INSTITUTO TECNICO SUPERIOR COMUNITARIO (ITSC)
FUNDAMENTO DE REFRIGERACION
PROGRAMA DE CLASE
CONCEPTOS BÁSICOS
Tema l
1- Refrigeración
2- Calor
3- Transmisión de calor
4- Conducción
5- Radiación
6- Convección
7- Frio
8- Aislamiento
9- Temperatura
Tema ll
1- Principios fundamentales de refrigeración
2- Presión
Componente de la presión
a) Masa
b) Fuerza y peso
c) Unidades de presión
d) Ley de Pascal
e) Presión atmosférica
f) Vacío
g) Conversión de las unidades de presión
h) Presión absoluta y presión manométrica
Tema lll
Refrigeracion
Qué significa “Refrigeración” y “Climatización”?
1-Aislación térmica
2- Carga térmica
3- Refrigerante
4- Principio de refrigeración
5- Ciclo de refrigeración
6- Piezas principales del sistema de refrigeración
7- Lado bajo y lado alto
Tema lV
Clasificación de los acondicionadores de aire
1 - Climatización
2 ¿Qué es un aire confortable?
3 - Clasificación de los acondicionadores de aire
a) Clasificación por métodos de expansión
b) Clasificación por métodos de eliminación de calor
c) Clasificación por estructuras
d) Clasificación por localización del compresor
e) Clasificación por utilización
f) Clasificación por métodos de instalación de las unidades (interiores) fan coil
g) Tabla de clasificación de acondicionadores de aire
Tema V
Componentes principales
1- Compresor
a) Clasificaciones por métodos de compresión
b) Clasificaciones de compresores de pistón por estructura
2 - Condensador
a) Tipo tubo doble (Tipo tubo dentro de un tubo)
b) Tipo cárter
c) Tipo bobina de aletas cruzadas
d) Tipo aletas enrolladas
3 - Evaporador
a) Tipo tubo dentro de un tubo múltiple
b) Tipo cárter y tubo de expansión seca
c) Tipo cárter y tubo inundado
d) Tipo bobina de aletas cruzadas
4 - Aparatos de medición (1) Tubo capilar
5- Válvulas de expansión termostáticas
6- Válvula de expansión electrónica
(1) Reemplazo de una sección del motor
(2) Disposición cuando la válvula de expansión electrónica no quiere abrirse
(3) Trabajo etapa por etapa
(4) Teoría de la inversión
7- Dispositivos de control
(1) Válvula de cuatro vías
(2) Receptor de líquido
(3) Filtro secador
(4) Acumulador
(5) Tubo capilar de inyección
(6) Válvula de control de presión baja
(7) Intercambiador de calor gas/líquido
(8) Pre-enfriador
(9) Silenciador
(10) Válvula solenoide
(11) Válvula de control
8- Dispositivos de seguridad
(1) Conmutador de presión alta (HPS)
(2) Conmutador de presión baja (LPS)
(3) Conmutador de presión de aceite (OPS)
(4) Tapón fusible
(6) Válvula de seguridad (válvula de descarga)
Tema Vl
Sistema eléctrico
1- Principios fundamentales
a) Reglas para la utilización de los símbolos gráficos
c) Símbolos gráficos básicos
c) Contactos
2- Partes eléctricas
a) Conjuntor rotativo
b) Termostato
c) Relé de puesta en marcha y capacitor
d) Protector contra inversión de fase
e) Protector interno (IP)
f) Protector térmico del compresor (CTP)
g) Relé de sobreintensidad (OC)
h) Termostato de protección contra la congelación
i) Temporizador de seguridad
j) Conmutador
k) Varistor
Preparado por Aprobado por
Ing. Leopoldo Rosario R. Ing. Carlos Peralta Ramos
Profesor Coordinador
DESARROLLO PROGRANA DE CLASE
CONCEPTOS BÁSICOS
Tema l
1- Refrigeración
2- Calor
3- Transmisión de calor
4- Conducción
5- Radiación
6- Convección
7- Frio
8- Aislamiento
9- Temperatura
CONCEPTOS BÁSICOS
1- Refrigeración
La refrigeración se puede definir como el proceso de bajar la temperatura a un cuerpo o espacio determinado, quitándole calorías de una forma controlada.
Las aplicaciones de la refrigeración son múltiples, entre las más importantes tenemos la conservación de alimentos y el acondicionamiento de aire.
El objetivo básico de la refrigeración es transferir parte del calor de un cuerpo o un espacio hacia un lugar donde ese calor no produzca ningún efecto negativo. De esta manera se logra establecer una temperatura deseada en ese cuerpo o espacio.
2- Calor
El calor es una de las formas de energía que se produce por la vibración de las moléculas de los cuerpos. La producción de calor es el resultado de la aplicación de una fuerza a un cuerpo y la energía consumida se transforma en energía que actúa en el interior del cuerpo aumentando su velocidad y distancia molecular. La unidad de medida del calor es la caloría
3- Transmisión de calor
El Calor se transmite por: Conducción, Radiación y Convección
4- CONDUCCIÓN :
Es la transmisión de calor desde un punto con una determinada temperatura hasta otro de menor temperatura, que puede ser dentro de un mismo cuerpo o de un cuerpo a otro.
5- RADIACIÓN:
Es la transferencia de calor que se da sin la necesidad de un cuerpo o agente conductor, el calor se transmite por medio de ondas o rayos que son capaces de atravesar espacios vacíos y el alcance de ellos depende de la potencia de la fuente calorífica.
El acabado y el color de la superficie de los materiales es de suma importancia para los efectos de la radiación, si la superficie es lisa y el color es claro o mejor aún es reflectivo, los rayos de calor al igual que los de luz son reflejados. Si la superficie tiene rugosidades y es de color oscuro sobre todo negro, los rayos caloríficos son absorbidos.
La velocidad de conducción de calor depende del material utilizado como conductor, los metales son buenos conductores de calor y uno de los mejores y más utilizados es el cobre. Otros materiales tales como el poliuretano, la lana de vidrio, el corcho son utilizados como aislantes térmicos.
6- CONVECCIÓN:
La transferencia de calor por convección se da por la diferencia de densidad que sufren los gases y los líquidos. Cuando un gas o un líquido se calienta pierde densidad por lo tanto tiende a subir y cuando un gas o líquido se enfría o pierde calor sube su densidad o peso específico y tiende a bajar, esto hace que se forme un ciclo permanente que sube el gas o líquido mientras esté cerca de una fuente de calor y bajar cuando se aleja de ella. En el momento que la fuente calorífica se suspenda, se igualan sus temperaturas, sus densidades y desaparece el ciclo mencionado.
7- FRÍO.
El frío es simplemente la ausencia de calor parcial o total, la ausencia de calor produce frío así como la ausencia de luz produce sombra. Por lo tanto el frío no es energía es ausencia de energía calorífica. El frío se produce cuando se quita el calor a un cuerpo o espacio.
8- AISLAMIENTO.
Hasta el momento no existe un material aislante de calor perfecto, los materiales que se utilizan para aislar el calor, lo que hacen es reducir la velocidad de transferencia de calor de tal forma que el sistema de refrigeración saque el calor con mayor rapidez de lo que le toma a este entrarse nuevamente.
Un aislante de calor ideal debe evitar la transferencia de calor en sus tres formas que son la conducción, la radiación y la convección. Si este material existiera la refrigeración fuera mucho más fácil.
Para aislar la conducción del calor se utilizan materiales con un factor de conductividad lo más bajo posible. Para aislar el calor por radiación se debe utilizar superficies planas y de colores claros y brillantes que reflejen las ondas de energía radiante. Mientras más refleje el material menos calor absorbe.
En cuanto al aislamiento contra la convección se utilizan materiales que tienen atrapadas celdas pequeñas de aire evitando la circulación del mismo buscando en lo posible que se produzca el menor movimiento.
9- TEMPERATURA
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.
Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
Nociones generales
La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica (ver más abajo), que con la temperatura real. Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por la partícula.
La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna y con la entalpía de un sistema: a mayor temperatura mayor serán la energía interna y la entalpía del sistema.
La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, que no depende del tamaño del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.
También es posible definir la temperatura en términos de la segunda ley de la termodinámica, la cual dice que la entropía de todos los sistemas, o bien permanece igual o bien aumenta con el tiempo, esto se aplica al Universo entero como sistema termodinámico.
Para dar la definición de temperatura con base en la segunda ley, habrá que introducir el concepto de máquina térmica la cual es cualquier dispositivo capaz de transformar calor en trabajo mecánico.
Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto. Las escalas absolutas se basan en el cero absoluto.
Temperatura Absolutas
Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen como escalas a dos puntos. Sin embargo en el estudio de la termodinámica es necesario tener una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias.
Las escalas de éste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas.
Temperatura Relativas: Unidades derivadas del SI.
Grado Celsius (°C). Para establecer una base de medida de la temperatura (Anders Celsius utilizó en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua.
Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a una presión de 1 atm está en el punto de fusión.
Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre éstos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la letra mayúscula “ C “ para denominarlos
Temperaturas de fusión y ebullición del agua a 1 atm de presión atmosférica
Escala Fusión Ebullición
Kelvin
273,15 K 373,15 K
Celsius 0 °C 100 °C
Fahrenheit
32 °F 212 °F
Temperatura en un sistema de refrigeración
Punto de encuentro de los Refrs. R-22 y R-410 A
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido.
También es posible definir la temperatura en términos de la segunda ley de la termodinámica, la cual dice que la entropía de todos los sistemas, o bien permanece igual o bien aumenta con el tiempo, esto se aplica al Universo entero como sistema termodinámico.
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura.
La unidad de medida de la temperatura son:
. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K)
1- La escala más extendida es la escala Celsius ( C ), llamada «centígrada»
2- En los Estados Unidos, la mas usada es la escala Fahrenheit y tambien es usada
3- La escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la 5- escala Kelvin, el cero absoluto.
Entalpía: es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
Entropía:
En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.
Tema ll
1- Principios fundamentales de refrigeración
2- Presión
Componentes de la presión
a) Masa
b) Fuerza y peso
c) Unidades de presión
d) Ley de Pascal
e) Presión atmosférica
f) Vacío
g) Conversión de las unidades de presión
h) Presión absoluta y presión manométrica
Principios fundamentales de refrigeración
Para estudiar la refrigeración y la climatización, es importante dominar los principios fundamentales de la física y de la termodinámica que se explican en este tema.
A las personas que ya se familiarizaron con estos principios fundamentales, les servirá de repaso o de material de referencia. Las unidades constituyen un tema importante. Se utilizan varias unidades según las aplicaciones y las regiones y por ahora no se ha logrado la unificación de las mismas en el mundo. El sistema yarda/libra sigue en uso en varios países, al tiempo que las industrias japonesas de refrigeración y climatización utilizan el sistema métrico.
Además, el sistema métrico comprende varios tipos de sistemas. Para luchar contra la confusión causada por la diversidad de unidades, se presenta y apoya ampliamente el sistema internacional de unidades (SI) En este tema, sin embargo, se explican todas las unidades del sistema métrico que se utilizan habitualmente, porque consideramos que es demasiado precoz adoptar exclusivamente el sistema métrico SI, ya que este sistema no se utiliza en los manómetros, catálogos de productos y materiales técnicos que los técnicos de servicio utilizan en su trabajo diario.
Para que las personas familiarizadas con el sistema yarda/ libra puedan leer este tema, se explican las fórmulas de conversión de las unidades del sistema métrico convencional a las del sistema yarda/libra, así como al sistema métrico S.I. que será necesario en un futuro cercano.
Presión
Presión...La presión es la fuerza por la superficie. Puede describirse como una medida de la intensidad de fuerza en un punto dado sobre la superficie de contacto. Puesto que la fuerza se distribuye de manera uniforme sobre una superficie dada, la presión en cualquier punto sobre la superficie de contacto es la misma y puede calcularse dividiendo la fuerza total ejercida por la superficie total en la cual se aplica dicha fuerza. Esta relación se expresa por la ecuación siguiente. (Ver la Fig.), abrevia Kg / cm2 y en el sistema inglés. Libras sobre pulgada cuadrada que se Abrevia, en Lb / Plg2.
Un bloque de hielo (sólido) ejerce una presión sobre su soporte. El agua (líquido) ejerce una presión sobre los lados y la parte inferior de su contenedor. El vapor (gas) ejerce una presión sobre toda la superficie de su contenedor. (Ver la Fig.)
Masa
La masa es la cantidad de materia en una sustancia medida en gramos y kilogramos. Gramo (g). Un centímetro cúbico (cm3) de agua a la temperatura de mayor densidad tiene una masa de 1 g (Ver la Fig.).
Tabla
Sistema métrico convencional y sistema métrico internacional (SI) Sistema Yarda / Libra
g kg oz lb
1 0.001 0.03527 0.002205
1000 1 35.27 0.0625
453.6 0.4536 16 1
La unidad de medida métrica convencionales y las unidades métricas S.I. de masa son las mismas
Para convertir de una unidad a otra, utilice las fórmulas siguientes:
1- Para convertir gramos en kilogramos
Kg = 0.001 x g
2- Para convertir gramos en onzas
Oz = 0.03527 x g
1- Para convertir kilogramos en libras
Lb = 2.205 x kg
Ejemplo: Convierta 200 g en kg
Solución: 200 x0.001= 0.2 kg
Ejemplo Convierta 500 g en oz
Solución: 0.03527 x 500g = 17.635
Ejemplo Convierta 4kg en g
Solución: 4 /0.001 = 4000g
Fuerza y peso
Fuerza...Una fuerza se define como un impulso o una tracción. Es todo lo que tiene tendencia a poner un cuerpo en movimiento, a detener un cuerpo en movimiento o a cambiar la dirección del movimiento. Una fuerza también puede cambiar el tamaño o la forma de un cuerpo.
Peso...El peso es la fuerza más conocida. El peso de un cuerpo es una medida de la fuerza ejercida sobre el cuerpo por la fuerza de gravedad de la tierra. (Ver la Fig.)
Newton [N]...Un newton es la fuerza que, cuando se aplica a un cuerpo que tiene una masa de 1kg, proporciona una aceleración de un metro por segundo. [Ver la Fig.]
Las relaciones entre kilogramo fuerza y libra fuerza se indican en la Tabla 1-2.
Sistema métrico convencional Sistema métrico S.I. Sistema yarda libra
kgf N lbf
1 9.807 2.205
0.1020 1 0.2248
0.4536 4.448 1
Unidades de presión
Las unidades de presión son el kilogramo fuerza por centímetro cuadrado [kgf/cm2 ] en el sistema métrico convencional, el pascal [Pa), el kilopascal [kPa] en el sistema métrico S.I. y la libra por pulgada cuadrada [psi] en el sistema yarda libra.
Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado [kgf/cm2]...Un sólido que pesa 1kgf con una superficie inferior a 1cm2 ejerce una presión de 1kgf/cm2 sobre una superficie plana. [Ver Fig. 1-7 (a)]
Fuerza (peso) = 1 kgf
Superficie interior: 1 cm x 1cm²
Presión: 1 kgf/1 cm² = 1 kgf/cm²
cmcm cm
cm
