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Sistemas de refrigeracin domstica - Estado del arte de las

mejoras en la eficiencia energtica

Edwin Corte1, Christian Flores2, Nelson Jara3, Csar Isaza4

1 Universidad Politcnica Salesiana, ecorte@est.ups.edu.ec 2 Universidad Politcnica Salesiana, cfloressu@est.ups.edu.ec

3 Universidad Politcnica Salesiana, njara@ups.edu.ec 4 Universidad Pontificia Bolivariana de Medelln, cesar.isaza@upb.edu.co

Resumen. Este artculo presenta un estudio sobre el estado del arte de la tcnica de investigacin

desarrollada en los ltimos aos en la refrigeracin domstica; para superar dificultades relacionados con

el gran consumo de energa y sus problemas de impacto ambiental. Hay varios informes de investigacin

relacionados con mejorar la eficiencia energtica de refrigeradores domsticos, con hidrocarburos

refrigerantes naturales, que han mostrado mejoras sustanciales en varios aspectos. El refrigerante sugerido

tiene un impacto ambiental, de alto rendimiento, confiable y de bajo costo.

Palabras Claves: consumo de energa elctrica, refrigerantes hidrocarburos, sistema de refrigeracin,

eficiencia energtica.

Abstract. This paper presents a study of the state of the art of research developed in recent years in domestic

refrigeration to overcome difficulties related to high-energy consumption and its environmental impact

issues. There are several research reports related to improve the energy efficiency of domestic refrigerators,

with natural refrigerants hydrocarbons, which have shown substantial improvements in various aspects.

The proposed refrigerant has an environmental impact, high performance, reliable and low cost.

Keywords: electricity consumption, hydrocarbon refrigerants, cooling system, energy efficiency.

1. Introduccin

Un refrigerador de uso domstico, es un artefacto que anualmente se produce a nivel

mundial por ms de 80 millones de unidades (1), de manera que, cientos de millones son

utilizados de forma continua actualmente y por tanto el impacto mundial del consumo de

energa elctrica que estos sistemas requieren es significativo (2-8).

Un refrigerador tpico consume aproximadamente 1 kWh/da de energa elctrica, siendo

un consumo unitario relativamente bajo, sin embargo, los refrigeradores domsticos y

comerciales son responsables del 11% de la energa total consumida anualmente en

Brasil, lo que equivale a 2,86 TWh/ao (9).

Por otro, lado si se considera la eficiencia de un refrigerador, la cual es intrnsecamente

baja, apenas llega al 15%, debido fundamentalmente a las prdidas energticas

irreversibles ocasionadas por la mayor parte de los componentes del sistema (Figura 1)

(9), como el condensador, el evaporador, tubo capilar y en especial el compresor que es

el elemento que consume en gran parte la energa, alrededor del 80% (5).

Por otro lado, el uso de refrigerantes como los CFC, HCFC, HFC contribuye al

agotamiento de la capa de ozono y el aumento en el calentamiento global (10-16), razn

por la cual su produccin y uso han sido regulados segn el Protocolo de Montreal (17).

Optando por utilizar los HFC debido a que no destruyen el ozono, sin embargo se ha

encontrado que estos poseen alto potencial de calentamiento global, el mismo que es

controlado por el Protocolo de Kioto (18), siendo necesario buscar refrigerantes

alternativos que adems de ser amigables con el medio ambiente tengan excelentes

propiedades termodinmicas, tales caractersticas han sido encontradas en los HC, siendo

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razn de estudio en los ltimos aos. Los resultados de amplias investigaciones apuntan

a los HC como posibles sustitutos para los sistemas de refrigeracin, de tal forma que se

mejorara la eficiencia del sistema de refrigeracin y permitira reducir el consumo de

energa y ahorrar recursos (20-22).

Figura 1. Esquema de un refrigerador con congelador superior (9)(2).

Estos estudios demostraron que dichas anomalas, alteraciones o afectaciones que existen

en el refrigerador domstico, son trabajos de inters mundial para buscar avances de

eficiencia energtica y alternativas para reducir el problema en todo el sistema. Al

analizar y tratar en el ambiente social e investigativo estos problemas, varios estudios

realizados indican tener resultados positivos. Afirmando de esta manera que tener una

alta eficiencia en el refrigerador de uso domstico es posible, al reducir el consumo de

energa en el sistema, adems del uso de refrigerantes naturales que poseen buenas

propiedades termodinmicas, no txicos, y sobre todo eficientes en su desempeo, de

manera que logren disminuir el tiempo de encendido del compresor, la carga del

refrigerante y otras caractersticas que permiten ahorrar energa y dinero en el sistema de

refrigeracin (2-6).

En este documento, se presenta los principales avances de eficiencia energtica logrados

en la refrigeracin domstica que se han desarrollado en los ltimos aos, enfocados en

cuatro factores importantes como: impactos ambientales, costos, rendimientos y

confiabilidad.

2. Sntesis

2.1 Sistema de refrigeracin

Enfoques en estado estacionario y transitorio, utilizan para un mejor anlisis en el sistema

de refrigeracin, el primero se utiliza para la coincidencia de los componentes, y el

segundo para definir estrategias de control y para optimizar el rendimiento del sistema (1,

7-8).

Bjrk, Palm y Nordenberg en el 2010 (1) analizaron la distribucin de la temperatura

dentro del refrigerador utilizando una cmara termogrfica, encontrando fuentes

causantes de prdida significativa de energa. Observaron en imgenes captadas que en los bordes del evaporador existen temperaturas ms altas que la parte central, revelando

la mala utilizacin de los bordes para la transferencia de calor, y recomiendan que los

canales de refrigerante deben moverse ms hacia los bordes. Indicaron que el evaporador es el causante de prdida de energa ya que al encender el compresor el

evaporador tarda en activarse de manera que sugieren que las lneas de refrigerante sean reordenados con un flujo descendente ya que de esta manera se mejorara la eficiencia

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energtica. Hermes, Melo, Knabben y Gonalves en el 2009 (3), en cambio indican

reducir el rea de la seccin transversal del canal de refrigerante interno en la parte

corriente arriba del evaporador, debido a que en este lugar es baja la velocidad del

vapor. No presenta prdidas de calor al aadir ms aletas, pero si llega a aumentar en un 2% al retirarle 10 aletas a la bobina del evaporador (3).

Hoy en da se promueve utilizar refrigerantes ms eficientes y amigables con el medio

ambiente, es por eso que varios fabricantes suministran compresores compatibles con

hidrocarburos, especficamente refrigerantes con mezclas de HC y R600a ya que tienen

una mayor eficiencia del ciclo de Carnot, comparado con el R134a. Dado la peligrosidad

de este tipo de refrigerantes por ser inflamables, realizaron estudios para superar estos

inconvenientes y reducir de esta manera los riesgos para su aplicacin. Wang, Eisele,

Hwang y Radermacher en el 2010 (10) proponen el uso de sistemas de circuito

secundario, intercambiadores de calor, instalacin de sensores de refrigerantes

inflamables y extractores de aire para minimizar los riesgos. En Europa se est

generalizando el uso de este sistema de refrigeracin de dos fases con refrigerante

secundario debido a los beneficios ambientales y caractersticas de ahorro de energa, sin

embargo no se implementa en todo el mundo por sus elevados costos, es considerada

como inversin grande pero es una iniciativa importante. Este sistema presenta un menor consumo de energa de la bomba, tamaos de tubos ms pequeos, excelentes

propiedades de transferencia de calor, y buenas compatibilidades en materiales (10). Los refrigerantes en el trabajo intermitente del compresor, en el proceso de arranque

deben lograr distribuir todo el lquido en el evaporador para que exista una temperatura alta de evaporacin, dando por lo tanto una alta eficiencia, pero Bjrk, Palm y Nordenberg (7) predicen que la energa de refrigeracin acumulada en la lnea de succin de intercambio de calor (SLHX) es un factor importante para disminuir las

prdidas de energa cclicas, por lo que sugieren necesario un rediseo del SLHX, aportando mejoras al compresor ya que recibira menos refrigerante lquido en el

arranque, tomando en cuenta tambin que tal cambio de diseo no produzca un aumento

en la cada de presin (7).

El compresor es uno de los parmetros claves dentro del sistema de refrigeracin. Hermes

y Melo en el 2009 (2) desarrollaron anlisis para detectar posibles fallos que pueda tener

el compresor en condiciones defectuosas, tales como: el bloqueo del evaporador,

ensuciamiento del condensador, envejecimiento del aislamiento y desgaste del

compresor; analizaron todos estos fallos al mismo tiempo. Observaron que el consumo

de energa aumenta en 0,274 kWh/da (+17%). Dando por el envejecimiento de

aislamiento del gabinete, un aumento del consumo de energa en un 9%. Su

comportamiento es lineal, pero es importante la cilindrada de este componente ya que

estudios realizados por Hermes, Melo, Knabben y Gonalves (3) afirmaron que el

consumo de energa se redujo en un 13% al reducir la cilindrada de 5,96 a 3,77 cm3.

2.2 Compresores

Para reducir el consumo de energa en los compresores, se han realizado investigaciones

teniendo en cuenta principalmente la optimizacin del funcionamiento del compresor,

para ello se ha variado la velocidad del compresor en funcin de la demanda de

refrigeracin y se lo ha mantenido funcionando casi de modo continuo, logrando ahorros

de energa significativos en comparacin con los de control termosttico clsico de ciclos

ON/OFF (26). Para lograr dicho fin se ha utilizado inversores como TRIAC, PMW

(Modulacin de Ancho de Pulso), y algoritmos de control para la regulacin difusa de la

velocidad del compresor (27). Tambin se puede conseguir la capacidad de modulacin

sin utilizar controladores electrnicos controlando el desplazamiento del pistn (28).

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Adems se ha desarrollado un compresor lineal prototipo, que utilizando una

combinacin entre la inductancia y la capacitancia logr una auto modulacin del 70-

90%, con ello se lograra reducir el consumo de energa y costos ya que no existen

controladores electrnicos (29).

Otra alternativa es utilizar compresores lineales y mejorar su eficiencia, para ello

Bradshaw en el 2011 present un modelo de simulacin integral de un compresor lineal

a escala miniatura (30), el mismo que fue validado posteriormente con los resultados

obtenidos en un prototipo de compresor lineal que fue construido para el efecto (31). El

mismo modelo sirvi en el 2012 para estudiar la sensibilidad del compresor lineal a los

cambios de algunos parmetros geomtricos, mostrando que el compresor lineal es

altamente sensible a los cambios en la separacin de fugas entre el pistn y el cilindro,

as como la excentricidad del resorte; los cuales deben reducirse al mnimo para un

rendimiento ptimo (29), tambin se ha investigado la capacidad del compresor lineal

para recuperar la energa que generalmente se pierde en el proceso de re-expansin del

gas, gracias a la presencia de resortes mecnicos, los mismos que permite usar el

compresor lineal para el control de la capacidad eficiente a partir de ms o menos 35 a

100%, con ello el compresor puede funcionar a una potencia de entrada ms baja por lo

menos en condiciones de carga parcial ahorrando energa (32), por su parte LGE quines

son fabricantes de compresores para refrigeradores domsticos sacan al mercado un

compresor lineal, que presenta una alta eficiencia cuando la capacidad de refrigeracin es

pequea, el mismo que puede reducir el consumo de energa hasta en un 25%, reduciendo

las emisiones de CO2 del compresor en aproximadamente 90 kg/ao (28), adems este

compresor es eficiente debido a su mecanismo, que reduce las perdidas mecnicas

relacionadas con los compresores de cigeal convencionales, adems la eficiencia de su

motor es ms del 90% y la capacidad de refrigeracin puede ser modulada con electrnica

simple, siendo de esta forma 20~30% ms eficiente que la mayora de los compresores

convencionales (33). Adicionalmente en el 2008 se investig los niveles de ruido del

compresor lineal y se determin que estos son similares a las del compresor alternativo,

y que son mejores en condiciones de funcionamiento transitorias debido al arranque y

detenimiento suave en el funcionamiento (34). Por su parte Huiming Zou investig el

rendimiento de un prototipo de compresor lineal con muelles helicoidales, estableciendo

que este compresor puede aprovechar el fluido de trabajo comprimido para reducir la

rigidez de resorte mecnico y el peso del compresor. Sin embargo, los resortes no pueden

ayudar a limitar el pistn por lo que golpea la culata y su eficiencia disminuye al reducir

la presin de descarga (35).

Por su parte Marcos G. (36) present una gua para optimizar el diseo de un sistema de

refrigeracin por compresin de vapor, utilizando compresores de capacidad variable,

logrando conseguir hasta un 40% de ahorro de energa y una reduccin del ruido de hasta

5 dB con este sistema (36), tambin se realiz una revisin literaria sobre los anlisis

exergticos de sistemas de refrigeracin por compresin de vapor, lo cual investigaciones

realizadas, mostraron que la mayor prdida de exerga se produce en el compresor, por lo

tanto el uso de nano lubricantes y nano fluidos pueden reducir de forma indirecta dichas

prdidas (27).

2.3 Condensadores y Evaporadores

Se realizaron estudios del intercambiador de calor en evaporadores de aletas y tubos en

condiciones heladas, ya que presentan una acumulacin de escarcha, y por ende

disminuyen el coeficiente de transferencia de calor de manera significativa y aumenta la

prdida de carga rpida (20-24). Cui, Li, Liu y Zhao en el 2011 (37) analizaron el proceder

de un intercambiador de calor de aletas y tubos, indicaron que se forma escarcha con

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mayor rapidez en el perodo inicial, mientras que crece lentamente en el perodo

totalmente desarrollado, dando lugar a la degradacin de la transferencia de calor, cada

de presin, mayor humedad relativa del aire, menor velocidad de flujo de aire y reduce la

temperatura del refrigerante, ya que dar lugar a una gran cantidad de acumulacin de

escarcha.

El evaporador tiene la capacidad de proporcionar la cantidad de refrigeracin necesaria

para la preservacin de los bienes almacenados en el refrigerador a la temperatura deseada

(42). Silva, Hermes y Melo en el 2011 (39) informaron que la escarcha acumulada en el

serpentn del evaporador disminuye de forma significativa al rendimiento del

intercambiador de calor, por el efecto combinado de la baja conductividad trmica de la

capa de escarcha y la tasa de flujo de aire del ventilador suministrado (41), sugieren que

bajo estas condiciones de escarcha, se debe disear como un sistema acoplado, a fin de

conservar la capacidad de refrigeracin para perodos ms largos, aumentando el tiempo

entre los procesos de descongelacin sucesivos y por ende se mejorar el rendimiento

trmico de todo el sistema (39). zkan y zil en el 2006 (40) afirmaron que la formacin

de escarcha en el serpentn del evaporador se da en forma de aguja no muy densa,

ocasiona que la presin de aire disminuya en las aletas y en los extremos de las aletas

aumenta el coeficiente de transferencia de calor. La velocidad del aire determinado en

5m/s, luego de 5h de perodo de prueba, la velocidad de evaporacin es constante y la

escarcha recogida en el evaporador muestra un aumento lineal con el tiempo. Knabben,

Hermes y Melo en el 2011 (41) observaron que el aumento repentino del nmero de aletas

entre las filas 4 a 5 induce una obstruccin del evaporador local, de esta manera siguieren

que para que haya una eficiente descongelacin cerca de la unidad, deben colocarse de

forma simultnea dos calentadores, uno de 175W en las seis primeras filas y 60W en las

ltimas cuatro filas. Barbosa, Melo, Hermes y Waltrich en el 2009 (38) evaluaron el

efecto del nmero de filas de tubos en el rendimiento de los evaporadores trmicos

hidrulicos sin escarcha, establecen que las ltimas filas de tubos ayudan con menos

eficacia a la transferencia de calor, mientras que todava ejerce alguna influencia en la

cada de presin. Indicaron que los costos pueden disminuir mediante el uso de

evaporadores ms ligeros, ya que en algunos casos han mejorado las caractersticas de

rendimiento (38).

Azzouz, Leducq y Gobin en el 2009 (43) estudiaron el efecto de la adicin de un material

de cambio de fase (PCM), este se encuentra en la parte posterior del evaporador con el

fin de mejorar su eficiencia y para proporcionar una capacidad de almacenamiento que

permite varias horas de refrigeracin sin fuente de alimentacin (4,43). Probaron el

sistema con agua y con una mezcla eutctica con punto de congelacin -3 C (4).

Indicaron que la respuesta de la nevera a la adicin de PCM y su eficacia dependen en

gran medida de la carga trmica, se comporta como un amortiguador de temperatura,

disminuye el nmero de arranques y paradas del compresor y por consiguiente de las

fluctuaciones de temperatura, mejorando de esta manera la conservacin de los alimentos

(43). La integracin de almacenamiento de calor latente permite 5-9 h de operacin

continua y sin suministro elctrico y un aumento del 10-30% del coeficiente de

rendimiento, dependiendo de la carga trmica (4,43). En trabajos anteriores en el 2008

(4) los mismos autores demostraron que la capacidad de almacenamiento en fro del

sistema es ligeramente ms pequeo con una solucin acuosa eutctica que con el agua

como PCM, pero presenta la solucin acuosa eutctica, la ventaja de mantener el aire a

valores de temperatura adecuadas recomendadas para el refrigerador. A ms de ello, los

autores Yoon, Jung, Chung y Kim (44), estudiaron el ciclo de dos circuitos para

congeladores de refrigerador domstico debido a su potencial eficiencia energtica y la

humedad relativa del compartimiento de alimentos frescos. Midieron el rendimiento del

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ciclo paralelo, variando la carga de refrigerante y el dimetro del tubo capilar,

comparando con el ciclo de dos circuitos de derivacin. Los resultados indicaron que en

el ciclo paralelo, el dimetro del tubo capilar ptimo fue de 1,4 mm, siendo el 65% mayor

que el ciclo de dos circuitos de derivacin. La carga de refrigerante ptima del ciclo

paralelo fue de 75g, que fue levemente menor que el valor ptimo de 80g en el ciclo de

dos circuitos de derivacin. De tal modo que, la recuperacin de refrigerante por la

operacin de pump-down P/D redujo el consumo de energa en un 4,1% con respecto al

caso de referencia sin ningn tipo de operacin de recuperacin de refrigerante (44). Esta

comparacin establece poca diferencia entre los dos ciclos, el ciclo paralelo genera

mejores resultados, ya que conviene tener una carga de refrigerante menor para que el

compresor no trabaje en periodos largos de tiempo sobre todo para obtener un menor

consumo de energa.

Una alternativa para disear un evaporador sin escarcha de tubo de aleta se da con los de

flujo acelerado (AFE) (25,26), el cual hace que el coeficiente de transferencia de calor

del lado de aire sea mejorado de forma local; su desventaja est en que la aceleracin del

flujo, aumenta la cada de presin del lado del aire, lo que exige ms potencia de bombeo

(45). Waltrich, Barbosa, Hermes y Melo en el 2011 (42) indicaron que a bajas tasas de

transferencia de calor, las actuaciones de la lnea de base y muestras de AFE son casi

similares debido a que requiere una potencia de bombeo pequea para una tasa de

transferencia de calor especifico. De manera que en tales condiciones el concepto AFE

puede ser ms ventajoso que los evaporadores rectos debido a sus bajos costos de los

materiales. Los mismos autores en otra investigacin en el 2011 (45) usaron una

optimizacin geomtrica basada en el COP de la AFE, demostraron que en cuanto al COP

el sistema experiment slo una variacin modesta con respecto a los parmetros

geomtricos, que van desde 0,95 hasta 1,03 al cambiar la longitud del evaporador, y 1,02 a 1,03 al variar la altura de la salida del evaporador. A pesar de los resultados siguieren ms investigacin para determinar el efecto de la formacin de condensacin y

escarcha en el rendimiento trmico-hidrulico de AFE (42).

Bjrk y Palm en el 2008 (46) estudiaron el flujo de ebullicin de transferencia de calor

en un evaporador de un refrigerador domstico con flujo horizontal, determinaron que el

coeficiente de transferencia de calor baja al aumentar la calidad, por lo que pide no utilizar

flujos de masa tan bajas como 21 kg/m2s.

Un anlisis importante es presentado por los autores Lee, Yoon, Kim y Bansal en el 2006

(11) sobre las caractersticas de transferencia de calor del R-290 (propano), R-600a

(isobutano) y R-1270 (propileno), por ser refrigerantes favorables al medio ambiente y el

R-22 como refrigerante para condensar y evaporar, encontraron mediante resultados

experimentales que los coeficientes de transferencia de calor de condensacin locales de

refrigerantes de hidrocarburos fueron ms altos que los de R-22. La transferencia de calor

de condensacin local de coeficientes de R-1270 era el ms alto en el flujo de masa entre

50 y 200 kg/m2, mientras que el R-290 y R-600a a cabo un poco menos que el R-1270,

pero mostrando tendencias similares. De modo que de los refrigerantes HCs, el R-1270

mostr el promedio ms alto de evaporacin de coeficiente de transferencia de calor (11).

Los autores Dosky, Heinze y Wolf en el 2008 (47) crearon un modelo para calcular el comportamiento de refrigerante tridimensional en un tubo de ciclo cerrado, estudiando la

transferencia de calor tanto para el modelo de gas real y el modelo de ebullicin laminar,

con condensador, secadora, dispositivo de expansin y evaporador que ofrece todas las

propiedades fsicas de inters, como la presin, la velocidad, la temperatura, la entalpa y

la entropa. Los resultados del modelo de gas real fueron los mejores. Siguieren seguir

trabajando en mejorar el modelo de ebullicin de la adaptacin de las restricciones de

flujo de masa y hacer que el modelo robusto para dominios de flujo sean ms grandes,

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con el uso de un software mejorado CFD para gestionar el diseo y dimensionamiento de

los sistemas de refrigeracin en el futuro ya que complementaria a los mtodos

establecidos (47).

El condensador es el componente principal en el sistema de refrigeracin ya que rechaza

el calor absorbido por el refrigerante en el evaporador hacia fuera del compartimiento del

refrigerador (48). Porkhial, Khastoo y Razavi en el 2006 (49) presentan la actuacin

transitoria de un condensador, en el que sealaron que el COP aumenta rpidamente

cuando se prende y apaga el refrigerador, adems este coeficiente al disminuir

progresivamente, la diferencia de temperatura entre el aire y el refrigerante empieza a

disminuir en el condensador. Afirmaron que la reduccin en el consumo de energa puede

lograrse mediante el uso de un compresor controlable. Bassiouny en el 2008 (48) realiz

el estudio del efecto del espacio que rodea el condensador en el calor rechazado, demostr

que al tener un espacio suficiente alrededor del condensador, aumenta la fuerza motriz de

transferencia de calor del condensador y si la temperatura del aire de la habitacin

aumenta, la cantidad de calor rechazado disminuir. Asegur que a medida que el espacio

que rodea el condensador es bloqueado, el aire que fluye es ms caliente, de manera que

el condensador sin duda degradar su rendimiento, el espacio en el que se coloca un

refrigerador es importante, ya que afecta a la fuerza de conduccin para disipar el calor

(48). Hermes en el 2013 (50) concluy que un intercambiador de calor de alta eficacia no

proporciona el mejor diseo termo hidrulico necesariamente para bobinas del

condensador y del evaporador.

2.4 Dispositivo de expansin

El tubo capilar reduce la presin que sale del compresor hacia el evaporador y regula el

flujo. Un aspecto importante a tomar en cuenta, es la carga de refrigerante a tener durante

la labor transitoria. Esta carga depende del volumen interno de su equipo, como: tuberas,

compresor, intercambiadores de calor, receptores de lquido y varios accesorios, depende

de las caractersticas del refrigerante, sus estados y la presin de trabajo a nivel fsico del

sistema (15). Varios autores estudiaron este fenmeno con el fin de reducir el consumo

de energa mediante la variacin de la restriccin de la expansin y la carga de refrigerante" (51). Esta reduccin de la carga, no afecta aspectos energticos y respeta

limitaciones ambientales. Aporta a refrigerantes como HCFC y HFC o naturales como

hidrocarburos y amoniaco para reducir sus emisiones a la atmosfera y por motivos de

seguridad (15). Bjrk y Palm en el 2006 (52) demostraron mediante la variacin de

distintos parmetros, prdidas e inconvenientes en el trabajo del sistema, hallaron que a

una carga demasiada baja, el sobrecalentamiento del evaporador aumenta, con una carga

excesivamente alta la lnea de aspiracin se convirti en fro, conduciendo en los dos

casos a un mayor consumo de energa (52). En trabajos anteriores los mismos autores en

el 2006 (5) encontraron dos perdidas que se dan en el sistema, en condiciones transitorias,

la primera en el traslado de refrigerante despus de un arranque y parada del compresor,

afect en este caso al rendimiento general del sistema. La segunda prdida se da cuando

el compresor est activo, en el perodo de carga trmica de los intercambiadores de calor

es ms alta de lo que sera para un sistema controlado de forma continua, registrando en

general prdidas de eficiencia de 5-37% (5), consideradas perdidas demasiadamente altas

durante el trabajo del sistema.

Bjrk y Palm (52) determinaron la longitud del tubo capilar y cantidad de carga para un

refrigerador domstico, debido a que es limitado hallar un mtodo ms sofisticado para

el posible ahorro de energa y para el procedimiento de optimizacin se necesitan

correlaciones ms rpidas y precisas. En el mismo ao sugieren dichos autores (53) un

tubo capilar estrangulado, con una temperatura de condensacin flotante, puede operar

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grandes variaciones de carga sin llegar a desestabilizarlo, al igual que un sistema de

control de dispositivos de expansin termosttica ms sofisticado. Bjrk y Boeng y Melo

en el 2012 (51) usaron una metodologa que reduce al mnimo el consumo de energa, a

travs del mtodo de mtrica variable, predice el punto de trabajo ptimo correctamente,

ya que correlaciona el dimetro del tubo y la carga de refrigerante. Propone un tubo de

0,7 mm (ID) capilar, una carga de refrigerante de 51,2 g y un consumo de energa de 50,7

kWh/mes.

Poggia, Tejeda, Leducq, y Bontemps en el 2008 (15) sugieren dos opciones, la primera

reducir la carga, el volumen interno de todos los componentes (intercambiadores,

receptores, la lnea de lquido), ya que permiten un beneficio considerable sin disminuir

su rendimiento. La segunda opcin es utilizando una vlvula de expansin electrnica

(EEV) (31,36). Choi y Kim (54) indicaron que el rendimiento del sistema de EEV es ms

alto en comparacin con el sistema de tubo capilar, sostuvieron que se puede optimizar

el rendimiento de la bomba de calor en condiciones fuera de diseo, manteniendo un

recalentamiento constante mediante el control de la apertura de la EEV. Manifiestan no

generalizar estos resultados, debido a las diferencias en la configuracin del sistema, ya

que utilizaron un nico sistema de bomba de calor (54).

Los autores Mao-Yu y Ching-Yen en el 2005 (14) reportaron una investigacin

experimental de la transferencia de calor y el comportamiento de cada de presin del R-

290, R-600 y R-290/R-600 en las tres lneas de serpentn de 2,46mm de dimetro.

Midieron los coeficientes de transferencia de calor y las caractersticas de cada de presin

para una gama de flujo de calor comparado con el refrigerante R134a. Los resultados

muestran que el flujo de ebullicin coeficientes de transferencia de calor para el R-290, R-600, y R-290/R-600 son 1,66 a 1,96 veces, desde 1,28 hasta 1,38 veces y 1,57 a 1,88

veces mayor en comparacin con las de R-134 respectivamente, en igualdad de calor y flujos de masa. Adems, la cada de presin por friccin del flujo de dos fases para el R-600, R-290/R-600 y R-290 son 1,41 a 0,60 veces, desde 1,32 hasta 1,50 veces y 1,22 a

1,40 veces menor en comparacin con la de R- 134a respectivamente. Los resultados experimentales compararon con varias correlaciones que predicen la transferencia de

calor por evaporacin, dando un buen acuerdo con los datos experimentales (14). En

cambio los autores Seixlack y Barbazelli en el 2008 (6) realizaron un anlisis numrico

de flujo de refrigerante a lo largo de los tubos capilares no adiabticos utilizando un

modelo de dos fluidos. Este modelo se emplea para la regin de flujo de dos fases,

tomaron en cuenta la hidrodinmica y el no-equilibrio termodinmico entre las fases de

lquido y vapor. Establecieron que el punto de inflamacin del refrigerante es alcanzado

dentro de una distancia cercana del tubo capilar de salida, y el modelado de la regin de

flujo de dos fases tiene poca influencia en el resultado global. A pesar de esto, el mejor

acuerdo entre los resultados del modelo de dos fluidos y los datos experimentales, en

comparacin con el modelo homogneo se atribuye a la inclusin de las relaciones de

cierre adecuados, que permiten una representacin ms conveniente del flujo de dos fases.

El autor O. Valladares en el 2006 (55) menciona que a pesar de la simplicidad, el flujo en

el interior de un tubo capilar es complejo. En algunas aplicaciones prcticas, los tubos

capilares se enrollan para ahorrar espacio y el efecto del enrollamiento afecta el flujo de

fluido dentro de ellos, de manera que aseguraron que las dimensiones del tubo capilar

juega un papel importante en la decisin de su contribucin a las prestaciones del sistema

de refrigeracin. Por otra parte, debido a que el modelo numrico se basa en la aplicacin

de las leyes fsicas, es posible extrapolar con mayor confianza a otros fluidos, mezclas y

condiciones de funcionamiento, de modo que permita utilizar el modelo desarrollado

como una herramienta importante para disear y optimizar este tipo de sistemas

(55,56,57).

27

2.5 Distribucin de flujo de aire

Es importante determinar la temperatura y velocidad de aire idneas, para que exista una

buena conservacin y buen control de calidad de los alimentos. Estudios realizados

indican que un abuso acelerado de temperatura de al menos 5C durante

aproximadamente 10 min puede duplicar el crecimiento de ciertas bacterias (7).

En refrigeradores sin ventilacin, observan a menudo una fuerte heterogeneidad de

temperatura, en las zonas calientes (riesgo sanitario) y zonas fras (riesgo bajo cero)

debido a la baja circulacin de aire (8). Para el estudio utilizan el refrigerador esttico sin

ventilacin dada las ventajas que este representa por el mnimo consumo de energa, la

razn principal se debe a que la transferencia de calor se da por conveccin natural (32-

34) Laguerre, Amara, Moureh y Flick en el 2007 (8) estudiaron los efectos de los

obstculos en los perfiles de velocidad, con el objetivo prctico de predecir las zonas

calientes y fras, indicaron que estos influyen en la circulacin de aire principal a lo largo

de las paredes y la zona central, ya que fueron confirmados por los valores mximos de

temperatura del aire que obtuvo: 8,2 C para un refrigerador vaco y sin estantes y 9,1 C

para un refrigerador con estanteras y nevera cargados de productos (8). Laguerre, Amara,

Mojtabi, Lartigue y Flick en el 2008 (6) utilizaron un sistema de velocimetra grfica de

partculas PIV para la medicin de la velocidad del aire, aseguraron que el aire estancado

en la parte superior de la cavidad tiene una velocidad de 0,04m/s y en la parte inferior de

la pared fra es de 0,02m/s (37, 39).

Cualquier configuracin estudiada, observaron que existe altas temperaturas de

aproximadamente de 5C ms alta que la temperatura media del aire, por lo que es

importante evitar colocar productos sensibles en esta posicin (37, 38). En la parte

inferior, observaron que el flujo de aire es no estacionario, la temperatura es baja y hay

ms fluctuaciones, cuanto menor sea la temperatura de la pared fra, mayor es la velocidad

del aire a lo largo de esta pared. La velocidad del aire es ms homognea cuando el

modelo de refrigerador est lleno de obstculos (6). La circulacin de aire se induce cerca

del evaporador y las paredes laterales. Sin embargo, en la regin del ncleo, donde se

almacena alimentos, hay velocidades bajas, que no aseguran marcada transferencia de

calor por conveccin entre el aire y los productos (7). Los productos alimenticios no

deben perturbar la capa lmite cerca de la pared del evaporador (6).

Laguerre y Flick en el 2004 (7) sugieren la continuacin de los anlisis presentados en su

trabajo, indican que es interesante estudiar la transferencia de calor en el interior del

refrigerador, tomando en cuenta los ciclos de encendido y apagado del compresor.

Adems, un modelo tridimensional ms complejo podra ser desarrollado con el fin de

predecir la distribucin de la temperatura en el interior del compartimento de

refrigeracin (7).

2.6 Gabinete y Aislante

En la construccin de los refrigeradores domsticos es importante el aislamiento trmico,

para mantener por dentro un volumen interior tcnicamente acondicionado (58).

Los autores Yoon, Seo y Kim en el 2012 (59), presentan una estrategia para la

optimizacin de espesor de aislamiento de un refrigerador-congelador domstico, esta

propuesta fue validada al utilizar el circuito de derivacin y el ciclo de doble bucle,

mediante el modelo de simulacin, as como la relacin cuantitativa entre la CP y el

espesor del aislamiento. Demostraron que los consumos de energa para el circuito de

derivacin y el ciclo de doble bucle se redujeron en 5,7% y 6,1%, respectivamente,

mediante la aplicacin de la estrategia de optimizacin propuesta con la CP fijo y el

volumen interno de cada compartimento (44, 59). Sugirieron que como las partes de R-

28

compartimiento era ms alto que los dems, el espesor de aislamiento de la R-

compartimiento debe reducirse con la condicin de volumen interno constante en relacin

con cada compartimento, pero se debe aadir en el F-compartimiento con el fin de

compensar la CP comparativamente inferior del F-compartimiento. Tambin estudiaron

el impacto de la eficiencia del compresor y el volumen en el costo total del sistema y el

rendimiento. Demostraron que existe una estrecha relacin entre el costo ptimo y el

consumo ptimo de energa: en el caso de que el coste de implantacin mnimo es 5%

inferior a la lnea de base, el consumo ptimo de energa sera un 14% inferior a la

contraparte de referencia si se realiz el costo fijo (59).

Existen soluciones de materiales para el aislamiento trmico en un refrigerador de uso

domstico, uno de ellos se presentan con los aerogeles para la construccin de

aplicaciones, as como tambin el progreso que han ido teniendo los paneles de

aislamiento al vaco VIP en la tecnologa de la construccin en un tiempo largo ya que

han sido mejorados y hoy en da son una alternativa. En general, los VIP obtienen una

conductividad trmica menor, y reduciendo fuertemente el espesor aplicado del material

de aislamiento trmico, pero esta se incrementar a travs del tiempo debido a la

penetracin de O2 y N2. Tanto el aire y el vapor de agua dentro del ncleo contribuyen a

la conductividad trmica (41, 42).

Los avances en la comprensin del transporte trmico en VIPs, la influencia del gas, la

ingesta de humedad, el control de calidad estricto y la disponibilidad de sensores simples

y rpidos, han fortalecido la confianza como una innovacin tcnica. Fricke, Heinemann

y Ebert (61) predicen una conductividad trmica del VIP que se mantenga por debajo de

0.008Wm-1K-1 y su durabilidad se puede verificar incluso despus de 50 aos de uso.

Varios materiales pueden ser utilizados como relleno para los VIPs: fibras, polvos o

espumas. Materiales porosos nanoestructurados son preferibles, ya que son los menos

sensibles cuando la presin aumenta (61).

Los aerogeles tienen una conductividad gaseosa baja y una transmisin infrarroja radiante

TIR baja (62). Los aerogeles de slice son reflectores excepcionales de sonido audible,

haciendo excelentes materiales de barrera, no son inflamables y no reactivos, utilizan

como material protector de fuego (60). Es uno de los materiales de aislamiento trmico

ms prometedor de las ltimas dcadas. Puede llegar a tener una conductividad trmica

de 2 a 2,5 veces menor que la lana mineral convencional. El alto potencial de los aerogeles

se puede encontrar sobre todo en su translucidez y transparencia posible, ya que pueden

proporcionar un gran ahorro energtico (60).

Nuevos materiales como aislamiento trmico, siguen estudiando, como los paneles llenos

de gas verde (GFP) (63), se puede ver como otro material de aislamiento trmico. Sin

embargo, su eficacia puede ser cuestionada (60).

2.7 Refrigerantes

El agotamiento del ozono, y el aumento del calentamiento global son la causa principal

para la investigacin de refrigerantes alternativos, los mismos que se han centrado a

refrigerantes hidrocarburos, HC, por sus excelentes propiedades termodinmicas que los

vuelven ms eficientes, adems de poseer cero potencial de agotamiento del ozono (ODP)

y bajo potencial de calentamiento global (GWP), de ah que se han realizado amplias

investigaciones para verificar y mejorar tales afirmaciones como se revisan a

continuacin.

Mao, Yu y Wen (24) en el 2005 realizaron un anlisis experimental para establecer las

caractersticas de trasferencia de calor y cadas de presin de los refrigerantes HC, R290,

R600 y la mezcla R290/R600, en el cual demostraron que los coeficientes de transferencia

de calor de los HC es mayor que la del R-134a por su parte, la cada de presin en los HC

29

fue menor (19). En otro estudio se demostr que el coeficiente de transferencia de calor

por ebullicin de una mezcla de HC en dos tubos horizontales lisos (64), es ms alto que

el R-134a, en el que se confirmaron los patrones de flujo utilizando mapas.

Por las razones antes expuestas llev a estudiar a los HC como posible sustitutos, de esta

manera M. Fatouh (65) evalu al propano, butano y mezclas de HC. Llegando a concluir

que el propano puro no puede reemplazar al R134a debido a sus altas presiones de

funcionamiento y bajo COP, el butano comercial present mejores caractersticas pero se

deba cambiar el diseo del compresor. La mezcla de hidrocarburos con fracciones de

masa de propano de 0.6 se aproxima a las caractersticas de funcionamiento del R134a,

en lo que respecta al COP del refrigerador utilizando una mezcla de HC ternario es mayor

que la del R134a. Finalmente se determin que la mezcla de propano/isobutano/n-butano

con 60% de propano fue el refrigerante alternativo ms adecuado (20).

En este mismo sentido un estudio terico de una mezcla de HC con diversos porcentajes

en peso, determin que la mezcla ms aceptable como posibles reemplazos son

HC290/HC600a con 40/60% en peso, para el CFC12 y HC290/HC1270 con 20%-80% en

peso, para el CFC22, por su parte la mezcla R290/R600, 60:40 por fraccin de masa, es

una alternativa para el R134a, adicionalmente se puede mejorar la eficiencia de

refrigeracin y el COP al aumentar la temperatura de evaporacin y mantener una

temperatura de condensacin constante (2, 47). Adems Mehdi Rasti investig al R436A,

46% de iso-butano y 54% propano y al R600a utilizando compresores tanto para HFC

como para HC en el cual se determin la carga optima de refrigerante, la misma que fue

reducida y se observ que el consumo de energa disminuyo en un 14% y 7%, trabajando

con un compresor de tipo HFC cargada con R436A y R600a, respectivamente, y se redujo

an ms cuando se cambi a un compresor de tipo HC, siendo 14,6% y 18,7% para el

R436A y R600a, respectivamente, adems se redujo el impacto ambiental en un 21% en

relaciona al refrigerante base (67).

Tambin Fatouh y Kafafy (20) experimentaron con GLP con 60% de R290 y 40% de

butano comercial, como alternativa del R134a. Los resultados indicaron que el COP

usando GLP fue mayor que la de R134a, adems se redujo de consumo de energa y la

relacin de tiempo de encendido en alrededor de 10,8 y 14,3%, respectivamente (20). Por

su parte Sattar MA, Saidur R, (68) presentaron un estudio experimental para evaluar el

desempeo del isobutano puro y mezcla de HC, de ello, el isobutano mostr un mejor

desempeo y su rendimiento se aproxima al de la HFC134a, adems de reducir la carga

de refrigerante no se modific ningn elemento del sistema (66).

Thangavel y Somasundaram investigaron el desempeo de una mezcla de HC, 50% R290

y 50% R600a, como refrigerante alternativo, variando el porcentaje refrigerante de 25,

50, 75 y 100% en el evaporador, de ello determinaron que el 75% de carga es el ms

ptimo debido a la reduccin del 3.81% en la potencia de salida del compresor y

reduccin en la temperatura de descarga, adems de mejorar el efecto de refrigeracin del

sistema (69). Otro refrigerante estudiado fue el R430A, los resultados mostraron que la

capacidad de refrigeracin es similar al del R134a, el COP fue mayor en un 2,6-7,5% y

present un menor consumo de energa en el rango del 1-9%. La temperatura de descarga

fue de 3-10C ms alta que la de R134a. Finalmente el Impacto del calentamiento global

equivalente total de R430A result ser menor al R134a en aproximadamente un 7%

debido a su mayor eficiencia energtica (70).

A.Baskaran, P.Koshy Mathews investigaron una gran variedad de refrigerantes amigables

con el medio ambiente en un sistema de refrigeracin por compresin de vapor y se los

compar con el R134a de ello se concluy que el RE170, R152a y R600a tienen un

coeficiente de rendimiento ligeramente mayor que el R134a para la temperatura de

30

condensacin de 50C y temperaturas de evaporacin que oscilan entre -30C y 10C (19).

Por su parte con el fin de mejorar la eficiencia de las mezclas de HC, se realizaron estudios

variando el porcentaje de cada elemento en la mezcla y lo comparaban con el R12 y el

R134a, los resultados experimentales revelaron que dichas mezclas mejoraban el

comportamiento de refrigeracin, disminua el tiempo de descenso en la temperatura,

consiguiendo mayor velocidad de enfriamiento y reduciendo el tiempo de encendido,

logrando as ahorros de energa significativos, reduccin de la masa de refrigerante, y el

valor del COP de dichas mezclas en algunos casos mejoraba y en otros variaba en

mnimas proporciones con relacin al R-12 y R-134a (47-49).

Finalmente la temperatura y presin de descarga de la mezcla de HC estaban bastante

cercanas con los otros refrigerantes en estudio y en otros casos se logr una menor

temperatura de descarga la misma que estaba entre 8,5 y 13,4K menos que el R134a

(66), de esta manera los HC pueden mejorar la eficiencia en la refrigeracin y as lo

demostr M. Rasti (21) en un estudios realizado a una mezclas de HC R436A con una

relacin de 56%R290/44%R600a, en la cual mejor la eficiencia energtica de un

refrigerador domstico ya que redujo la carga del refrigerante hasta un 48%, adems de

reducir el tiempo de encendido en un 13%, ahorrando as 5.3% en el consumo de energa

por da, lo que permiti mejorar el ndice de eficiencia energtica del refrigerador de la

etiqueta E a la D segn la Norma Nacional Iran No. 4853-2 (21). Tambin Won, Jae y Yon (72) utilizaron R-600a y mezclas de HC para mejorar el

rendimiento del refrigerador usando doble bucle, de esta manera controla de forma

independiente la temperatura de evaporacin tanto de congelacin como de refrigeracin.

Resultados experimentales logrados indicaron que se puede ahorrar 14,2% y 18,6%

usando ciclos de doble bucle optimizados con R-600a y mezclas de HC respectivamente,

en comparacin con la de un ciclo bypass de dos circuitos usando R-600a en el misma

plataforma de refrigeracin/congelacin (72).

Dado la posibilidad del uso masivo de HC como refrigerantes alternativos, J.U. Ahamed

(73) realiz una revisin literaria del anlisis de exerga a dichas mezclas, en la cual se

determin que estas, muestran un mejor rendimiento con respecto a otros refrigerantes

(73). Adems Claudio Crincoli (74) realiz una revisin bibliogrfica, enfatizando

algunas caractersticas qumicas y termodinmicas de los HC que adems de poseer

excelentes caractersticas medio ambientales como se puede observar en la siguiente

grfica, tienen buena miscibilidad con aceites minerales y compatibilidad con los

materiales comnmente usados en equipos de refrigeracin, las mismas que permiten

mejorar la eficiencia energtica y reducir el consumo de energa (74).Tabla 1.

Otras estn enfocadas a determinar su desempeo y simular sus caractersticas de

funcionamiento, para ello Jaime Sieres desarrollo una formulacin hbrida para el clculo

de las propiedades termodinmicas de los refrigerantes puros y sus mezclas, utilizando

formulaciones explcitas para modelar y predecir otras propiedades termodinmicas

travs de la diferenciacin. Se desarrollaron algunos ejemplos y la exactitud de las

frmulas fueron satisfactoria siendo tiles en aplicaciones en las que se necesite velocidad

de clculo y la estabilidad en lugar de exactitud. M.M. El-Awad (75) realiz un modelo

termodinmico en un ordenador, que permite conocer el efecto de la refrigeracin, el

trabajo del compresor, y el coeficiente de rendimiento. El mismo que fue validado al

comparar sus resultados con un anlisis experimental realizado por Akash y Said (60] en

el que evaluaron el rendimiento de GLP y lo compararon con el refrigerante R12 (30), los

resultados obtenidos que se observan en la figura 3 del modelo estaban cercanos con las

obtenidas en el experimento (75).

31

Tabla 1. Comparacin del impacto ambiental de los refrigerantes tradicionales con los HC (74).

Nro. De

Refrigerante Nombre Qumico

Tiempo de vida en

la atm (aos)

PAO

(ODP)

PCA

(GWP)

R11 Triclorofluorometano 50 1 3800

R12 Diclorodifluorometano 102 1 8100

R22 Clorodifluorometano 12.1 0.055 1500

R134a 1,1,1,1,2-

tetrafluoretano 14.6 0 1300

R290 Propano

32

enmiendas que se estaban realizando a dichas normas internacionales, las mismas que ya

estn disponibles y que proporciona medidas de seguridad y requisitos tanto para el

diseo, reparacin y servicio de equipos de refrigeracin y A/C, con ello permitir el

desarrollar esta tecnologa de forma masiva y segura (82). Tambin otros estudios

demostraron que en caso de fugas, la concentracin del HC en el aire, hasta 0,15kg, en

una habitacin estndar no es peligrosa por lo tanto tampoco lo es su uso como

refrigerante, adems que se han incorporado medidas de seguridad especiales (52,54) es

por ello algunas empresas especialmente en Europa y Asia ya usan hidrocarburos como

refrigerantes (20).

Tabla 2. Propiedades de inflamabilidad de gases hidrocarburos. Fuente: (83)

Refrigerante Nro. Lmite Inf. De Inf, (L.I.I)

Temperatura de

autoignicin

%(vol.) (kg/m3) (C)

Propano R-290 3.0 0.037 515

Butano R-600 2.1 0.038 470

Isobutano R-600a 1.8 0.043 460

Propileno R-1270 2.5 0.043 455

Con la misma finalidad de evaluar el riesgo de inflamabilidad de los refrigerantes HC

dentro de gabinetes de helado (Tabla 2). Se utiliz la evaluacin cuantitativa del riesgo,

QRA, que permite estimar la probabilidad de ignicin del refrigerante en caso de fugas y

la severidad de las consecuencias. Se realizaron ensayos de fugas de refrigerante y los

efectos de ignicin para validar los modelos de dispersin y de consecuencia. La

Frecuencia de encendido estaba entre 1x10-8 y 2x10-13 por ao. Se encontr que los riesgos

son insignificantes en comparacin con los antecedentes y otros valores de referencia,

adems el riesgo disminuye al mantener el ventilador en modo abanico que permite

dispersar el refrigerante fugado evitando concentraciones en el ambiente, as tambin el

riesgo disminuye al aumentar el tamao de la habitacin (84).

3. Conclusiones

Las investigaciones aplicadas al sistema de refrigeracin domstico que se ha expuesto

en este documento, estn dirigidas fundamentalmente a establecer estrategias que llevan

a lograr una mayor eficiencia energtica en el sistema, no solo interviniendo en sus

componentes sino tambin buscando nuevas alternativas de refrigerante, en gran medida

por la introduccin de polticas de eficiencia energtica motivadas por la escasez de

recursos y el cuidado del medio ambiente.

Por las caractersticas termodinmicas y medioambientales los hidrocarburos se han

convertido en los refrigerantes alternativos ideales y el nico inconveniente que presenta

para su uso es la peligrosidad en el manejo por cuanto son inflamables, sin embargo en

varias investigaciones de sus parmetros de operacin y tcnicas de seguridad en base a

normas internacionales, se establece que su implementacin se la pueda realizar de forma

masiva y segura a nivel local y mundial.

Los HC y sus mezclas pueden reemplazar a los refrigerantes tradicionales contaminantes

ya que adems de poseer cero ODP y GWP bajo cercano al cero, tienen excelentes

caractersticas termodinmicas, que permiten mejorar el comportamiento de

refrigeracin, disminuir el tiempo de descenso de la temperatura, reducir el tiempo de

encendido y lograr ahorros de energa significativos, adems tienen miscibilidad con

aceites minerales y compatibilidad con los materiales comnmente utilizados lo que

33

permite utilizarlos sin modificar el sistema de refrigeracin es as que varias empresas

especialmente en Europa y Asia ya usan hidrocarburos como refrigerantes en los sistemas

de refrigeracin.

Por el hecho de que los HC son inflamables, algunos autores se han enfocado en la

viabilidad de superar este hecho, considerando la seguridad y el peligro de inflamabilidad

en caso de fugas, para ello demostraron que la concentracin del HC en el aire (hasta

0,15kg) en una habitacin estndar no es peligrosa, adems que en la actualidad ya se han

incorporado medidas de seguridad especiales.

Las investigaciones realizadas en compresores estn enfocando a mejorar el rendimiento

del compresor y optimizar su trabajo para ello han utilizado compresores lineales que

permiten variar la velocidad del compresor en funcin de la demanda de refrigeracin ya

sea con el uso de controladores electrnicos o mediante el control de desplazamiento del

pistn (volumen muerto) analizando la posibilidad de recuperar la energa en el proceso

de re-expansin del gas con ello se pueden lograr ahorros de energa significativos y se

podra disminuir la contaminacin ambiental.

Los aerogeles son uno de los materiales de aislamiento trmico ms satisfactorios y ms

prometedores en los ltimos tiempos, ya que presentan caractersticas importantes, como

el no ser inflamables y no reactivos, se utilizan como material protector del fuego, ya que

puede llegar a tener una conductividad trmica de 2 a 2,5 veces menor que la lana mineral

convencional, proporcionando un gran ahorro energtico.

Los anlisis exergticos de sistemas de refrigeracin por compresin de vapor muestran

que la mayor prdida de exerga se produce en el compresor, por lo tanto el uso de nano

lubricantes y nano fluidos pueden reducir de forma indirecta dichas prdidas que

representaran un ahorro energtico.

El concepto AFE evaporador de flujo acelerado, puede ser ms ventajoso que los evaporadores rectos debido a los bajos costos de los materiales y sobre todo porque

requiere una potencia de bombeo pequea para una tasa de transferencia de calor

especificado.

Es importante que continen los estudios de la transferencia de calor en el interior del

refrigerador, tomando en cuenta los ciclos de encendido y apagado del compresor, para

ello se podra desarrollar un modelo tridimensional ms complejo con el fin de predecir

la distribucin de la temperatura en el interior de los compartimientos del refrigerador.

Mejorar la eficiencia en un sistema siempre ser un desafo y una actividad constante que

seguir desarrollndose con el transcurso de los aos, motivo por el cual este artculo

presenta una base para futuras investigaciones y espera que estos conocimientos sean

transmitidos, mostrando a su vez que los cambios se estn dando y que an queda un

largo camino por recorrer en cuanto a los sistemas de refrigeracin domstica.

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