Investigcion de termodinamca

7/24/2019 Investigcion de termodinamca

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Definiciones

Presin y vaco

La presin es la fuerza ejercida por una sustancia sobre una superficie o rea. Se

mide en libra fuerza sobre pie cuadrado, pero es ms conveniente utilizar la libra

fuerza sobre pulgada cuadrada (lbf/in2 o psi 1. !ambi"n se utiliza el #ascal (#a

$ue se obtiene de dividir la fuerza en %e&ton (% entre la superficie en m2.

'uando no eiste ning)n tipo de presin, se dice $ue eiste un vac*o absoluto.

!oda presin sobre este valor se conoce como presin absoluta + se mide en

psia 2.

La presin ejercida por la presin de la atmsfera sobre los objetos se conoce

como presin barom"trica + es igual a 1,- psia en el nivel del mar + se reduce

a medida de $ue subimos de altura. #resiones por debajo de la atmosf"rica se

conocen como presiones de vac*o parcial o simplemente de vac*o.

Los instrumentos para medir la presin son los manmetros + generalmente estn

calibrados a fin de marcar cero a la presin atmosf"rica, por lo $ue el valor medido

se conoce como presin manom"trica (psig. l manmetro es una 0erramienta

indispensable para los t"cnicos de mantenimiento de refrigeracin.

Trabajo, potencia y energa

Se realiza un trabajo al desplazar un objeto, cuerpo o sustancia, de un punto aotro, al aplicar una fuerza.

La potenciaes $u" tan rpido puede realizarse un trabajo, por lo $ue se mide en

unidades de trabajo entre tiempo. Las unidades ms conocidas de trabajo son los

Vatios ( + los caballos de fuerza (del ingl"s Horse Power3 o 4#. 14# 5 -6

.

Energia

7e acuerdo con 8an +len, la energ*a se 0a definido como la capacidad de

producir un efecto. la cual no se crea ni se destru+e solo se transforma


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'on la utilizacin de la energ*a presenta en la naturaleza, se faculta la posibilidad

de mover cosas, calentar sustancias, transformar recursos naturales + la misma

energ*a en otras formas.

La energ*a puede manifestarse de varias formas, tales como9 energ*a cin"tica opotencial del sistema: energ*a asociada con el movimiento + posicin de las

part*culas, tomos + mol"culas: energ*a asociada con la estructura del tomo:

energ*a asociada a los diferentes enlaces entre part*culas, tomos + mol"culas:

energ*a $u*mica como en un sistema galvnico: energ*a el"ctrica como la $ue

posee un condensador cargado: energ*a magn"tica como la $ue posee una

bobina, entre otras.

n termodinmica se re)nen los tipos de energ*a intr*nsecas (dependientes de la

sustancia, como lo son el movimiento de traslacin de tomos, mol"culas + otras

part*culas, + las diferentes interacciones entre "stas ( interacciones

electromagn"ticas, fuertes + d"biles, enlaces, etc. , en una sola propiedad

llamada energ*a interna, indicada con el s*mbolo ; asociado con el estado

termodinmico de dic0o sistema.


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7onde,

i9 >tras formas de energ*a $ue pueden ser almacenada

m9 ?asa del sistema

v9 8elocidad

z9 levacin con respecto al nivel de referencia

Seg)n estas definiciones se tiene $ue el cambio de energ*a entre los estados 1 + 2

de un sistema est representado por la siguiente ecuacin9

7ividiendo por la masa se obtiene la energ*a espec*fica

Las unidades de energ*a son @ilojoule (AB, @ilocalor*as (Acal, C!;. ntre tanto

las unidades de la energ*a espec*fica son AB/Ag, Acal/Ag, C!;/lb.

Trabajo

Se define el trabajo mediante la siguiente 0iptesis9 D;n sistema ejecuta trabajo si

el )nico efecto en el medio eterior (cual$uier cosa eterna al sistema pudiese serel levantamiento de un pesoD. l trabajo es una forma de energ*a $ue se transfiere

desde el sistema 0acia los alrededores o viceversa por medio de tres maneras9

?odificacin de los l*mites del sistema, en este sentido, toda la superficie

$ue cubre el sistema o parte de ella se mueve provocando el


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desplazamiento de objetos, rotacin de ejes, traduciendo estos

movimientos en la elevacin de un peso.

?ovimiento de toda la superficie $ue cubre el sistema o parte de ella,

provocando el desplazamiento de objetos, rotacin de ejes + por )ltimo

dic0o movimiento se traduce dic0o elevacin de un peso.

?ovimiento de electrones $ue provocan un flujo de corriente el"ctrica

re$uerida en los motores el"ctricos.

7e cual$uier manera $ue se obtenga el trabajo, se puede calcular su magnitud

mediante el producto de la fuerza ejercida por o sobre el sistema + el

desplazamiento $ue se obtiene como consecuencia de la aplicacin de la fuerza9

7onde9

9 !rabajo

E9 Euerza ejercida por el sistema.

d 9 #uede ser un desplazamiento f*sico infinitesimal.

n t"rminos generales, la fuerza puede ser denominada de manera gen"rica comofuerza generalizada para incluir a$uella $ue se deben a la presin, a la tensin

superficial, al potencial el"ctrico, al tor$ue, etc. 7e igual manera se tiene una

denominacin al desplazamiento ocasionado por la fuerza generalizada, el cual se

designar por desplazamiento generalizado, para incluir el cambio de volumen, de

rea superficial, de carga el"ctrica, de ngulo de rotacin, etc.

l trabajo es una forma de energ*a de alta calidad puesto $ue no depende del

medio eterior para $ue se d". Su definicin est basada en la accin multiplicada

por el desplazamiento + su efecto fuera de los l*mites del sistema, es el poder

levantar un peso o sea vencer la gravedad.


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Se puede decir $ue una vez 0a+a cesado la accin, el trabajo se 0ace cero, + si

con la accin se elev un peso, se podr devolver el trabajo cuando el peso vuelva

a bajar la misma distancia $ue subi. ste carcter reversible es otra razn para

pensar $ue el trabajo es de alta calidad energ"tica. n este sentido, vale la pena

detenerse + pensar $ue toda forma de energ*a $ue venza la gravedad es de

mimo orden (mima calidad, en consecuencia la antigravedad ser*a el mimo

desorden + 0ar*a $ue el mundo se desplomar*a por una epansin ilimitada.

Se define entonces trabajo, como la energ*a transferida a trav"s de las fronteras

de un sistema en forma organizada + cu+o uso eclusivo ser la elevacin de un

peso.

?atemticamente, trabajo se puede epresar as*9

7onde,

129 !rabajo

EA9 Euerza generalizada.

d 9 #uede ser un desplazamiento f*sico o un cambio de una propiedad

Si E es eterna al sistema + aplicado sobre "ste, implica $ue se ejerce un trabajo

etr*nseco (independiente de la sustancia sobre dic0o sistema + por convencin

se considera un trabajo con signo negativo.


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Las unidades de trabajo son las mismas de las de energ*a. ntre tanto, las de

potencia (trabajo por unidad de tiempo son 4#, A&0, Acal/0, C!;/0.

l trabajo es una energ*a ordenada + se presenta en la naturaleza como a$uella

energ*a almacenada en un campo gravitatorio, magn"tico, el"ctrico, en un resorte,

etc. !ambi"n se presenta en forma de energ*a cin"tica no aleatoria como la

almacenada en un volante en rotacin, o en una corriente no turbulenta de un

fluido ideal.

< estos tipos de energ*a se les dice $ue son de alta calidad puesto $ue9

#ueden transformarse totalmente en otra forma ordenada, si se realiza elproceso en forma reversible.

l intercambio de energ*a ordenada entre dos sistemas se produce en

forma de trabajo.

l intercambio de energ*a ordenada en procesos reversibles se produce sin

intercambio de entrop*a entre los sistemas afectados.

El calor

s una forma de energ*a relacionada con la temperatura de los cuerpos, la cual se

transfiere de un cuerpo de ma+or temperatura a otro de menor. La refrigeracin es

un uso prctico del calor, al reducir la temperatura de los cuerpos + etraer su

calor utilizando sustancias o cuerpos de menor temperatura. l calor nunca se

desplaza de un cuerpo fr*o a otro caliente.

Se denomina calor a la energ*a intercambiada entre un sistema + el medio $ue le

rodea debido a los c0o$ues entre las mol"culas del sistema + el eterior al mismo

+ siempre $ue no pueda epresarse macroscpicamente como producto de fuerza

por desplazamiento.


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Se debe distinguir tambi"n entre los conceptos de calor + energ*a interna de una

sustancia. l flujo de calor es una transferencia de energ*a $ue se lleva a cabo

como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energ*a interna es la

energ*a $ue tiene una sustancia debido a su temperatura, $ue es esencialmente a

escala microscpica la energ*a cin"tica de sus mol"culas.

l calor se considera positivo cuando flu+e 0acia el sistema, cuando incrementa su

energ*a interna. l calor se considera negativo cuando flu+e desde el sistema, por

lo $ue disminu+e su energ*a interna.

'uando una sustancia incrementa su temperatura de TAa TB, el calor absorbido se

obtiene multiplicando la masa (o el n)mero de moles n por el calor espec*fico c+

por la diferencia de temperatura TB-TA.

Q=nc(TB-TA)

'uando no 0a+ intercambio de energ*a (en forma de calor entre dos sistemas,

decimos $ue estn en e$uilibrio t"rmico. Las mol"culas individuales pueden

intercambiar energ*a, pero en promedio, la misma cantidad de energ*a flu+e en

ambas direcciones, no 0abiendo intercambio neto. #ara $ue dos sistemas est"n

en e$uilibrio t"rmico deben de estar a la misma temperatura.

La temperatura (T)

1 La temperatura es una propiedad de las sustancias + depende de la

velocidad del movimiento de las mol"culas del cuerpo, de tal manera $ue a

ma+or velocidad, ma+or temperatura.

'uando no se pueda medir en forma prctica la velocidad de las mol"culas + lostomos, la medicin se 0ace subjetivamente + se definen los t"rminos de caliente

+ fr*o al comparar en forma subjetiva a trav"s del tacto, pero para evaluar

objetivamente la temperatura, se definen escalas $ue utilizan unidades llamados

grados. l instrumento para realizar las mediciones es el termmetro3.


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sta 0erramienta es importante para evaluar los sistemas de refrigeracin +

permite, inclusive, diagnosticar si eisten fallas en el sistema. Los termmetros

actualmente pueden ser mecnicos o electrnicos + encontrarse en todo tipo de

formas + tamaFos para las aplicaciones de refrigeracin.

Las escalas ms utilizadas son los grados cent*grados o 'elsius (G' + los

Ea0ren0eit (G E. isten otras escalas, pero en la prctica de refrigeracin "stas

son las ms utilizadas.

2. Se define como un potencial $ue provoca un flujo de calor, el cual est

asociado con el grado de vibracin molecular + la energ*a cin"tica de

tomos, mol"culas + electrones. La temperatura es una medida del

movimiento molecular de las part*culas $ue conforman un sistema.

#ara poder medir o definir la temperatura, se debe considerar la siguienteobservacin9 Si los sistemas C + ' estn separadamente en e$uilibrio t"rmico con

un tercer sistema, entonces, ellos entran en e$uilibrio t"rmico. Hsta observacin

fue formulada por ?a&ell + posteriormente ealtada como la le+ cero de la

termodinmica por Eo&ler. 'omo le+ permite definir una propiedad termodinmica

denominada temperatura, +a $ue se podr decir $ue dos sistemas estarn en

e$uilibrio termodinmico cuando ambos poseen la misma temperatura.

La temperatura de un sistema se mide al poner "ste en contacto con un sistema

especial 0asta $ue alcancen el e$uilibrio termodinmico. l sistema especial se

denomina termmetro + deber ser lo ms pe$ueFo posible para despreciar

efectos de transferencia de calor $ue conduzcan a otro e$uilibrio termodinmico

diferente del sistema a medir.

La temperatura se puede medir a partir de sus efectos en el sistema especial, los

cuales pueden ser9 cambios de volumen debido a la dilatacin (termmetros de

vidrio o de mercurio, cambios en una resistencia el"ctrica o generacin de

potencial el"ctrico en dos materiales diferentes.


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'on el objeto de definir una escala absoluta de temperatura se definieron la escala

=anAine + la escala @elvin, donde los puntos de congelamiento del agua a presin

de una atmsfera son IJ,6-= + 2-,1I@.

< manera de resumen se tiene9

! (= 5 (J/I ! (@

! (@ 5 ! (G' K 2-,1I

! (= 5 ! (GE K IJ,6-

! (GE 5 (J/I ! (G' K 2

! (G' 5 (I/J (! (GE 2

Esta!os !e la materia

La temperatura +/o calor de un cuerpo mas la presin definen tambi"n el estado

de agregacin de la materia en $ue se encuentra determinada sustancia slida,

l*$uida o gaseosa. ;n gas posee mol"culas con alto nivel de energ*a +

movi"ndose a gran velocidad.


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de sus puntos de cambio de estado, la temperatura aumentar o se reducir

respectivamente: entonces, se dice $ue se transfiere calor sensible.

l valor de temperatura $ue define el punto de congelamiento + ebullicin de las

sustancias tambi"n depende de la presin. Si un l*$uido se encuentra a baja

presin, podr ebullir a una menor temperatura $ue cuando se encuentra a alta

presin + viceversa. ste es el principio de las ollas a presin, $ue permiten

cocinar ms rpido los alimentos al mantener el agua 0ervida a una presin ma+or

+, por ende, a una ma+or temperatura. 'uando el l*$uido se encuentra a

temperaturas por debajo del punto de condensacin, se dice $ue esta

subenfra!o.

Esta!o soli!o

Los slidos se caracterizan por tener forma + volumen constantes. sto se debe a

$ue las part*culas $ue los forman estn unidas por unas fuerzas de atraccin

grandes de modo $ue ocupan posiciones casi fijas. n el estado slido las

part*culas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de

posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladndose libremente a lo largo del

slido.

Las part*culas en el estado slido propiamente dic0o, se disponen de forma

ordenada, con una regularidad espacial geom"trica, $ue da lugar a diversas

estructuras cristalinas.


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eplican propiedades como la fluidezo la viscosidad. n los l*$uidos el movimiento

es desordenado, pero eisten asociaciones de varias part*culas $ue, como si

fueran una, se mueven al un*sono.


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'e 5 'alor especifico (@cal/O'/Ag, /O'/Ag

m5 masa

M 5 'e N m N (t2t1

#ara $ue calentar 1 Ailo de 0ielo de PIO a QO' debemos aportar9

M5 Q,I N 1 N I5 2,I @cal

#alor latente

l nombre proviene de la oposicin a calor latente,$ue se refiere al calor

DescondidoD, es decir $ue se suministra pero no Dse notaD el efecto de aumento detemperatura, +a $ue por lo general la sustancia a la $ue se le aplica aumentar su

temperatura en apenas un grado cent*grado, como un cambio de fase de 0ielo a

agua l*$uida + de "sta a vapor. l calor sensible s* se nota, puesto $ue aumenta la

temperatura de la sustancia, 0aciendo $ue se perciba como Dms calienteD, o por

el contrario, si se le resta calor, la percibimos como Dms fr*aD.

M 5 'e N m

Siguiendo el anterior ejemplo para descongelar 1 Ailo de 0ielo a QO' necesitamos

aportar9

M5 RQ N 15 RQ @cal

l M sensible del agua una vez descongelada es 1 por lo tanto para incrementar

su temperatura de QO a 1QQO' necesitamos aportar9

M5 1 N 1 N 1QQ5 1QQ @cal

#ara evaporar el agua una vez +a est a 1QQO'9

M5 IR, N 15 IR. @cal


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#or lo tanto para calentar 1 Ailo de agua de PIO' 0asta evaporarla (1QQO' 0emos

necesitado -2I,I @cal de las cuales IR, 0an sido necesarias para su

evaporacin.

1 Acal 5 1,16 5 ,J6 C!;

Punto !e ebullicion

l punto de ebullicin de un compuesto $u*micoes la temperatura$ue debe

alcanzar "ste para pasar del estado l*$uidoal estado gaseoso: para el proceso

inverso se denomina punto de condensacin. La definicin eacta del punto deebullicin es la temperatura a la cual la presin de vaporiguala a la presin

atmosf"rica. #or ejemplo, a nivel del mar la presin atmosf"rica es de 1 atm. o -6Q

ml4g, el punto de ebullicin del agua a esta presin ser de 1QQG' por$ue a esa

temperatura la presin de vapor alcanza una presin de 1 atm.

La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la energ*a cin"ticade

las mol"culas. < temperaturas inferiores al punto de ebullicin, slo una pe$ueFa

fraccin de las mol"culas en la superficie tiene energ*a suficiente para romper latensin superficial+ escapar.


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;n l*$uido puede calentarse pasado su punto de ebullicin. n ese caso se dice

$ue es un l*$uido sobrecalentado. n un l*$uido s)percalentado, una pe$ueFa

perturbacin provocar una ebullicin eplosiva. sto puede ocurrir, por ejemplo,

al calentar agua en un recipiente liso (por ejemplo #+re en un microondas.


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pueden tener poca eactitud sobre superficies reflectivas + en las bajas

temperaturas, por lo $ue 0a+ $ue verificar el manual del fabricante para confirmar

sus limitantes.

;n tipo especial es el 0igrmetro, utilizado principalmente para tomar datos de

temperaturas ambientes + con capacidad para medir la 0umedad relativa del aire.

n algunos casos, lo importante no es tener medidas puntuales, sino definir

tendencias para evaluar si el producto no se calienta por per*odos o determinar

$u" temperaturas se alcanzan a lo largo del d*a. %o ser prctico disponer de

personal $ue tome las temperaturas cada 1I minutos, por lo $ue en el mercado

eisten los termmetros recolectores de datos (data logger, $ue se dejan en el

lugar para $ue midan + luego se baja la informacin en computadoras a fin de

evaluar sus tendencias.$anmetro !e refrigeracin

s una 0erramienta bsica de mantenimiento + diagnstico en los sistemas de

refrigeracin. #or su costo no es necesario $ue el auditor disponga de "l, siendo

preferible contar con el apo+o del personal de mantenimiento en el sitio.

stos manmetros poseen, adems de la escala de presin, una escala de

temperaturas con base en el tipo de refrigerante $ue puede medir. sto se debe a

la caracter*stica f*sica de la mezcla de vapor + l*$uido en el evaporador (condicin

saturada del refrigerante, en la cual la presin + la temperatura dependen una de

la otra9 para una presin, una temperatura de saturacin definida.

%nali&a!or !e re!es

'onstitu+en el e$uipo de la auditoria energ"tica con ms alto costo + sin embargo,

pueden ofrecer los mejores datos de anlisis, pues permiten medir

simultneamente el voltaje + amperaje de coneiones el"ctricas del e$uipo de

refrigeracin: adems, algunos modelos inclu+en termmetros + recoleccin

electrnica de datos.

La informacin puede tabularse o graficarse para ver tendencias + determinar los

puntos cr*ticos de consumo energ"tico, no slo en refrigeracin, sino en toda la

gama de auditor*as energ"ticas de cual$uier tipo de instalacin.


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E'#E#% DE L*+ E-P*+


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enuncian algunas medidas, a fin de conocer deficiencias en la eficiencia

electromecnica del e$uipo observado9

lemento ?edida de observacion 'ausas + medidas Llevar mensualmente

registro de voltaje,

amperaje y temperaturas

de trabajo del equipo.

Presiones trimestral o

semestral.

Si el consumo de energa

aumenta

en condiciones de operacin similares,

se observar un amperaje mayor a las

lecturas previas. Si el valor es mayor al

especificado por el fabricante, el equipo

est por daarse, por lo que se requiere

llevar a cabo medicin inmediata de

presiones de succin y descarga, carga

de refrigerante, limpieza de serpentn del

condensador y revisin de serpentn de

evaporador y probable programacin de

cambio.

Requiere mano de obra

calificada para la reparacin.

Identificar vibraciones Ruidos excesivos son producto


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?otores +

compresores

que produzcan chillidos o

ruidos excesivos.

del

desgaste de las piezas en

movimiento. Habr que lubricar, engrasar

o alinear las piezas.

Si el ruido persiste o aumenta,

se requiere de mantenimiento

correctivo con personal calificado.

El equipo arranca y

para

en perodos cortos de

tiempo (ciclado).

El equipo puede tener una

vlvula

que no selle bien o le falte

refrigerante.

El problema tambin puede ser

causado por falla mecnica en el

compresor o en los componentes

elctricos de control.

La temperatura del

condensador es mayor a

8 C con respecto al

ambiente.

Suciedad en el serpentin reduce

el paso del aire y la transferencia

de calor al medio ambiente. Se

debe limpiar mensualmente, de

preferencia.

El equipo trabajar con

presiones ms altas y ser

menos eficiente.

Esto es causado por obstruccin o

suciedad en el condensador, falla en el

motor ventilador o aire mezclado con

refrigerante dentro del sistema.

Manchas de aceite en

los

Posible fuga de refrigerante.

Requiere atencin profesional para


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8lvulas +

accesorios

acoples de la vlvula. Baja

presin /

temperatura de la descarga o

succin del compresor.

reparar. Esto har que las presiones

disminuyan y el compresor no podr

mover el refrigerante suficiente, el equipo

no enfriar adecuadamente y se estar

consumiendo energa.

Tubos aplastados o

con taponamientos

Paso se restringe y el

refrigerante no puede pasar.

evaporador

Serpentn o tubera del

aparato se congela o

escarcha.

Evaporador requiere limpieza y

mantenimiento preventivo.

Otra causa es poco refrigerante

en el sistema o ventilador

evaporador daado o con fallas

en el sistema de deshielo o el

drenaje se ha tapado.

Evaporador vibra o

hace

ruido metlico por roce

de alguna pieza.

Vibracin excesiva se debe a

desgaste de los motores,

carcasa mal armada despus de

un mantenimiento o aspas rotas

o golpeadas. En todos los casos

hay que solicitar asistencia

tcnica calificada.

Equipo no enfra o

enfra

menos de lo necesario.

Sistema con fallas

electromecnicas graves o con fuga de

refrigerante.

Una causa ms compleja de

definir es si el equipo est mal

seleccionado para la aplicacin

dada. Sin embargo, esto se detecta


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inmediatamente despus de instalar y

arrancar y por lo general se reclama

como garanta al instalador.

La eficiencia termo!in.mica

La eficiencia termodinmica depende de las condiciones de operacin del sistema9

la temperatura ambiente a la $ue est el condensador, la temperatura de

enfriamiento del evaporador + $u" tipo de refrigerante flu+e por el e$uipo.

Eactores como el subenfriamiento + el sobrecalentamiento afectan muc0o esta

eficiencia.

l valor $ue mide esta propiedad se conoce como el 'oeficiente operacional('>#, aun$ue en otros pa*ses se le llama 'oeficiente de rendimiento ('7=.

ste relaciona la capacidad de enfriar con el consumo de potencia del e$uipo, es

decir, la cantidad de calor $ue absorbe con respecto a la energ*a $ue re$uiere el

compresor, ambos datos en iguales unidades.

l '7= var*a con las condiciones de operacin, lo $ue implica $ue un mismo

e$uipo tendr distinta eficiencia a medida de $ue var*en las condiciones de

trabajo. !ambi"n puede medirse con instrumentos adecuados9 termmetro,medidor de flujo de aire (o agua si aplica + medidores de potencia el"ctrica

(amper*metro/volt*metro. n breves palabras, es lo $ue realmente enfr*a el e$uipo

entre la energ*a $ue consume, todo medido en las mismas unidades.

ste concepto es el e$uivalente a decir cuntos galones o litros de combustible

consume un carro por Ailmetros recorridos.

Las premisas b.sicas son/

< ma+or temperatura ambiente, ma+or presin de condensacin, menor

ser el '7= + se gastar ms energ*a. < menor presin de condensacin por un mantenimiento adecuado,

aumenta la capacidad de refrigeracin, +a $ue el refrigerante re$uiere

menos enfriamiento, debido a la baja temperatura de condensacin.


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< menor presin de condensacin por un mantenimiento adecuado,

disminu+e el flujo msico por tonelada de capacidad de refrigeracin,

debido a $ue aumenta el efecto refrigerante. 'uanta menor sea la presin de condensacin por un mantenimiento

adecuado, disminuir el calor de compresin +, por ende, el amperaje,

debido a $ue se re$uiere menos trabajo para comprimir, dentro de un

intervalo de presin mas reducido. < menor presin de condensacin por un mantenimiento adecuado,

disminu+e el calor rec0azado en el condensador, al disminuir el flujo

msico.


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< ma+or sobrecalentamiento, menor ser el '7= + se gastar ms

energ*a. < ma+or subenfriamiento, muc0o mejor ser el '7= + se a0orrar energ*a.

0Por "u se afecta la eficiencia termo!in.mica !e los e"uipos2

n climas clidos, los e$uipos se vuelven menos eficientes por$ue el condensador

debe enfriar el refrigerante con aire ms caliente, lo $ue produce un incremento en

la presin del sistema + en la potencia del compresor + el subenfriamiento- se

reduce.

;n mismo sistema de refrigeracin ser ms eficiente en la montaFa $ue en la

costa, por el simple 0ec0o de operar en climas diferentes.

#or otro lado, la presin en el condensador se ve influida por las propiedades delgas refrigerante, de acuerdo con la relacin de compresin de diseFo. Cajo las

mismas condiciones, un e$uipo de sistema de refrigeracin con gas refrigerante

tipo =22 tendr presiones de 2IQ psig, mientras $ue otro con =1a alcanzar

alrededor de 1-I psig, pero ambos tendrn de I,I a RG ' sobre el ambiente.

7e tal manera, cuanta ms baja sea la temperatura deseada, el e$uipo realizar

ms trabajo + el evaporador tendr menos l*$uido despu"s de la epansin dentro

de sus serpentines, lo cual reduce la capacidad para enfriamiento.

n otras palabras, cuanto menos temperatura se desee en el evaporador, menos

calor podr remover el e$uipo.


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Subenfriar permite epandir el refrigerante eficientemente en el evaporador,

permitiendo ms l*$uido en el serpent*n +, por ende, ms capacidad de

enfriamiento.

'omo no siempre $ueda clara la informacin $ue el '># proporciona alm

determinar cunto se gastar en energ*a o cunto va a costar operar un e$uipo, se

0an desarrollado variaciones de este *ndice + algunos fabricantes las inclu+en en

sus e$uipos.

Los ndices EER y SEER

l consumo de electricidad de un sistema de refrigeracin depende de manera

directa de su =elacin de ficiencia nerg"tica (=.

Los fabricantes + el personal $ue norma las especificaciones de eficiencia de los

e$uipos 0an definido dos tipos de relacin de eficiencia. La empleada ms

com)nmente es la denominada =elacin de ficiencia nerg"tica stacional

(S=, del ingl"s Seasonal nerg+ fficienc+ =ating + representa la cantidad de

calor retirado por el e$uipo + el consumo de electricidad a lo largo de un periodo

establecido de tiempo (la "poca de verano definida por el fabricante.

'orresponde, cercanamente, a la relacin de eficiencia obtenida a RIGE de

temperatura eterior.

Sin embargo, en algunas ocasiones, los fabricantes no indican la eficiencia

estacional S=, sino un valor de eficiencia llamado = (= por sus siglas en

ingles9 nerg+ fficienc+ =ating, $ue se define como la relacin entre la cantidad

de calor retirado por el e$uipo de aire acondicionado + el consumo de electricidad,

cuando la temperatura de aire eterior $ue entra al condensador es de JIGE,

epresndose ambas, tanto S= como =, en Abtu/A0, en los stados

;nidos, ?"ico, 'entro + Sudam"rica, o en &/& en los pa*ses europeos.

#ara sistemas de refrigeracin dom"stica + comercial, "stos no representan)nicamente la eficiencia energ"tica del compresor, sino $ue tambi"n involucran la

operacin de todos los componentes de la unidad, es decir, los motores de los

ventiladores, la transferencia de calor de los serpentines del evaporador +

condensador, la operacin de epansin, el tipo de refrigerante + los materiales

utilizados.


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energ"tica de un e$uipo de refrigeracin, la tecnolog*a empleada ser mejor + ms

moderna, siendo el principal objetivo la utilizacin del m*nimo de energ*a el"ctrica

para realizar el trabajo de refrigerar un espacio.

#or ejemplo, en ?"ico los e$uipos de refrigeracin dom"stica generalmente son

del tipo convencional + con des0ielo manual + utilizan espuma de poliuretano

como material aislante con espesores de 1,2I a 1,-I pulgadas, con compresores

de relacin de eficiencia energ"tica (= de 2,- a ,RR + la tendencia de

disminucin de consumo en estos est dirigida a la utilizacin de paredes r*gidas

de poliuretano, 2IT mas gruesas, as* como compresores reciprocantes (+a $ue

no eisten del tipo espiral para estas capacidades, con un = de entre

ACtu/A0 + 6 ACtu/A0., mejora en sellos + diseFos de evaporadores +

condensadores + nuevos sistemas de control de temperatura por zonas, consistemas de distribucin de aire interior de volumen variable.

n lo $ue respecta a los e$uipos de refrigeracin comerciales, se utilizan

compresores scroll del tipo espiral, $ue se fabrican en capacidades de 1 a 6Q 4# +

cu+o proceso se basa en una espiral $ue orbita en un

definido por un scroll fijo coincidente $ue est adosado al cuerpo del compresor.

l scroll orbitante, por su parte, se acopla al cigUeFal + orbita, ms $ue rota. l

movimiento orbitante crea una serie de bolsillos de gas $ue viajan entre los dos

scrolls.

n la parte ms eterna de los scrolls, los bolsillos atraen gas, $ue luego va al

centro de los primeros, donde se descarga el gas. < medida de $ue el gas va

entrando a los pe$ueFos bolsillos, la temperatura + presin aumentan 0asta el

l*mite deseado, modulando su capacidad de compresin de un 1Q a un 1QQT +

suministrando un control de temperatura dentro de rangos de Q.I GE, de esta

manera, coincidir eactamente con la carga de refrigeracin real.

'on esto se incrementa 0asta en un QT su eficiencia energ"tica, adems de

brindar ventajas adicionales, como un -QT menos de partes mviles con respecto

a los compresores reciprocantes, la capacidad de arran$ue bajo cual$uier carga

del sistema, tamaFo compacto + ligero + diseFo simple. sto 0ace $ue su


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mantenimiento sea econmico + sencillo, con un diseFo simple $ue no usa

vlvulas de succin o de descarga internas.

#or ello, los e$uipos de compresin antes de 1JRI ten*an = alrededor de .

7esde 1JRI, en stados ;nidos se fij por le+ un m*nimo de R,I =. n el 2QQQ

se increment a 1Q = + el 22 de febrero del 2QQ6 el nuevo valor fue 1, lo $ue

se 0a logrado + superado en las instalaciones de refrigeracin comercial con la

utilizacin de los compresores tipo espiral. sto indica $u" tan eficientes son los

e$uipos seg)n su aFo de fabricacin + es un dato $ue se debe preguntar durante

las auditor*as.


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l aislamiento se convierte en algo mu+ importante, +a $ue permite reducir

considerablemente la carga t"rmica + comprar los e$uipos ms pe$ueFos $ue se

puedan.

La infiltracin en estos e$uipos se vuelve a)n ms cr*tica, por lo $ue en

aplicaciones grandes o de baja temperatura, se aconseja el uso de cortinas de

plsticas, de aire o antecmaras acondicionadas o refrigeradas.

Los tipos de refrigerantes tambi"n importan para la aplicacin + la temperatura, +a

$ue algunos son ecelentes a media temperatura, pero ineficientes o peligrosos en

baja.

Investigcion de termodinamca

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