Aire acondicionado
LA CLIMATIZACION
EL SISTEMA FRIGORIFICO

PRINCIPIO DEL CICLO DIFASICO

El sistema frigorifico se basa en el principio termodinamico de la conservacion de la energia en el caso de un ciclo cerrado. Una masa de fluido puede describir un ciclo cerrado intercambiando trabajo, o calor, con su entorno. Para transmitir al exterior energia proveniente de un fluido, el mecanismo solo puede poner en juego las fuerzas de presion de dicho fluido.

Ello implica necesariamente que, en el interior de las maquinas, los movimientos del fluido no sean permanentes, aunque si periodicos.

El circuito frigorifico funciona siguiendo un ciclo difasico que consta de una fase gaseosa y una fase liquida.

El ciclo comienza cuando el fluido esta en estado gaseoso, a baja presion (vapor bp). Por medio de un compresor, accionado por el motor del vehiculo, el gas es aspirado y enviado a alta presion y a una temperatura alta (vapor ap). A continuacion, el calor contenido en el vapor ap es evacuado por condensacion.

Esta operacion se efectua dentro de un primer intercambador de calor, llamado conden sador, sometido a la ventilacion forzada de un ventilador axial. Tras la condensacion, tenemos un fluido en estado liquido, a alta presion, que se libera rapidamente a traves de una valvula de expansion hacia un segundo intercambiador de calor, llamado evaporador.

Simultaneamente, este intecambiador es atravesado por aire impulsado proveniente del ventilador radial centrifugo del aire acondicionado. El aire se enfria cediendo su calor al fluido frigorigeno, que se evapora y vuelve a su estado inicial de vapor a baja presion. El circuito frigorifico se compone de los cuatro elementos principales siguientes: el compresor, el condensador, la valvula de expansion y el evaporador.

CICLO TEORICO

El estado del fuido frigorigeno, en cada uno de los puntos situados despues de los elementos principales del circuito, puede reflejarse en el diagrama entalpico de Mollier, dando la variacion de presion del fluido en funcion de la entalpia y a tempertatura constante. El punto A se situa en la horizontal de baja presion bp, en la interseccion de la curva de saturacion S (que delimita la zoza de vapor seco) y de la curva de temperatura T1.

Por medio del compresor se eleva la presion y la temperatura hasta el punto B, en la horizontal de alta presion ap y en la curva de temperatura T5.

El trabajo del compresor aumenta la entalpia del fluido y el punto B pasa a ser HB > HA. El segmento AB representa la transformacion que ha sufrido el fluido por la accion del compresor (compresion). EL punto C esta situado en la horizontal de alta presion ap, en la interseccion de la curva de saturacion S (que delimita la zona liquida) y la curva de temperatura T5, que representa la temperatura latente de condensacion.

El trabajo del condensador disminuye la entalpia del fluido y el punto C pasa a ser HC < HB. El segmento BC refleja la accion del condensador (condensacion).

La valvula de expansion devuelve la presion del fluido a la horizontal de baja presion bp y a la curva de temperatura T1. Sin producir trabajo alguno, la entalpia del fluido permenece estable y el punto D pasa a ser HC = HD. El segmento CD representa la accion de la valvula de expansion (expansion).

El segmento DA refleja la accion del evaporador (evaporacion). Esta situado en la horizontal de baja presion bp y la curva de temperatura T1, que es la temperatura latente de evaporacion. En el punto A, el fluido vuelve a su estado inicial de vapor a baja presion.

CICLO PRACTICO

En la practica, el ciclo no funciona con los puntos exactos de la curva de saturacion. La posicion del punto A es dificil de definir en funcionamiento. Si se halla dentro de la zona de vapor saturante, se producirian entradas de fluido frigorigeno en forma liquida en el compresor, con lo que este ultimo se deterioraria rapidamente. Es preferible situar el punto A claramente en la zona de vapor seco del punto A’.

El segmento AA’ se llama de recalentamiento, de T1 a T2. Por las mismas razones, el punto B esta situado en B’, mientras que el segmento A’B’, que representa la compresion, se encuentra por completo en la zona de vapor seco. La temperatura aumenta de T2 a T6 cuando el gas pasa de baja presion bp a alta presion ap. Por contra, el punto C se encuentra en C’, en la zona liquida, para mejorar el rendimiento del sistema.

El segmento B’C’, que refleja la condensacion, ocupa tres zonas para obtener un equilibrio entre la presion y la temperatura de saturacion: la zona B’B, llamada de enfriamiento. Representa la refrigeracion del vapor a alta presion ap1 que sale del compresor con la temperatura T6 para alcanzar la temperatura de saturacion T5; la zona BC, llamada de condensacion.

La primera gota de liquido aparece en B y el fluido es completamente liquido en C; la zona CC’, llamada de subrefrigeracion. El liquido de enfria pasando de T4 a T3 para eliminar todo resto de gas. La garantia de la zona liquido CC’ permite instalar el deposito deshidratador y el testigo de liquido en este punto del circuito.

La condensacion se efectua con una ligera caida de presion hp1hp2, debido a la perdida de carga del condensador. El segmento C’D’ representa la dilatacion del fluido frigorigeno de entalpia constante, durante la cual el fluido pasa de estado liquido hp2 al estado de mezcla bifasica a baja presion bp. El segmento D’A’ refleja la evaporacion durante la cual el fluido pasa a la fase de vapor seco y el aire que atraviesa el cableado del evaporador se enfria y deshumedece.

Asi pues, el ciclo practico de funcionamiento es el que sigue:

A’B’: accion del compresor,
B’C’: accion del condensador, con B’B enfriado,
BC: condensacion y CC’: subrefrigeracion,
C’D’: accion de la valvula de expansion,
D’A’: accion del evaporador, con D’A: evaporacion y AA’:recalentamiento.


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