Compressor
El trabajo del compresor es aspirar el vapor del evaporador y forzarlo a entrar en el condensador. El tipo más común es el compresor de pistón, pero otros tipos también se empléan por ejemplo compresores centrifugos y compresores de tornillo.
El compresor de pistón cubre una gran gama de capacidades desde los compresores monocilíndricos de los refrigeradores domésticos hasta modelos de 8 y 10 cilindros con un gran vólumen de aspiración para aplicaciones industriales.
| Para pequeñas aplicaciones se usa el compresor hermético. En estos aparatos, el compresor y motor son montados juntos en una completa unidad hermética. |
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| Para grandes plantas, el compresor más común, es el compresor semi-hermético. Su ventaja es que se elimina el prensa que en compresores que antes lo tenian habia dificultad en eliminar las fugas cuando estas aparecían en los prensas. Sin embargo, este modelo semi-hermético no se puede utilizar en plantas de amoniaco a causa de que este refrigerante ataca el devanado de los motores. |
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| Los compresores para muy grandes plantas de freon y amoniaro se les denomina compresores abiertos, es decir con el motor fuera del compresor. La trasmisión del motor al compresor puede hacerse directamente a través del eje del cigueñal o por correas trapezoidales. |
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Para aplicaciones muy especiales hay compresores sin aceite de lubrificación. Pero normalmente es necesario la lubrificación de los cojinetes de bolas y las paredes de los cilindros. En los grandes compresores de refrigeración, el aceite de lubrificación es puesto en circulación por una bomba.
Condensador
El proposito de el condensador es sacar del gas el calor, que es igual a la suma del calor absorvido en el evaporador más el calor producido por la compresión. Hay muchas clases diferentes de condensadores.
Condensador multitubular (Shell and tube condenser). Este tipo de condensador se utiliza en plantas donde se dispone de suficiente agua. Consiste en un cilindro horizontal con dos placas de tubo soldadas en sus extremos, las cuales soportan los tubos de enfriamiento. Los extremos se cubren por dos tapas normalmente atornilladas.
El refrigerante a condensar circula a través del cilindro y el agua de enfriamiento por dentro de los tubos. Las tapas de los extremos estan divididas en secciones por medio de unos diafragmas. Estas secciones forman cámaras de tal manera que el agua circula varias veces a través del condensador. Como regla se dice que el agua ha de calentarse entre 5-10°C,cuando a pasado a través del condensador.
Si se desea o es necesario reducir el consumo de aqua hay que utilizar como sustitución al anterior un condensador evaporativo. Este tipo de condensador consiste en un envolvente en el que hay una bateria de condensación, tubos de distribución de agua, placas deflectoras y ventiladores.
El vapor refrigerante caliente llega a la parte alta de la bateria de condensación. Poco a poco se va condensando a medida que circula por la bateria y en el fondo de ésta está en forma de líquido.
Los tubos de distribución de agua con sus toberas se montan sobre la bateria de condensación de tal manera que el agua pulverizada caiga de arriba a abajo de la bateria.
Los ventiladores dan una fuerte circulación de aire a través de la bateria de condensación.
Cuando las gotas de agua que caen encuentran el aire que circula en contra, parte de este agua se evaporará. Esta cooperación absorve el calor de vaporización del vapor refrigerante y causa que este se condense:
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- Ventilador
- Placa deflectora
- Envolvente exterior
- Eliminador del recalentamiento
- Tubo del condensador
- Entrada de aire
- Bandeja colectora
- Tubo de sobradero
- Tubería de distribución de agua
- Bomba de circulación de agua
- Entrada de aire
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El principio de cooperación del agua también se utiliza en las torres de enfriamiento.Estas se instalan cuando por razones prácticas es conveniente instalar un condensador multitubular cerca del compresor. El agua circula por un circuito formado por el condensador y la torre de enfriamiento.
En principio la torre de enfriamiento se construye igual que un condensador evaporativo pero en vez de una batería de condensación lleva en su interior placas deflectoras. El afire es calentado en su camino a través de la torre por contacto directo con el agua en forma de gotas que circulan hacia bajo, de la cual absorve el calor y de como parte de la evaporación hay un incremento de la humedad del afire de salida. Por este procedimiento el agua de enfriamiento pierde calor, las perdidas de agua se compensan con una aportación de agua exterior:
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- Ventilador
- Placa deflectora
- Envolvente exterior
- Tobera
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- Entrada de aire
- Bandeja de recogida
- Tubo de sobrante
- Agua de enfriamiento procedente del condensador
- Entrada de aire
- Agua de enfriamiento hacia el condensador
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Es posible ahorrar entre un 90-95% el consumo de agua utilizando condensadores evaporativos o torres de enfriamiento comparándolo con el consumo de aqua de un condensador multitubular.
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Si por una u otra razón no se puede usar agua en el proceso de condensación se utiliza en estos casos un condensador enfriado por afire. Debido a que el aire tiene unas malas características de transmisión de calor comparadas con el agua son necesarias grandes superficies externas de los tubos de condensación. Esto se consigue colocando en los tubos salientes o aletas y asegurando mecanicamente una gran circulación de aire.
Válvula de expansión
El propósito principal de una válvula de expansión, es asegurar una presión diferencial sufficiente entre los lados de alta y baja de la planta de refrigeración.
El camino más sencillo de hacer esto es colocar un tubo capilar entre el condensador y el evaporador.
El tubo capilar sin embargo, solo se usa pequeñas plantas y en simples aplicaciones tales como refrigeradores por causa de que no es capaz de regular la cantidad que se inyecta al evaporador.
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Para este proceso necesariamente hay que utilizar una válvula de regulación la más corriente es una válvula de expansión termostática que consta de un cuerpo de válvula con tubo capilar y un bulbo, el cuerpo de la válvula se monta en la línea de líquido y el bulbo se coloca en la salida del evaporador.
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- Entrada con filtro
- Cono
- Salida
- Orificio
- Connexión para igualizador de presión
- Envolvente del muelle
- Diafragma
- Tubo capilar
- Eje para ajuste de tensión del muelle (recalentamiento de apertura)
- Bulbo
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La figura siguiente muestra a un evaporador alimentado por una válvula termostática de expansión. Una pequeña cantidad de líquido permanece en el bulbo. El resto del bulbo, el tubo capilar y el espacio por encima de la membrana en el cuerpo de válvula está lleno de vapor saturado a la presión correspondiente a la temperatura del bulbo. El espacio por debajo de la membrana está en conexión con el evaporador, y la presión es por consiguiente igual a la presión de evaporación.
El grado de apertura de la válvula es determinado por:
- La presión producida por la temperatura del bulbo que actua por la cara superior del diafragma.
- La presión por debajo del diafragma que es igual a la presión de evaporación.
- La presión del muelle que actua por la parte baja del diafragma.
En trabajo normal, la evaporación cesará a cierta distancia en la parte alta del evaporador, entonces aparece el gas saturado, el cual empieza a recalentarse en su camino de su salida, en el último tramo del evaporador. Entonces el bulbo tendrá la temperatura de evaporación mas el recalentamiento. . Por ejemplo a una temperatura de evaporación de -10°C, la temperatura del bulbo podría ser de 0°C.
Si el evaporador recibe poco refrigerante, el vapor se recalentará más y la temperatura a la salida del evaporador será mas alta. La temperatura del bulbo también se elevará y también la presión de vapor en el bulbo, como consecuencia de que la carga se evaporará. Como consecuencia del aumento de presión por la parte superior del diafragma éste se cambiará hacia abajo, la válvula se abrirá y se suministrará más líquido al evaporador. Por el contrario la válvula cerrará mas si la temperature del bulbo empieza a ser más baja.
Las válvulas de expansión termostática se fabrican en distintas versiones y de diferentes tipos, pero una mas larga explicación podría traer complicaciones innecesarias.
Sistemas de evaporación
Dependiendo de la aplicación, varios requisitos se imponen en el evaporador Los evaporadores, sin embargo se fabrican en serie en distintas versiones
Los evaporadores para circulación natural de aire cada vez se utilizan menos debido a la pobre transferencia de calor del aire a los tubos de enfriamiento. En los primeros modelos se montaron con tubo liso pero ahora es muy común el uso de tubos con aletas, planas o helicoidales.
La capacidad del evaporador se aumenta significativamente si se usa evaporadores pare circulación forzada de aire. Con un aumento de la velocidad del aire, el calor transferido del aire al tubo se aumenta de tal manera que para una capacidad dada se puede utilizar una superficie de evaporador mucho más pequeña que la que sé necesitaría para la circulación natural.
El nombre lo dice, enfriador de líquido el método más sencillo es sumergir un serpentin de tubo en un tanque abierto. Los sistemas cerrados también se empiezan a utilizár cada vez más. En estos sistemas los tubas enfriadores se disponen de una manera muy parecida a los condensadores multitubulares.