Los compresores herméticos (situación mundial y en Venezuela) (página 3)

Flujo Másico.

El flujo másico (m) queda notablemente afectado al
aumentar la temperatura
ambiente por
dos razones. La primera es, el desplazamiento del punto de
succión en la zona de vapor sobrecalentado, y la otra, el
incremento en la presión de
descarga.

En cuanto al desplazamiento del punto de succión, la
elevación de la temperatura ambiente (obsérvese en
la gráfica los valores de
32, 35 y 38 ºC) tiene asociado un aumento en la temperatura
a la cual serán succionados los vapores que antes de
ingresar a la cámara de succión habrán de
transitar por las diferentes partes del compresor
hermético. Parte del calor generado
se extrae por un mecanismo convectivo de transferencia de calor,
que tiende acumularse en el interior de la carcasa, superior al
de las condiciones ASHRAE y CECOMAF de referencia. 
Véase diagrama P-h.
Figura a.

El desplazamiento a la zona de vapor sobrecalentado a una
temperatura superior de 35 y 38 ºC provoca el aumento del
volumen
específico del refrigerante () y la
disminución del flujo másico (). Esto trae consigo
el decremento de la capacidad de refrigeración ().

 flujo
másico de refrigerante en

volumen total de
refrigerante en

 volumen
específico de refrigerante en  

Fig. a Desplazamiento del punto de succión.

Con el incremento de la temperatura ambiente aumenta la
presión de condensación pues la temperatura de
saturación y por ende la presión del refrigerante
queda definida por la temperatura ambiente. Ello hace que la
relación P2/P1 aumente y disminuya el coeficiente de
llenado o rendimiento volumétrico (l), de acuerdo con la
expresión:

,

donde

 coeficiente del
espacio muerto expresado en fracción del volumen de
desplazamiento.

 y: presión
inicial y final de expansión respectivamente.

: coeficiente
politrópico de expansión.

l: coeficiente de llenado o rendimiento volumétrico del
compresor en función de
.

Cuando  aumenta, l
disminuye. Para temperaturas ambientes mayores de 32 °C el
incremento de  ocasiona una
disminución de l.

.

: volumen real
manejado.

: volumen de
desplazamiento.

Como el volumen de desplazamiento () depende de las
relaciones geométricas del compresor (siendo el mismo para
este caso), la disminución del coeficiente de llenado
queda sujeta a la del volumen real manejado por el compresor.
Este efecto influye aún más en el valor del
flujo másico manejado por el compresor según la
ecuación (1.1).

Capacidad frigorífica.

La capacidad frigorífica de un compresor, (Qo)
se define como el calor transferido desde el espacio refrigerado
al refrigerante, a su paso por el evaporador. Para el volumen de
control que
incluye el evaporador, los balances de masa y energía dan
el calor transferido por unidad de masa de refrigerante donde
 es el flujo
másico de refrigerante. Esto es:

Según Dirlea y Perevozchilov, este parámetro se
afecta como consecuencia de la disminución del flujo
másico que es capaz de trasegar el compresor y provoca el
decremento de la capacidad frigorífica.

El hecho de existir un sobrecalentamiento adicional debido al
incremento de la temperatura de succión, no tiene ninguna
influencia en la diferencia entálpica de la
evaporación por cuanto concluye normalmente en la
línea de vapor saturado.

Potencia eléctrica.

Se define como la potencia
eléctrica consumida por el compresor durante la
compresión en el ciclo de refrigeración.

Del análisis termodinámico de la
ecuación resulta que: Para temperaturas ambientes
superiores a 32°C (35 y 38°C) como ya se expresó,
hay una disminución del flujo másico de
refrigerante, pero a su vez el incremento de la temperatura
ambiente genera un incremento de la temperatura de descarga del
compresor por lo que la variación de entalpía en la
compresión tiende aumentar, compensando el decremento del
flujo lo que hace que la potencia eléctrica tienda a
mantenerse constante, esto es considerando que se mantengan
constante los rendimientos internos, mecánicos y
eléctricos del compresor.

Coeficiente de perfomancia (Eficiencia).

El COP en los compresores
herméticos para fluidos refrigerantes según varios
autores, resulta ser la manera más objetiva de evaluar los
sistemas de
refrigeración que comprende la relación entre la
capacidad frigorífica  y la potencia
eléctrica Pe (W).

En función de los valores de
potencia que se empleen (teórico, efectivo) se pueden
obtener los valores del COP correspondientes. Los valores del COP
existentes, relacionados directamente con los regímenes de
diseño
y trabajo
son:

(kW) =
f1.

Pe(kW) = f2.

COP = f3.

Entre las variaciones del régimen de trabajo que
afectan el COP están los incrementos de temperatura de
condensación tk,. Varios autores  plantean que esto
ocurre debido fundamentalmente a las  siguientes causas:

Disminución de la capacidad frigorífica
específica

Aumento del trabajo teórico del compresor

Pérdidas mecánicas y eléctricas.

Las disminuciones del COP, debido a los aumentos de la
temperatura de condensación, tk, quedan expresadas por las
reducciones de la capacidad frigorífica específica
() que provoca un
aumento de la entalpía en la entrada del evaporador. En
fin, para obtener valores de la  y el
 del compresor,
es necesario que los parámetros de ensayo
estén en  correspondencia con las condiciones de
explotación existente en el país.

El coeficiente de perfomancia () es
la relación que existe entre la capacidad de
refrigeración  y el
suministro neto de potencia al compresor en las mismas
unidades.

: capacidad
frigorífica o de refrigeración,  o

: potencia consumida
por el compresor,  o

Otra forma de expresar el  por otros
autores es el , que es la
relación de la eficiencia de la energía, que
constituye otra manera de medir la eficacia del
equipo de refrigeración. La  tiene los dos
mismos términos que la ecuación del
 y por
consiguiente mide la misma eficiencia de utilización de la
energía.

Sin embargo, difieren las unidades de la ecuación, y
por tanto, los valores numéricos del  son diferentes
de los del , para las mismas
condiciones. Es por ello que en el trabajo
podrán observarse datos y
resultados de algunos parámetros en otro sistema de
unidades que no es el internacional. Pero se ha decidido dejarlo
así por ser la forma en que normalmente aparecen en los
catálogos y literatura especializada, y
además, se ha convertido en una práctica
internacional para los que investigan y trabajan en la
refrigeración.

: capacidad
frigorífica o de refrigeración,

: entrada de
potencia,

: relación de
la eficiencia de la energía,

Del análisis de las ecuaciones
resulta que a medida que es menor la capacidad frigorífica
provocada por el aumento de la temperatura ambiente, el
coeficiente de perfomancia o relación de la eficiencia de
la energía disminuirá.

De todo el análisis termodinámico se concluye
que es necesario la realización de pruebas
experimentales y/o modelos que
tomen en cuenta las diferentes temperaturas ambientes registradas
en el país, permitiendo cuantificar los valores de:
capacidad frigorífica, potencia eléctrica y
eficiencia del ciclo, con el objetivo de
hacer una selección
y evaluación
del compresor hermético más adecuado a las
condiciones en que se explotan estos equipos en Venezuela; ya
que a partir del análisis del ciclo ideal no se puede
determinar objetivamente debido a que los procesos no
son totalmente reversibles como establece el mismo.

CONCLUSIONES

No se posee la información suficiente para realizar la
adecuada selección del compresor hermético para
Venezuela.

Las condiciones reales de explotación de los
compresores herméticos en Venezuela superan la temperatura
ambiente previstas en las normas, y el
voltaje real está fuera del rango establecido
internacionalmente.

No existe un sistema de pruebas que contemple las condiciones
de explotación de estos equipos.

En Venezuela existe una amplia variedad de equipos instalados
y regímenes de trabajo no previstos.

La estructuración de un modelo
matemático que contemple las condiciones en que se
explotan estos equipos en el país constituye un elemento
fundamental y necesario para la importación de compresores
herméticos.

Autor:

Javier Antonio Cardenas Oliveros

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