Ciclo Frigorífico con una mezcla

Veamos el circuito frigorífico de un enfriador de líquido para la refrigeración de un local. Este circuito funciona con R407C. Esta mezcla zeotrópica compuesta de R32 (23% ), de R125 (25%) y R134a (52%), tiene un deslizamiento de 7,2 oC bajo presión atmosférica.

Veamos la figura da las presiones y las temperaturas anotadas durante el funcionamiento.

En el diagrama entálpico del R407C, trazamos el ciclo

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• 1- La horizontal de la BP corresponde a la presión leída en el manómetro BP empalmado en la aspiración del compresor ( 4,6 bares abs ). Esta recta pasa por el punto de rocío 0 oC indicado por el manómetro BP. El sobrecalentamiento es contado a partir de la curva de saturación.
• 2- La horizontal de la AP corresponde a la presión leída en el manómetro empalmado en la expulsión del compresor (15,4 bares abs). Esta recta pasa por el punto de rocío 40 oC indicado por el manómetro AP
• 3. La curva de compresión no presenta ninguna particularidad, reúne el punto de aspiración (4,6 bares, 20 oC) en el punto de expulsión (15,4 bares, 70 oC)
• 4. La vertical que representa la expansión pasa por el punto de burbuja 27 oC que corresponde a la temperatura medida a la entrada de la válvula de expansión. La intersección con la horizontal BP define el punto representativo a la entrada del evaporador, cuya temperatura es de -4,8 oC.
• 5. Vemos que la temperatura de condensación así como la temperatura de evaporación no son constantes. Ahora bien, es necesario, para ver el comportamiento de los intercambiadores, conocer la temperatura media de cambio de estado, aquí 37,4 oC para la condensación y de -2,4 oC para la evaporación.

Los cálculos realizables tras el trazado del ciclo son análogos a los presentados en páginas anteriores con el R134a

NOTA: Anotemos que la temperatura de expulsión (o descarga) es la medida a la salida del compresor, 70 oC en nuestro caso, pero que la temperatura del vapor que sale de los cilindros (llamada temperatura de fin de compresión), es superior de 10 a 20 oC.

Consecuencias de la modificación de una mezcla

¿Qué ocurre en un circuito frigorífico que funciona con una mezcla si las proporciones de sus componentes son modificadas?

Para responder a esta cuestión, vamos a considerar un circuito frigorífico cargado con R407C.

Este fluido se compone de R32, Rl25 y de R134a. Sustituye al R22 en las aplicaciones de climatización.

La tabla permite observar que, entre los tres componentes del R407C, es el R 134a el que genera la más baja presión.

Las curvas ilustradas en Ja figura, muestran la evolución de la razón presión/temperatura en función de la variación de la mezcla.

• La curva A corresponde a una mezcla rica en R 134a.
• La curva B corresponde a la mezcla normal del R407C.
• La curva C corresponde a una mezcla pobre en R134a

Se refleja que a una temperatura dada un empobrecimiento en R134a provoca un aumento de la presión; un enriquecimiento en R134a produce el efecto contrario.

Esta particularidad de las mezclas zeotrópicas puede plantear problemas en los circuitos que utilizan este tipo de fluido.

En efecto, dos casos pueden presentarse:

• 1. Una fuga en fase gaseosa favorece la salida de los componentes más volátiles (R32, R125) y deja en el circuito una mezcla rica en R 134a.
• 2. una fuga en fase líquida ha sido compensada por un complemento de carga en fase vapor, lo que ha provocado la disminución en R 134a de la mezcla

Por poco que estos incidentes se repitan, el circuito acaba por funcionar con un fluido que no tiene nada más en común con el R407C: las presiones de aspiración y de expulsión han cambiado, las temperaturas de evaporación y de condensación también, así como el calor latente y otras características que influyen sobre la eficiencia frigorífica de la instalación

Consecuencias:

En el caso de una mezcla pobre en R134a, las presiones de funcionamiento pueden llegar a ser excesivas, arrastrando así la intensidad absorbida por el motor del compresor hacia valores insoportables y provocando la parada de seguridad de la instalación

Si no, es la seguridad de temperatura de expulsión o el presostato de seguridad AP quienes la cortan antes.

En el caso de una mezcla demasiado rica en R 134a, las presiones de funcionamiento disminuyen. La instalación puede seguir funcionando pero la temperatura de evaporación llega a ser incompatible con la aplicación del circuito.

En los dos casos, será necesaria la intervención de un técnico que restituirá la carga completa en R407C para que la instalación pueda funcionar de nuevo.

Este rápido análisis sobre los riesgos de disfunción de las instalaciones frigoríficas cargadas con un fluido no azeótropo demuestra el interés del control de la calidad del fluido en este tipo de circuito

Esto puede hacerse controlando la coherencia entre la presión y la temperatura de evaporación.