidratadores consisten en un tubo de cobre que tiene en su interior dos mallas
de metal (una gruesa y otra fina) entre las que se encuentra colocado un desecante que
absorbe la humedad y purifica con ayuda de las mallas el refrigerante, a la vez que éstas
mantienen en su lugar ese desecante (Silicagel o Perlisilica).
Figura 3.9 Filtro deshidratador.
34
3.8. Deshidratadores de uniones de bronce.
Una variante de los filtros- deshidratadores la constituye la formada por los deshidratadores
de uniones de bronce que, a diferencia de los anteriores, no se sueldan en el sistema de
refrigeración y van conectados por medio de tuercas unión de bronce especiales para tubería
de cobre.
Estos deshidratadores tienen marcada en su parte inferior la dirección del flujo del fluido
refrigerante, ya que como sus dos extremos son iguales puede llegar a crearse una confusión
en cuanto a la manera en que van colocados en la tubería. Se fabrican en diferentes
capacidades (en hp) de acuerdo con la potencia del compresor que se opera. Cuando se
encuentran saturados de humedad es inevitable su sustitución. Tienen la desventaja de
presentar pérdidas de refrigerante a la altura de las tuercas unión.
3.9. Deshidratadores recargables.
Los deshidratadores recargables son los únicos que pueden utilizarse en un sistema de
refrigeración, ya que por su construcción es posible el cambio de la Silica de su interior. Este
tipo de deshidratadores también son de tuercas unión y en la actualidad su uso se destina casi
exclusivamente para la refrigeración comercial, ya que la capacidad más pequeña en que se
fabrican es de 1/3 a 1/2 de hp, o bien media tonelada de refrigeración.
Cuando en los refrigeradores domésticos se utiliza este tipo de deshidratadores, puede
presentar el inconveniente de ocasionar caídas de presión demasiado severas entre el
condensador y la línea capilar, con la perniciosa formación de burbujas en el refrigerante que
circula por él, o bien, golpes de aceite a la salida del deshidratador, que son pequeñas
porciones de aceite del compresor en estado líquido dentro de las tuberías.
La creación de golpes de aceite en el sistema de refrigeración es altamente perjudicial para el
compresor, ya que al existir aceite en estado líquido en las tuberías comienza a disminuir la
cantidad de aceite en su interior, por lo que las partes mecánicas que lo componen se pueden
dañar por falta de lubricación. Por tanto su uso no es recomendable en refrigeradores
domésticos con compresores de poca capacidad.
35
3.10. Intercambiador de calor
Se denomina intercambiador de calor a la unión exterior de la línea capilar con la línea de
retorno. Este tipo de contacto de intercambio de temperatura se puede establecer de tres
formas:
1. Al soldar ambas líneas por el exterior.
2. Al enrollar alrededor de la línea de retorno la línea capilar.
3. Al perforar la línea de retorno y hacer circular la línea capilar por su interior.
La función de este mecanismo consiste en asegurar que el gas comprimido por el compresor y
convertido a líquido en el condensador, esté completamente líquido en el capilar. Con el fin
de asegurar que la licuefacción del refrigerante sea completa, se hace pasar por esta unión el
frío que lleva la línea de retorno hacia la línea capilar, para que con la ayuda de éste se
complete bien la transformación del refrigerante del estado gaseoso al líquido. Este
procedimiento asegura una buena condensación y, por tanto, una correcta evaporación en el
evaporador.
Figura 3.10 Ubicación del intercambiador de calor.
36
3.11. Termostato.
El termostato de temperatura interior controla al compresor. Es un dispositivo que se conecta
a la red eléctrica y suministra energía al circuito de arranque y funcionamiento del compresor.
Es un dispositivo de temperatura que cierra el circuito cuando ésta alcanza un cierto nivel
máximo.
Para regular el compresor se utilizan varios métodos, pero todos se basan en la temperatura
interior. Independientemente del método que se utilice, el compresor será apagado por el
termostato, basándose en alguna condición del interior de la unidad refrigerada. Esta
condición se elige con la intención de mantener ambos compartimientos a la temperatura
correcta.
Durante mucho tiempo a este regulador se le llamó termostato o control de frío, es ajustable y
puede considerarse como un termostato de bulbo remoto. Los termostatos son pequeños, pero
suelen tener un dial graduado de gran tamaño. Los números oscilan de 1 a 10 y no tiene nada
que ver con la escala de temperatura real.
Los termostatos de refrigeración contienen un fluido en el bulbo sensor que ejerce presión
contra la pared inferior de un diafragma o fuelle.
Figura 3.11 Termostato.
37
3.12. Temporizador (Timer).
Este dispositivo es prácticamente un reloj, que avanza continuamente, 24 horas al día Cada 6,
8 ó 12 horas, el temporizador da vuelta a una leva apagando el sistema de enfriamiento del
refrigerador y energiza a la resistencia de deshielo para provocar la descongelación. El
temporizador se coloca en paralelo con el compresor y registra el tiempo transcurrido,
siempre que el compresor esté funcionando. El periodo de funcionamiento del compresor está
directamente relacionado con el número de veces que se abre la puerta, con la infiltración de
aire y con la colocación de comida caliente dentro del refrigerador.
3.13. Puertas del refrigerador.
Las puertas del refrigerador tienen un sello, una junta parecida a la goma pegada a la puerta.
Generalmente es blanca, almendra, negro o marrón. El trabajo del sello es confinar el aire
fresco dentro del refrigerador y el aire del medio ambiente mantenerlo fuera. El sello se alinea
con un imán, éste ayuda a sostener la puerta cerrada y a crear un sello justo.
3.14. Refrigerante.
Para contar con un refrigerante adecuado se requirió de una sustancia que fuera fácilmente
transformable del estado líquido al gaseoso y que al liberarlo del recipiente se evaporara; y
que, a la vez, también fuese relativamente fácil de transformar en líquido (condensarlo) para
poderlo volver a evaporar y obtener una producción uniforme de frío.
Los gases más aptos para refrigerar se desarrollaron después de innumerables pruebas de
laboratorio; éstos se fabricaron dado que su punto de evaporación, condensación y demás
cualidades son ideales para los propósitos del estudio en cuestión.
El más común de los refrigerantes es el R-12, que tiene dos nombres comerciales: Freón y
Genetrón. El más abundante y ampliamente conocido es el Freón, por lo que se denominará
de aquí en adelante Freón 12. El punto de ebullición del Freón 12 es de 29.83 °C a la presión
atmosférica. Las presiones promedio en el lado de succión de los equipos alimentados con
Freón 12 varían de 13 a 16 lb/pulg2 con una temperatura de evaporación en el refrigerante de -
12.2°C. El Freón 12 se mezcla con los aceites minerales en todas proporciones.
38
Es inodoro en pequeñas concentraciones, despide un ligero olor a éter cuando es mucho y
posee un grado mínimo de toxicidad. No es explosivo ni inflamable, y se puede utilizar para
extinguir fuego. Es estable hasta temperaturas que oscilen entre los 500°C y pesa cuatro veces
más que el aire.
Se sabe que los CFC juegan un papel importante en la destrucción de la capa de ozono y en el
cambio climático del planeta, en un esfuerzo por solucionar esta problemática fue adoptado el
Protocolo de Montreal en 1987 la cual regula la producción y consumo de estas sustancias.
Los progresos han llevado al desarrollo de refrigerantes como el R152a y R134a para
refrigeradores domésticos e industriales el impacto de estos nuevos refrigerantes se espera
resulte en la eliminación del consumo de Freón 12, en países desarrollados en 1997 y en
países en desarrollo en 2005.
El R134 a es una alternativa probada y está disponible desde 1991, principalmente operaba en
aires acondicionados de autos, pero actualmente es el único utilizado en los refrigeradores
domésticos; posee niveles de presión y propiedades comparables con el Freón 12.
3.15. Aislamiento.
Este componente del refrigerador es muy importante porque permite conservar la temperatura
adecuada dentro del gabinete. Mientras éste tenga un buen nivel de aislamiento, la capacidad
refrigerante aumentará, ya que entre el 50 y 60% de las pérdidas de calor en el refrigerador
se dan a través de las paredes de la puerta y el gabinete.
La mayoría de los investigadores y fabricantes de refrigeradores usan valores de resistividad
en unidades inglesas:
BTUFhrftR ⋅⋅
=2
(9)
Para cuantificar la resistencia térmica neta y la lgpu
R para la resistencia térmica específica
que es la que se utilizará, con las siguientes unidades:
lglg
2
puBTUFhrft
puR
⋅⋅⋅
= (10)
39
La mayoría de los países usan el sistema internacional para la conductividad o la resistencia
térmica, es decir:
sistividaddadConductivi
Re1
= (11)
Por lo que finalmente la conductividad tendría las unidades [W/m K].
Tabla 3.1 Resistividad Térmica.
Neta Específica
Unidades inglesas
BTUFhrftR ⋅⋅
=2
Unidades S.I
WKmR ⋅
=2
Unidades inglesas
lglg
2
puBTUFhrft
puR
⋅⋅⋅
=
Unidades S.I
WKm
mR ⋅=
R-1 0.18 R-1/pulg. 6.94
R-5 0.88 R-5/pulg. 34.6
R-20 3.52 R-20/pulg. 138.7
R-100 17.6 R-100/pulg. 693.5
40
TECNOLOGIA DE AHORRO DE ENERGIA EN REFRIGERADORES
DOMESTICOS.
En este capítulo se realiza una breve descripción sobre la evolución tecnológica que se ha
desarrollado en torno a los refrigeradores domésticos, mediante el análisis de los componentes
principales del refrigerador que han llevado a un importante ahorro de energía y, por ende, a
una mayor eficiencia. Los avances se centran principalmente en el compresor, evaporador,
condensador y materiales aislantes, los cuales forman el ciclo de refrigeración básico,
acompañados de algún freón como fluido de trabajo. También se hace mención de algunos
accesorios importantes como el termostato, temporizador, las resistencias de deshielo y el
intercambiador de calor.
41
4.1. Tecnologías en el uso eficiente de energía
4.1.1. Potenciales de ahorro.
Los potenciales de ahorro se refieren a la energía que se puede dejar de utilizar en los
refrigeradores domésticos; este ahorro de energía se ha logrado en mayor parte de dos
maneras que son:
• Disminuyendo la transferencia de calor con el exterior.
Esta primera opción se ha logrado incrementando la resistividad térmica del aislante y
disminuyendo las fuentes de calor del aparato.
• Haciendo más eficiente el sistema de refrigeración.
La segunda se logro al modificar algunos elementos del sistema de refrigeración; el principal
es el compresor que ha tenido gran posibilidad de mejora al paso de los años.
Existe un gran número de variables, opciones de diseño e innovaciones tecnológicas a nivel
internacional que han repercutido directamente en la disminución del consumo de energía en
refrigeradores domésticos y que actualmente se pueden encontrar en el mercado nacional y
otras más están en desarrollo; estas innovaciones aplicándose en forma individual o en
combinación con otras, han producido diferentes niveles de consumo de energía y obviamente
afectan en mayor o menor grado el costo de producción de los refrigeradores.
Adicionalmente, aunque algunas de ellas pueden desarrollarse fácilmente, otras opciones de
diseño requieren disponer de tecnologías de alto nivel para poder madurarse y utilizarse en
prototipos. Además, una vez desarrollados los prototipos es necesario realizar grandes
inversiones para poderlos producir en gran escala.
42
Se han realizan estudios, dirigidos a los siguientes componentes debido a su gran potencial de
ahorro de energía y su problemática ambiental los cuales con el paso del tiempo han hecho
mas eficientes a los refrigeradores domésticos, entre estas grandes mejoras podemos tener:
4.2. El aislamiento.
El material aislante; ya que entre el 50% y el 60% de las pérdidas de calor en el refrigerador
salen a través de las paredes de puerta y gabinete.
4.3. El compresor.
Compresores de alta eficiencia de velocidad variable o sistemas de doble compresor;
considerando que aproximadamente el 75% del total de la energía consumida en el
refrigerador se utiliza precisamente en el sistema de compresión del gas refrigerante.
4.4. El Refrigerante.
El gas refrigerante, ya que pertenece a la familia de los CFC (freón 12) y ha sido sustituido
por R-134a en los refrigeradores modernos.
4.5. Mejoras en distintos componentes.
Localización y mejoras en áreas del evaporador y condensador debido a que tienen una
influencia importante en el desempeño del refrigerador y su aplicación no involucra altas
tecnologías.
43
4.2. El aislamiento.
La espuma de poliuretano se usa casi universalmente en todos los refrigeradores como
aislante tanto en las paredes como puertas (algunos usan fibra de vidrio). Si se remplaza la
fibra de vidrio por espuma con el mismo espesor el flujo de calor a través de las paredes
disminuye, así se ve que el aislamiento térmico con alta resistividad térmica tiene el potencial
para ahorrar energía, sin pérdida del espacio útil si se incorpora dentro del refrigerador.
Muchos potenciales útiles en materiales y sistemas aislantes térmicos están disponibles
comúnmente. Existe también un gran número de artículos y patentes sobre éstos.
Si se incrementa el espesor de aislamiento de un refrigerador de 3.81 cm (1.5 pulg) a 7.0 cm
(2.75 pulg) en puertas y de 3.81 cm (1.5pulg) a 7.62 cm (3 pulg) en paredes con una
resistividad térmica de R = 7.7*pulg para la espuma de poliuretano, se logra un ahorro
importante de energía eléctrica al aumentar la resistividad del aislamiento.
Esto se puede obtener por el aumento del espesor del aislamiento o por el mejoramiento de la
resistividad térmica del aislamiento que se utilice.
4.2.1. Incremento en el espesor del aislamiento de gabinete y puertas.
Del 75% al 90 % de la energía requerida para refrigeración puede ser atribuida al desempeño
térmico del gabinete y su aislamiento. Adicionar al espesor del aislamiento de 1.27 cm (0.5
pulg) a 2.54 cm (1 pulg) se puede incrementar la eficiencia global del refrigerador en un
10%; la tecnología para implementar este cambio está disponible y la mejora en eficiencia es
significativa. Se requerirá invertir en maquinaria y moldes para ajustar el nuevo grosor del
aislamiento.
Pero el aumento de la resistividad no es función directa del aumento de espesor del aislante y
llegará un momento en el que cualquier adición en el espesor significa pequeñas reducciones
adicionales en el consumo de energía, o sea que no disminuye proporcionalmente. Otra
desventaja de esta opción es desde el punto de vista de diseño, al aumentar el espesor se
sacrifica el volumen interno del refrigerador. Además, como las dimensiones de las cocinas
son limitadas, hay restricciones en las dimensiones exteriores del refrigerador.
Así que se han hecho estudios en el campo de los materiales aislantes y existen técnicas
innovadoras al respecto.
44
4.2.2. Mejora de la resistividad del aislamiento.
La espuma de poliuretano es el aislante más usado para puertas y gabinetes; sólo una
compañía usa fibra de vidrio para el aislamiento en puertas. La fibra de vidrio puede
remplazar a la espuma de poliuretano y mejorar la resistencia al flujo de calor hacia el
gabinete. Algunas tecnologías como son la formación de microceldas en la espuma de
poliuretano son mejoras para aumentar la resistividad, pero aún no se ve cercano su uso.
4.2.3. Paneles al vacío llenados con polvos aislantes.
Un camino que está siendo explorado en cuestión de bajos vacíos es el uso de polvos muy
finos como material de relleno en un panel al vacío. Se ha probado una gran variedad de
materiales para este fin y varias compañías norteamericanas, francesas, alemanas, y japonesas
han producido paneles para su aplicación en refrigeradores. Los paneles son de 1 pulgada (2.5
cm) de espesor y podrán ser colocados en la cavidad del gabinete; el espacio sobrante se llena
con espuma (presumiblemente sin CFC's), como material estructural, incrementando
moderadamente los valores de resistividad.
Los materiales que se han usado como polvos aislantes, incluyen espuma de silica, polvo de
silica, perlita, fibra, lana de vidrio y varias combinaciones. Estos cubren un amplio intervalo
de costos, tamaño del polvo, densidad y resistividad térmica. La resistividad térmica de estos
materiales varía con la presión dentro del panel contenedor. Se puede probar el desempeño de
estos polvos al medir su conductividad térmica en un intervalo de presiones decrecientes. La
prueba se lleva a cabo en una cámara de presión radial, en la cual, el polvo se empaqueta entre
cilindros concéntricos con una diferencia de temperatura entre ellos. Esto se usa para medir la
transferencia de calor a través del polvo aislante a niveles variables de vacío.
Se observó que conforme la presión disminuye, en el polvo aumenta moderadamente la
resistividad térmica, hasta cerca de 100 Torr, punto donde la curva empieza a ascender muy
rápido; de aquí en adelante, la mayor medición de resistividad ocurre a la menor presión y un
pequeño incremento en la presión puede resultar en un gran decremento en la resistividad.
45
Para aplicaciones prácticas, la presión determina la factibilidad comercial, pues establece los
niveles de vacío necesarios para su instalación, con implicaciones de costo de producción,
integridad, duración del producto y funcionamiento sobre fallas de vacío.
Se han probado varios materiales en los laboratorios del Oak Ridge National Laboratory en
los E.U.A. [1] para determinar su funcionamiento como aislante. En general, se puede decir
que los productos de espuma de silica han trabajado muy bien pero son muy caros. Los
materiales baratos han trabajado bien (precipitado de silica, perlita) pero su presión máxima
es muy baja.
En General Electric [1] se han probado en refrigeradores paneles al vacío llenos de polvo con
precipitado de silica que es formado por la interacción del silicato de sodio (water glass) y
ácido sulfúrico, disponible comercialmente y relativamente barato (aprox. $0.9 USD / board
foot) (1); la silica se seca en una membrana porosa de polipropileno y se comprime para
formar una especie de bolsa con la densidad deseable (10-13 1b/ft3 [-0.16-0.28 kg/litro]).
Entonces la bolsa se sella dentro de otra cubierta de plástico metalizado.
Los primeros paneles desarrollados por General Electric se adaptaron con una válvula y se
sellaron posteriormente. Después fueron sellados directamente en una vasija al vacío, que es
un proceso más accesible para producción a gran escala; los paneles pueden sujetarse a la
estructura de los refrigeradores.
En las pruebas de General Electric, los paneles de 1" de espesor (2.5cm) se colocaron
manualmente y después se lleno el espacio con espuma estándar estructural. Estos prototipos
fueron algunos vendidos y otros apartados para pruebas. General Electric concluyó que la
energía que se ahorró es menor a la proyectada.
Todos los mecanismos de transferencia de calor deben minimizarse para hacer un material
súper-aislante. La convección dentro del aislamiento se reduce confinando el gas dentro de
celdas las cuales son suficientemente pequeñas para prevenir el movimiento del volumen de
gas en ellas. La conductividad térmica del gas dentro del aislamiento se reduce de manera
similar, al disminuir el tamaño de las celdas o poros a un tamaño menor que la principal ruta
libre de las moléculas de gas (1) Un board foot es un volumen igual a una pulgada de espesor de un área de un pie cuadrado
(Equivalente a 2.36 litros)
46
4.2.4. Aislamientos compactos al vacío.
El Instituto de Investigación de Energía Solar (SERI) en E.U.A. [1], ha estado buscando desde
1985, un acercamiento completamente diferente al aislamiento al vacío, teniendo en cuenta
las ventajas de un vacío casi completo Un equipo de SERI ha desarrollado aislamientos
compactos al vacío los cuales son paneles a los cuales se les incorpora capas exteriores de
hojas delgadas de acero inoxidable, al interior tiene un espaciador de vidrio, con una presión
interna de 10-6 torr (0.133-6bar).
La meta de este programa es alcanzar valores de conductividad de 0.96 mW/m K (150 hr-ft2
°F/Btu-in) en secciones delgadas compactas de 0.254 cm (0.1 pulg) de espesor.
Aunque el principal mercado para éstos está en la industria de los aparatos electrodomésticos,
como un material altamente aislante y delgado, también podría ser útil en el transporte de la
comida congelada, rama espacial, etc. La apertura de este aislamiento a estos mercados podría
acelerar su desarrollo beneficiando la industria de los aparatos electrodomésticos.
Este aislamiento sostiene la promesa de alcanzar niveles de aislamiento elevados en todo el
gabinete del refrigerador, el espesor propuesto de 0.254 cm resulta económicamente atractivo
para la producción de refrigeradores en serie ya que el refrigerador podría usar un compresor
más pequeño reduciendo su costo de producción e incrementando su eficiencia.
Sin un material de relleno, el camino libre para las moléculas de gas es más difícil así, se
debe mantener una muy baja presión dentro del panel para que funcione correctamente.
Cuando esto ocurre, la conducción y la radiación de los gases casi se eliminan. La conducción
de los sólidos está limitada al espaciador de vidrio (el cual tiene un área de contacto muy
pequeña) y la conducción bidimensional en el metal se concentra en los rincones hacia las
soldaduras láser en las orillas del panel.
El principal medio de transferencia de calor en el panel es la radiación, ésta puede disminuir
con paneles hechos o cubiertos con material de baja emitancia.
Mantener el vacío es el mayor problema de estos paneles de alto vacío, pero puede
solucionarse con la inclusión de un material reactivo que atrae a las moléculas de gas
dispersas sobre una tira delgada de bario, titanio y/o aleación de circonio que es una técnica
barata y bien establecida.
47
Las fugas de vacío son extremadamente pequeñas y pueden ser toleradas, pero pueden hacer
que falle el panel con severas reducciones en el valor del aislamiento, así que el diseño de los
fabricantes debe hacerse construido tomando en consideración lo anterior para que este
aislamiento dure unos 20 años, que es el tiempo promedio de vida de un refrigerador
doméstico.
4.2.5. Paneles llenos de gas (super aislantes).
Este tipo de aislamientos alcanzan valores de conductividad de 18 mW/m-K (8 hr-ft2-F/Btu-
in) con Argón y 9.6 mW/m-K(15 hr-ft2-F/Btu-in) con Kriptón. Estos paneles consisten en
algunas hojas paralelas planas de película polimérica, impermeables al gas y metalizadas de
0.001 a 0.005 pulgadas de espesor. Las hojas metalizadas de baja emisión eliminan
virtualmente la transferencia de calor por radiación. Están estructuradas para formar una capa
exterior para que ellas se soporten entre sí; crean múltiples huecos que se llenan con gas de
baja conductividad.
Los espacios huecos son óptimos para este gas, esto minimiza la transferencia de calor por
conducción. Los deflectores de baja emitancia se construyen con película corrugada de 0.0005
pulgadas de espesor puestas entre cada conjunto de placas paralelas, esto minimiza la
convección y además baja la transferencia por radiación.
Los deflectores también sirven para sostener el material de toda la estructura. Debido al
grosor y a la baja conductividad del material aislante de las placas, las pérdidas por efecto de
borde son insignificantes. Este material esta todavía en desarrolló.
Los valores de resistividad varían de acuerdo con el gas que se utilice para llenarlos. Puede
ser Argón ó Kriptón el último es más caro.
4.2.6. Aerogel.
Desde hace 50 años, las técnicas han venido evolucionado para conseguir que los geles con
base de silicón puedan secarse sin encoger, substituyendo el aire por agua en el gel. El
material resultante es en extremo poroso, con celdillas de muy baja densidad, las cuales al
hacerles un vacío de 0.1 atmósferas, alcanzan valores de conductividad de 6.5mW/m-K con
paneles de 1.27 cm (0.5 pulg).
48
El aerogel fue descubierto a principios de 1930 en la Universidad de Staford; después fue
estudiado y mejorado por grupos de franceses, alemanes, suecos y americanos para usos que
van desde un medio para poder almacenar explosivos hasta para detectores de radiación
Cerenkov (la aplicación comercial más común).
El tamaño del poro del aerogel es muy pequeño (sólo 10 nm <10-8m>), por eso casi elimina la
convección de la fase gaseosa, mientras que las pequeñas celdillas sólo un camino muy
pequeño para la conducción en sólido, por eso, el modo dominante de transmisión de calor a
través de un panel de aerogel, es la radiación. Si se adiciona una capa que sea opaca o
reflexiva a la radiación infrarroja mejorará el funcionamiento del panel. El potencial técnico
para el funcionamiento del aerogel es menor que el aislamiento al alto vacío, este último tiene
varias ventajas: aisla bastante bien aún cuando tenga fallas de vacío suave, es más fácil de
procesar y ocupa menos materiales de alta tecnología y fabricación.
Las placas de aerogel se hacen en tinas en donde se mezclan tetraetilortosilicato (TEOS) con
etanol y agua. El fluido resultante se calienta a presión en un molde para eliminar el agua,
obteniéndose un enrejado de silica que ocupa casi el volumen original.
Las mejoras en estos procesos han acortado el tiempo de producción de un par de meses a
alrededor de 24 horas y han eliminado el uso de alcohol, un solvente particularmente
flamable.
La más reciente investigación en aerogel se ha enfocado a sus propiedades como aislamiento
térmico en aplicaciones a ventanas (el material es translucido) y para aislamiento en aparatos
domésticos.
Para su uso en los refrigeradores domésticos, las placas de aerogel de 0.75 a 1 pulgada de
espesor (19 mm a 25 mm) podrán ser empacadas en un panel o bolsa de plástico laminad.
Los paneles cubrirán todos los lados de un refrigerador y el espacio sobrante dentro de las
paredes podría llenarse con una espuma estructural aislante. Si los panales de aerogel pueden
alcanzar el aislamiento necesario por sí solos, entonces la espuma estructural puede ser de un
material que no contenga CFC y tenga una baja conductividad térmica.
Es posible producir en serie paneles sellados del tamaño de una pared lateral de refrigerador
(pared entera), minimizando la penetración a través de la capa aislante (como son los tubos
del condensador, conexiones eléctricas, etc.) lo que facilitaría su construcción y mejoraría su
funcionamiento.
49
El aerogel es un material ligero, rígido y frágil; puede resistir fácilmente las presiones
atmosféricas externas conservando su forma y puede ser modelado o cortado a formas y
tamaños especiales.
Un buen factor en el funcionamiento del aerogel es su densidad, la cual puede ser controlada
fácilmente en el proceso de manufactura. Además, como el material es cohesivo y tiene
bordes relativamente limpios, puede ser sellado en una bolsa al vacío sin usar el relleno
permeable requerido para contener las perdidas del aislamiento como los polvos al vacío.
Con base en un estudio de costos, los paneles de aerogel 0.75 pulgadas (1.9cm) de espesor y
con una conductividad de 6.5 mW/m-K podría costar a los fabricantes de refrigeradores $ 1-2
USD por ft 2. Gran parte de ese costo se debe a la materia prima, el TEOS.
Como el aislamiento de aerogel solo necesita un vacío de 0.1 atmósfera (76 Torr) para
conseguir una conductividad de 6.5 mW/m-K, para mantenerlo se puede dar un sobre-vacío
inicial al panel. Así, éste podrá tolerar una difusión gradual y elevar la presión fuera del
alcance de las perdidas del funcionamiento del aislante (a diferencia de los polvos al vacío
aislantes, en los que hacer un vació mayor a 76 Torr sólo mejora un mínimo el
funcionamiento del aislamiento).
Cuando el vacío se pierde completamente, la conductividad del aislamiento cae de 6.5 a 2.5
unidades que es el mismo valor que el de la espuma rígida de poliuretano que se emplea
normalmente para este fin. Este aspecto hace de la tecnología de bajo vacío y a la del aerogel
muy atractivas.
50
4.3. El compresor.
Hay medidas útiles para conocer el desempeño del compresor: su capacidad (la cual está
relacionada con el volumen de desplazamiento del compresor) y su eficiencia.
La capacidad es la razón de calor removido por el refrigerante bombeado por el compresor en
el sistema de refrigeración. Es igual al producto del flujo másico del refrigerante producido
por el compresor y la diferencia de las entalpías específicas del vapor refrigerante en su estado
termodinámico cuando éste entra al compresor y el refrigerante liquido a la temperatura de
saturación correspondiente a la presión del vapor de salida del compresor se acostumbra
medirlo en Watts [J/s].
El coeficiente de desempeño o Coeficiente de Operación ( COP) para un compresor hermético
incluye las eficiencias de operación combinadas del compresor y el motor.
))(/())(/(
WhBTUmotoralentradadePotenciaWhBTUCapacidadCOP = (12)
La capacidad del compresor en una condición de operación dada es una función de la masa
de gas comprimida por unidad de tiempo; idealmente, la razón de flujo másico es igual al
producto del desplazamiento del compresor por unidad de tiempo y la densidad de gas, como
se muestra en la ecuación:
drefri Vm ρ= (13)
Recientemente [1] el factor de comportamiento ha sido importante para la industria a causa de
las políticas de conservación de la energía. Ahora se le llama EER (Energy Efficiency Ratio)
o relación de eficiencia energética (2).
La disminución en la eficiencia del compresor se debe a varias pérdidas, dando como
resultado una disminución de la capacidad y el incremento de la energía de entrada.
Dependiendo del tipo de compresor hay varios factores que tienen que ver en el desempeño
del compresor:
A través de válvulas de succión y descarga se tienen pérdidas que son difíciles de calcular
individualmente, sin embargo se pueden agrupar y considerar por categorías.
Su efecto en el funcionamiento ideal del compresor se mide por las siguientes eficiencias:
51
Eficiencia de compresión: es una medida de la desviación de compresión real respecto al ciclo
de compresión perfecto y se define como el trabajo hecho dentro del cilindro.
Eficiencia mecánica: es la razón del trabajo entregado al gas entre el trabajo de salida de la
flecha del compresor.
Eficiencia volumétrica: es la razón del volumen del gas actual entrando al compresor entre el
desplazamiento teórico del compresor.
Eficiencia isentrópica (adiabática): es la razón del trabajo requerido para la compresión
isentrópica del gas entre el trabajo de salida de la flecha del compresor.
Capacidad actual: es una función de la capacidad ideal y la eficiencia volumétrica total.
El comportamiento del compresor se evalúa por medio de estas definiciones y es el resultado
de su diseño, que envuelve ciertas limitaciones físicas del refrigerante, el compresor y el
motor, entre otros factores.
Hay un debate considerable acerca del paso que hay que seguir para mejorar la eficiencia en
los compresores, especialmente en los modelos pequeños en los que el refrigerante
predominante, el CFC-12 ha sido prohibido totalmente a partir del año 2000.
A continuación se presentan algunas mejoras que se han realizado a los compresores por los
fabricantes y tecnologías que podrían aplicarse en un futuro para alcanzar las eficiencias que
marcan las normas de eficiencia energética.
4.3.1. Compresores de alta eficiencia.
Para el año 2000, la gran mayoría de los compresores utilizan el CFC-134a como fluido de
trabajo. La eficiencia del compresor ha mejorado considerablemente desde los años de 1990
hasta el 2000, y los avances continúan todavía.
El compresor es el elemento que consume mayor cantidad de energía dentro del refrigerador,
los avances en la eficiencia global del compresor tienen un efecto significativo sobre la
eficiencia global del refrigerador.
Para el desarrollo de los compresores modernos de refrigeración se emplearon muchos de los
principios mecánicos de los motores a explosión de los automóviles, por lo que en un
momento dado pudo establecerse una comparación relativa.
(2) EER se define como BTU/h de enfriamiento suministrado por kW de electricidad de entrada. Dividiendo
EER por 3.413 se obtiene el COP.
52
La invención de los equipos sellados de compresión obedeció a diversas causas, entre las más
importantes están:
• La supresión de las bandas motrices existentes en los sistemas de refrigeración
domésticos antiguos, que motivaba su continua sustitución por el rápido desgaste.
• La pérdida de refrigerante por la abundancia de uniones en las tuberías del sistema de
refrigeración.
• El mejor aprovechamiento de espacio en los gabinetes.
• La reducción al máximo de ruidos molestos en los sistemas de refrigeración
• La reducción importante del consumo de energía eléctrica.
Los primeros sistemas de refrigeración domésticos contaban con compresores que en la
actualidad se denominan abiertos, por debido a que se accionaba por un motor eléctrico a
través de una banda motriz. Dichos sistemas tenían varios inconvenientes como el que el
compresor y el motor eléctrico ocupaban casi la mitad del gabinete del refrigerador por lo que
el compartimiento de refrigeración se reducía mucho. En la actualidad, la modalidad de
sistemas abiertos de compresión o unidades abiertas, se destinan por completo para la
refrigeración comercial o industrial.
Los compresores que se fabrican actualmente en México son de patente extranjera [3]. Los
más usados son los denominados Tecumseh, que se manufacturan bajo licencia por la General
Electric y la Kelvinator, los que a su vez se fabrican bajo licencia por la firma Corpomex
también se tienen los compresores de marca Embraco.
Un compresor es un dispositivo mecánico que se construye de tal manera que por un lado
succione y por el otro comprima. Para logar esto se acopló un pistón de dimensiones
reducidas con un motor eléctrico que lo pone en funcionamiento, se encerró a ambos en un
recipiente hermético el cual se proveía de tuberías y conexiones eléctricas para poder operarse
desde el exterior de una manera segura.
El compresor consta de un pistón que gira de manera excéntrica sobre un cigüeñal que le
brinda el movimiento de vaivén necesario para lograr el bombeo del gas. El cigüeñal tiene
internamente una serie de canales por los cuales el aceite lubricante sube hacia la biela del
pistón y va a la base del cigüeñal que va apoyada sobre el cojinete del monoblock. A su vez,
este movimiento del cigüeñal baña de aceite la parte exterior del émbolo que entra y sale de la
recámara del monoblock, en la cual corre el pistón, para evitar así el desgaste.
53
El cigüeñal de los compresores herméticos de refrigeración va construido de manera tal que
forma una sola pieza con el rotor de lo que sería el motor eléctrico del sistema. La función del
cigüeñal es la de transformar un movimiento rectilíneo en un movimiento circular o rotativo.
El pistón movido por el cigüeñal toma un movimiento de vaivén en la pista del monoblock, el
cual se aprovecha por un juego de láminas movibles llamadas válvulas y nombradas, en
inglés, flappers.
Los compresores comúnmente usados en los E.U. tienen un EER de 4 ó mayor. Se cree que
estará disponible un compresor con una EER de 5.3 para los próximos años [1].
4.3.2. Sistemas de doble compresor.
En un refrigerador se utiliza típicamente un sólo compresor para enfriar, a través del serpentín
del evaporador, el aire que circula a través de ambos compartimientos; este arreglo resulta
barato pero no muy eficiente, porque la humedad de los alimentos se condensa y se congela
en el serpentín, reduciendo así la eficiencia de transferencia de calor y acrecienta la necesidad
de deshielo (en modelos con deshielo automático), además de que aumentan el gasto de
energía y produce baja humedad en el refrigerador deshidratando la comida rápidamente.
Usando un compresor y evaporador por separado para cada compartimiento en un
refrigerador-congelador se lograría una operación más eficiente.
El evaporador en el compartimiento de comida fresca, está a una temperatura
considerablemente mayor que el evaporador en el congelador que tiene que servir para ambos
compartimientos.
Así, si se tiene un compresor exclusivo para el compartimiento de comida fresca, éste
trabajará solo el tiempo necesario para estabilizar la temperatura en el compartimiento, esto
significa que un sistema de doble compresor trabajará menos tiempo al día que un sistema de
un sólo compresor. Adicionalmente, se reducirá la necesidad de deshielo (por que el
congelador estará completamente aislado del compartimiento de comida fresca) y se
mantendrá una mejor temperatura en ambos compartimientos. El sistema de dos compresores
elimina la necesidad de deshielo y equipo de circulación del aire en el compartimiento del
refrigerador, permite reducir el tamaño del ventilador y evaporador en el congelador, la
eliminación de la necesidad de ductos de aire que conecten los dos compartimientos así como
el termostato que controla el flujo de aire entre los compartimientos.
54
Algunos fabricantes europeos y pequeños fabricantes estadounidenses están construyendo
sistemas de dos compresores pero a un costo muy elevado. La mayor desventaja con este
sistema es el costo, ya que se requieren dos sistemas además de un doble mantenimiento para
el sistema. Por otra parte, los compresores pequeños tienden a ser menos eficientes que uno
grande y el gran volumen del sistema de refrigeración llevaría al producto a incrementar sus
dimensiones externas y disminuir el espacio interno.
4.3.3. Protectores térmicos de sobrecarga del compresor.
El protector térmico de sobrecarga del compresor va conectado en el borne superior (común o
de línea) y protege ambos embobinados. Es un dispositivo diseñado exclusivamente para
proteger tanto la integridad del campo eléctrico del compresor como la instalación eléctrica
del lugar donde opera. Funciona sólo en circuitos que tomen el amperaje límite al cual se
adaptó. Se compone por un juego de platinos y una resistencia con una lámina en forma de
óvalo que los cubre totalmente, la cual a su vez se encuentra provista de dos platinos de
contacto, todo montado en un pequeño receptáculo en forma cilíndrica provisto de un cable
con un conector en un extremo, para facilitar su conexión con el borne común o de línea.
Cuando en la línea de alimentación eléctrica existan deficiencias en el voltaje, el protector
térmico de sobrecarga desconecta al compresor y lo protege de cualquier avería que pudiera
sufrir. Esto ha llevado a que con el paso del tiempo, el compresor sea más eficiente debido a
que trabaja sin averías como lo hacían muy frecuentemente los compresores antiguos que no
contaban con protectores térmicos. Este pequeño avance resulta en un mejor funcionamiento
del compresor que se traduce en un gran ahorro de energía.
Este avance se puede encontrar en todos los refrigeradores modernos y que no se encuentra
por supuesto, en los antiguos que fácilmente sufrían daños por sobrecarga en el compresor.
4.3.4. Capacitores electrolíticos de arranque.
Los capacitores electrolíticos de arranque son en realidad condensadores que retienen una
carga eléctrica, la que se descarga en el momento del arranque del compresor, disminuyendo
la intensidad de corriente que se consume y para facilitar el arranque.
55
La capacidad de carga de los capacitores se mide en microfaradios (µfd) y varía de acuerdo
con la potencia del compresor en el que vaya a emplearse.
Los compresores de marca Kelvinator solamente usan capacitores de arranque en sus
potencias de 31 y
41 de hp, los compresores Tecumseh utilizan capacitores en potencias de
41
y 51 de hp mientras que los demarca Comitzu-Mitsubishi utilizan capacitores en todas sus
potencias.
Este ha sido un avance tecnológico que los nuevos refrigeradores han desarrollado en relación
a los antiguos y que actualmente la mayoría si no es que todos los fabricantes de
refrigeradores domésticos utilizan en sus productos.
4.3.5. Compresores de velocidad variable.
Ordinariamente, los motores de inducción funcionan óptimamente en operación a plena carga
en sus diseños de frecuencia y nivel de velocidad particulares, por lo que no pueden rendir lo
máximo si se les reduce la frecuencia y la velocidad.
Ahora que los controladores de velocidad variable (Adjustable-speed drives (ASD), han
mejorado la eficiencia y rentabilidad de motores para aplicaciones comerciales e industriales,
ellos pueden mejorar el funcionamiento del motocompresor del refrigerador, reduciendo el
uso y desgaste de los componentes eléctricos y mecánicos del compresor, esto debido a que
trabajan en conjunto la velocidad del motor y la carga.
Otra opción sería combinar motores convencionales con controladores de factor de potencia
los cuales reducen la corriente de magnetización durante las partes de cada ciclo de
enfriamiento cuando el compresor está substancialmente sin carga.
56
4.4. El refrigerante.
La destrucción de la capa de ozono por los clorofluocarbonos (CFC), entre los cuales están el
CFC 11, el CFC 12 y el CFC 13 y su efecto de importancia vital sobre el ecosistema de la
Tierra, fueron los principales motivos para la suscripción del Protocolo de Montreal en 1987,
el cual regula la producción y el consumo mundiales de estas substancias. La pregunta que
debe ser respondida está basada en la alternativa a ser escogida en cuanto a la disponibilidad
futura de los CFC, principalmente del CFC 12.
Una de estas alternativas, especialmente en la refrigeración doméstica es el refrigerante
alternativo R 134a que fue escogido por no dañar la capa de ozono, además de presentar
propiedades fisicoquímicas muy semejantes al CFC 12.
Debido a sus características ecológicas, ya que no tiene cloro (agente destructor del ozono) y
el hecho de que presenta propiedades físicas y termodinámicas relativamente semejantes a las
del refrigerante R 12, el R 134a es una de las opciones actuales para sustituir los existentes
con R 12 pero ya está en todos.
Figura 4.1. Comportamiento de la presión del R134a en relación al R12, en función de la
temperatura.
57
Conforme se puede observar en la figura 4.1, el R 134a presenta mayores presiones en altas
temperaturas y menores en bajas temperaturas, que el R 12. Ambos presentan la misma
presión a los 20°C. Con objeto de observar el impacto de la sustitución del R 12 por el R
134a, son presentadas en la tabla 4.1, las características del funcionamiento del compresor
modelo EM 55NP220-240V50Hz en calorímetro, operando con los dos refrigerantes y del
modelo EM 60HNP220-240V50Hz, únicamente con R 134a.
Tabla 4.1 Comparación entre R12 y R134a.
58
Como puede observarse en la sección A de la tabla 4.1, la diferencia de entalpía del R 134a es
significativamente mayor que la del R 12. Así, un menor flujo de masa de R 134a es necesario
para obtener una determinada capacidad de refrigeración.
En la sección B de la tabla 4.1 se observan menores temperaturas de descarga con R 134a
evaluadas en mediciones experimentales. Se nota también una reducción en la capacidad de
refrigeración del orden del 14.5% en el compresor EM 55NP con R 134a.
Las condiciones del refrigerante en la entrada del dispositivo de expansión están
representadas en la sección C de la tabla 4.1. El flujo volumétrico de R 134a es cerca de 25%
inferior al del R 12, cuando es utilizado el mismo compresor. Si un compresor de la misma
capacidad de refrigeración fuese seleccionado, la reducción sería del orden del 14%,
demostrando así la necesidad de aumentar la resistencia al escurrimiento del refrigerante en el
tubo capilar.
La sección D de la tabla 4.1 muestra la influencia del subenfriamiento en la capacidad de
refrigeración. Cuando la temperatura del líquido en la entrada del dispositivo de expansión se
modifica de 55°C a 32°C, el R 134a presenta un aumento del 23% en la capacidad de
refrigeración, contra 19% del R 12.
Como se observó en la sección B, la capacidad de refrigeración de un compresor está,
dependiendo de la temperatura de evaporación, fuertemente influenciada por la sustitución del
R 12 por el R 134a. Tal influencia puede ser verificada, a través del efecto refrigerante
volumínico (razón entre la diferencia de entalpía específica en el evaporador y el volumen
específico del refrigerante en la succión del compresor). Cuanto mayor es el efecto
refrigerante volumínico, mayor será la capacidad de refrigeración de un compresor con
desplazamiento fijo.
59
La figura 4.2, muestra el comportamiento de este efecto para el R 134a, en relación al R12,
considerando diferentes temperaturas de evaporación.
Figura 4.2. Efecto refrigerante volumínico vs. Temperatura de Evaporación.
El R 134a presenta mayores capacidades de refrigeración (mayor efecto refrig. volumínico),
en altas temperaturas de evaporación (condiciones HBP), y menores capacidades en bajas
temperaturas (condiciones LBP) (figura 4.2).
La sustitución del R 12 por el R 134a en sistemas herméticos de refrigeración no se restringe
pura y simplemente al cambio de refrigerante. Los componentes del sistema de refrigeración
deben ser adecuados al uso del R 134a. Es importante enfatizar que la sustitución del R 12 por
R134a ha llevado a la modificación de los siguientes componentes de equipos de refrigeración
domestica actuales.
60
4.4.1. Tuberías.
Los materiales metálicos actualmente utilizados en los sistemas de refrigeración como acero,
cobre, latón y aluminio son totalmente compatibles con el R 134a.
Elastómeros como CAF, Nylon y Neopreno, son también adecuados para el uso con R 134a.
Otros como caucho natural, Butyl y Vitons, utilizados en los refrigeradores antiguos es decir
los que usaban R 12 , forman ampollas y se hinchan en presencia del R 134a, por lo tanto, no
se recomiendan.
4.4.2. Condensadores y evaporadores.
Los condensadores y evaporadores que no presentan problemas de funcionamiento en
sistemas con R 12, pueden también ser utilizados en sistemas para R 134a.
La utilización de un condensador con mayor área puede ser necesaria, si el compresor
seleccionado para R 134a, debido al mayor desplazamiento volumétrico, posee una capacidad
de refrigeración superior a la que el sistema fue proyectado inicialmente.
4.4.3. Tubo capilar.
Los resultados teóricos y experimentales como los presentados en la tabla 4.1, han
demostrado que, debido a las diferentes condiciones de funcionamiento con R 134a, el tubo
capilar en sistemas de refrigeración LBP deberá tener alteraciones, en el sentido de aumentar
la resistencia al escurrimiento de refrigerante. Si se selecciona un compresor de la misma
capacidad de refrigeración la modificación puede resumirse como una reducción de entre el
10-15% en el escurrimiento de nitrógeno para una presión de 10 bar en la entrada del tubo
capilar.
4.4.4. Filtro secador.
Los secantes comúnmente utilizados en filtros secadores de refrigeradores domésticos
antiguos con R 12, no son compatibles con el R 134a. Se recomiendan los secantes similares
al tipo XH7 o XH9 (3Å) para los refrigeradores domésticos actuales se requiere una
capacidad adicional del 20% en los filtros secadores para R 134a Este aumento se debe a la
menor capacidad de absorción de agua del XH7/XH9 y al hecho de que el nivel de humedad
en sistemas para R 134a puede ser más elevado.
61
4.4.5. Carga de refrigerante.
Se deben utilizar los mismos procedimientos en la determinación de la carga de refrigerante
en sistemas para R 12, para determinar la carga de R 134a.
En sistemas de refrigeración que no tienen alteraciones en sus componentes, la carga de
R 134a podrá ser de 5-10% menor.
4.5. Mejoras en distintos componentes.
4.5.1. Sellos de puertas.
La ganancia de calor alrededor de las orillas de la puerta y a través de los sellos es parte
importante de la carga de refrigeración. La geometría y los materiales que sellan mejor han
mejorado el valor del aislamiento, estos últimos están investigándose por algunos fabricantes,
otra razón para esto es que un funcionamiento deficiente del sello provoca condensación entre
éste y la pared provocando fugas de aire, mayor infiltración, congelamiento interior e
incremento de energía por la necesidad de deshielo.
4.5.2. Ventiladores.
Los ventiladores se usan en el refrigerador para mejorar la transferencia de calor del
condensador y el evaporador y circular el aire para mayor uniformidad de la temperatura a
través del compartimiento de comida fresca. Los ventiladores del condensador y del
evaporador generalmente consumen de 10 a 16 W, contribuyendo directamente al uso de
electricidad, y adicionando calor que el sistema de refrigeración debe remover.
Los ventiladores se pueden hacer más eficientes poniéndoles motores de alta eficiencia,
mejorando los controladores y diseños.
El reemplazar los ventiladores del evaporador y condensador con ventiladores con motor de
alta eficiencia traería consigo un consumo de solo 4.5 W de potencia, lo que significa una
mejora importante que podría ser aprovechada Por otra parte, estos nuevos motores son
costosos para la mayoría de los modelos actuales.
62
Los motores del ventilador empleados actualmente funcionan a una sola velocidad. Un motor
de ventilador de velocidad variable permitiría un mejor desalojo de la carga de calor
mejorando la capacidad del evaporador. La tasa del retiro del calor y la velocidad del
ventilador se pondrían en función implícita de factores tales como: cantidad de alimentos,
temperatura ambiente, y aberturas de la puerta. No existen datos experimentales para evaluar
correctamente esta opción de diseño.
4.5.3. Uso de un sistema de dos evaporadores.
Un sistema de dos fases tiene dos evaporadores, uno en la sección del alimento fresco y otro
en la sección del congelador. El evaporador del gabinete del alimento fresco actúa como un
condensador cuando la operación del congelador se para. Las distintas temperaturas entre el
evaporador y el condensador; para el congelador y la operación del gabinete del alimento
fresco debe dar lugar a un COP más alto. Actualmente, la mayoría de refrigeradores que se
venden en México tienen este tipo de sistema que resulta más eficiente.
4.5.4. Mejorar intercambio de calor en el evaporador y condensador.
El evaporador y condensador son claves en el funcionamiento del sistema de refrigeración.
El funcionamiento del intercambiador de calor en el evaporador puede mejorar si se aumenta
el área de contacto en el condensador agregando más filas de tubo. Estas medidas están
limitadas por la geometría del congelador del refrigerador y el gabinete, lo que se soluciona
con una compensación entre el aumento del volumen ocupado por el intercambiador
reduciendo el volumen interior del refrigerador.
4.5.5. Uso de corrientes de convección natural.
El uso de corrientes de convención natural en el refrigerador-congelador eliminaría la
necesidad de usar ventiladores con el consiguiente ahorro de energía y reducción de la carga
refrigerante. Se carecen de datos experimentales para evaluar correctamente esta opción de
diseño.
63
4.5.6. Válvulas de control de fluido ajustables.
Para controlar el flujo de refrigerantes, especialmente en condiciones de mucha carga, se
podría utilizar una válvula de expansión ajustable, en el lugar del tubo capilar, esto daría por
resultado un mejor funcionamiento.
Se puede utilizar una válvula de control ajustable en lugar del tubo capilar, para reducir el
flujo del refrigerante durante el ciclo de apagado. Cuando un compresor se para y completa
un ciclo normal, las presiones dentro del sistema de refrigeración tienden para igualarse tanto
del lado de baja como de alta presión del sistema. El refrigerante transfiere calor del
condensador al evaporador. La reducción del flujo de refrigerante aumentó la duración del
ciclo de apagado reduciendo así la energía que consume el compresor.
4.5.7. Reducción de consumo por Descongelamiento Automático.
Casi todos los fabricantes utilizan actualmente los calentadores eléctricos (resistencias) para
descongelar la acumulación de hielo en el evaporador situada en la sección del congelador del
refrigerador. El sistema de descongelación aumenta el uso de la energía en un sistema de dos
maneras: el calentador eléctrico efectúa directamente el uso de la electricidad y este mismo
calor aumenta la carga de calor dentro del refrigerador, para ser rechazado, requiere el trabajo
del compresor. En algunos casos, el calor es producido usando calentadores (resistencias)
más pequeñas, reduciendo así el tiempo de funcionamiento de la resistencia, reduciendo la
frecuencia de descongelación o una combinación de éstos. Otro acercamiento es utilizar e
descongelamiento ajustable.
Sobre la revisión de datos disponibles, se ha encontrado que la mayoría de los fabricantes han
reducido ya perceptiblemente el calor producido por resistencias eléctricas para el auto-
descongelamiento para ubicarse dentro de los estándares y por lo tanto, hay poca oportunidad
de ahorrar energía adicional ejercitando esta opción.
64
4.5.8. Descongelamiento Ajustable.
Una forma para reducir la energía usada para descongelar, sería mejorar el control de tiempo
y la cantidad de calor producido usando. El descongelamiento ajustable utiliza controles para
ajustar el tiempo entre ciclos de descongelación para así utilizar la cantidad mínima de
energía. Los refrigeradores y los congeladores ahora utilizan generalmente un temporizador
(timer) que inicia los periodos de descongelación después de cierto tiempo, generalmente
alrededor 10 a 12 horas de tiempo de funcionamiento del compresor. Sin embargo, la
acumulación de la escarcha en un evaporador puede variar perceptiblemente dependiendo del
tipo del refrigerador-congelador o del congelador, su uso, condiciones ambiente. Limitando el
número de ciclos de descongelamiento, se puede reducir el consumo de la energía. Esta
tecnología ya se puede encontrar en la mayoría de refrigeradores que se venden en México
4.5.9. Inclinación del condensador.
Dentro de los factores que inciden en el consumo de energía en un sistema de refrigeración
por compresión, la presión de condensación es uno de los más importantes. Al reducir la
presión de condensación se disminuye el trabajo del compresor y, por tanto, el consumo de
energía. Para un refrigerador doméstico dado, la presión de condensación está determinada
por las condiciones del medio de enfriamiento y por el valor del coeficiente pelicular de
transferencia de calor al aire, que es el determinante en este caso.
En los refrigeradores domésticos, el movimiento del aire de enfriamiento del condensador se
produce por convección libre. Al recibir el calor cedido por el refrigerante en el condensador,
el aire se calienta y asciende al reducirse su densidad. Muchos de los refrigeradores
domésticos que se encuentran en funcionamiento en México poseen el condensador en
posición vertical.
Cuando el condensador está vertical, las partes superiores del condensador son bañadas por el
aire caliente que asciende desde la parte inferior. Por el contrario, si el condensador está
inclinado, toda la superficie de transferencia de calor está bañada por aire a la temperatura
ambiente, mejorando con ello la transferencia de calor y reduciendo la presión de
condensación.
65
Los resultados de una investigación experimental desarrollada en un laboratorio especializado
en Cuba [4], de un estudio con termografía infrarroja (figura 4.3) y de dos evaluaciones de
campo, permitieron comprobar la influencia del ángulo de inclinación de los condensadores
de los refrigeradores domésticos sobre el consumo de energía. Se demostró que con un ángulo
de inclinación del condensador respecto a la vertical de 6 grados, se logra reducir en más de
10 % el consumo de energía en los refrigeradores estudiados, con un costo prácticamente
despreciable
Figura 4.3. Termografía del condensador Vertical (izquierda) e inclinado 6 grados (derecha).
En la figura 4.4 se muestran los resultados de las pruebas en un refrigerador doméstico en
cuanto al consumo de energía en kilowatt hora por día (kWh/día), para distintos ángulos de
inclinación del condensador respecto a la vertical
66
Figura 4.4 Consumo diario para (KWh/día) para diferentes ángulos de inclinación del
condensador.
Se observa cómo se reduce el consumo de electricidad del refrigerador al inclinar el
condensador. La reducción máxima se alcanza para un ángulo de 6, pero ya para 4 se logra
una reducción casi similar a la máxima alcanzada.
En la figura 4.5 se ofrece un esquema de la modificación que debe realizarse en la posición
del condensador.
Figura 4.5 Para un ángulo de 4 14LS = ; y para un ángulo de 6
10LS = .
67
Es importante señalar que el ahorro calculado con la inclinación del condensador se ha
realizado sobre la base del consumo de un refrigerador en buen estado, lo cual supone una
correcta hermeticidad, motocompresor en buen estado, etc. Las condiciones promedio de los
refrigeradores en México son diferentes por lo que se estima que los ahorros a nivel nacional
serían enormes.
Para la generalización de los resultados del estudio, éste propone inclinar el condensador 4
grados, para lo cual se puede, como regla práctica, medir la distancia entre los centros de los
apoyos del condensador, dividirla por 14, y ésta será la longitud a aumentar en el soporte
superior del condensador.
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RESULTADOS Y CONCLUSIONES Como parte final de este informe, en este capítulo se presentan las conclusiones que resultan
más importantes y que tienen como fin destacar la tecnología de uso actual, la cual no era
empleada en los refrigeradores domésticos de finales de 1990.
Se hace resaltar la necesidad de sustituir los refrigeradores antiguos por refrigeradores de
última generación.
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5.1 Resultados.
Las tecnologías de ahorro de energía en refrigeradores domésticos están encaminadas hacia:
5.1.1 El incremento en la resistividad térmica del aislamiento.
Aumentando el espesor del aislante; en esta alternativa de mejora se emplean los mismos
materiales utilizados actualmente y lo que se requiere para su aplicación es el cambio de
maquinaria para fabricar gabinetes de mayor tamaño que los actuales.
El cambio en la composición química de la espuma aislante; esta mejora no está contemplada
para un cambio a corto plazo, sin embrago, existen tecnologías nuevas que sustituyen a los
HFC´s y que actualmente ya están en uso en Europa.
El desarrollo de materiales innovadores presenta algunos problemas técnicos, pero su estudio
ya se encuentra muy avanzado, como es el caso de los paneles aislantes que se usan
actualmente en ventanas.
5.1.2 Cambio de compresores.
En esta alternativa para poder alcanzar valores mínimos de consumo de energía en
refrigeradores domésticos se deberán sustituir los compresores actuales por compresores de
alta eficiencia. El principal problema de los compresores es el uso del nuevo refrigerante
como el 134a el cual hace descender un poco su eficiencia y tener que sustituir algunos
componentes del refrigerador. Esto hará operar con mayor eficiencia al compresor.
El uso de sistemas de doble compresor se aplica ya en algunos modelos de refrigeradores-
congeladores, la disminución de consumo de energía es considerable, la única desventaja es
su elevado costo, el cual está muy por encima de los refrigeradores con un solo compresor.
Un gran avance sería el reducir los costos de producción de los compresores y así sustituir los
refrigeradores de un solo compresor.
70
5.1.3 Mejorar sellos en puertas.
Aunque es un elemento en el que se pierde hasta el 27% de la energía que consumen los
refrigeradores y se sabe que se realizan esfuerzos para mejorar o cambiar este elemento, no
fue posible encontrar datos concretos de estudios para mejorarlo, pero sí se ha visto un avance
en cuanto a la tecnología aplicada en los refrigeradores de finales de 1990 y la generación
actual de refrigeradores, estas mejoras son principalmente en los materiales y diseño de los
sellos de las puertas.
5.2. Alternativas de ahorro.
Las tecnologías anteriores ayudan en mayor o menor medida a mejorar la eficiencia
energética de los refrigeradores domésticos, pero el consumo de energía del refrigerador
domestico también se debe en gran parte a los hábitos de uso de los consumidores por lo que
las siguientes indicaciones son útiles para reducir el consumo eléctrico y así crear una cultura
de ahorro dentro del núcleo familiar.
5.2.1 Selección del refrigerador.
De acuerdo con las necesidades y tamaño de la familia, se podrá determinar el volumen del
refrigerador que se tenga que adquirir, porque se ha demostrado que el volumen no utilizado
dentro del refrigerador requiere de la misma energía que el que si tiene carga.
5.2.2 Ubicación del refrigerador.
La temperatura exterior del refrigerador es un factor importante en el consumo de energía
porque entre mayor sea la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior, mayor
energía requerirá para establecer su temperatura interior. Por esto es muy importante ubicar el
refrigerador en zonas con suficiente ventilación y lejos de objetos calientes.
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5.2.3 Apertura de puertas.
En la apertura de la puerta no se puede conocer con exactitud la influencia de este factor,
pero es lógico que el intercambio de temperaturas del refrigerador con el exterior será
proporcional al tiempo que permanezca abierta la puerta, por lo que requerirá mayor energía
para estabilizar la temperatura interior. Por lo que se debe abrir lo menos posible el
refrigerador y revisar que siempre quede bien cerrado.
5.2.4 Limpieza.
La limpieza regular del condensador es muy importante ya que queda expuesto al ambiente
que contiene partículas de polvo, éstas se acumulan formando una capa aislante que dificulta
la transferencia de calor. Por lo que se debe procurar limpiarlo con regularidad para hacer más
eficiente su funcionamiento.
5.3 Ahorros estimados a nivel nacional.
En un estudio realizado por Arroyo Cabañas Gabriel [5] se realizó una estimación de la
distribución del parque de refrigeradores domésticos para cada uno de los Estados que
integran el país. Se obtuvo que en 2001 el parque nacional supera los 16 millones de
refrigeradores y que la venta anual es del orden de 1.5 millones. La distribución en el país es
bastante heterogénea, pues se tienen estados con un promedio de 1 refrigerador por hogar,
mientras que otros apenas alcanzan un refrigerador por cada dos casas. El promedio nacional
es de 0.8 refrigeradores por vivienda electrificada.
Tomando como base el consumo actual de cada modelo de refrigerador según su capacidad,
definido en la NOM-015-ENER-2002, se evaluó el consumo nacional de energía eléctrica por
refrigeración doméstica. Este asciende a 11.7 TWh/año, que es una cantidad significativa, ya
que representa el 34.5 % del total de energía eléctrica consumida en el sector residencial
mexicano en 2001.
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También se calculó la energía que se podría ahorrar en caso de reemplazar los refrigeradores
antiguos de baja eficiencia por modernos de alta eficiencia, obteniéndose que el ahorro podría
ascender a 5.2 TWh/año equivalentes al 44.5% del consumo actual de energía eléctrica y
liberar una capacidad instalada del orden de 1,000MWe. Para poder acceder a este potencial
de ahorro es necesario contar con programas gubernamentales que apoyen económicamente la
adquisición de nuevos refrigeradores domésticos con mejor tecnología. Afortunadamente, este
ha iniciado recientemente y a la fecha se ha logrado la sustitución de más de 132,600 viejos
refrigeradores por nuevos [11].
Como conclusión final puede observarse que el desarrollo tecnológico sigue en marcha y
aporta continuamente soluciones y mejoras que al incorporarlas en las aplicaciones
específicas se traducen en mejores eficiencias, menores costos y contaminación.
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Bibliografía.
[1] DOE, “Technical Support Document: Energy Efficiency Standards for consumer products:
refrigerators, refrigerators- freezers and freezers.” DOE/EE 0064. Julio de 1995.
[2] William C. Whitman. “Tecnología de la refrigeración y aire acondicionado”. Tomo II
Editorial Paraninfo España Capítulo 3 y 4.
[3] Hernández Valadez José. “Manual de refrigeración doméstica”. Editorial Trillas (2004).
[4] Barroto Nordelo Aníbal, Costa Pérez Inocente. “Ahorro en refrigeradores domésticos”.
Universidad de Cienfuegos, Cuba. (2002) Revista Energía y tú.
www.cubasolar.com.cu
[5] Arroyo Cabañas Fernando Gabriel. “Estudio de la eficiencia energética de refrigeradores
domésticos dentro de un laboratorio de ambiente controlado”. Tesis de Maestría en Ing.
Energética (Abril 2004).
[6] “Informaciones Generales para Aplicación de Compresores Embraco”.
Brasil Julio de 2002, código 00008 revisión Nº 00.
www.tecumseh.com.br
[7] “Fic Frío fuente de información al cliente Tecumseh”.
Brasil 2004-2005, números 63,64 y 65.
www.tecumseh.com.br
[8] Moring Faires Virgil. “Termodinámica”. Editorial Hispano Americana. (1970).
[9] Campero Littlewood Eduardo, UAM. “Posibilidades de ahorro de energía en el uso de
refrigeradores domésticos”, II Reunión Nacional de Ingeniería en Energía y Recursos
Energéticos, 13-15/Mar/1991.
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[10] Norma Oficial Mexicana. NOM-015-ENER-2002; Eficiencia energética de
refrigeradores y congeladores electrodomésticos. Limite, métodos de prueba y etiquetado.
Diario Oficial, México D.F., 15 de Enero de 2003.
[11] Informe de Resultados. FIDE.2005
www.fide.org.mx