DISEO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIN

[DISEO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIN]Ingeniera Termodinmica

Contenido1. Introduccin31.1. Objetivos32. Sistema de Refrigeracin32.1. Refrigeracin52.2. Refrigerante52.2.1. Descripcin del Refrigerante empleado52.2.2. Propiedades del Refrigerante utilizado52.3. Proceso de Refrigeracin62.4. Refrigerador Domstico63. Norma de Diseo83.1. Objetivo83.2. Campo De Aplicacin83.3. Datos Importantes83.4. Generalidades83.4.1. Refrigerante, materiales y acabados83.4.2. Aislamiento trmico y hermeticidad93.4.3. Puertas, tapas y accesorios93.4.4. Caractersticas de desempeo105. Comparacin entre refrigerante R12 y R134a105.1. El R12 (Freon 12)105.2. El R134a116. Diseo equipo116.1. Seleccin del compresor116.1.2. Seleccin del tubo capilar:116.1.3. Seleccin de la vlvula de expansin:116.1.4. Filtro deshidratador:126.1.5. Temperaturas del gas de retorno / descarga:126.1.6. Cantidad de refrigerante:127. Costos127.1. Inversin:127.2. Materia prima directa e indirecta (MPD y MPI)127.3. Capital de trabajo137.4. Depreciacin anual del equipo:147.5. Estado de prdidas y ganancias157.6. Valor actual neto (VAN)157.7. Clculo de la Tasa Interna de Retorno (TIR)168. Diagramas Elctricos de Sistemas de Refrigeracin168.1. Accesorios Elctricos Del Ciclo De Refrigeracin178.1.1. Protectores Trmicos De Sobrecarga188.1.2. Reloj o Timer de Deshielo188.1.3. Control de Temperatura198.1.4. Resistencia de Descongelacin208.1.5. Interruptor de luz interior de un refrigerador218.1.6. Dispositivo Bimetal218.1.7. Constitucin del Frigorfico Domstico239. Problemas Generados En El Proyecto259.1. Factor de incrustacin2510. Conclusiones2511. Bibliografa26

1. IntroduccinLos sistemas de refrigeracin se emplean para la conservacin de alimentos y el aire acondicionado juega un papel destacado en la vida cotidiana actual. Las bombas de calor han comenzado a utilizarse de manera ms frecuente para la calefaccin de edificios y para la produccin de calor en procesos industriales. Hay muchos otros ejemplos de usos comerciales o industriales de la refrigeracin, entre ellos la separacin de los componentes del aire para la obtencin de oxgeno y nitrgeno lquidos, la licuefaccin de gas natural y la produccin de hielo.Adems el proceso de refrigeracin como tal pretende mantener una regin fra a una temperatura por debajo de la del entorno, esto se consigue habitualmente empleando un sistema de refrigeracin que utiliza vapor. 1.1. Objetivos 1.1.1. Determinar de forma experimental el funcionamiento de un ciclo de refrigeracin.1.1.2. Analizar la eficiencia de un sistema de refrigeracin real y compararlo con la eficiencia ideal.2. Sistema de RefrigeracinSe sabe por experiencia que el calor se transfiere en la direccin de temperatura decreciente, es decir, desde medios a temperatura alta hacia los de temperatura baja. Este proceso de transferencia de calor ocurre en la naturaleza sin requerir ningn dispositivo. Sin embargo, el proceso inverso no puede ocurrir por s mismo. La transferencia de calor de un medio que se encuentra a baja temperatura hacia otro de temperatura alta requiere dispositivo especiales llamados refrigeradores.Los refrigeradores, como las bombas de calor, son dispositivos cclicos. El fluido de trabajo utilizado en el ciclo de refrigeracin se denomina refrigerante. El ciclo de refrigeracin que se utiliza con mayor frecuencia es el ciclo de refrigeracin por compresin por vapor, en que intervienen cuatro componentes principales; un compresor, un condensador, una vlvula de expansin y un evaporador.

Figura 2-1Componentes Bsicos de un sistema de refrigeracin

Fuente: Cengel, Termodinmica, Sptima Edicin, Editorial Mc Graw Hill, Mxico, 2008, pg. 288El refrigerante entra al compresor como vapor y se comprime hasta la presin del condensador, posteriormente sale del compresor a una temperatura relativamente alta y se enfra y condensa a medida que fluye por los serpentines del condensador rechazando calor al medio circundante. Despus entra al tubo capilar donde su presin y temperatura caen de forma drstica debido al efecto de estrangulamiento. Luego, el refrigerante a temperatura baja entra al evaporador, donde se evapora absorbiendo calor del espacio refrigerado. El ciclo se completa cuando el refrigerante sale del evaporador y vuelve a entrar al compresor.En un refrigerador domstico, el compartimiento del congelador donde el refrigerante absorbe calor sirve como evaporador, mientras que el serpentn situado comnmente detrs del refrigerador, donde el calor se disipa hacia el aire de la cocina, sirve como condensador. En un esquema de un refrigerador que se muestra a continuacin. Aqu el QL es la magnitud del calor eliminado del espacio refrigerado a temperatura TL, QH es la magnitud del calor rechazado hacia el medio caliente a temperatura TH y WN es la entrada de trabajo neto al refrigerador. Como se explic, QL y QH representan magnitudes, por lo tanto son cantidades positivas.

Figura 2-2Eliminacin de Calor

Fuente: Cengel, Termodinmica, Sptima Edicin, Editorial Mc Graw Hill, Mxico, 2008, pg. 2882.1. Refrigeracin

2.2. Refrigerante

Cuando comenzaron las preocupaciones por el ozono, los refrigerantes ms usados eran los clorofluorocarbonos R12 y R22. El primero usado principalmente en aire acondicionado de vehculos y pequeos refrigeradores residenciales y comerciales. Actualmente se est el R134A y ciertas mezclas que no atentan contra la capa de ozono en remplazo de los compuestos clorados. 2.2.1. Descripcin del Refrigerante empleado

El refrigerante R134 A se ha convertido en un sustituto clave de los refrigerantes CFC y HCFC (Clorofluorocarbonos e Hidroclorofluorocarbonos); es seguro para el medio ambiente y no daa la capa de ozono. Como refrigerante tiene similares caractersticas de rendimiento energtico y capacidad que el R12 y su toxicidad es baja. El R 134A actualmente se usa en numerosas aplicaciones de refrigeracin, entre la que estn incluidos las vitrinas de supermercado, las salas refrigeradas y los refrigeradores domsticos. Su uso se extiende a sistemas de aire acondicionado en el rea automotriz y residencial, la refrigeracin comercial e incluso enfriadores centrfugos.2.2.2. Propiedades del Refrigerante utilizado

Para la determinacin de nuestro refrigerante que se utiliz para el sistema de refrigeracin consultamos las propiedades de dicho refrigerante.Tabla 2.2.2-1Propiedades Fsica del Refrigerante

Fuente: Honeywell. Gernetron R134A Properties, Uses, Storage, and Handling.

2.3. Proceso de Refrigeracin

2.4. Refrigerador Domstico

Los refrigeradores para conservar alimentos perecederos han sido por mucho tiempo los aparatos esenciales de un hogar y han demostrado ser muy durables, confiables y proveedores de un servicio satisfactorio mayor a quince aos. Un refrigerador domstico es en realidad una combinacin de refrigerador congelador porque tiene un comportamiento de congelador para hacer hielo y almacenar comida congelada.Los refrigeradores actuales utilizan mucho menos energa como resultado del empleo de motores y compresores ms pequeos y de mayor eficiencia, mejores materiales de aislamiento, reas superficiales de serpentn ms grandes y mejores sellos para las puertas. Tener en operacin un refrigerador promedio a un costo promedio de electricidad de 8,3 de dlar por KWh, cuesta cerca de 72 dlares al ao, lo cual es la mitad del costo de operacin anual de un refrigerador hace 25 aos. Reemplazar un refrigerador de hace 25 aos de 18 pies cbicos por un modelo eficiente en cuanto al consumo de energa ahorra ms de 1000 KWh de electricidad por ao. Para el ambiente esto significa una reduccin de ms de 1 tonelada de CO2, que causa lluvia cida. A pesar de las mejoras hechas en los refrigeradores domsticos en varias de sus reas, durante los ltimos cien aos el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor ha permanecido sin cambio. Los sistemas opcionales de refrigeracin por absorcin y refrigeracin termoelctrica son en la actualidad ms caros y menos eficientes y han encontrado un uso limitado en algunas aplicaciones especializadas. Un refrigerador domstico se disea para mantener la seccin del congelador a -18C (0F) y la del refrigerador a 3C (37F). Temperaturas menores del congelador incrementan el consumo de energa sin mejorar de forma significativa la vida de almacenamiento de los alimentos congelados. Temperaturas diferentes para el almacenamiento de alimentos especficos se pueden mantener en la seccin del refrigerador por medio de compartimiento de aplicacin especfica. Casi todos los refrigeradores de gran tamao cuentan con una caja de cerrado hermtico para verduras cubiertas de hojas y frutas frescas, de modo que permanezcan hmedas y estn protegidas del efecto de desecacin de aires fro que circula en el refrigerador. Un compartimiento para huevos cubierto en la tapa prolonga la vida de stos al disminuir la prdida de humedad. Es comn que los refrigeradores posean en la puerta un compartimiento especial templado para la mantequilla, con la finalidad de mantenerla a temperatura de derretimiento. Este compartimiento tambin asla la mantequilla y evita que absorba olores y sabores de otros alimentos. Algunos modelos de lujo tienen un compartimiento de carnes con temperatura controlada que se mantiene a -0,5C (31F), que conserva la carne a la mnima temperatura segura sin congelarla, de este modo se prolonga su vida de almacenaje. Los modelos ms caros vienen con un productor de hielo localizado en la seccin del congelador que est conectado a la lnea de agua, as con dosificadores automticos de hielo y agua helada. Un productor de hielo representativo produce entre 2 y 3 kilogramos de hielo al da y almacena ente 3 y 5 kg en un recipiente mvil. 3. Norma de Diseo

NTE INEN 2206:2004 3.1. Objetivo

Esta norma establece los requisitos que deben cumplir los refrigeradores domsticos con o sin escarcha, con o sin un depsito o compartimiento de baja temperatura, refrigeradores, refrigeradores-congeladores los cuales son totalmente ensamblados en la fbrica, y estn sujetos a los mtodos de ensayo para la verificacin de estos requisitos.

3.2. Campo De Aplicacin Refrigeradores domsticos con o sin escarcha. Refrigeradores domsticos con o sin compartimiento de baja temperatura, con o sin compartimiento de enfriamiento. Refrigeradores-congeladores domstico.

3.3. Datos Importantes Compartimiento de enfriamiento. Compartimiento destinado especficamente para el almacenamiento de alimentos altamente perecibles en el cual la temperatura puede ser mantenida entre -2 C y +3 C, y cuyo volumen es capaz de acomodar al menos dos (2) paquetes.

Consumo de energa. Consumo de un refrigerador en base a 24 h, corriendo bajo condiciones de operacin estable y a una temperatura ambiente de +25C.

3.4. Generalidades Los refrigeradores deben ser construidos de tal manera que aseguren un adecuado rendimiento y durabilidad en su uso. Su rendimiento en uso es controlado por aplicacin de una serie de ensayos relevantes.

3.4.1. Refrigerante, materiales y acabados

El refrigerante utilizado debe ser libre de compuestos clorofluorocarbonados (CFCs).

Los materiales usados dentro de los refrigeradores no deben transmitir olores o sabores a los alimentos. Los materiales usados dentro de los refrigeradores no deben contaminar los alimentos puestos en contacto con ellos ni transmitir substancias venenosas a los alimentos. Ellos deben ser resistentes a la accin de la humedad y a los cidos de los alimentos.

Todos los acabados superficiales para el propsito considerado deben ser resistentes al impacto, suficientemente duros, colores firmes, lisos, fcilmente lavables, y resistentes a daos ocasionados por la humedad y cidos de los alimentos. Los elementos de sujecin tales como tornillos, bisagras, pernos, remaches y otros que tengan un tratamiento por electrodeposicin deben cumplir mnimo 72 horas de resistencia a la corrosin en cmara salina.. Las superficies metlicas con recubrimiento deben tener una resistencia a la corrosin mnima de 100 horas en cmara salina, tiempo en el cual no deben presentar ampollamientos ni muestras de corrosin.

3.4.2. Aislamiento trmico y hermeticidad El aislamiento trmico utilizado debe ser libre de compuestos clorofluorocarbonados (CFCs). El aislamiento trmico de los refrigeradores debe ser eficiente y permanentemente conservado. En particular, los materiales aislantes no deben ser sujetos a contraccin y no deben permitir, bajo condiciones normales de trabajo, una excesiva acumulacin de humedad. Cuando el refrigerador es sometido al ensayo de condensacin de vapor de agua no debe aparecer externamente formacin de gotas o goteo de agua. Cuando la puerta o tapa est cerrada, no debe haber ingreso anormal de aire hacia el interior. Una tira de papel no debe deslizarse libremente cuando los sellos de la puerta o tapa estn sometidos al ensayo de hermeticidad.

3.4.3. Puertas, tapas y accesorios

Las bisagras y manijas deben ser fuertes y resistentes a la corrosin. Las puertas y tapas externas de los compartimientos de almacenamiento de alimentos frescos, compartimientos de enfriamiento y compartimientos de depsito deben soportar a 100 000 aberturas y cierres sin deteriorarse, los cuales pueden ser perjudiciales para la hermeticidad del refrigerador. En el caso de refrigeradores con un compartimiento de baja temperatura que tienen una puerta o tapa de acceso externo separado, las bisagras y manijas de la puerta o tapa de ese compartimiento deben soportar a 10 000 aberturas y cierres. El sistema de sujecin debe ser tal que permita a la puerta o tapa ser abierta o cerrada fcilmente. Debe ser eficiente y capaz de mantener su funcin especfica. La operacin mecnica de los refrigeradores no debe dar lugar a indebidos ruidos o vibracin. El diseo del condensador debe ser tal que reduzca a un mnimo la acumulacin de polvo. El evaporador debe ser diseado o protegido de tal modo que no sufra cualquier dao durante el uso normal del artefacto.

3.4.4. Caractersticas de desempeo

Temperaturas de almacenamiento El artefacto debe ser capaz de mantener, simultneamente, las temperaturas de almacenamiento requeridas en los diferentes compartimientos. Los refrigeradores que tienen compartimientos de alimentos congelados adicionales deben ajustarse simultneamente. Consumo de energa Si el consumo de energa est establecido por el fabricante, el valor medido en el primer artefacto ensayado no debe ser ms grande que el consumo de energa fijado en ms del 15% de este ltimo. Si el resultado del ensayo realizado en el primer artefacto es mayor que el valor declarado ms el 15%, el ensayo debe ser realizado en tres artefactos adicionales. La media aritmtica de los valores del consumo de energa de estos tres artefactos debe ser igual, o menor que el valor declarado ms el 10%.

5. Comparacin entre refrigerante R12 y R134a5.1. El R12 (Freon 12)El diclorodifluormetano (C Cl2 F2) denominado R-12 o Fren 12 es un fluido caracterizado por un alto calor de evaporacin. Pertenece a la familia de los Clorofluorocarbonos, CFC.En condiciones normales es un gas incoloro, con un ligero olor y no produce manchas.Es miscible con los aceites lubricantes minerales, tomando las precauciones necesarias en el dimensionamiento de las tuberas con el fin de asegurar el retorno del aceite al compresor.No deteriora el material de las mangueras, sin embargo, en presencia de agua es altamente corrosivo, ya que la reaccin produce cido clorhdrico.En condiciones normales no es inflamable ni explosivo, tanto en estado lquido como gaseoso, sin embargo si se pone en contacto con una llama o con un metal muy caliente se descompone en gas fosgeno (gas mostaza) que es un gas muy venenoso. Adems no se debe poner en contacto este fluido con los ojos, ya que se pueden producir congelacin.Desgraciadamente este compuesto alcanza rpidamente las capas altas de la atmsfera, donde se encuentra el ozono, O3. Se sitan a una altura aproximada de 15 km. Y pueden permanecer durante 120 aos.Debido al efecto de los rayos ultravioletas, se produce la degradacin qumica del R-12, liberndose las molculas de cloro, que reaccionan con el ozono capturando un tomo de oxgeno, disminuyendo la concentracin de ozono en esa zona. Una molcula de cloro puede destruir entre 50000 y 100000 molculas de ozono.La capa de ozono que rodea la tierra a nivel de la estratosfera asegura la proteccin contra los rayos ultravioletas, que atacan al organismo humano y a la vida vegetal y animal. Adems, esta capa limita el efecto invernadero, manteniendo el equilibrio trmico del planeta mediante la reflexin de los rayos infrarrojos hacia la tierra. As pues, la destruccin de esta capa de ozono provocara la penetracin de los rayos UV, con el consiguiente riesgo para la salud, as como el recalentamiento del planeta.5.2. El R134aLa alternativa al R-12 es el tetrafluoroetano (CH2F-CF3), que pertenece a la familia de los Hidrogenofluorocarbonos (HFC). Presenta a s mismo una baja toxicidad.De la misma forma que el R-12, no es inflamable en condiciones normales, pero sin embargo es corrosivo en presencia de agua, ya que se produce cido fluorhdrico.No es miscible con aceites minerales, sino con aceites sintticos PAG (glicol polialcalino). El tamao de sus molculas es inferior a las del R-12, por lo que la posibilidad de fugas es mayor.En cuanto a los efectos medio ambientales, al no tener cloro en su composicin, el R134a es inocuo para la capa de ozono, sin embargo tambin contribuye al efecto invernadero, aunque en menor medida que el R-12. Su tiempo de permanencia en la atmsfera tambin es ms reducido, en torno a 15 aos.6. Diseo equipo6.1. Seleccin del compresorEn la mayora de los casos se usa un compresor con el mismo desplazamiento volumtrico, especialmente en compresor del tipo HBP (alta presin de retorno), mientras que en otras situaciones es necesario usar un compresor de desplazamiento un poco mayor. Ser oportuno probar cada compresor en la aplicacin correspondiente para determinar la conveniencia del mismo, dado que las condiciones de operacin varan enormemente de una aplicacin a otra.6.1.2. Seleccin del tubo capilar:En general el R134a tiene un mayor efecto frigorfico que el R12, por lo tanto se reduce el flujo de masa necesario para determinada capacidad. De todas maneras se recomienda realizar pruebas para determinar la correcta seleccin del tubo capilar.6.1.3. Seleccin de la vlvula de expansin:Seleccionar una vlvula de expansin diseada para este refrigerante.6.1.4. Filtro deshidratador:Debe seleccionarse un filtro diseado para este refrigerante.6.1.5. Temperaturas del gas de retorno / descarga:La temperatura terica del gas de descarga para refrigerante R134a es ligeramente ms baja que la del R12 en condiciones similares. Por lo tanto las condiciones de diseo para un compresor de R12 deberan aplicarse para el compresor de R134a.6.1.6. Cantidad de refrigerante:La cantidad de refrigerante depender de los componentes del sistema. Generalmente, segn datos obtenidos, se necesitara de un 5% a un 30% menos de refrigerante comparado con el R12.7. Costos7.1. Inversin:374 USD

7.2. Materia prima directa e indirecta (MPD y MPI)Tabla 7.2.-1Costos MPD y MPIMaterialesCantidadPrecio/unidad USDPrecio USDPrecio+IVA

Capilar 0,1 (3m)12,52,52,8

Filtro11,891,892,1168

Control de Robertshawn18,648,649,6768

Potes16,516,517,2912

Soldadura plana (Ag)21,993,984,4576

Vlvula corta (Cu)10,690,690,7728

Tubera (Cu)22,344,685,2

Terminales de Alambre100,131,31,456

Compresor197,5497,54109,2448

Capacitor de arranque12,492,492,7888

Resistencia de compresin30,892,672,9904

Fundente (Ag)12,252,252,52

Evaporador1404044,8

Condensador1303033,6

Acumulador1333,36

Carcaza1707078,4

Mano de Obra1606067,2

Total378,7168

7.3. Capital de trabajo

Tabla 7.3.-1Capital de TrabajoCAPITAL DE TRABAJO (Activo Corriente)

PRODUCCIN

Remuneraciones 65,00

rea Productiva 60,00

rea Administrativa 5,00

Materiales de Produccin 371,48

Materias Primas Directas 311,48

Materias Primas Indirectas 60,00

Servicios 28,00

Energa Elctrica 20,00

Telfono e Internet 5,00

Agua Potable 3,00

TOTAL 464,48

7.4. Depreciacin anual del equipo:

VALOR DEL EQUIPO:464,48 TIEMPO:5 AOSPORCENTAJE:20 % 92,90

Tabla7.4.-1Depreciacin anualAODEPRECIACIN ANUALDEPRECIACIN ACUMULADAVALOR RESIDUAL

0464,48

192,89692,896371,584

292,896185,792278,688

392,896278,688185,792

492,896371,58492,896

592,896464,480

7.5. Estado de prdidas y gananciasTabla 7.5.-1Estado de prdidas y ganancias

500.00

CUENTAS1

INGRESOS POR VENTAS500,00

COSTOS DE PRODUCCIN464,48

MOD y MOI60,00

MPD y MPI311,48

Depreciacin(materiales)31,48

Servicios Bsicos28,00

Transporte10,00

UTILIDAD BRUTA35,52

UTILIDAD BRUTA ANTES DE OTROS EGR e ING35,52

OTROS INGRESOS Y EGRESOS0,00

Egresos Financieros0,00

UTILIDAD NETA 35,52

Impuesto a la Renta (25%)8,88

UTILIDAD NETA 26,64

7.6. Valor actual neto (VAN)

Tabla 7.6.-1Valor Actual NetoAOSINV. INICIALUTILDADESDEPRECIACIN FLUJO NETOTASA DE DESCUENTOVAN

0464,48464,481,000464,48

126,6431,1557,790,83047,95

El VAN obtenido nos indica que en la primera venta o primer perodo se podr recuperar el capital y obtener una utilidad.

7.7. Clculo de la Tasa Interna de Retorno (TIR)

TIR>0, entonces nos indica que el proyecto es viable y se lo puede hacer.

8. Diagramas Elctricos de Sistemas de Refrigeracin

Es comn utilizar dos tipos de diagramas elctricos o de alambrado con el fin mostrar la conexin de los equipos y controles en los sistemas de refrigeracin. Uno de ellos se conoce usualmente como Diagrama grfico o de conexin.En este diagrama se muestra a cada componente y sus partes aproximadamente en su posicin real. El otro diagrama conocido como Diagrama esquemtico o de escalera se utiliza universalmente como un auxiliar para entender el funcionamiento del sistema de control. En estos diagramas se utilizan smbolos grficos para representar los dispositivos incluidos. Como ejemplo describiremos un diagrama elctrico de un refrigerador de doble puerta o dplex. En este tipo de diagrama, puede variar la instalacin de acuerdo al fabricante del refrigerador; en la actualidad en lugar de reloj de descongelacin se est utilizando una placa electrnica (o tarjeta) que realiza las mismas funciones del reloj.

Figura 8-1Diagrama Elctrico

Fuente: http://linea-blanca.yoreparo.com/refrigeracion/timer-t1249060.html

1. Clavija2. Termostato3. Lmpara 4. Ventilador del condensador5. Compresor6. Interruptor de puerta7. Ventilador del evaporador: disipa el aire fro8. Temporizador de deshielo9. Proteccin bimetlica10. Resistencia de deshielo

8.1. Accesorios Elctricos Del Ciclo De Refrigeracin Los sistemas de refrigeracin poseen una serie de dispositivos o accesorios elctricos, cada uno de los cuales desempea una funcin o trabajo especfico dentro del sistema elctrico. Se pueden encontrar diversos dispositivos, los cuales pueden clasificarse en tres tipos:

Dispositivos de control. Dispositivos de proteccin. Dispositivos de seguridad.

Entre los dispositivos de elctricos ms comnmente empleados en equipos comerciales de refrigeracin se encuentran los siguientes:

8.1.1. Protectores Trmicos De Sobrecarga

En las unidades hermticas pequeas, se utiliza a menudo un protector trmico contra sobrecargas. El dispositivo de sobrecarga tiene un disco bimetlico sensible tanto a la corriente como a la temperatura. Este dispositivo protege al compresor contra cualquier sobrecarga elctrica del motor. El trmino sobrecarga se refiere al aumento de corriente elctrica con su correspondiente incremento de temperatura. El protector de sobrecarga generalmente es una resistencia, la cual hay que sustituir si est quemada.

Figura 8.1.1.-1Protectores Trmicos de Sobrecarga

Fuente: http://i01.i.aliimg.com/wsphoto/v0/1488396513/DC-32V-Air-font-b-Compressor-b-font-Circuit-Breaker-font-b-Overload-b-font-font.jpg

8.1.2. Reloj o Timer de Deshielo

La descongelacin se puede efectuar automticamente. El control de tiempo se puede usar tanto para iniciar como para terminar el ciclo de descongelacin. Este control utiliza un regulador de tiempo, el cual es un dispositivo provisto de un mecanismo de relojera e interruptores. La posicin de estos ltimos est controlada por el reloj.

Figura 8.1.2.-1Timer

Fuente: http://i01.i.aliimg.com/wsphoto/v0/1488396513/DC-32V-Air-font-b-Compressor-b-font-Circuit-Breaker-font-b-Overload-b-font-font.jpg

8.1.3. Control de Temperatura

Un control de temperatura o termostato acta para conectar o interrumpir un circuito en respuesta a un cambio en la temperatura. Un termostato de refrigeracin cerrar su circuito con una elevacin de la temperatura y lo interrumpir con un descenso de la misma.

Figura 8.1.3.-1Termostato

Fuente: http://recampro.com/download/bancorecursos/Fersay/productos/27FA0014.jpg

8.1.4. Resistencia de Descongelacin

En refrigeradores con deshielo por resistencia, un calefactor elctrico se encuentra una montado sobre las tuberas del serpentn del evaporador. Esta resistencia, de construccin tubular, es la que se encarga de liberar al serpentn de evaporacin de la escarcha que se forma en l durante el ciclo de enfriamiento. Al efectuarse el ciclo de deshielo se desconecta el compresor y se energiza la resistencia de deshielo.El sistema mecnico est provisto de una trampa de lquido de regular tamao para la mayor acumulacin de refrigerante en estado lquido y para mantener una temperatura adecuada en el interior del gabinete, lo cual permite una correcta evaporacin del refrigerante antes de penetrar en la lnea de baja presin o de retorno y as evitar daos y sobrecargas al compresor. Durante el arranque del compresor al terminar el ciclo de descongelacin.

Figura 8.1.4.-1Resistencia de Descongelado

Fuente: http://recampro.com/download/bancorecursos/Fersay/productos/26ZN0011.jpg

8.1.5. Interruptor de luz interior de un refrigerador

El diagrama elctrico del circuito del foco se conecta en serie con los componentes que los componentes: interruptor de presin del foco y el foco o lmpara que ilumina el interruptor del gabinete. La corriente circula en este circuito solamente cuando la puerta del gabinete se encuentra abierta, lo que permite que la lmpara o foco se encienda al accionar el interruptor de presin que se encuentra colocado en la parte inferior frontal derecha del mueble.

Figura 8.1.4.-1Interruptor de Puerta

Fuente: http://www.cecytebc.edu.mx/HD/archivos/guias_didacticas/mantenimiento_ga_m3s3.pdf8.1.6. Dispositivo Bimetal

Es probablemente el dispositivo ms comn para detectar cambios trmicos. Consiste en dos bandas de metales distintos, que tienen distintos coeficientes de dilatacin pegadas una a la otra por una cara.Comn mente se usa el latn y el acero. Cuando se calienta el dispositivo, el latn se dilata ms rpido que el acero, deformando el conjunto. Esta deformacin es un cambio dimensional conocido y se puede aplicar a un componente elctrico o a una vlvula para apagar, encender o modular la corriente elctrica o el caudal de un fluido.La aplicacin de este regulador est limitada por el grado de deformacin al que se puede llegar con un cambio de temperatura.

Figura 8.1.6.-1Banda de bimetal hecha de dos metales distintos, como el latn y el acero, unidos por una de sus caras

Fuente: Whitman, W., (2000), Tecnologa de la refrigeracin y aire acondicionado: Espaa, Thomson Paraninfo.

Figura 8.1.6.-2Este bimetal est recto a 21 C. el lado del latn se contrae ms que el lado del acero cuando se enfra el bimetal, causando una flexin hacia la izquierda. Con un aumento de la temperatura, el lado del latn se expande ms rpido que el lado del acero, causando una flexin hacia la derecha. Esta flexin es una cantidad predecible por cada grado de cambio trmico.

Fuente: Whitman, W., (2000), Tecnologa de la refrigeracin y aire acondicionado: Espaa, Thomson Paraninfo.

8.1.7. Constitucin del Frigorfico Domstico

Figura 8.1.7.-1Frigorfico Domstico

Fuente: Whitman, W., (2000), Tecnologa de la refrigeracin y aire acondicionado: Espaa, Thomson Paraninfo.

Elmotocompresor (1), est constituido por un motor elctrico, alimentado desde la red y un compresor alternativo de mbolo, est localizado en la parte inferior trasera del equipo y la funcin que realiza es aspirar el fluido (gas) refrigerante a baja presin y dirigirlo a alta presin haciael condensador (2), que es un serpentn, situado exteriormente en la zona posterior, debido a la elevada presin del fluido refrigerante, ste se lica en el condensador cediendo el calor latente de condensacin al exterior. A la salida del condensador se sita unfiltro-secador (5)cuya funcin es limpiar y deshumidificar el fluido refrigerante. La funcin dela vlvula de expansin (3)la realiza un tubo capilar muy largo y estrecho, que tras ser recorrido por el fluido refrigerante, ste ha perdido presin y ha cedido calor residual.A continuacin el fluido licuado entra enel evaporador (4)que es otro serpentn situado en el interior del equipo, en l debido al considerable aumento de la seccin del conducto se produce la expansin del fluido, que se evapora, absorbiendo calor del entorno, que resulta ser la zona congelador del equipo y del resto del recinto interior del frigorfico. A la salida del evaporador el fluido refrigerante (gas) a baja presin es aspirado por el compresor y se vuelve a repetir el ciclo.

9. Problemas Generados En El Proyecto Se hizo imperativa la limpieza previa de las caeras de los equipos utilizados en el ensamble del refrigerador como evaporadores o condensadores ya que con presencia de suciedad resulta posteriormente en una disminucin de la transferencia de calor que es el principio de funcionamiento de nuestro aparato, adems de derivar en complicaciones operaciones a cauda de daos (oxidacin). Lo que puede entenderse de mejor manera a travs de un breve estudio acerca del factor de incrustacin en un intercambiador de calor.

9.1. Factor de incrustacin

El rendimiento de los intercambiadores de calor suele deteriorarse con el paso del tiempo como resultado de la acumulacin de depsitos sobre las superficies de transferencia de calor. La capa de depsitos representa una resistencia adicional para esta transferencia y hace que disminuya la razn de la misma en un intercambiador. El efecto neto de estas acumulaciones sobre la transferencia de calor se representa por un factor de incrustacin Rf el cual es una medida de la resistencia trmica introducida por la incrustacin.

La relacin del coeficiente de transferencia de calor total dada para superficies limpias:

Ec. 9.1.-1

Resistencia que cuenta con los efectos de la incrustacin sobre las superficies.

Ec. 9.1.-2

Donde

Calor transferido

Ec. 9.1.-3

10. Conclusiones En la refrigeracin la aplicacin domestica representa un alto porcentaje, es por ello que las industrias que se dedican a este negocio, invierten tiempo y dinero en la investigacin para crear equipos con mayor calidad, tanto fsicamente como en su funcionamiento. Para garantizar el funcionamiento de los refrigeradores domsticos es importante que los parmetros de trabajo del ciclo estn correctamente definidos, se recomienda que la zona de baja presin atmosfrica, puesto que generara un vaco en el sistema. En la actualidad se busca no utilizar gases refrigerantes que contribuyen al calentamiento global y al efecto invernadero, es por ello que se ha desarrollado nuevos refrigerantes que cumplan este propsito. El evaporador es el elemento que absorbe calor hacia el sistema de refrigeracin; por esta razn el evaporador est mucho ms fro que el ambiente el cual se necesita enfriar. En los sistemas de refrigeracin de uso domstico el dispositivo de expansin ms usado es el tubo capilar. La limpieza, el acoplamiento del compresor y dems elementos del sistema de refrigeracin; as como el proceso de carga y verificacin de fugas, requieren que el operador est previamente capacitado y calificado para realizar la instalacin, si bien es cierto el proceso no es complicado se necesitan de muchas destrezas, herramientas apropiadas y sobre todo mucha conciencia ambiental para no arrojar los desechos del sistema al ambiente. Los componentes de un equipo de refrigeracin deben ser diseados dependiendo del tipo del gas refrigerante que utilizan, ya que el comportamiento del fluido ene l sistema depende de las caractersticas.

11. Bibliografa 11.1. Cengel Y., Boles M., Termodinmica, Sptima Edicin, Editorial Mc Graw Hill, Mxico, 2011, pg. 31211.2. Whitman, W., (2000), Tecnologa de la refrigeracin y aire acondicionado: Espaa, Thomson Paraninfo.11.3. Holman, J., (1999), TransfereNcia de calor, Mxico DF, Mxico: McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC

11.4. Incropera, F., (1999), Fundamentos de transferencia de calor, Mxico DF, Mxico: PEARSON educacin

26