CONCEPTO BASICO DE REFRIGERACION

1.- CONCEPTOS BASICOS.

1.1.- ¿QUE ES REFRIGERACIÓN?

La primera pregunta que debemos responder es “¿ Qué es la refrigeración? ”.

Comúnmente, refrigeración está asociada con algún equipo de refrigeración. Un refrigerador, por ejemplo, comida fría y agua fría. El refrigerador cumple con este efecto porque remueve calor. (Figura 1-1)

Figura 1-1. Representa el proceso de Refrigeración.

Refrigeración es simplemente un método de remoción de calor.

Como el calor es removido, la temperatura baja. Bajas temperaturas indican bajo contenido de calor. (Figura 1-2)

Figura 1-2. Refrigeración es un método de remover calor

Nótese que el frío no es mencionado, porque el frío es simplemente un estado de bajo contenido de calor. (Figura 1-3)

Figura 1-3. El Frío es un estado de bajo contenido de calor

1.2.- ¿QUE ES CALOR?

Calor es una forma de energía. Todo los objetos en la tierra contienen calor. Si todo el calor de los objetos fuera removido, la temperatura bajaría a 459.6º Fahrenheit.

(Figura 1-4)

Figura 1-4. El Calor es una forma de energía y todos los cuerpos poseen calor.

La intensidad de calor contenido por una sustancia es comúnmente medido por la temperatura en grados Fahrenheit (ºF) o Celcius (ºC).

De otra forma, la cantidad actual de calor contenida por los objetos son enteramente diferente.

Por ejemplo, un galón de agua y un cuarto de agua contienen una cantidad de energía, sin embargo la temperatura del cuarto de agua es mayor. (Figura 1-5)

Figura 1-5. La dimensión de los cuerpos no significa que poseean más calor

La razón es, el cuarto de agua contiene más calor por unidad de volumen de agua y más concentrado su intensidad. Por esta razón, la temperatura de una sustancia no revela cuanto calor está contenido.

La medida de la cantidad de calor es el “British Thermal Unit”, o Btu en el sistema Ingles. El Btu se define como “la cantidad de calor requerida para incrementar la temperatura de una libra de agua un grado Fahrenheit a nivel del mar”. (Figura 1-6)

Figura 1-6. Representación gráfica del BTU.

Recíprocamente, para remover un Btu de calor de una libra de agua la temperatura debe bajar un grado Fahrenheit. (Figura 1-7)

Figura 1-7. Representación gráfica del BTU.

Una vez removido de una sustancia, la energía calórica no puede ser destruida. Puede ser transferida a otra sustancia, tales como agua o aire, pero no destruida.

Por esto para producir enfriamiento, el calor debe ser removido y transferirlo de una sustancia a otra sustancia. (Figura 1-8)

Figura 1-8. La Refrigeración es un método para remover calor.

Por ejemplo, una bebida es usualmente enfriada después de ser servida. (Figura 1-9)

Figura 1-9. Remover calor de un vaso de líquido.

Generalmente, unos cubitos de hielo son colocados en el vaso con la bebida para producir un efecto de enfriamiento. En este caso, el calor es transferido desde el líquido al hielo y así reducir la temperatura del líquido. (Figura 1-10)

Figura 1-10. Transferencia de calor del líquido al hielo.

Como el hielo absorbe calor, este se transforma de sólido a líquido. En este estado el calor es absorbido por el hielo, no es destruido.

1.3.- FLUJO DE CALOR

Otro aspecto importante que debemos considerar es el flujo de calor. Siempre el flujo de calor de un cuerpo de más alta temperatura, fluye a un cuerpo de menor temperatura, en otras palabras de caliente a frío. (Figura 1-11).

Figura 1-11. El calor fluye de los cuerpos con mayor temperatura a los cuerpos con menor temperatura.

El calor es transferido o transmitido de una sustancia a otra por tres procesos básicos, conducción, convección y radiación.

La ilustración muestra estos procesos (Fig. 1-12). El calor es transferido por los tres métodos.

El flujo de calor por conducción desde el vapor o agua caliente entra por los tubos centrales, a través de las paredes, donde las aletas se encuentran frías. Desde estas aletas, el calor es transmitido a todo el aire frío que pasa por dichas aletas. Como el aire está húmedo este se expande, causando condensación. El aire es menos denso sube, transportando el calor lejos de las aletas. El movimiento del aire es conocido como corriente de convección.

El calor es también irradiado por las paredes frías del gabinete y los objetos cerca del cuarto.

En el proceso de enfriamiento, como el de calentamiento, lo que interesa es el de flujo de calor. O, la cantidad de flujo de calor que fluye de una sustancia a otra en un período de tiempo. Como definimos, un Btu es la cantidad de calor añadida o removida de una libra de agua incrementando o disminuyendo la temperatura del agua un grado Fahrenheit.

Figura 1-12. Tres formas de transferir el calor

El flujo de calor es expresado por el termino Btu por hora, o Btuh. Este término describe la cantidad de flujo de calor que se transfiere de una sustancia a otra en una hora.

(Figura 1-13)

Figura 1-13. Flujo de calor.

1.4.- TON DE REFRIGERACIÓN.

En los trabajos de Aire Acondicionado, es más conveniente el uso de esta cantidad para el flujo de calor, llamado una Ton de refrigeración.

Una ton de refrigeración produce igual efecto de enfriamiento como al fundirse una ton de hielo a 32ºF en un período de 24 horas.

Cuando una libra de hielo a 32ºF se funde este absorbe 144 Btu.

De otra forma, cuando una ton de hielo (2.000 Lbs.) se funde absorbe una cantidad de calor igual a 288.000 Btu.

1 Ton = 2.000 Lbs. x 144 Btu/Lbs. = 288.000 Btu

Si tomamos un período de 24 horas en una hora tendríamos el siguiente resultado:

288.000 Btu

1 Ton = = 12.000 Btu-h

24 horas

Podemos definir la ton de refrigeración como:

“ Es la cantidad de calor absorbida al fundir una tonelada de hielo en un período de 24 hora “.

En consecuencia, una ton de refrigeración absorbe 288.000 Btu en un período de 24 horas o 12.000 Btu por hora. (Figura 1-14).

Figura 1-14. Representación de la Tonelada de

...