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Jan 30, 2024

Refrigeración básica: comprensión del ciclo de refrigeración

Al solucionar problemas de un sistema de refrigeración, es importante comprender cómo el ciclo de refrigeración logra el objetivo de eliminar el calor de una habitación y rechazar el calor absorbido por el

Al solucionar problemas de un sistema de refrigeración, es importante comprender cómo el ciclo de refrigeración logra el objetivo de eliminar el calor de una habitación y rechazar el calor absorbido por el refrigerante al espacio ambiente exterior. En realidad, todo el proceso es bastante sencillo. El calor debe tomarse de donde no es deseado y depositarse donde no cause ningún daño, generalmente en el exterior. Este ciclo de refrigeración ocurre una y otra vez, monitoreado por un termostato ajustado a la temperatura deseada.

Este artículo analizará el papel que desempeña cada componente en el proceso como base para un funcionamiento adecuado.

El compresor es una bomba de vapor, por lo que es importante asegurarse de que no se introduzcan refrigerantes líquidos en la entrada de la bomba de vapor. Algunos componentes están incluidos en el sistema para evitar que esto suceda y para salvaguardar el funcionamiento general del compresor.

Cuando el compresor arranca, comprime el vapor y descarga gas a alta presión y alta temperatura a través de la línea de descarga. Luego, el gas ingresa al serpentín de condensación, donde el refrigerante se condensa a medida que cede (o rechaza) calor al aire exterior. Esto permite que el refrigerante cambie de estado de un gas de alta temperatura y alta presión a un líquido de temperatura media.

El líquido a temperatura media sale por la salida del condensador y se dirige a un receptor de líquido, donde es empujado hacia afuera a través de un tubo de inmersión. Por lo general, también pasa por un filtro secador de línea de líquido, donde quedan atrapados los contaminantes del refrigerante.

El refrigerante líquido continúa a través de la línea y, en los sistemas mecánicos que utilizan una válvula de expansión termostática (TXV), se abre una válvula solenoide cuando se necesita enfriamiento, lo que permite que el refrigerante fluya a través del dispositivo de expansión. En los sistemas electrónicos, la válvula de expansión electrónica (EEV) hace el trabajo tanto del solenoide como de la TXV.

El dispositivo de expansión alimenta los tubos distribuidores, que distribuyen uniformemente el refrigerante a través del paso del serpentín en la entrada del serpentín del evaporador. A medida que el refrigerante líquido ingresa a la entrada del serpentín del evaporador, se produce una caída repentina de presión, lo que también reduce significativamente la temperatura del refrigerante.

El refrigerante se encuentra en el camino del aire más caliente que el motor del ventilador del evaporador atrae a través del serpentín y, debido a que el calor siempre se mueve de una fuente más caliente a una fuente más fría, el calor se transfiere del aire al refrigerante más frío. A medida que el refrigerante continúa captando calor del aire, cambia de estado y sale del serpentín en forma de vapor.

La función principal del dispositivo de expansión (ya sea TXV o EEV) es controlar la cantidad de sobrecalentamiento, que es el exceso de calor presente en el refrigerante más allá de lo necesario para la transición de un estado líquido a un estado de vapor. El refrigerante recoge calor adicional de su entorno a medida que viaja por la línea de succión en su camino de regreso al compresor. Este sobrecalentamiento es necesario para garantizar que solo entre vapor al compresor.

Antes de llegar al compresor, probablemente habrá un filtro secador de succión, que secuestra los contaminantes y permite que el refrigerante continúe. También puede haber un acumulador de succión, que es un recipiente que contiene el líquido restante para que pueda hervir de forma segura en forma de vapor. Luego, un tubo dentro del acumulador aspira el vapor hacia la entrada del compresor.

Diagrama del ciclo de refrigeración básicoClick para agrandar

El ciclo de refrigeración debe ser estable y consistente, independientemente de la temperatura ambiente exterior. Por ejemplo, cuando se almacena pollo en una tienda o restaurante a un objetivo de 34°, se debe mantener la temperatura adecuada, ya sea que la temperatura exterior sea de 10° o 110°. Las diferentes temperaturas pueden influir en el refrigerante, pero las válvulas de control de presión de cabeza, ya sean sistemas simples o duales, pueden gestionar esos cambios inflando artificialmente la presión de descarga, asegurando que el líquido en el receptor siempre tenga un suministro adecuado de líquido para suministrar al dispositivo de medición. .

En un sistema con una válvula de control de presión de cabeza única, cuando hace calor afuera, el refrigerante del compresor, en forma de gas caliente, llega a la entrada de los serpentines de condensación. Suponiendo que la presión es lo suficientemente alta, el refrigerante tomará el camino normal, saliendo de la salida del condensador para fluir desde el puerto "C" al puerto "R".

Nota: El refrigerante pasa a través del serpentín del condensador y, cuando llega al último tercio del serpentín, ha pasado de ser un vapor de alta temperatura a un líquido.

A medida que baja la temperatura exterior, la presión también cae y es posible que no haya suficiente refrigerante líquido para que el receptor alimente 100% de líquido al dispositivo de expansión. En este caso, la válvula de control de presión de cabeza permite que el gas caliente fluya desde el puerto “D” al puerto “R”, directamente desde la válvula de descarga al receptor, sin pasar por el serpentín de condensación (consulte la Figura 1). Esto ayuda a presurizar el líquido que queda en el receptor de líquido.

Figura 1Click para agrandar

Mientras tanto, el camino hacia la salida del condensador está cerrado. El compresor todavía está colocando gas caliente en la parte superior del serpentín de condensación, por lo que el líquido se acumula en la parte inferior del serpentín. A medida que se produce ese apilamiento, el refrigerante no tiene adónde ir y la presión dentro del serpentín aumenta. Una vez que la presión es suficiente, algo de líquido sale de la salida del serpentín de condensación y entra al receptor de líquido.

En sistemas con válvulas de control de presión de doble cabezal, dos válvulas trabajan juntas para proporcionar un camino alrededor del serpentín de condensación. La válvula ORI, que se abre cuando aumenta la presión de entrada, funciona en conjunto con la válvula ORD, que se abre cuando aumenta la presión diferencial (consulte la Figura 2). La válvula ORI se abre cuando aumenta la presión de entrada de la propia válvula. Esta válvula, que suele ser ajustable, se puede ajustar durante la instalación en la salida del serpentín de condensación. La presión del líquido que sale del serpentín determina si se permite que fluya el refrigerante. Si la presión es lo suficientemente alta, se abre o se puede retener si la presión no es lo suficientemente grande.

Figura 2Click para agrandar

Mientras tanto, se necesita un camino para que el gas de descarga vaya directamente a la parte superior del receptor de líquido. El ORD se abre cuando aumenta la presión diferencial entre la línea de refrigerante que sale de la válvula ORI y la línea de descarga que viene del compresor. Sólo entonces el gas caliente pasa a través de la válvula hacia el receptor. Además, el gas que sale del compresor todavía llena la parte superior del serpentín de condensación. La válvula ORI retiene y apila el líquido, elevando la presión y, cuando es lo suficientemente alta, ese líquido pasa al receptor de líquido. El TXV o EEV solo funcionarán si hay suficiente líquido y nada de vapor.

Estos sistemas de válvulas garantizan que se mantenga una temperatura constante, sin importar la estación o las condiciones ambientales. Al inflar artificialmente la presión del cabezal, el sistema puede hacer su trabajo y crear 100% líquido para el dispositivo de expansión. Sin estas válvulas instaladas, estos sistemas sólo funcionarían en condiciones ambientales cálidas.

Esta es la última de una serie de tres partes sobre Refrigeración básica. Lea el resto, que también cubre:

Para obtener información sobre la solución de problemas de los sistemas de refrigeración, es posible que los técnicos deseen asistir a una capacitación técnica en persona en las instalaciones de capacitación de Heatcraft en Stone Mountain, Georgia.