Para los no iniciados, Liquid Refrigerante y refrigerante suenan como dos nombres para el mismo fluido de automóvil.
Sin embargo, ambos fluidos tienen un propósito completamente diferente en su automóvil. Los refrigerantes son el principal fluido de trabajo en un sistema de refrigeración o aire acondicionado. El refrigerante, por otro lado, es una mezcla de agua y anticongelante.
¿Es lo mismo líquido refrigerante que anticongelante?
En ocasiones, el refrigerante líquido y el anticongelante se utilizan indistintamente.
Ellos no son los mismos. El anticongelante es el ingrediente químico que reduce el punto de congelación y aumenta el punto de ebullición de un líquido a base de agua. El refrigerante es la mezcla de agentes anticongelantes y agua que regula la temperatura del motor.
El refrigerante principalmente mantiene la temperatura de un sistema y evita que se sobrecaliente. Actúa como un transferencia de calor fluido en aplicaciones de fabricación, automóvil y como fluido de corte en metalurgia, procesos de mecanizado y maquinaria rotativa industrial.
El refrigerante es una división 50-50 de anticongelante y agua, lo que significa que el anticongelante no es más que un componente refrigerante.
Entonces, ¿por qué agregamos anticongelante?
Los motores refrigerados por agua deben protegerse de la congelación, el calentamiento y la corrosión.
Sin embargo, el agua absorbe una mayor cantidad de calor en comparación con la mayoría de los otros líquidos. Pero se congela a una temperatura relativamente alta y también es corrosivo..
Una mezcla de anticongelante y agua proporciona una solución refrigerante adecuada con:
- Propiedades anticorrosivas mejoradas
- punto de congelación más bajo
- más alto punto de ebullición de agua
El etilenglicol es un químico que funciona muy bien como anticongelante. Se mezcla adecuadamente con el agua y al tener una baja viscosidad permite que circule simplemente por el sistema de refrigeración.
¿Qué líquido se utiliza como refrigerante?
Para que un fluido se utilice como refrigerante debe tener pocas propiedades que sean difíciles de encontrar en un líquido a temperatura ambiente.
El único refrigerante que se encuentra en forma líquida en condiciones atmosféricas normales es el agua (R718). Sin embargo, el uso comercial de agua como refrigerante es mínimo..
Para profundizar en más detalles debemos entender ...
¿Qué hacen los refrigerantes?
Refrigerantes son los principales agentes de transferencia de calor en un sistema HVAC.
Absorben calor durante la evaporación, provocando el efecto de refrigeración a baja temperatura y presión, y liberan calor al medio de enfriamiento, que normalmente es agua o aire ambiente durante la condensación a alta temperatura y presión. A continuación se muestra un diagrama esquemático de un sistema de refrigeración:
En un refrigeración sistema, se desea que durante el ciclo de evaporación (que ve la presión más baja), la presión del sistema de refrigeración se mantenga por encima de la atmosférica para que ningún gas sin condensación (aire de lectura) ingrese al sistema y lo vuelva ineficaz.
Las presiones de evaporación (40 °F) y de condensación (100 °F) de todos los refrigerantes de uso común están por encima de la atmosférica (Fuente: p410, Manual de aire acondicionado y refrigeración, Auth Shan K. Wang, pub Mcgraw-Hill). Implica que todos los refrigerantes que se utilizan habitualmente en la industria son gases a presión y temperatura atmosférica normales.
Tipos de refrigerantes
Los primeros refrigerantes utilizados fueron el aire y el amoníaco. Luego vinieron los CFC (clorofluorocarbonos) y los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y se utilizaron ampliamente hasta la década de 1980. Debido a las preocupaciones ambientales de los CFC y los HCFC, estos se eliminan gradualmente y se reemplazan con nuevas formulaciones, que se pueden clasificar de la siguiente manera:
- Hidrofluorocarbonos: Los HFC son una combinación de átomos de hidrógeno, flúor y carbono. Debido a la ausencia de átomos de cloro, son seguros para el medio ambiente y no existe la posibilidad de que se agote la capa de ozono. Se eligen con el prefijo HFC.
- Azeotrópico: Los azeótropos son mezclas o combinaciones caracterizadas por puntos de ebullición constantes. Las mezclas de refrigerantes se denominan azeotrópicos si no hay ningún cambio en la composición en ningún punto de la mezcla vapor-líquido similar a la de un solo componente. Se evaporan y condensan a una temperatura fija en condiciones de presión constante.
- Cerca de azeotrópico y zeotrópico: Estas mezclas de refrigerantes se comportan como un solo componente mientras se produce el cambio de fase. Sin embargo, el cambio de fase no tiene lugar a una sola temperatura y ocurre en un rango. Este rango es más bajo para mezclas casi azeotrópicas y más alto para mezclas zeotrópicas.
La selección del refrigerante adecuado es importante para el funcionamiento eficiente y seguro de un SISTEMA DE CALEFACCIÓN Y VENTILACIÓN .
Criterios para la selección de refrigerantes
Una buena refrigerante deben cumplir propiedades específicas para ser comercial y ambientalmente viables y seguros para su uso en un lugar inhibido. Los factores que se consideran para la selección de un refrigerante son:
- Requerimientos de seguridad: Pueden producirse fugas de refrigerantes por las juntas de las tuberías, los sellos o diferentes partes durante el período de instalación, las operaciones o un accidente. Por lo tanto, los refrigerantes deben ser adecuadamente seguros para los seres humanos y los procesos de fabricación, sin toxicidad ni inflamabilidad. El amoníaco es un ejemplo de refrigerante tóxico.
- Capacidad de refrigeración: La capacidad de refrigeración se define como el volumen (medido en cfm) de refrigerante necesario para producir 1 tonelada de refrigeración. Dependiendo de la propiedades del refrigerante, como su calor latente y su volumen específico, el volumen de refrigerante sería diferente, lo que afectaría el tamaño del compresor requerido y, por lo tanto, afectaría tanto el costo fijo como el operativo.
- Propiedades físicas: Propiedades físicas de un refrigerante, como su capacidad calorífica, conductividad térmica, propiedades dieléctricas, etc., también juegan un papel esencial.
¿Por qué la línea de gas es más grande que el tamaño del líquido en CA?
El diseño de cualquier componente se puede realizar en función de la fase de la materia utilizada en él.
Los gases ocupan más volumen para la misma masa en comparación con los líquidos en virtud de su menor densidad. El estado líquido debe bombearse a través de un diámetro de tubería más pequeño para mantener las mismas velocidades.
En otras palabras, por lo mismo caudales másicos, para mantener las mismas velocidades, el fluido en su estado líquido necesita circular por un área menor que la del mismo fluido en su estado de vapor.
Eso es exactamente lo que sucede dentro de un sistema de aire acondicionado o refrigeración. Por lo tanto, para mantener la caída de presión y la velocidad del sistema a través del sistema de refrigeración, las tuberías de gas son más grandes que las de líquido.
¿Cómo se decide el tamaño de la línea?
El tamaño de la línea se decide en función de caída de presión, velocidad y cambios de fase de los refrigerantes que tienen lugar.
A medida que el fluido cambia de fase líquida a fase de vapor, la velocidad aumenta. A medida que aumenta la velocidad, aumenta la caída de presión. Por lo tanto, para mantener la caída de presión y la velocidad, los tamaños de las líneas son diferentes para la fase líquida y la fase de vapor.
Echemos un vistazo al sistema de refrigeración y veamos cómo viaja el refrigerante a través de las cuatro secciones de un sistema de aire acondicionado.
- Evaporador a compresor: vapor saturado a baja presión
- Compresor a condensador: vapor sobrecalentado a alta presión
- Condensador a dispositivo de expansión: líquido subenfriado a alta presión.
- Válvula de expansión al evaporador: una mezcla de líquido-vapor a baja presión
A continuación se muestra una figura del sistema de refrigeración:
Como se muestra en la figura anterior, el refrigerante ingresa al evaporador desde el dispositivo de expansión en forma de líquido frío a baja presión con cierta cantidad de vapor como resultado del enfriamiento por expansión o el Efecto Joules-Thompson. Debido a la transferencia de calor del refrigerante al aire caliente del exterior, el refrigerante se convierte en vapor al hervir.
El frío de baja presión Luego se comprime el vapor por el compresor, aumentando su temperatura y presión. Este vapor caliente a alta presión se condensa en el condensador.
La salida del condensador es líquido subenfriado. Este refrigerante líquido subenfriado luego fluye desde el condensador hasta la válvula de expansión y el ciclo continúa.
¿Cuáles son las Objetivos de diseño del sistema de tuberías?
Los principales objetivos de diseño de las tuberías de refrigeración son maximizar la confiabilidad del sistema y reducir los costos de instalación.
Para lograr lo mismo, el refrigerante debe transferirse a la velocidad adecuada a través del sistema para mantener los aspectos de diseño y también a un costo mínimo de capital y operativo..
Los principales objetivos de diseño son los siguientes:
- Devolución del aceite lubricante al compresor a la velocidad adecuada.
- ¿No hay parpadeo de líquido antes de que el refrigerante entre en el dispositivo de expansión?
- Las caídas de presión del sistema están dentro de los límites aceptables y no se está produciendo ninguna pérdida de capacidad.
- La carga total de refrigerante en el sistema es económica.
Se requiere aceite lubricante para lubricar y sellar las partes móviles de un compresor. Dado que el proceso de refrigeración es un sistema cerrado, el aceite está presente junto con el refrigerante y se bombea junto con el refrigerante por todo el sistema. Por lo tanto, es importante que el refrigerante, ya sea en forma líquida o vapor, tenga velocidad suficiente para transportar el aceite con él.
Comencemos con la línea de succión o la línea que conecta el evaporador al compresor. Esta línea de gas debe tener suficiente velocidad para llevar la gota de aceite arrastrada al compresor.
Luego está la línea de descarga del compresor, que opera a alta presión y alta temperatura y entrega vapor al condensador. Manteniendo así la caudales másicos a través del sistema para mantener velocidades similares, la línea de descarga que opera a densidades de vapor más altas (debido a la presión más alta) es comparativamente más pequeña que la línea de succión.
El concepto más La tubería crítica en el sistema de refrigeración es la línea de líquido. que conecta el condensador al dispositivo de expansión. De las tres tuberías, la línea de líquido tiene el impacto más significativo en la cantidad de refrigerante requerida para cargar el sistema y, por lo tanto, su tamaño adecuado se vuelve crítico.
Un tamaño de tubería más grande requeriría un requisito de flujo de refrigerante más alto para llenar la tubería. Por otro lado, reducir el tamaño de la tubería causaría caída de presión problemas. La caída de presión en la línea debe ser lo suficientemente pequeña para que no se produzca vaporización en la tubería antes de la entrada de refrigerante en el dispositivo de expansión.
Por lo tanto, para el sumidero, la tubería de gas-líquido en un sistema de refrigeración está diseñada para minimizar la caída de presión y, por lo tanto, reducir el costo de la energía de compresión. Las velocidades apropiadas deben mantenerse principalmente en la fase gaseosa para transportar las gotitas de aceite arrastradas requeridas para la lubricación junto con el refrigerante.
El gas, al ser más liviano y tener densidades bajas, necesita un tamaño de tubería más grande que el líquido para el mismo flujo de masa de refrigerante. Finalmente, el tamaño de la línea de líquido se minimiza para reducir el requisito de refrigeración. Sin embargo, su tamaño está limitado por la caída de presión permitida en la tubería para evitar que se enjuague antes de llegar al dispositivo de expansión.
Soy Sangeeta Das. He completado mi Maestría en Ingeniería Mecánica con especialización en Motores IC y Automóviles. Tengo alrededor de diez años de experiencia en la industria y el mundo académico. Mi área de interés incluye motores IC, aerodinámica y mecánica de fluidos. Puedes alcanzarme en
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