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TECHNIK / AREA TECNICA

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MANUAL BASICO DE FRIO

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TECHNIK / AREA TECNICA ÍNDICE ¿Por qué enfriar y congelar? Descomposición de los alimentos . 3 Conservación mediante el frío . . . . . . 3 El hielo como productor de frío . . . . . . 3 El primer frigorífico doméstico . . . . . . . 4 ¿Qué significa enfriar y congelar en la práctica? Los conceptos enfriar y congelar . . . . 4 ¿Que indican las estrellas? .....5 Nuevos conocimientos . . . . . . . . . . . . . 5 Principios físicos El calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ¿Existe el frío? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 La temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Escalas de temperatura . . . . . . . . . . . . 7 Capacidad térmica específica . . . . . . . 9 Cálculo de la cantidad de calor . . . . . . 10 Comparación de unidades de medida 10 Transmisión del calor . . . . . . . . . . . . . . 11 Estados de agregación . . . . . . . . . . . . . 13 Entalpia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 La presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Comparación de unidades de medida 16 Medición de la presión . . . . . . . . . . . . . 16 Temperatura y presión . . . . . . . . . . . . . 18 Temperatura y humedad del aire . . . . 19

Conexiones de arranque . . . . . . . . . . . . 36 Interruptor de protección del motor . . . 38 Reguladores de temperatura . . . . . . . . 39 Procedimientos de descongelación Descongelación manual . . . . . . 44 Descongelación semiautomática . . . . . 44 Descongelación automática . . . . . . . . . 44

Tipos de aparatos y su técnica Frigoríficos con absorbedor . . . . . . . . . . Frigoríficos con compresor . . . . . . . . . . Aparatos congeladores y de super– congelación con compresor . . . . . . . . . . Arcones congeladores . . . . . . . . . . . . . Frigoríficos combinados (combis) . . . . Formas constructivas Frigorificos ”Table Top” . . . . . . . . . . . . . Aparatos de colocación en bajo . . . . . . Aparatos independientes . . . . . . . . . . . . Arcones congeladores . . . . . . . . . . . . . Frigorificos empotrables . . . . . . . . . . . . . Frigorificos integrables (panelables) . .

45 45 51 53 53

56 56 57 57 57 58

Conexión eléctrica, Datos técnicos Valores nominales y de consumo . . . . . 59 Clases climáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Evolución de los valores de consumo . 59

El circuito de frío Eliminación y transmisión del calor fuera del frigorífico . . . . . . . . . . . . . . . . 21 El circuito de frío de un sistema de compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Los componentes del circuito de frío de un sistema de compresión . . . . 22 El compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Aceite en un sistema de frío . . . . . . 30 El refrigerante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 El circuito de frío de un sistema de absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 El amoniaco como agente frigorífico . . 35 Componentes eléctricos El motor del compresor . . . . . . . . . . . . . 36

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¿Por qué enfriar y congelar? Descomposición de los alimentos Por experiencia sabemos que los alimentos guarda– dos en lugar caliente pueden descomponerse. El pan se enmohece, la leche se agria, la mantequilla se pone rancia y el embutido y la carne no se pueden comer. Los cambios se producen en general por tres causas principales cuyos efectos se interrelacionan de forma cambiante:

Crecimiento rápido

1.) Microorganismos (bacterias) como el moho o los hongos de la levadura. 2.) Por descomposición química; por ejemplo, por efecto del oxígeno o influencias medioambientales.

Crecimiento lento

3.) Por influencias físicas, como la temperatura y la humedad. Es de gran importancia para el desarrollo de las bacterias la existencia de temperatura y humedad favorables.

Crecimiento nulo

Las temperaturas bajas de conservación impiden el crecimiento de las bacterias (Fig. 1). Por debajo de –7º C no puede multiplicarse la mayor parte de las bacterias que descomponen los alimentos. Pero la baja temperatura no destruye las bacterias, que vuelven a multiplicarse de nuevo en cuanto aumenta la temperatura. Sólo se matan los microorganismos con altas tempe– raturas. Para los microorganismos especialmente resistentes deben alcanzarse temperaturas de hasta 165º C. Conservación mediante el frío

Fig. 1: Límites de crecimiento de distintos micro– organismos

Además de otros procedimientos de conservación de alimentos como: – la esterilización – la pasteurización – el secado – la salazón, o el – el ahumado, se sabe hace ya mucho tiempo que el manteni– miento a temperaturas más o menos bajas es el único procedimiento para conservar en gran medida las propiedades y el sabor de los alimentos. Antes, en invierno se recogía nieve y hielo, que se guardaban en cuevas o bodegas. Hasta mitad del siglo pasado se refrigeraban los alimentos sólo con hielo natural.

El hielo como productor de frío En 1876 el físico e ingeniero alemán Carl von Linde inventó la máquina del frío con condensación de amoníaco mediante compresión. Hasta esta invención no se pudo producir hielo artificialmente. Dicha “nevera” alimentada con ese “hielo artificial”, de la que naturalmente disponían pocos hogares, ofrecía la posibilidad de mantener fríos los alimentos durante todo el año. (Fig. 2)

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¿Qué significa enfriar y congelar en la práctica? Hay que distinguir entre enfriar y congelar. Enfriar significa conservación al fresco y el almacenamiento de alimentos por periodos cortos a pocos grados por encima de 0º C. Para guardar durante corto tiempo alimentos ya congelados se necesitan temperaturas comprendidas entre aproximad. –6º C y –12º C. A continuación se exponen algunos ejemplos: Lugar de conservación: Frigorífico, vitrina frigorí– fica Temperatura

Aplicación

Entre +2º y +8º

Conservación al fresco, durante períodos cortos, de alimentos fácilmente perecederos.

Fig. 2: El hielo como productor de frío “El frío” se originaba porque el hielo extraía el calor de los alimentos de la nevera. Con ello se iban derritiendo los trozos de hielo y el calor “fluía” hacia afuera con el agua fundida del hielo. El primer frigorífico doméstico En 1933 Bosch expuso en la Feria de primavera de Leipzig el primer frigorífico doméstico eléctrico (Fig. 3).

Lugar de conservación: Cámara frigorífica Temperatura

Aplicación

Entre 0º y +4º

Para colgar carne recientemente sacrificada antes de proceder a su congelación.

Lugar de conservación: Frigorífico – comparti– mento de una estrella Temperatura

Aplicación

Entre 0º y +6º

Conservación durante breve tiempo de productos congelados durante 2 – 3 días.

Lugar de conservación: Frigorífico – comparti– mento de dos estrellas

Fig. 3: El primer frigorífico doméstico eléctrico Este frigorífico, que ya contaba con una instalación de compresor, tenía la forma de un tambor y una capacidad útil de 60 litros. Fue el “precursor” de nuestros modernos frigoríficos y congeladores.

Temperatura

Aplicación

Entre –6º y –12º

Conservación durante breve tiempo de productos congelados durante 1 mes

Para la congelación y la posterior conservación durante largo plazo de alimentos se necesitan temperaturas de –18º C e inferiores. A continuación se dan algunos ejemplos: Lugar de conservación: Aparatos congeladores, Frigoríficos con compartimento de tres estrellas, Instalaciones comunitarias Temperatura

Aplicación

mínima –18º C e inferior

po de congelación) y conservación de alimentos en el hogar durante largo tiempo

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TECHNIK / AREA TECNICA Lugar de conservación: Instalaciones industriales de congelación Temperatura

Aplicación

De –30º a –45º

AplicaciónSobrecongelación industrialde alimentos (2 – 5 h de tiempo de congelación)

Para los aparatos congeladores existe la siguiente denominación (Fig. 5): Denominación

Temperat. en el compartimento del evaporador o en el aparato. –18º C o inferior

Lugar de conservación: Instalaciones industriales de congelación, cámaras de vacío Temperatura

Aplicación

De –30º a –45º

Congelación industrial en seco de alimentos por liofilización a presión atmosférica muy baja)

¿Que indican las estrellas? Las condiciones para la construcción y ensayo de los aparatos frigoríficos domésticos están definidas en la norma DIN 8950, y en la norma DIN 8983 se definen las condiciones de Aparatos frigoríficos y de congelación domésticos (DIN = norma industrial alemana). Estas normas establecen lo siguiente: La temperatura media medida en el lugar más caliente del compartimento de evaporador de un aparato frigorífico o congelador doméstico determina su denominación (Fig. 4). Denominación

Temperat. en el compartimento del evaporador –6º C o inferior

–12º C o inferior

Fig. 5: Denominación de aparatos congeladores Además, estos aparatos congeladores deben poder deben poder congelar en 24 horas al menos 5 kg por cada 100 litros de capacidad útil desde +25º C hasta una temperatura media de –18º C. Al hacer esto, la temperatura media de los productos ya guardados en el congelador no puede ser superior a –18º C. Esta prueba se realizará a una temperatura ambiente de +25º C.

Nuevos conocimientos sobre refrigeración y congelación Los conceptos y normas descritos representan en parte valores empíricos que deben atribuirse a los antiguos tiempos de la “nevera”. No se menciona en las normas citadas por ejemplo el concepto de humedad del aire, importante para una duración óptima así como para la conservación en frío. Es sabido que en el interior de los frigoríficos hay una humedad del aire reducida. Esto puede hacer que los alimentos se sequen.

–18º C o inferior Este compartimento de sobrecongelación es adecuado para la conservación de alimentos sobrecongelados. Fig. 4: Denominación de frigoríficos

Está probado científicamente que para una gran parte de alimentos las condiciones óptimas de alma– cenamiento y al mismo tiempo de conservación en frío son: una temperatura de 0º C a +1º C y una humedad relativa del 85 al 90 % (Figuras 6 y 7)

Al mismo tiempo, la temperatura del resto del frigorífico de 1 – 3 estrellas debe estar comprendida entre 0º y + 5º C.

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Estos aparatos tienen en total 5 zonas climáticas con 4 zonas de temperatura (Fig. 8) Grado de frío Frío de partida

Zonas

Temperat.

Humed. rel.

Z. de “bodega”

+10º C

50%

Zona fresca

+5º C

90%

Z. fresca–fría inferior

de 0º a +1º C

90%

Z. fresca–fría superior

de 0º a +1º C

50%

Compartim. congelador

–18º C

–––

5º C 50% de humedad relat.

Tiempo de almacenamiento

Fig. 6: Influencia de la temperatura y la humedad relativa en el grado de frío y el tiempo de alma– cenamiento

Almacenamiento – Conservación en frío Duración de almacenamiento de alimentos

Fig. 8: Zonas de temperatura y climáticas de un frigorífico con técnica del frío.

Principios físicos Calor – Frío – Temperatura – Presión – Humedad relativa.

5º C, hum. relat. 40 – 70% 0ºC – 1ºC, hum. relat. 90% Leche fresca, requesón Pescado Carne picada, carne

2 Tage 7 Tage

Vísceras Ensaladas, verdura de hojas Setas Salchichas

4 Tage

Carne en trozos grandes

6 Tage

Platos preparados

15 Tage

Col

8 Tage

Embutido

20 Tage

El calor es una forma de energía que está más o menos presente (en forma sólida, líquida o gaseosa) en todos los materiales de nuestro entorno. Si un material es más o menos caliente o “frío” podemos comprobarlo por ejemplo con nuestra sensibilidad (Fig. 9).

10 Tage

Calor

Frío

Fiambres Legumbres frescas

10 Tage

Carne de ternera, c. de caza Carne hervida en trozos grandes

30 Tage

Fig. 7: Duración de almacenamiento y conservación en frío de distintos alimentos

Radiador

Bloque de hielo

Para bebidas, alimentos sensibles al frío, frutos meridionales varios y el consumo conforme al gusto se necesitan temperaturas comprendidas entre +8º C y +12º C. Para el almacenamiento de larga duración se nece– sita, por supuesto, un compartimento de congelación. Estos conocimientos y la implantación de las costumbres actuales del consumidor han llevado al desarrollo de aparatos con técnica especial de frío.

Fig. 9: Calor y frío como sensación Desde el punto de vista físico, el calor es una energía que debe atribuirse al movimiento ya existente (oscilación) de las moléculas de un material. Si el movimiento de las moléculas es mayor, sentimos el material más caliente, y viceversa.

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TECHNIK / AREA TECNICA ¿Existe el “frío”? En sentido físico no existe el frío, sino sólo el mayor o menor calor. En base a lo anterior, podríamos decir:

punto de ebullición

“El frío” es menos calor. Producir frío es eliminar / extraer el calor.

punto de congelación

Fig. 11: Termómetro con escala Celsius

Fig. 10: Extracción del calor Al igual que un imán atrae las piezas de hierro, el bloque de hielo “atrae” el calor del bote de leche. El calor pasa por sí solo, siempre de un cuerpo con temperatura superior a otro con temperatura inferior, nunca al revés.

Temperatura La temperatura es la magnitud de determinación del “grado de calor” de un material. Para su medición existen los más variados instru– mentos; distintas escalas sirven para traducir la temperatura a cifras. El instrumento de medición más habitual es el termómetro de líquido. Para medir se utiliza la dilatación de un líquido (por ejemplo, el mercurio) cuando se le aporta calor o la contracción cuando pierde calor. La división de escala más conocida es la división en grados Celsius (Fig. 11).

El astrónomo sueco Celsius dividió la diferencia de temperatura entre el agua de congelación y el agua de ebullición en 100 partes iguales. La escala puede prolongarse hacia arriba y hacia abajo. Como punto de referencia fijó, a presión atmosférica del aire normal, el punto de congelación del agua a º C y el punto de ebullición a + 100º C. Las temperaturas superiores a 0º C se señalan con el signo +, la temperaturas inferiores a 0º C con el signo –. La unidad y la forma de escritura se hacen conforme al SI (SI = “Système International d’Unités”): El grado Celsius (º C) En los Estados Unidos se mide la temperatura según Fahrenheit. Fahrenheit fue un físico alemán y un constructor de instrumentos, que fijó en su escala el punto de congelación del agua a + 32º F y el punto de ebullición a + 212º F (Fig. 12).

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373º K = Punto de ebullición

212º F = Punto de ebullición

273º K = Punto de congelac.

32º F = Punto de congelac. 0º F = Punto cero

0º K = Punto cero

Fig. 12: Termómetro con escala Fahrenheit Fahrenheit determinó el punto cero de su escala según la temperatura mínima del invierno de 1709 en América (–17,8º C). Como en América se mide en principio con la escala Fahrenheit, y la congelación de alimentos es allí donde primero se practicó en gran escala, se ha fijado para la congelación de alimentos la tempera– tura de almacenamiento de – 18º C, correspondiente al punto cero de la escala Fahrenheit. Conversión de ºF a ºC: ºC = 5/9 (ºF – 32) El físico inglés Kelvin averiguó que hay una temperatura en la que no hay ningún movimiento molecular, y en la que por lo tanto no se puede encontrar nada de calor. Todos los cuerpos sometidos a esta temperatura están en estado sólido, incluso el aire y todos los demás gases. Los conductores eléctricos dejan de tener resistencia óhmica. Entonces reina la “supraconducción”. Se denominó a esta temperatura punto cero absoluto. Es el punto de partida para la escala de Kelvin y corresponde a –273,15º C. El punto de congelación del agua está por lo tanto en la escala Kelvin a 273K y el punto de ebullición a 373K (Fig. 10).

Fig. 13: Termómetro con escala Kelvin La indicación de temperatura según Kelvin se utiliza para procedimientos termodinámicos (aumento / disminución de temperatura). La unidad y la escritura según SI (Sistema Intern.) es: Kelvin (K) Conversión de K en ºC: ºC = K – 273 En la Fig. 14 se representan de nuevo las 3 escalas de temperatura para compararlas entre sí.

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Capacidad térmica específica La capacidad térmica específica indica cuánta cantidad de calor debe añadirse o quitarse para calentar o enfriar 1 grado en 1 kg de un material. Punto de ebullición

Da lo mismo que el material sea sólido, liquido o gaseoso. Para los gases se toma como unidad de base 1 m . Desde 1978 se utiliza como unidad de cantidad de calor el “julio” (J). Ya no es admisible como unidad la “caloría” (cal), que se empleó durante mucho tiempo. Se ha calculado que una caloría equivale exacta– mente al valor de 4,1868 J, o:

Punto de congelac.

1kcal = 4,1868kJ En relación al agua, como ejemplo, se tiene la siguiente definición para la capacidad de calor (Fig. 16): Punto cero

Fig. 14: Comparación de las 3 escalas de temperatura

Indicación de temperatura en un procedimiento termodinámico Como ya se ha dicho antes, se suele dar la diferencia de temperatura según SI en Kelvin, pero la temperatura se suele indicar en grados Celsius. De esta forma, se obtiene la siguiente relación

Fig. 16: Definición de capacidad térmica 4,1868 kJ (que corresponde a la antigua unidad de 1 kcal) es la cantidad de calor que debe aportarse o quitarse para calentar o enfriar 1K en 1 kg de agua a presión atmosférica. Por ello es necesaria la indicación de temperatura de 14,5º y 15,5ºC, ya que la cantidad de calor necesaria para calentar 1k cambia mínimamente con la temperatura del agua. Pero para los cálculos prácticos estas pequeñas diferencias no tienen ninguna importancia. La unidad y escritura de la capacidad térmica es, por lo tanto, para el agua:

C=

Fig. 15: Diferencia de temperatura

4,1868 kj kg.K

En general:

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TECHNIK / AREA TECNICA Cálculo de la cantidad de calor C=

kj kg.K

ó

kj m3.K

Con la siguiente fórmula se puede calcular para cualquier material la cantidad de calor que debe añadirse o quitarse:

Para los cálculos debe tenerse en cuenta:

Q=m.c.T

Cuanto menor es el valor c de un material, menor es el calor que debe aportársele o extraérsele. A continuación se exponen los valores c de distintos materiales (Figs. 17, 18 y 19):

Abreviaturas y unidades: Material

c

Aluminio

0,9

Hielo a 0ºC

2,04

a –20ºC

1,95

c = Capacidad caloríf. especial

a –50ºC

1,72

T = Diferencia de temperatura T 2 – T1

Hierro

0,45

Cobre

0,39

Abreviatura

Unidad

Q = Cantidad de calor

kJ

m = Masa del material

kg kjj kgK

Ejemplo: Fig. 17: Calor específico c de materiales sólidos

100 kg de agua deben enfriarse desde T1 = +25º C hasta T2 = +5º C. ¿Qué cantidad de calor debe extraerse para ello?

Material

c

Alcohol

2,51

Índice c del agua = 4,19 kJ/kgK Q = 100 x 4,19 (5–25) = 419 (–20)

Agua

4,1868

Freón 12

0,96

F11

0,86

F22

1,32

Q = –8380kJ Con el signo negativo se expresa que debe eliminarse dicha cantidad de calor.

Comparación de unidades de medida Fig. 18: Calor específico c de materiales líquidos

Por lo tanto se expresan en unidades del mismo valor (Fig. 20):

Material

Temper. (ºC)

Oxígeno

10–200

0,91

Nitrógeno

0–200

1,02

1J

Aire seco

1,00

Julio

Aire húmedo

1,26

Freón 12

de –50 a +50

Fig. 19: Calor específico c de gases

c

El trabajo, la energía y la cantidad de calor son magnitudes físicas del mismo tipo.

U. de calor

=

1Nm

1Ws

Newton metro =

Vatio/seg.

Trabajo

Energía

0,84 Fig. 20: Unidades equivalentes

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TECHNIK / AREA TECNICA Según la conveniencia, se puede seleccionar la unidad oportuna. Como ya se ha mencionado, ya no está permitido usar designaciones basadas en la unidad “cal” (caloría). A continuación se representan 2 listas de unidades viejas y nuevas de medición (Figs. 21 y 22).

Se calienta un tubo de cobre, y las moléculas de cobre transmiten el calor. Esto produce en el otro extremo un aumento sensible de temperatura (Fig. 23).

Fig. 23: Conducción del calor

Fig. 21: Comparación de unidades caloríficas

Si en lugar del tubo de cobre se usa un tubo de plástico, la temperatura del extremo del tubo sería muy inferior. Por lo tanto, hay buenos y malos conductores de calor. Según la aplicación, se utilizarán en la técnica materiales buenos o malos conductores de calor. En los buenos conductores de calor, es pequeña la diferencia de temperatura entre el lado caliente y el frío. En los malos conductores de calor, es grande la diferencia de temperatura entre el lado caliente y el frío. Este conocimiento es de gran importancia para la construcción de frigoríficos.

Fig. 22: Comparación de unidades de potencia

Transmisión de calor: Hay tres posibilidades de transmisión térmica: *

Conducción del calor

*

Corriente calorífica (convección)

*

Radiación térmica

Conducción del calor:

Por ello se utilizará como material para el aislamiento del frigorífico un material muy mal conductor de calor. Por el contrario, los materiales usados para los componentes que extraen del frigorífico el calor (el evaporador) o que sacan el calor extraído hacia afuera (condensador) son muy buenos conductores de calor. Corriente calorífica (Convección):

Se habla de conducción del calor cuando las moléculas de un material transmiten mediante oscilaciones su energía térmica a las moléculas próximas y a su vez éstas la transforman en oscilación.

Si chocan partículas gaseosas de un material, como por ejemplo el aire, contra una superficie caliente, recogen calor, lo transmiten a otras partículas y se separan. De esta forma se modifica la densidad del aire.

La conducción del calor puede producirse sólo en el interior de un material.

El aire calentado de esta forma se vuelve más ligero y se eleva.

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TECHNIK / AREA TECNICA Si se enfría de nuevo el aire, se vuelve más pesado (más denso) y cae hacia abajo. Se produce una corriente (Fig. 24)

por el evaporador el aire más caliente. De esta forma se extrae constantemente calor del aire total del frigorífico. Radiación térmica: Si un cuerpo está más caliente que su entorno, irradia calor. Las radiaciones térmicas son oscilaciones electromagnéticas que se diferencian físicamente de la luz visible sólo por la longitud de onda (Fig. 26). RADIACIÓN TÉRMICA

Radiador

Ondas ultracortas

Fig. 24: Corriente calorífica en una habitación caldeada La ley natural de la corriente térmica vale análogamente también para los líquidos.

Infrarrojos (radiaciones térmicas)

El hecho físico de que el aire frío sea más pesado (más denso) que el aire caliente es aprovechado en la construcción de frigoríficos colocando el lugar más frío del frigorífico (el evaporador) arriba (Fig. 25).

(luz visible)

Ultravioleta

Rayos X

Fig. 26: Radiación térmica, longitudes de onda Si se ordenan por longitud de onda, la luz visible desde el violeta hasta el rojo está aproximadamente entre 0,0004 y 0,0008 mm. Más allá del rojo empiezan las radiaciones térmicas invisibles (rayos infrarrojos). Las radiaciones térmicas no necesitan un material como soporte de la energía. Las radiaciones térmicas no son calor en sí mismas, sino que sólo surgen del calor. La radiación térmica se transforma de nuevo en calor al chocar de nuevo con un cuerpo. Este fenómeno de: Fig. 25: Corriente calorífica en un frigorífico En un frigorífico el aire que se enfría en el evaporador cae hacia abajo. Mediante la corriente que se produce (convección) pasa constantemente

Calor – Radiación – Calor se produce en todos los cuerpos con distinta temperatura y que no están en contacto directo.

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TECHNIK / AREA TECNICA Paso del calor – Aislamiento térmico

Este índice aparece en:

Si dos materiales líquidos o gaseosos están separados entre sí por una pared sólida (aislamiento), estamos ante un hecho de transmisión de calor compuesto de:

Corriente calorífica – Conducción de calor – Corriente calorífica (Fig. 27) + 7º C DENTRO

KJ m2hK

ó

W m2.K

El índice K indica cuántos kJ pasan en una hora o cuántos J/s = W pasan por una pared de un m cuando la diferencia de temperatura es de 1K (Fig. 28).

Corriente de aire

Corriente de aire

+ 25º C FUERA

C=

Corriente – (convección)

Conducción – Corriente (convección)

Fig. 27: Fenómeno de transmisión del calor

Fig. 28: Índice k

El calor pasa del lado exterior más caliente al lado interior más frío. El calor sólo puede pasar si existe en cada uno de los tres fenómenos de transmisión una diferencia de temperatura.

El índice k es un concepto importante de la técnica del frío. El cálculo propiamente no va a exponerse aquí, ya que existe suficiente material de tablas elaboradas para consulta, en las que se pueden ver los índices k calculados para tapas/cubrimientos y paredes de todo tipo, así como para vaporizadores y condensadores.

Coeficiente de paso de calor o valor K Para calcular la cantidad de calor que pasa por una pared o un aislamiento se necesita conocer la diferencia de temperatura entre el lado más caliente y el más frío, así como un factor que refleja el índice de aislamiento térmico de la pared (parecido a la resistencia específica eléctrica).

Estados de agregación Cada material puede presentarse en tres estados: sólido – líquido – gas. Cada estado concreto se define como estado de agregación.

Este índice, que toma en cuenta el índice material con las resistencias a la transmisión de las superficies exteriores, se llama:

En qué estado de agregación se encuentra exactamente un material depende de su temperatura y la presión a la que está expuesto.

Coeficiente de paso de calor o

Según el calor que se le aplique o se le extraiga, un material puede pasar de un estado de agregación al otro (Fig. 29).

valor K

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Para el fenómeno contrario, la modificación de estado del agua a hielo, se extrae exactamente la misma “cantidad de calor latente”.

Agua Hielo sólido

líquido

Vapor gaseoso

Por ello se habla de entalpia de fusión o de solidificación. Ambos índices son iguales.

La unidad es el kJ/kg Temperatura de fusión

Temperat. de evaporación

Temper. de solidificación

Temp. de condensación

Los índices de los distintos materiales se han calcu– lado mediante ensayos y se recogen en tablas (Fig. 31). Punto de fusión/de solidificación en ºC

Entalpia kJ/kg

Aluminio

+658

355,9

La temperatura de fusión de un material cualquiera es también al mismo tiempo su temperatura de solidificación.

Amoníaco

–77,7

452,2

Hielo

+0

334,9

Aceite mineral

–40

146,5

La temperatura de evaporación de un material cualquiera es también al mismo tiempo su temperatura de condensación.

Mercurio

–38,89

11,7

Fig. 29: Estados de agregación del agua con presión normal de aire

Entalpia (calor latente): Para transformar un kg de hielo con una temperatura de 0º C en agua, debe aportarse calor. Pese al aporte constante de calor, no cambia la temperatura del hielo o del agua de fusión hasta que no haya pasado el hielo totalmente al estado líquido.

Fig. 31: Entalpia de fusión o de solidificación de distintos materiales a presión de aire normal Entalpia de vaporización o de condensación (Fig. 32)

Vapor de agua

La cantidad de calor necesaria para ello se llama

100º C entalpia o calor latente. La entalpia para la transformación de 1 kg de hielo de 0º C en agua es exactamente 334,88 kJ (Fig. 30) 100º C 1 kg de hielo

agua

1 litro de agua

0º C 0º C agua

2256,7 kJ aportación de calor

334,88 kJ de aportación de calor

Fig. 32: Entalpia de vaporización o condensación del agua

Fig. 30: Entalpia de fusión o de solidificación para el hielo que se derrite

Para evaporar 1 litro de agua de +100º C, se necesita de nuevo una cantidad de calor.

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TECHNIK / AREA TECNICA Pese al suministro continuo de calor no cambia aquí tampoco la temperatura hasta que el agua está totalmente evaporada. La cantidad de calor que debe aplicarse para esto es la entalpia de vaporización. Para 1 litro de agua a temperatura de evaporación (punto de ebullición) de de 100º C es exactamente de

Temperatura / Entalpia – Diagrama Mediante un diagrama es como mejor pueden verse las relaciones entre el calor perceptible (aumento de temperatura) y el calor latente (entalpia). Como ejemplo se calienta 1 kg de hielo de –40º C hasta +140º C. Al hacer esto se pasa por todos los estados posibles de agregación: sólido – líquido – gaseoso (Fig. 34).

2256,7 kJ Esta misma “cantidad de calor latente” se extrae del vapor de agua en el procedimiento contrario para obtener agua líquida. De nuevo son idénticos los índices de vaporización y condensación, y la unidad es el:

Se puede ver en el diagrama que durante la entalpia de fusión y de vaporización no hay aumento de temperatura pese a la aportación de calor. Sólo cuando se ha alcanzado totalmente otro estado de agregación sigue aumentando la temperatura.

kJ/kg En la Fig. 33 se exponen los índices de distintos materiales. Punto de vaporización/de condensación en ºC

Entalpia kJ/kg

Mercurio

+357

301

Agua

+100

2257

Alcohol

+78

880

Freón 12

–30

167

Amoníaco

–33,4

1369

Los conceptos Vapor y Gas Se denominan vapores a las materias gaseosas cuya temperatura aún está próxima al punto de vaporización. Este estado se llama también vapor saturado/ húmedo. Se llama gas al vapor muy sobrecalentado. Para este gas valen las leyes físicas de los gases.

La presión

Fig. 31: Entalpia de vaporización o de condensación a presión de aire normal

La presión es una magnitud de influencia importante para todos los procesos de la técnica del frío.

Temperatura

Vapor (sobrecalentado: gas)

Agua + vapor (vapor saturado)

Hielo

Hielo + Agua agua

Entalpia de vaporización

Cantidad de calor en kJ Entalpia de fusión Fig. 34: Diagrama de temperatura / entalpia, estado de partida: 1 kg de hielo de –40º C a presión de aire normal.

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TECHNIK / AREA TECNICA Definición:

Medición de presión

La presión es la relación de fuerza con respecto a la superficie sobre la que se actúa.

La base para la medición de presión con manómetros es la “presión atmosférica de referencia”.

Unidades:

Corresponde a la “presión atmosférica normal” que cambia constantemente y se ha fijado, para simplificar, en 1 bar (Fig. 37).

Durante mucho tiempo se han empleado en la técnica unidades de presión como: kg/m2, mmWS, mmHg, at, atm, ata, atü, Torr.

Presión atmosférica de referencia ¡Estas unidades ya no son válidas!

= 1 bar

Como unidad de presión se ha fijado el Pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/m2 = 0,102 kg/m2 –––––– 9,81 Esta presión es muy pequeña. Corresponde aproximadamente a la presión que ejerce 1 m2 de un papel de peso superficial de unos 100g/m2 extendida sobre su base (Fig. 35).

1 bar = 1.000 mbar (750 mmHg)

presión atmosférica del aire 1,02 kg/cm2

Fig. 37: Presión atmosférica de referencia

Fig. 35: Definición de 1 Pascal Para el uso práctico se ha tomado como unidad de base la unidad bar. 1 bar = 100.000 N/m2 = 100.000 Pa La Fig. 36 muestra las viejas y las nuevas unidades de presión comparadas entre sí. Nuevas unidades

Viejas unidades

La presión “efectiva” indicada por un manómetro (presión manométrica) es una “sobrepresión” o una “depresión” en relación a la presión atmosférica de referencia. Sin embargo, para todas las mediciones de la técnica del frío y datos como por ejemplo las curvas de presión de vapor es determinante siempre la presión absoluta. La base para la presión absoluta es 0 bar (vacío). Las interrelaciones están expuestas en la Fig. 38:

Fig. 36: Comparación de unidades de presión

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Presión absoluta Presión manométrica

(sobrepresión) Presión atmosf. de refer.= 1 bar

(depresión) Vacío = 0 bar

Fig. 38: Interrelaciones, Presión absoluta – Presión manométrica – Presión atmosférica de referencia Escalas de aparatos de medición Debido a las interrelaciones mencionadas, en las mediciones de presión con manómetros debe cuidarse que la aguja esté en estado no cargado.

Hay también manómetros cuyo punto cero de escala corresponde al vacío = 0 bar (Fig. 40).

La mayor parte de manómetros están calibrados de forma que la posición 0 de su escala corresponda a la presión atmosférica de referencia (Fig. 39).

0 bar = vacío Presión atmosférica de referencia = 1 bar Presión atmosférica de referencia = 1 bar

Fig. 39: “Manómetro de sobrepresión”, no cargado

Fig. 40: “Manómetro de presión absoluta”, no cargado

En este manómetro

En este caso

la presión absoluta = valor de lectura + presión atmosférica de referencia (1 bar).

la presión absoluta = valor de lectura

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TECHNIK / AREA TECNICA Temperatura y presión como magnitudes de unidad para la evaporación de líquidos.

Temperatura: Como se ha dicho antes, para la vaporización de un líquido, por ejemplo el agua, debe alcanzarse primero la temperatura de evaporación. Después se realiza la entalpia de evaporación. Si la temperatura de evaporación es superior a la temperatura ambiente, se deberá aportar calor mediante una fuente de calor (Fig. 41).

Fig. 42: Evaporación de freón R12 a presión atmosférica de referencia

La presión como magnitud de influencia Es un hecho conocido que el agua llega antes al punto de ebullición en la alta montaña que al nivel del mar. Esto se debe a la influencia de la menor presión del aire en la alta montaña.

Agua

Por lo tanto, el punto de vaporización de cada material depende de la presión que tiene exactamente. Como mejor se pueden conocer estos datos es con la curva de evaporación de cada material (Figs. 43 y 44).

Fig. 41: Evaporación de agua a presión atmosférica de referencia Si por el contrario la temperatura de evaporación de un material, como por ejemplo el “agente frigorífico” freón (R12), está, a presión atmosférica de referencia, muy debajo de la temperatura de evaporación, se sacará del entorno el calor necesario para el proceso de vaporización.

Presión en bar

Aportación de calor

Líquido

Gaseoso

Temperatura en ºC

Este es el principio de “producción de frío” en el frigorífico (Fig. 42).

Fig. 43: Curva de vaporización del agua

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Presión en bar

Presión en bar

Punto 1 de evaporación a presión atmosférica de referencia de 1 bar. Temperatura de evaporación = 100º C.

Líquido Líquido

Gaseoso

Temperatura en ºC

Gaseoso 1 bar

Fig. 45: Condensación del refrigerante R12 Temperatura en ºC

Fig.44:Curva de vaporizac. del refrigeranteR12 Punto 1 de evaporación a presión atmosférica de referencia de 1 bar. Temperatura de evaporación = 30º C A la vista de las dos curvas se deduce: Las temperaturas de evaporación son más bajas cuanto menor es la presión, y viceversa.

El vapor del refrigerante sobrecalentado a +50º C, a una presión de 10 bar (punto T1) se enfría a presión constante de 10 bar a una temperatura de +30º C (punto T2). El punto T1 se mueve hacia la izquierda cuando cede calor y rebasa con ello la curva límite (punto T). En el punto T cambia el estado de agregación de vapor a líquido, a temperatura constante (entalpia de condensación).

En principio se puede obtener calor del entorno mediante la evaporación de cualquier líquido.

Si el refrigerante condensado puede seguir enfriándose por la transmisión de calor a su entorno, por ejemplo a +30º C (punto T2), se habla entonces de líquido de refrigerante sobreenfriado.

La única condición es que pueda evaporarse con la correspondiente presión realizable y a temperatura lo más baja posible.

Este es el principio de funcionamiento de la condensación en el circuito del refrigerante.

Lo más adecuado para los aparatos frigoríficos y congeladores domésticos es el refrigerante R12.

Temperatura y humedad del aire

Las curvas de presión de vapor son al mismo tiempo “curvas límite” entre el estado líquido y gaseoso. Es decir, El punto de vaporización es al mismo tiempo el punto de condensación. He aquí un ejemplo sacado de la curva de presión de vaporización del R12 (Fig. 45)

El aire puede contener, como cualquier gas, una cantidad determinada de humedad en forma de vapor; cuanto más caliente es el aire, más humedad puede contener. La cantidad de humedad que el aire puede contener a una temperatura determinada puede representarse en una curva (Fig. 46).

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La humedad relativa es la cantidad de humedad realmente existente que está contenida en 1 m de aire. Por ejemplo, a 25º C, 14g/m3 (punto A) La humedad máxima del aire (humedad de saturación) es la cantidad de humedad que puede contener 1 m3 de aire a una temperatura determinada sin que se forme rocío.

Líquido

Por ejemplo, a 25º C, 23g/m2 (punto B) en forma de vapor

La humedad relativa del aire es la relación entre la humedad absoluta y la humedad máxima en %. En nuestro ejemplo es:

% de humedad del aire =

Fig. 46: Curva de saturación del aire

absoluta máxima

x 100

14 (punto A) –––––––––––––––– x 100 = 61%

Esta curva de saturación es, como la curva de presión de vapor, una curva límite. La humedad dentro de la curva se encuentra en forma de vapor; por encima de la curva está en estado líquido, por ejemplo en forma de rocío.

Humedad absoluta del aire – Humedad relativa del aire – Punto de rocío. Para conocer las interrelaciones ponemos un ejemplo sacado de la curva de saturación del aire (Fig. 47).

23 (punto B) El punto de rocío es la temperatura a la que se puede enfriar para lograr la máxima humedad del aire. En nuestro ejemplo es de 17º C (punto C), y corresponde a una humedad relativa del 100%.

¿Qué significa la humedad del aire para la técnica del frío? 1.) Como ya se ha dicho, la humedad del aire juega un papel importante en la conservación, almacenamiento y refrigeración de los alimentos. 2.) Es sabido que la humedad se condensa siempre en los lugares fríos. Si el aire del frigorífico supera el punto de rocío, hay condensación de rocío en la parte más fría, en el evaporador. El evaporador se recubre con una capa de escarcha o hielo cuando su temperatura está por debajo del punto de congelación. Como la escarcha o el hielo son malos conductores del calor, esta capa debe descongelarse de vez en cuando. Con esto termina este apartado de “Principios físicos”.

Fig. 47: Ejemplo de humedad relativa

El conocimiento de los conceptos: Calor/Frío Temperatura – Presión, de sus interrelaciones y de sus unidades de medida son condiciones para la comprensión de los temas siguientes.

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El circuito de frío

Estos hechos ocurren en 3 fases:

Eliminación y transmisión del calor fuera de un frigorífico (Fig. 48)

1.) Mediante el flujo natural de calor (diferencia de temperatura de los productos almacenados en el frigorífico con respecto al evaporador frío) se extrae calor de los productos. 2.) Mediante el medio de transporte, el refrigerante, se acarrea este calor hacia afuera en el condensador. Esto se realiza en un sistema cerrado, el circuito del refrigerante.

Calor Interior Exterior

Calor

Como desde dentro hacia afuera no hay diferencia natural de temperatura en relación al aire ambiente, la temperatura del refrigerante debe elevarse en el exterior a un nivel superior al del aire ambiente. Para esto se necesita energía.

condensador (cambiador de calor) gaseoso – líquido

3.) El condensador proporciona este calor mediante la diferencia natural de temperatura del condensador con respecto al aire ambiente.

evaporador líquido – gaseoso

Hay dos tipos de circuitos de refrigerante, en base a los distintos sistemas de impulsión del refrigerante:

Fig. 48: Eliminación de calor y acarreo de calor fuera de un frigorífico

Filtro deshidratador

– de absorción (ver página 30) – de compresión (Fig. 49)

Tubo capilar

Refrigerante Freón R12

condensador

Evaporador

(cede calor)

(toma calor)

Compresor Lado de presión

Lado de aspiración

Gas Liquido

Fig. 49: Circuito de frío (sistema de compresión) y sus estados de agregación

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TECHNIK / AREA TECNICA Descripción del funcionamiento

Al comienzo se inyecta refrigerante expandido, procedente del tubo el tubo de estrangulación.

El compresor aspira del evaporador mediante el tubo de aspiración el vapor sobrecalentado del refrige– rante. Con ello disminuye la presión del evaporador de forma que puede evaporar nuevo refrigerante (punto 1).

En su recorrido por el serpentín del tubo, el refrigerante se evapora poco a poco a presión constante y deja el refrigerante al final del tubo en forma de vapor.

El compresor comprime el vapor del refrigerante. Al hacer esto, aumenta la temperatura (punto 2). El vapor comprimido y calentado llega por el tubo de aspiración al condensador, libera allí una determinada cantidad de calor al aire ambiente y licúa a presión constante (punto 3). El refrigerante líquido que está a presión y sobreenfriado pasa por el secador al tubo de estrangulación. En el extremo de este tubo disminuye la presión hasta la presión de evaporación existente allí, entra en el evaporador y se evapora (punto 4). El circuito comienza de nuevo.

Con ello surgen en el evaporador las distintas zonas de evaporación. El calor de evaporación necesario para el proceso se obtiene del entorno (ambiente). Las placas o láminas situadas entre los serpentines ayudan con su superficie a la extracción del calor. Formas de evaporador Entre otros criterios, el tamaño de superficie es decisivo para la potencia frigorífica de un evaporador. Según el tipo de construcción del aparato y su potencia frigorífica existen las siguientes formas constructivas (Fig. 51):

El diámetro y la longitud del tubo de estrangulación se ajustan al volumen de transporte del compresor. Al mismo tiempo el tubo de estrangulación separa el lado de presión del lado de aspiración.

Los componentes del circuito de frío de un sistema de compresión El evaporador El evaporador se compone en principio de un serpentín que está unido a láminas o a una placa (Fig. 50).

Refrigerante en forma de vapor sobrecalentado

Fig. 51: Evaporador, formas constructivas extracción de calor

1.Evaporador plano 2.Evaporador de ángulo

extracción de calor

3.Evaporador de libro 4.Evaporador en U

extracción de calor Refrigerante líquido

5.Evaporador de caja, y 6.Evaporador de láminas Esta forma constructiva se compone de tubos de cobre que se unen mediante láminas.

Fig. 50: Evaporador, Esquema básico 1.Tubo de capilar 2.Punto de inyección 3.Comienzo de la zona de evaporación 4.Final de zona de evaporación /comienzo de la zona de sobrecalentamiento 5.Extremo de evaporador

Estos evaporadores se emplean para grandes aparatos de congelación y grupos refrigeradores industriales. Los evaporadores 1 – 5 se fabrican según el proce– dimiento “Rollbond”. Es decir: entre dos placas de aluminio laminadas superpuestas están alojados los canales de evaporación mediante soplado a presión (Fig. 52).

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En la zona de enfriamiento previo se enfría el refrigerante sobrecalentado procedente del compresor mediante la evacuación del calor de sobrecalentamiento a la temperatura de condensación. En la zona de condensación se convierte el refrigerante (entalpia) en estado líquido, mediante la evacuación del calor de condensación.

Fig. 52: Evaporador con espumado según el procedimiento “Rollbond” 1.Canales de evaporador 2.Placas de aluminio 3.Aislamiento El condensador El condensador se compone, como el evaporador, en principio de un serpentín de tubo. Está unido, para aumentar la superficie y así mejorar la extracción de calor, con alambres, láminas o una placa. El condensador está alojado fuera del aparato frigorífico (Fig. 53)

En la zona de sobreenfriamiento se enfría el refrigerante ya licuado a temperatura de condensación y sale el refrigerante líquido sobreenfriado.

Formas constructivas Al igual que en el caso del evaporador, el tamaño y la superficie de un condensador está dimensionado según la potencia frigorífica del aparato correspondiente. La forma constructiva utilizada con más frecuencia en aparatos refrigeradores y congeladores es el “condensador de tubo” representado en la Fig. 53. En aparatos industriales y en arcones de congelación se instala en la mayor parte de casos de condensador de láminas (Fig. 54).

del compresor refrigerante sobrecalentado en forma de gas

al secador

extracción de calor

extracción de calor

refrigerante sobreenfriado líquido

Fig. 53: condensador de tubo de alambre 1.Final de la zona de enfriamiento previo 2.Final de la zona de condensación 3.Final de la zona de sobreenfriamiento Es tarea del condensador sacar hacia afuera, al aire ambiente, el calor del refrigerante recogido durante el proceso de evaporación, junto con el calor del funcionamiento del compresor.

Fig. 54: condensador de láminas Una forma constructiva interesante es la llamada de “condensador skin” (de piel). Se utiliza para frigoríficos de varias zonas de temperatura. El serpentín se coloca en este caso directamente sobre la pared posterior del aparato (Fig. 55).

La condensación se realiza a presión constante en 3 zonas:

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1.Filtro grueso 2.Elemento desecador silicato Na–Al (filtro molecular) 3.Filtro fino

Pared de fondo

El filtro debe cumplir 3 funciones: 1.) Absorber la humedad residual que puede quedar en el circuito de refrigerante. 2.) Neutralizar las trazas de ácidos y con ello evita daños del bobinado del motor eléctrico del compresor, y corrosiones. 3.) Retener en su filtro de malla fina cuerpos extraños como virutas metálicas, restos de soldadura, óxidos, etc. Lugar y posición de montaje: Para evitar la obturación de los “puntos estrechos” del tubo de estrangulación debido a cuerpos extraños hay colocados siempre filtros inmediatamente detrás del condensador y delante del tubo de estrangulación.

Fig. 55: condensador “Skin” (piel)

El filtro deshidratador Inmediatamente tras el proceso de condensación el refrigerante líquido pasa al filtro deshidratador. El filtro es un recipiente relleno de un desecante granulado y muy higroscópico.

agente

Arriba y abajo hay filtros (tamices) de malla fina para retener las posibles impurezas (Fig. 56). del condensador

Además, la posible humedad existente del refri– gerante condensado se transmite mejor que en estado gaseoso. Se necesita una posición vertical de montaje para que el refrigerante líquido pueda atravesar homogéneamente por todos los sitios del elemento desecante.

El órgano de estrangulación Como órgano de regulación se utiliza para los frigoríficos y congeladores un tubo de estrangulación (tubo capilar). El tubo de estrangulación es un tubo largo con diámetro muy pequeño. Con ello se obtiene la presión de condensación. Sus medidas están dimensionadas según la potencia de transporte del compresor. Al mismo tiempo se regula con ello constantemente la cantidad de flujo que va al evaporador (Fig. 57).

Tubo capilar

Evaporador

Filtro deshidratador 10 bar al tubo capilar

1,27 bar

Fig. 56: Deshidratador en posición de montaje

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TECHNIK / AREA TECNICA Fig. 57: Actuación del tubo capilar Durante el tiempo de parada del compresor se produce, gracias al tubo capilar, la compensación de presión entre la presión alta de condensación y la presión baja de evaporación. De esta forma se posibilita la nueva puesta en marcha del compresor. El tubo capilar, unido por soldadura entre el filtro deshjdratador y el evaporador, es por ello la conexión con el evaporador (Fig. 58).

del filtro deshidratador

al evaporador

Fig. 59: Grupo frigorífico industrial con compre– sor abierto 1.Motor eléctrico 2.Compresor Para los actuales frigoríficos y congeladores domésticos se emplean exclusivamente compresores blindados (encapsulados). La ilustración siguiente muestra una máquina frigorífica lista para el montaje, que consta de condensador de láminas, evaporador en U y compresor blindado (Fig. 60)

Fig. 58: Tubo capilar

El compresor El compresor tiene la misión de mantener en funcionamiento el circuito de refrigerante. Es decir, por un lado aspirar constantemente el refrigerante en forma de vapor y por otra hacer que dicho refrigerante en forma de vapor alcance, mediante compresión, la presión o la temperatura correspondientes de condensación. Se distingue entre compresores abiertos y compresores de caja blindada. En el compresor abierto el motor eléctrico está separado espacialmente del compresor. Este tipo constructivo se emplea en forma de los llamados grupos industriales de muebles frigoríficos, “cervezotecas” o muebles frigoríficos menores (Fig. 59).

Fig. 60: Máquina frigorífica lista para el montaje con compresor en caja blindada 1.Compresor en caja blindada

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TECHNIK / AREA TECNICA Tipos constructivos de compresores hermetícos Distinguimos dos tipos, el compresor de la zona de presión y el de la zona de aspiración. El compresor de la zona de presión apenas se utiliza hoy día. Se describe aquí brevemente sólo para tener una visión global completa y para diferenciarlo del compresor de aspiración (Fig. 61).

Fig. 62: Compresores de aspiración, esquema 1.Tubo de aspiración 2.Válvula de aspiración 3.Tubo de servicio 4.Émbolo 5.Válvula de presión 6.Tubo de presión En una carcasa de chapa hay montado de forma elástica un motor eléctrico que mueve un émbolo hacia arriba y hacia abajo mediante un cigüeñal del cilindro (Fig. 63). Fig. 61: Compresor de zona de presión, esquema 1.Pasadores móviles 2.Tubo de aspiración 3.Tubo de presión 4.Válvula de presión 5.Émbolo giratorio En una carcasa de chapa hay instalado de forma fija un motor eléctrico que tiene un árbol (eje) y un émbolo giratorio en rotación. Mediante el alojamiento excéntrico del émbolo giratorio y los pasadores móviles que son comprimidos por resortes y por fuerza centrífuga contra la pared, aumenta y disminuye el espacio en forma de hoz, de forma que se produce respectivamente el desplazamiento de aspiración o de presión. La conducción de aspiración pasa por la carcasa y está unida de forma fija a la pieza rotatoria. El tubo de aspiración termina en la carcasa del compresor. La alta presión del compresor (9–12 bar) se produce en el interior de la carcasa durante el funcionamiento.

El compresor de aspiración La mayor parte de los compresores utilizados hoy en día son compresores de aspiración (Fig. 62).

aspirar

comprimir

Fig. 63: Movimiento del émbolo del compresor de zona de aspiración En el movimiento hacia abajo se abre la válvula de aspiración y así se puede aspirar el gas del refrigerante que hay en el compresor. De esta forma se produce en la carcasa del compresor, durante el funcionamiento del compresor, una presión baja (0,9 – 1,5 bar). En el movimiento hacia arriba se comprime el refrigerante y se transporta a la conducción de presión a través de la válvula de presión que se abre. La presión alta de compresión (9 – 12 bar) no se origina por lo tanto en el interior de la carcasa, sino en la conducción de presión.

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Estructura de un compresor de zona de aspiración

Carcasa (parte superior) Muelle de suspensión Tubo de aspiración

Carcasa de cilindro Émbolo Tapa de cilindro Tubo de alta

Bornes de los devanados

Tubo de carga Tubo de alta

Pie Carcasa (parte inferior)

Fig. 64: Compresor de zona de aspiración, carcasa y empalmes Para cumplir el requisito de las dimensiones lo más pequeñas posible, el blindaje de este compresor está construido con planta oval. Debido a la cabeza de cilindro que sobresale y al espacio necesario para los componentes eléctricos, esta forma se presta también para el montaje desde el interior.

El blindaje consta de dos partes de chapa de acero embutidas y soldadas entre sí. En la parte inferior hay un soporte para los componentes eléctricos. Los tubos de aspiración, presión y llenado están soldados a la caja de blindaje. Dos pies sirven para la sujeción del compresor (Fig. 64).

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Estructura interna, parte eléctrica, engrase del mecanismo de propulsión

Bulón Émbolo

Biela

Placa de asiento de válvula Interruptor de seguridad del motor

Cigüeñal

Tapa Relé de arranque

Estator Borne de conexión

Rotor

Conector triple Cable de motor

Aceite

Fig. 65: Compresor de zona de aspiración, estructura interna

Parte eléctrica: El estator del motor eléctrico de dos polos está dimensionado para el arranque de resistencia. El bobinado está arrollado mecánicamente y consta de un bobinado de campo principal de cobre y de un bobinado auxiliar. Está provisto de una parte arrollada en sentido contrario (carrete bifilar). En la parte inferior de la caja de blindaje hay colocados exteriormente componentes eléctricos como interruptor de seguridad para el motor, relé de arranque, bornes de conexión, etc.

La función de estos componentes se describe aparte. Engrase de las piezas del mecanismo propulsor Las piezas del mecanismo propulsor se engrasan mediante un orificio oblicuo y una ranura del cigüeñal. Se suministra aceite al émbolo y al bulón mediante un orificio de la biela.

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Circulación del refrigerante en el lado de aspiración Lengüeta de válvula de aspiración Asiento de válvula de aspiración 1ª cámara de amortiguación de ruidos de aspiración

2ª cámara de amortiguación de ruidos de aspiración

Culata

Fig. 66: Circulación en el lado de aspiración El refrigerante es aspirado, como en todos los compresores de zona de aspiración, a través del interior de la caja de blindaje, donde actúa ya una refrigeración del motor eléctrico. El gas llega en primer lugar por el tubo de aspiración al amortiguador de ruidos, cuyas dos cámaras están conectadas entre sí mediante orificios de paso. El amortiguador de ruido de aspiración está ajustado en su división de cámaras de forma que se produzca

Tubo de aspiración

además del efecto de amortiguación de ruidos una “alimentación” de la zona del cilindro que se nota en un mejor “grado de suministro” al compresor. Desde aquí el gas entra por un canal de unión a la culata y llega al cilindro, en el movimiento de aspiración, a través de la válvula de aspiración abierta (Fig. 66).

Circulación del refrigerante en el lado de alta presión Tubo de presión

Válvula de presión

Culata

3ª cámara de amortig. de ruidos de presión

2ª cámara de amortig. de ruidos de presión

Fig. 67: Circulación del refrigerante en el lado de alta presión En la última parte del recorrido de compresión el gas, después de levantar la válvula de presión, es comprimido en primer lugar contra la cámara de amortiguación de ruidos de la culata y de allí, a través

1ª cámara de amortig. de ruidos de presión

de un orificio, a las cámaras de amortiguación de ruidos de la carcasa del cilindro, que están conectadas mediante un taladro de paso. Desde la última cámara el gas llega finalmente al tubo de presión y con ello sale del compresor (Fig. 67)

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TECHNIK / AREA TECNICA Aceite en un sistema de frío

El refrigerante

El aceite utilizado en los frigoríficos domésticos es un aceite mineral o un aceite de base sintética. Está muy refinado y no contiene combinaciones de azufre ni parafina.

Generalidades

El aceite se vierte directamente a la caja de blindaje del compresor y sirve para engrasar las piezas del mecanismo propulsor. Las cantidades de llenado de nuestros compresores están comprendidas, según los tamaños del compresor, entre 250 y 450 ccm.

Son materiales apropiados los que pasan fácilmente del estado líquido al estado gaseoso y viceversa.

Gracias al dimensionado constructivo de las piezas del mecanismo propulsor hay en la caja de blindaje un circuito propio de aceite (ver Fig. 65). De esta forma el aceite entra en contacto con el refrigerante y se mezcla parcialmente con éste. Circula en pequeña cantidad con el refrigerante en el circuito y humedece por dentro el sistema cerrado con una fina película de aceite. Por ello el aceite está expuesto a grandes diferencias de temperatura (unos –30º C en el evaporador, por encima de 100º C durante períodos cortos en el compresor). A pesar de ello debe poder retornar el aceite por ejemplo desde el evaporador con el vapor del refrigerante aspirado por el compresor.

Los refrigerantes son fluidos o gases que se encargan del transporte del calor desde un nivel de temperatura inferior a otro nivel superior.

Las presiones a las temperaturas necesarias para evaporación y condensación deben ser tales que no produzcan grandes presiones de trabajo en el compresor y el condensador. Sólo así se puede conseguir la resistencia requerida de los componentes y a un costo razonable. Características físicas y térmicas exigidas a un refrigerante El punto de congelación debe estar muy por debajo de la temperatura de servicio más baja. La presión de evaporación a la temperatura de evaporación deseada no debe ser inferior a la presión atmosférica de referencia. El punto crítico debe ser lo más superior posible a la temperatura de condensación y a la presión de condensación. (Si un gas se calienta por encima de su temperatura crítica, ya no puede condensarse más).

Estas grandes solicitaciones plantean grandes exigencias de calidad del aceite de las máquinas frigoríficas.

La capacidad de conducción de calor del líquido y del vapor debe ser grande.

El aceite debe presentar en todas las gamas de temperatura un gran viscosidad (fluidez).

La resistencia eléctrica específica del refrigerante debe ser elevada para el compresor de caja blindada.

El refrigerante en forma de vapor debe disolverse fácilmente en el aceite; inversamente, el aceite debe poder mezclarse bien con el refrigerante líquido.

El volumen específico del vapor debe ser bajo.

Características químicas:

El aceite debe tener en todas las condiciones de uso gran capacidad de lubricación invariable.

Los materiales metálicos y no metálicos del circuito de refrigerante y el aceite no pueden ser atacados ni modificados.

Para evitar fenómenos de corrosión en el circuito de agente frigorífico, el aceite debe carecer de sustancias ácidas.

El refrigerante no debe contener impurezas como agua, ácidos, gas extraño o residuos líquidos o sólidos.

También debe contener poca agua. Las trazas de agua puede producir congelaciones en el circuito de refrigerante y corrosiones en el tubo capilar.

Las faltas de estanqueidad del circuito de refrigerante deben poder detectarse fácilmente a causa de las fugas de refrigerante.

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TECHNIK / AREA TECNICA El refrigerante debe poder mezclarse bien con el aceite de máquinas frigoríficas. Los refrigerantes no pueden ser combustibles. Características fisiológicas Los refrigerantes no deben ser tóxicos y tampoco deben tener efectos perjudiciales para la salud del organismo humano. Los alimentos deben ser comestibles y presentables, es decir, deben ser higiénicamente inofensivos.

Los refrigerantes que se utilizaban antes, como el amoníaco, cloruro de metilo y dióxido de azufre, ya no se utilizan para los circuitos de frío de compresión. Los “freones” son combinaciones de fluorcloro– hidrocarburos (CFC). El material de partida es el metano (CH4). Las denominaciones comerciales más conocidas son: Freón (DuPont) y “Frigen” (Farbwerke Hoechst).

Refrigerantes utilizados

Como abreviatura se ha impuesto la denominación R, que empleamos en este cuaderno.

Para los frigoríficos y congeladores domésticos con circuito de agente frigorífico de compresión se utilizan diferentes refrigerantes.

R = refrigerante.

Estos refrigerantes son los que mejor cumplen los requisitos planteados.

Según el tipo de aparato y las temperaturas requeridas para la evaporación se emplean los siguientes refrigerantes (Figs. 68 y 69). R12

R22

R502

CF2CL2

CHCLF2

CHCLF/ CCLF2CF3

Temperatura de evaporación (ºC) a 1 bar

–29,8

–40,8

–45,4

Presión de vapor (bar) a 50º C

12,5

19,7

21,5

Temperatura crítica (ºC)

112

96

82,2

Presión crítica (bar)

41

49,8

40,7

–158

–160

aprox. –160

no

no

no

Refrigerante Fórmula química

Punto de congelación (ºC) Inflamabilidad Fig. 68: Características técnicas de distintos refrigerantes

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TECHNIK / AREA TECNICA

Presión bar

Presión atmosférica de referencia

Fig. 69: Curvas de presión de vapor de distintos refrigerantes

Asimismo se han desarrollado espumas aislantes de poliuretano sin CFC.

Desarrollo de nuevos refrigerantes sin CFC

El circuito de refrigerante de absorción

De todos es conocido el daño causado por los CFC’S a la capa de ozono de la atmósfera. En la actualidad ya existen refrigerantes que sustituyen a los CFC’S como son los HFC’S (R134a) y el Isobutano (R600a). Asimismo, el servicio de asistencia técnica ya emplea para las reparaciones un procedimiento para la recuperación y el reciclado del 100% del refrigerante R12 que se encuentra en el circuito de frio de cualquier frigorífico doméstico.

Para pequeños frigoríficos como los instalados en las barras de refrigeración, autobuses y caravanas, se emplean circuitos de refrigerante de absorción. Al igual que en el circuito de refrigerante de compresión, en el circuito de refrigerante de absorción también existe un evaporador y un condensador, de forma que el circuito pueda funcionar mediante la evaporación de un refrigerante (en este caso el amoníaco). La función del compresor la realizan un hervidor (digestor) y un absorbedor (Fig. 70).

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condensador

hervidor

Fig. 70: Diagrama de funcionamiento un sistema de frío de absorción.

Se llega a una mezcla entre H2 y NH3, sin que se produzca entre sí ninguna unión química o física. Hay una ley física llamada ley de Dalton, que dice:

Descripción de funcionamiento con ayuda del esquema de funcionamiento

En una mezcla de gas, cada gas ocupa el volumen total del recipiente. En este caso, la suma de todas las presiones parciales es igual a la presión total.

El circuito de agente frigorífico de absorción, que funciona continuamente, se compone de 3 circuitos individuales:

Esto quiere decir para nuestro evaporador que hay tanto gas hidrógeno que toma como presión parcial la presión de NH3 originada y por lo tanto en el evaporador hay una presión de 3 bar.

– el del refrigerante amoniaco NH3,

Mediante esta reducción de presión a 3 bar se evapora el NH3 líquido por extracción de calor a una temperatura de aproxim. –10º C.

– el del medio de absorción agua H2O, – el de un gas auxiliar neutro, hidrógeno H2. El circuito principal para el transporte de calor es el circuito NH3. El NH3 disuelto en agua llega al hervidor como solución rica. Se separa el amoniaco del agua mediante calentamiento en el hervidor a unos 140 – 150º C; el amoniaco es expulsado al condensador como vapor de amoniaco con una presión aproximada de 19 bar. El agua separada en gran parte por el vapor NH3 vuelve como solución pobre de nuevo al absorbedor/ colector.

De esa forma el gas auxiliar H2 asume comparativamente la misma función reguladora que el tubo de estrangulación en el circuito de compresión. El refrigerante NH3 evaporado llega, junto con el gas H2, al absorbedor/colector. Allí se absorbe el NH3 del agua y se separa del gas H2. El gas H2 es devuelto de nuevo al evaporador por el absorbedor. En el condensador se licúa el vapor de amoniaco con liberación de calor y llega, por la gran presión de condensación, al evaporador. En el evaporador se encuentra el gas neutro auxiliar H2.

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TECHNIK / AREA TECNICA Estructura constructiva y componentes (Fig. 71) El agua enriquecida con amoniaco circula como solu-

ción rica que llega al hervidor y el circuito empieza de nuevo mediante calentamiento.

Líquido

Vapor

Fig. 71: Circuito de frio de un sistema de absorción, estructura constructiva

1 – Resistencia calefactora 2 – Tubo sifón 3 – Hervidor 4 – Condensador 5 – Punto de estrangulación 6 – Evaporador 7 – Cambiador de calor–gas 8 – Serpentín absorbedor 9 – Colector 10 – Cambiador de calor–líquido

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TECHNIK / AREA TECNICA Descripción del funcionamiento a partir de los componentes: En el serpentín del tubo sifón la calefacción eléctrica calienta la solución rica, por lo que se forman burbujas de amoniaco. En el tubo sifón la solución rica es empujada hacia arriba por las burbujas de amoniaco, con lo que se salva la diferencia de altura entre el hervidor y el absorbedor. Como el hervidor está colocado más alto que el absorbedor, la solución pobre vuelve desde el hervidor al absorbedor a través del cambiador de calor de líquido.

El amoníaco como refrigerante A diferencia del freón, el amoniaco no es fisiológicamente del todo inofensivo. Se fabrica sintéticamente a partir del nitrógeno del aire. Es un gas incoloro y cáustico, que tiene un olor desagradable. Pese a estas características se utiliza como refrigerante para el circuito de frío de absorción por su extraordinaria solubilidad en el agua. Las Figs. 72 y 73 muestran los datos técnicos y la curva de presión de vapor del amoniaco. Amoniaco

Refrigerante

El vapor de amoniaco empujado fuera del hervidor recibe de forma duradera nueva aportación y es empujado hacia arriba al condensador.

Fórmula química

Allí se produce la condensación con la liberación de calor.

Presión de vapor (bar) a 50º C

El refrigerante fluye bajo alta presión hasta el evaporador.

Temperatura crítica (ºC)

132,4

Presión crítica (bar)

115,2

Punto de congelación (ºC)

–77,9

En el punto de estrangulación el amoniaco líquido se encuentra con el gas hidrógeno H2. Tiene lugar entonces la división de presión. El amoniaco puede evaporarse.

NH3

Temp. de evaporación (ºC) a 1 bar

–33,35

Inflamabilidad

20

sí

Fig. 72: Características técnicos del amoniaco

El vapor de amoniaco circula junto con el gas hidrógeno por el cambiador de calor de gas hacia abajo, al colector, en el que hay constantemente solución rica. La mezcla de gas sube en el serpentín del absorbedor hacia arriba. Frente a esta mezcla circula la solución pobre, que absorbe el vapor de amoniaco y baja de nuevo como solución rica al colector. El gas hidrógeno, separado del vapor de amoniaco, sigue subiendo a través del serpentín del absorbedor hacia arriba y vuelve al evaporador, donde de nuevo se encuentra con el amoníaco líquido. La solución rica vuelve, a través del cambiador de calor de líquido, al hervidor y el circuito empieza de nuevo. Los cambiadores de calor instalados en el circuito sirven para ahorrar energía y por ello para la mejora del grado de rendimiento.

líquido

vaporizado Presión atmosférica de referencia

Fig. 73: Curva de presión de vapor de amoniaco

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TECHNIK / AREA TECNICA Componentes eléctricos

Fig. 75: Motor monofásico de inducción con arranque de condensador

El motor del compresor

d – Interruptor de arranque

Como ya se ha explicado antes, el motor eléctrico del compresor se encuentra en la caja blindada del compresor (ver Fig. 64).

c – Condensador de arranque El arranque de condensador se emplea para compresores de gran potencia.

El motor es un motor monofásico de inducción con un rotor de jaula. Su arrollamiento de armadura se compone de un arrollamiento principal (Ha) y de un arrollamiento secundario (Hi) (Fig. 74)

Fig. 76: Motor monofásico de inducción con arranque de resistencia d – Interruptor de arranque R – Resistencia de arranque Fig. 74: Motor monofásico de inducción Para garantizar el arranque seguro del motor debe producirse un campo giratorio al conectar. Esto ocurre por un desplazamiento de fase entre el arrollamiento principal y el secundario. El desplazamiento de fase se consigue por un condensador de arranque o una resistencia, que están conectados respectivamente en serie al arrollamiento secundario (Figs. 75 y 76).

La resistencia de arranque es en general una parte del arrollamiento secundario, que se arrolla en sentido contrario (bifilar). En los esquemas eléctricos no se suele representar separadamente. El arranque de resistencia es la conexión de arranque más empleada.

Conexiones de arranque: Como el arrollamiento secundario sólo está dimensionado para funcionar durante poco tiempo, debe desconectarse inmediatamente, una vez realizado el arranque, mediante el correspondiente dispositivo de arranque. Como interruptor de arranque se utilizan hoy día relés de arranque y resistencias PTC. (PTC = Coeficiente positivo de temperatura) Relé de arranque La bobina magnética de un relé de intensidad está conectado en serie con el arrollamiento principal. Al conectar el motor de compresor la armadura de electroimán del relé es tirada hacia arriba contra su fuerza de gravedad y con ello cierra el contacto con el arrollamiento secundario (Fig. 77).

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TECHNIK / AREA TECNICA

Ha–Corriente

Corriente de atracción

Corriente de desenganche

Revoluciones del motor

Fig. 79: Curva de corriente Ha dependiendo de las revoluciones del motor Fig. 77: Arranque de resistencia con relé de arranque (durante el arranque)

El arranque PTC

d – relé de arranque Como al aumentar las revoluciones del motor disminuye la recepción de corriente del arrollamiento principal, se alcanza una corriente determinada, la corriente de desenganche, con la que la armadura de electroimán vuelve a caer y con ello abre el contacto para el arrollamiento auxiliar (Figs. 78 y 79).

Fig. 80: Arranque de resistencia con PTC La resistencia PTC es un semiconductor cuya resistencia es baja si está frío y es muy alta si está caliente. Es decir, al conectar el compresor y con la resistencia PTC fría el arrollamiento auxiliar está conectado también. El compresor puede arrancar.

Armadura de electroimán

Armadura de electroimán

apretada

desenganchada

Tras un breve lapso, aproximad. 1 segundo, la corriente ha calentado la PTC tan fuertemente que su resistencia ha subido varias veces el valor inicial. Este tiempo corresponde aproximadamente al doble del tiempo de marcha acelerada de arranque del motor.

Fig. 78: Relé de arranque, Principio de funciona– miento

Con ello se garantiza el arranque seguro del compresor (Fig. 81).

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Resistencia PTC

1 seg.

Fig. 82: Motor de compresor con interruptor de protección de motor (MSS) situado en el interior Temperatura

2) El interruptor de protección del motor está fuera del arrollamiento, sujeto a la caja de blindaje del compresor (Fig. 83).

Fig. 81: Resistencia PTC dependiendo de la temperatura Durante el tiempo de funcionamiento sigue pasando una pequeña corriente a través de la resistencia PTC, de forma que ésta mantiene su alta resistencia y el devanado auxiliar permanece desconectado. Tras desconectar el compresor sólo puede volver a ponerse en marcha tras el correspondiente tiempo de enfriamiento de la resistencia PTC. Este tiempo es de unos 5 minutos.

Fig. 83: Motor de compresor con interruptor de protección de motor (MSS) situado en el exterior

Interruptor de protección del motor

Los interruptores de protección de motor con esta situación de montaje (ver Fig. 65) conectan dependiendo de la corriente.

Los interruptores de protección del motor protegen los devanados del motor del sobrecalentamiento. Son interruptores bimetálicos que al dispararse desconectan el suministro de corriente de los devanados y tras el correspondiente tiempo de enfriamiento lo conectan de nuevo.

Para ello una pequeña calefacción de resistencia calienta el bimetal. Si la corriente de larga duración rebasa un tiempo determinado, se produce una flexión y finalmente un “cambio por resorte” de la placa bimetálica (Fig. 84). Arrollam. de calefacción Placa bimetálica

Según la versión del compresor hay dos insta–laciones de montaje: 1) El interruptor de protección del motor está situado directamente en los arrollamientos dentro de la caja de blindaje del compresor y no es accesible desde fuera. Se conecta dependiendo de la corriente. Su contacto bimetálico reacciona sólo a la temperatura del motor (Fig. 82).

Fig. 84: Interruptor de protección de motor situado en el exterior. Principio de funciona– miento.

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TECHNIK / AREA TECNICA Reguladores de temperatura Es función de los reguladores de temperatura de los aparatos frigoríficos y congeladores el manteni– miento constante de la temperatura interior. Esto se hace mediante la relación de conexión / desconexión determinada por el regulador de temperatura (duración de conexión relativa) del compresor o, en caso de un aparato absorbedor, del cartucho calefactor. Se emplean como reguladores de temperatura reguladores electromecánicos y electrónicos.

Son magnitudes características importantes de un regulador de temperatura las temperaturas de conexión / desconexión de los correspondientes ajustes de regulador. El siguiente diagrama muestra las curvas características de un regulador de alarma (aviso) con las correspondientes gamas de tolerancia. En este regulador se conecta, mediante un contacto suplementario, una lámpara de alarma al elevarse la temperatura del sensor hasta valores superiores al límite de tolerancia para la conexión del compresor (Fig. 86).

Reguladores de temperatura electromecánicos Se componen de una sistema de sensores hidráulicos y un mecanismo de contacto mecánico. El sistema de sensores está rellenado de un medio (por ej. freón R22) cuya presión cambia mucho con la temperatura.

Como magnitud de regulación se emplea la temperatura de la superficie del evaporador captada por el sensor.

Temperatura del sensor

Ajustando la correspondiente gama de temperaturas, por ejemplo de 1 a 5, se pretensa un sistema mecánico de muelles y palancas que activa contactos de conexión al aumentar o disminuir la presión en el sistema de sensores por membrana.

Lámpara de aviso

Compresor ON OFF ON

La temperatura del centro del frigorífico se obtiene mediante la relación correspondiente de conexión / desconexión. La curva es proporcional a las temperaturas de evaporador y condensador (Fig. 85).

OFF

Posición del regulador

Fig. 86: Curvas características de un regulador de alarma (aviso) Fig. 85: Temperaturas de funcionamiento de un frigorífico 1 – Temperatura de evaporador 2 – Temperatura del centro del frigorífico 3 – Temperatura del condensador 4 – Período de conexión

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TECHNIK / AREA TECNICA Estructura constructiva de un regulador de alarma

Descripción de funcionamiento Compresor conectado: (Fig. 88)

Fig. 88: Principio de funcionamiento de un regulador de alarma. Compresor conectado

Fig. 87: Estructura de un regulador de alarma 1 – Mando giratorio con arandela excéntrica 2 – Palanca tensora del muelle 3 – Muelle regulador 4 – Palanca acodada 5 – Tubo sensor con membrana, relleno con R22 6 – Placa de resorte con muelle 7 – Empujador de conexión 8 – Contacto de conexión del compresor 9 – Contacto de alarma

P>: La temperatura del sensor es caliente y la membrana está dilatada. Ajustando el mando con arandela excéntrica se tensa previamente la palanca tensora del muelle mediante el muelle regulador. Con ello el muelle regulador mueve la palanca acodada contra la membrana. La placa de resorte se mueve por muelle hacia arriba, el contacto de compresor se cierra. El compresor funciona y la temperatura disminuye. Si esto no es posible por un defecto, por ej. del compresor, la temperatura seguiría aumentando. De esa forma la palanca acodada seguiría moviéndose hacia abajo y el contacto de alarma se cerraría (Fig. 89).

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La placa de resorte se mueve por muelle hacia abajo y el compresor se desconecta. La temperatura del compresor vuelve a subir.

Regulador semiautomático de temperatura de descongelación Estructura constructiva (Fig. 91)

Fig. 89: Principio de funcionamiento de un regulador de alarma. Compresor y contacto de alarma conectados P>> La temperatura sigue subiendo, la membrana sigue dilatándose. Compresor desconectado: (Fig. 90)

Fig. 91: Estructura constructiva de un regulador de descongelación 1 – Mando giratorio con disco de leva 2 – Palanca tensora del muelle 3 – Muelle de alcance 4 – Palanca acodada 5 – Tubo sensor con membrana, relleno de R22 6 – Placa de resorte con muelle 7 – Pulsador 8 – Palanca de descongelación 9 – Muelle de descongelación Fig. 90: Principio de funcionamiento de un regulador de alarma, Compresor desconectado P: La temperatura del sensor es caliente y la membrana está dilatada. Ajustando el mando giratorio con disco de leva se tensa previamente la palanca tensora del muelle mediante el muelle de alcance y el muelle de descongelación.

Fig. 93: Principio de funcionamiento de un regulador de descongelación. Compresor desconectado P = dirección de flujo del agente frigorífico 1 – Evaporador 2 – Resistencia de descongelación del evaporador 3 – Evaporador de congelador (tapa) 4 – Evaporador de congelador (suelo) 5 – Compresor 6 – Calefacción de marco de gas caliente 7 – Filtro deshidratador 8 – Condensador 9 – Sensor de temperatura

Esta unidad de regulación envía impulsos al compresor y a una válvula electromagnética. Para ello hay un sensor de temperatura (NTC) en el congelador y otro en el frigorífico para regular las temperaturas respectivas, y un sensor NTC aislado con espuma colocado en el evaporador de frigorífico para la descongelación automática. Con la válvula electromagnética incorporada en el circuito de agente frigorífico se pueden realizar las siguientes conexiones del circuito de agente frigorífico: Válvula electromagnética activada: Evaporador de frigorífico y de congelador en funcionamiento (Fig. 116).

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Evaporador del conservador condensador

Evaporador del conservador condensador

Evaporador del congelador Electrovalvula

Electrovalvula

Compresor Sensor–NTC del conservador Sensor–NTC del congelador

Evaporador del congelador

Compresor Sensor–NTC del conservador

Espira caliente del frontal

Fig. 116: Esquema del circuito frío en un frigorífico combinado con 2 reguladores de temperatura. Válvula electromagnética activada Los dos sistemas de evaporación están aquí conectados en serie por la válvula electromagnética activada. Una parte del agente frigorífico líquido se evapora en el evaporador de frigorífico, el resto en el evaporador del congelador. Válvula electromagnética no activada (en reposo): sólo el evaporador de congelador está en funcionamiento (Fig. 117).

Sensor–NTC del congelador

Espira caliente del frontal

Fig. 117: Esquema del circuito de frío en un frigorífico combinado con 2 reguladores de tempe– ratura. Válvula electromagnética no activada (en reposo) En esta conexión el refrigerante es transportado directamente al evaporador de congelador. El eva– porador de frigorífico está desconectado. El evaporador de congelador se compone en realidad de una tubería de tapa y de suelo del compartimento de congelador (como en la Fig. 114). Por razones de simplificación se ha dibujado en ambos esquemas sólo una parte. Los parámetros de regulación de la activación del compresor y de la válvula electromagnética son las respectivas temperaturas de frigorífico y congelador, que son transmitidas continuamente por los sensores NTC a la unidad electrónica. Los posibles estados de conexión pueden consul– tarse en las siguientes tablas de funcionamiento (Fig. 118).

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TECHNIK / AREA TECNICA Aparatos de colocación en bajo: Aviso mediante el NTC correspond.

Compresor

on

Alcanz. temper. de frigor.: no

off

x

fig.114/115

Los aparatos de colocación en bajo se meten bajo una encimera. Por ello no necesitan un armario constructivo envolvente.

x

La mayor parte de aparatos de mesa se pueden colocar debajo tras retirar su encimera y colocar posteriormente una rejilla de ventilación (Fig. 120)

Válvula on

off

x

Alcanz. temper. de congel.: no Alcanz. temper. de frigor.: sí

x

Alcanz. temper. de congel.: no Alcanz. temper. de frigor.: no

x

x

Alcanz. temper. de congel.: sí Alcanz. temper. de frigor.: sí

x

x

Alcanz. temper. de congel.: sí

Fig. 118: Tabla de funcionamiento de la regu– lación de temperatura en un frigorífico combinado con 2 reguladores de temperatura

Formas constructivas Frigoríficos ”Table Top”:

Fig. 120: Aparatos de colocación en bajo con distintas formas de aireación y ventilación Al meter el aparato, la profundidad de penetración no puede ser inferior a 57,5 cm, para poder garantizar la aireación y ventilación del compresor y condensador. Los aparatos pueden ajustarse con pies de tornillo para obtener la altura exigida de hueco de 82 cm (Fig. 121)

Fig. 119: Frigorífico ”Table Top” Los frigoríficos de este tipo son aparatos independientes cubiertos con una encimera (tapa). Esto vale tanto para frigoríficos como para congeladores. En la zona del zócalo y en la parte posterior de la encimera se encuentran las rejillas de ventilación, que permiten la aireación y la extracción del calor del compresor y del condensador. La altura constructiva de estos frigoríficos es de 85 cm (altura de encimera). La anchura puede variar entre 50 y 60 cm. La profundidad es de 60 cm.

Fig. 121: Aparato de colocación en bajo, Rejilla de ventilación arriba Al montar un frigorífico o congelador junto a otro frigorífico o congelador debe respetarse una distancia lateral mínima de 2 cm, para evitar la formación de agua de condensación. Si se instala el frigorífico o congelador junto a un aparato calorífico, como el horno eléctrico, deben dejarse 3 cm; si es junto a cocinas de aceite o carbón, la distancia a respetar es de 30 cm.

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TECHNIK / AREA TECNICA Frigoríficos independientes Se entiende por esta denominación los aparatos cuya altura constructiva es menor o mayor que la altura de encimera (85 cm). En esta categoría de aparatos entran frigoríficos, congeladores, combis y arcones congeladores.

En este aparato la extracción de aire está integrada en la caja, de forma que el aparato puede ser colocado junto a la pared.

Arcones congeladores

A los aparatos especialmente pequeños se les denomina “caja frigorífica” (en nuestro programa, son los absorbedores). También pueden colocarse sobre una mesa o armario. Los hay con puerta colocada lateralmente y con puerta abatible (Fig. 122).

Fig. 124: Arcón congelador Los arcones congeladores son aparatos independientes que pueden colocarse junto a la pared. Fig. 122: Frigorífico absorbedor Los grandes aparatos independientes pueden llegar a tener 1,86 m de altura, con anchura y profundidad de 0,6 m, respectivamente (Fig. 123).

La distancia obligatoria para la ventilación está fijada por los soportes de bisagras colocados fuera. Nuestros arcones de congelación tienen una altura de 86 cm y una profundidad de 66 cm, incluida la distancia a la pared. La anchura puede variar hoy día en nuestro programa de aparatos entre 72 y 156 cm.

Frigorificos empotrables Los aparatos empotrados están diseñados para el montaje en un armario de construcción envolvente. Los aparatos tienen al menos un marco o panel decorado, o pueden decorarse posteriormente. Por lo tanto, las puertas de los aparatos pueden decorarse, colocando las placas decorativas correspondientes, con el mismo diseño que el resto de la cocina.

Fig. 123: Aparatos independientes de 4 zonas

La luz de los armarios envolventes es de 560 mm como mínimo, la profundidad de penetración es de 550 mm como mínimo. La altura es distinta y depende de las dimensiones del aparato (Figs. 125 y 126).

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Salida de aire, mín. 200 cm2

Cotas en mm

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Es decir, se coloca una puerta (panel) original de los muebles de cocina en la parte delantera de la puerta de los aparatos (Fig. 127).

Salida de aire, mín. 200 cm2

Cotas en mm

Es preferible la ventilación adicional en la zona de zócalo

Fig. 125: Frigorífico empotrado, panelable para decoración

Salida de aire, mín. 200 cm2

Es preferible la ventilación adicional en la zona de zócalo

Fig. 127: Frigorífico combinado integrable 1 – Soportes de fijación de puerta

Cotas en mm

Conexión eléctrica; valores de potencia y valores de consumo; clases climàticas

Es preferible la ventilación adicional en la zona de zócalo

Fig. 126: Frigorífico y congelador empotrados en un armario envolvente Debe respetarse absolutamente la cota del hueco posterior para el aire (salida de aire: 200 cm2 mínimo). = zona de instalación de la base de enchufe

Frigorificos integrables Para dar una impresión global armoniosa de la cocina, se pueden integrar aparatos empotrados y de colocación en bajo.

Todos los aparatos frigoríficos y congeladores están listos para ser conectados. Pueden enchufarse a cualquier toma de corriente instalada según las normas. Los aparatos están diseñados para una gama de tensión de 220–240 V y para una frecuencia de red de 50 Hz. La toma de corriente debe estar protegida con un fusible de 10A o superior. Todos los aparatos fabricados y comercializados por nosotros llevan el símbolo VDE y antiparasitario. Los valores de consumo y de potencia de distintos tipos y tamaños de aparatos (capacidad útil) pueden consultarse en el resumen siguiente. El resumen contiene extractos de las correspondientes hojas de muestra de Pl (información del producto) de los tipos individuales de aparatos, tal como aparecen en los prospectos. Pl = Información de producto según las directrices de la Sociedad Alemana para Información del Producto MBH (DPGI) (Fig. 128).

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Tipo de aparato

Frigorifico con

PL

absorbedor 00503

Designación de estrellas Clase de clima

Compresor 00503

Congelador con

Arcón congelador con

Combi frig. / Cong. con

Compresor 00604

Compresor 00604

Compresor 00702

Nota

1

Capacidad útil total (litros)

N

N

N

N

N

N

SN

30

142

323

92

289

463

323

Tensión nominal (v)

2

220–240

Valor de consumo (watios)

65

90

170

110

190

190

150

Consumo (Kw/h) –En 24 horas

1,20

0,65

1,70

0,95

1,3

1,75

1,45

–En 30 dias

36,0

19,5

51,0

28,5

39,0

52,5

43,5

3

Fig. 128: Valores de consumo y potencia. Extracto de la información del producto (PI) de los distintos tipos de aparatos. Datos de febrero de 1991 3 – Consumo de corriente Notas: 1 – Designación de estrellas (ver página 4)

El consumo de corriente en 24 horas se ha calculado según DIN EN 153, edición de 1990.

2 – Clases climáticas Para el funcionamiento normal de aparatos hay límites que dependen de las temperaturas del local en el que está instalado el aparato. Por eso los aparatos frigoríficos tienen, en su diseño técnico según tipos, un límite inferior y otro superior. La gama de empleo en que se debe garantizar el funcionamiento impecable está especificado según DIN y subdividido en las llamadas clases climáticas (Fig. 129). Clase climática Temperatura ambiente SN

entre +10ºC y +32ºC

N

entre +16ºC y +32ºC

ST

entre +18ºC y +32ºC

T

entre +18ºC y +43ºC

Fig. 129: Clases climáticas según normas DIN

Los datos se refieren a 220V, 50 Hz. Los datos de consumo permiten la comparación de distintos aparatos. En el funcionamiento práctico pueden darse desviaciones con lo expuesto aquí.

Desarrollo de los valores de consumo en los últimos años Al igual que en el resto de electrodomésticos, en esta clase de electrodomésticos también se han podido reducir constantemente los valores de consumo, y por lo tanto los costes de corriente, gracias a la optimización del circuito de agente frigorífico y al aislamiento de los aparatos. Este desarrollo queda mostrado muy claramente con el siguiente ejemplo de un frigorífico que consume hoy día la mitad de corriente que un modelo del año 1977 (Fig. 130).

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consumo corriente (Kw/h) en 24 horas

1,30 0,85

(Kw/h) en 360 dias

0,60 468

306

216

Costes anuales de corriente con tarifa de 107,64 0,23 DM/Kw/h

70,38

49,68

Capacidad útil (litros) Año de construcción

155 1989

144 1990

159 1977

Fig. 130: Comparación de costes de corriente También es un avance decisivo para la protección del medio ambiente el desarrollo de nuevas tecnologías que utilizan como refrigerante R600a (Isobutano).

KDZ–ZARAGOZA rx50023s

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