FORM EXP(S1) 10-135 U S O D E L A T A B L A P - T C O M O H E R R A M I E N T A D E S E R V I C I O L os fabricantes de refrigerantes, controles y otros proveedores distribuyen una gran cantidad de tablas presi n-temperatura cada a o. Ser a raro encontrar un tžcnico de servicio que no pueda presentar r pidamente una tabla presi n-temperatura. A pesar de la amplia disponibilidad y aparente referencia a la relaci n presi ntemperatura, solamente unos cuantos tžcnicos de servicio usan apropiadamente la tabla de P-T al diagnosticar problemas de servicio. El prop sito de este documento es demostrar el uso apropiado de la relaci n presi ntemperatura e ilustrar como puede ser usada para analizar sistemas de refrigeraci n y aire acondicionado.
P gina 2 / Form EXP(S1) 10-135 REFRIGERANTE EN TRES FORMAS Antes de enfocarnos en el uso de la tabla P-T, repasemos brevemente el sistema de refrigeraci n y examinemos como puede aplicarse la relaci n presi n-temperatura en el servicio de sistemas de refrigeraci n y aire acondicionado. En un sistema de refrigeraci n, el refrigerante existir en una de las formas siguientes: 1. L quido 2. Vapor 3. Mezcla de L quido y Vapor Figura 1 EVAPORADOR Vapor L quido CONDENSADOR Mezcla de L quido y Vapor COMPRESOR RECIPIENTE La figura 1 Ilustra el estado en que se encuentra el refrigerante en diversos puntos de un sistema de refrigeraci n que opera normalmente. Note que el lado de alta contiene refrigerante en las tres condiciones arriba estipuladas. La l nea de descarga contiene vapor. El condensador, que contiene una mexcla de vapor y l quido, es donde el vapor se condensa en l quido. La l nea entre el condensador y el recipiente usualmente contiene solo l quido, aunque no ser a anormal encontrar una mezcla de vapor y l quido. Dado que el recipiente tiene un nivel de l quido en determinado momento, se debe pensar que tiene una mezcla de vapor y l quido. La l nea de l quido que sale del recipiente y continœa hasta la v lvula de expansi n termost tica debe contener solamente l quido. Frecuentemente se instala un indicador de l quido y humedad, un visor, en la l nea l quida para ayudar a determinar si el refrigerante l quido est completamente libre de vapor. El lado de baja del sistema usualmente contendr refrigerante en solo dos de las tres formas. El lado de baja tiene vapor en la l nea de succi n y una mezcla de l quido y vapor en la salida de la v lvula de expansi n termost tica hasta cerca de la salida del evaporador.
Form EXP(S1) 10-135 / P gina 3 CUANDO SE MANTIENE LA RELACION P-T, EL REFRIGERANTE ESTA "SATURADO" Es importante recordar que en una tabla P-T, la relaci n presi n-temperatura es v lida solamente cuando existe una mezcla de refrigerante l quido y vapor. Por lo tanto, hay solo tres lugares en el sistema de refrigeraci n que opera normalmente donde se puede garantizar la validez de la relaci n P-T. Esto es, en el condensador, el evaporador y el recipiente, lugares donde se sabe que hay una mezcla de refrigerante l quido y vapor. Cuando el refrigerante l quido y vapor est n presentes, la condici n se denomina "saturada" o "de saturaci n". Esto significa que si podemos determinar la presi n en cualquiera de estos lugares, podemos f cilmente determinar la temperatura simplemente encontrando la presi n en una tabla P-T y leyendo la temperatura correspondiente. De la misma manera, si podemos medir con precisi n la temperatura en esos tres lugares, tambien se puede determinar la presi n usando la relaci n P-T, encontrando la presi n correspondiente a la temperatura medida. CUANDO LA RELACION P-T NO SE CUMPLE, ES INDICACION DE RECALENTAMIENTO O SUBENFRIAMIENTO En los puntos del sistema donde solo estž presente vapor, la temperatura real estar por encima de la temperatura que es indicada por la relaci n P-T para la presi n medida. En teor a la temperatura del vapor pudiera ser igual a la temperatura que indica la relaci n P-T, pero en la pr ctica siempre es mayor. En este caso, recalentamiento es la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura correspondiente en la tabla P-T para la presi n en ese punto. Donde se sabe que solamente l quido est presente, como en la l nea de l quido, la temperatura medida ser un poco menor que la temperatura correspondiente a la presi n. En este caso, se llama subenfriamiento de l quido a la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura correspondiente a la relaci n P-T. TambiŽn, es possible encontrar que la temperatura real medida sea igual a la temperatura equivalente por la relaci n P-T. En este caso el subenfriamiento es igual a cero. ANALIZANDO SISTEMAS REALES POR REFRIGERANTE SATURADO, SUBENFRIADO O RECALENTADO La figura 2 muestra datos de mediciones de condici n presi n y temperatura en varios puntos de un sistema operando normalmente con R-12. La temperatura medida en la entrada del evaporador es -6 C. Un man metro instalado en este punto indica una presi n de 22 psi, que en la tabla P-T se lee una temperatura de -6 C. Esto es lo que se debe esperar ya que, cuando est n presentes refrigerante l quido y vapor juntos, la relaci n P-T se cumplir. Un man metro en la l nea de succi n mide 18 psi. Si en este punto hubiera una mezcla de vapor y l quido, la temperatura medida ser a la misma que la de la relaci n P-T -9 C. Sin embargo, en este caso la temperatura medida es -3 C. La cantidad de recalentamiento en el vapor es la diferencia entre la temperatura medida de -3 C y la temperatura indicada por la relaci n P-T de -9 C. Entonces el recalentamiento es de 6 C. Si medimos 18 psi en la entrada del compresor con una temperatura medida de 8 C, en este punto el recalentamiento es de 17. C, calculado restando la temperatura equivalente a 18 psi, -9 C, de la temperatura medida en ese punto de 8 C. Ahora examinemos el man metro instalado a mitad camino en el condensador, este mide 146 psi. Segœn la relaci n P-T, la temperatura deber a ser de 46 C, que es la misma temperatura que midižramos si colocamos un termopar en el refrigerante en este punto, donde esta cambiando de vapor a l quido.
P gina 4 / Form EXP(S1) 10-135 Figura 2 Temperatura Medida -3 C Equivalente P-T a 18 psi -9 C Recalentamiento = 6 C 18 Temperatura Medida -6 C Equivalente P-T a 22 psi -6 C Recalentamiento y Subenfriamiento= 0 C 22 Temperatura Medida 40 C Equivalente P-T a 131 psi 42 C 131 Subenfriamiento = 2 C EVAPORADOR Temperatura Medida 86 C Equivalente P-T a 146 psi 46 C Recalentamiento = 40 C Temperatura Medida 46 C Equivalente P-T a 146 psi 46 C Recalentamiento y Subenfriamiento = 0 C Vapor 146 COMPRESOR 18 Temperatura Medida 8 C Equivalente P-T a 18 psi -9 C Recalentamiento = 17 C R-12 146 CONDENSADOR Temperatura Medida 43 C Equivalente P-T a 135 psi 43 C Recalentamiento = 0 C 135 RECIPIENTE DE LIQUIDO 135 L quido Liquid Mexcla Mixture de of L quido vapor and y Vapor liquid Temperatura Medida 40 C Equivalente P-T a 135 psi 43 C Subenfriamiento = 3 C En otras palabras, no hay ninguna diferencia entre la temperatura medida y la indicada por la relaci n P-T. TambiŽn puede decirse que tanto el recalentamiento como el subenfriamiento son cero. Esta condici n es llamada "saturaci n". En el ejemplo tambižn medimos 146 psi en la l nea de descarga del compresor. La temperatura que se mide aqu es 86 C. Calculando el recalentamiento en la misma manera que se calcul en la l nea de succi n, (diferencia ente la temperatura medida y la temperatura correspondiente por relaci n P-T), se determina que el recalentamiento es 40 C. Cuando un sistema usa un recipiente de l quido, no puede haber subenfriamiento en la superficie del l quido en el recipiente. Esto se debe a que cuando el l quido y el vapor de refrigerante existen juntos, deben obedecer a la relaci n P-T, el refrigerante debe estar "saturado". En el ejemplo la presi n medida en el recipiente es de 135 psi, por tanto la temperatura en el recipiente debe ser de 43 C. Una vez que se forma una columna de l quido s lida, se puede lograr subenfriamiento en el refrigerante bajando su temperatura con intercambiadores l quidosucci n, subenfriadores, o debido a bajas temperaturas ambientes alrededor de la l nea. Subenfriamiento es la reducci n de la temperatura debajo de la indicada por la relaci n P-T. En la ilustraci n de la figura 2, se determin subenfriamiento de 3 C y 2 C en dos puntos. Por supuesto, es importante mantener algœn subenfriamiento en la l nea l quida para evitar que se formen de r fagas burbujas de gas en la l nea y que entren a la v lvula de expansi n termost tica.
Form EXP(S1) 10-135 / P gina 5 Usando la tabla P-T podemos determinar la condici n del refrigerante en cualquier punto en el sistema midiendo la presi n y temperatura y siguiendo estas reglas: A. Est n presentes juntos l quido y vapor cuando la temperatura medida corresponde a la relaci n P-T (en teor a, en estas condiciones es posible tener "l quido saturado" "vapor saturado", pero en tžrminos pr cticos para un sistema en operaci n normal debe asumirse que algœn l quido y algœn vapor est n presentes en estas condiciones). B. Vapor recalentado est presente si la temperatura medida es superior a la correspondiente en la relaci n P-T. La diferencia de temperaturas es la cantidad de recalentamiento. C. Est presente l quido subenfriado cuando la temperatura medida es inferior a la de la relaci n P-T. La diferencia representa la cantidad de subenfriamiento. LIMITACIONES PRACTICAS A LA LOCALIZACION DE MANOMETROS En la ilustraci n hemos colocado man metros en puntos en el sistema donde no siempre es factible hacerlo en una instalaci n real. Por esto, frecuentemente debemos hacer asunciones y deducciones cuando trabajamos con un sistema real. Por ejemplo, normalmente asumimos que la lectura de 146 psi en el man metro instalado en la l nea de descarga del compresor es la misma de la presi n que hay en el condensador. Segœn este razonamiento, llegamos a una temperatura de condensaci n de 46 C. Si se sospecha que hay una l nea de descarga subdimensionada u otras restricciones, no podemos hacer esta asunci n y puede ser necesario medir la presi n en otros puntos para localizar el rea con problemas. TambiŽn es pr ctica comœn asumir que la presi n medida en la v lvula de servicio de succi n en el compresor es la misma que la presi n en la salida del evaporador en el lugar del bulbo de la v lvula de expansi n termost tica. Esto es particularmente cierto en sistemas acoplados estrechamente siempre que la l nea de succi n este correctamente dimensionada. Haciendo esta asunci n podemos calcular el recalentamiento de la v lvula de expansi n sin instalar una conexi n para medir presi n en el lugar del bulbo. Sin embargo, se debe instalar una conexi n para medir presi n donde est localizado el bulbo, si se quiere eliminar toda duda acerca de la cantidad de ca da de presi n en la l nea de succi n y para lograr mayor precisi n en la medida del recalentamiento. Se debe tener el cuidado de hacer consideraciones razonables de las ca das de presi n en el sistema. Ca das de presi n excesivas pueden ser detectadas aplicando los principios de la relaci n P-T. Por ejemplo, en la Figura 2, con man metros instalados solamente en la succi n y descarga del compresor y con las lecturas que se indican, una ca da de presi n excesiva en el evaporador ser a indicada por una alta temperatura de, digamos, 10 C, medida en la entrada del evaporador, que corresponder a a una presi n de aproximadamente 47 psi en ese punto, para una ca da de presi n de 29 psi desde la entrada del evaporador a la entrada del compresor (47 menos 18). Mientras que esta ca da se considera excesiva en evaporadores de un solo circuito, debe recordarse que los evaporadores multi-circuito usan un distribuidor de refrigerante que crea una ca da de presi n significativa. Para R-12, la ca da de presi n en el distribuidor es cerca de 25 psi. Para R-22 es 35 psi. Esto significa que con el uso de un distribuidor de refrigerante, una temperatura medida entre la salida de la v lvula de expansi n termost tica y la entrada del distribuidor de aproximadamente 10 C ser a normal en el sistema ilustrado en la figura 2. VERIFICANDO LOS GASES NO-CONDENSABLES La relaci n P-T puede ser œtil para descubrir la presencia de aire u otros gases no-condensables en el sistema. Estos se ponen de manifiesto cuando la temperatura en el condensador o en el medio que lo enfr a, es mucho menor que la que indica la relaci n P-T.
P gina 6 / Form EXP(S1) 10-135 PRUEBE SUS CONOCIMIENTOS DE LA RELACION P-T La figura 3 es un ejercicio para probar sus conocimientos de la relaci n P-T y su uso. Se muestran la presi n y temperatura en varios lugares en el sistema. Ponga una marca a la caja que indica la condici n del refrigerante en cada punto. En el caso de vapor recalentado o l quido subenfriado, indique la cantidad en el espacio mostrado. Vac o- Pulgadas de HG It lica TABLA PRESION - TEMPERATURA Presi n man metrica-psig Negrita TEMPE- RATURA C -50-48 -46-44 -42-40 -39-38 -37-36 -35-34 -33-32 -31-30 -29-28 -27-26 -25-24 -23-22 -21-20 -19-18 -17-16 -15-14 -13-12 -11 10.9 8.9 6.7 4.3 1.7 0.5 1.3 2.0 2.8 3.6 4.5 5.3 6.2 7.1 8.1 9.1 11.2 12.2 13.4 14.5 15.7 17.0 18.2 19.5 20.9 22.3 23.6 25.1 26.6 28.2 29.8 31.5 33.2 35.0 REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN) REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN) REFRIGERANTE (CîDIGO SPORLAN) 0.4 2.1 3.9 5.8 7.9 11.3 12.5 13.7 15.1 16.5 17.9 19.3 20.8 22.4 24.0 25.7 27.4 29.2 31.0 32.9 34.8 36.8 38.8 41.0 43.1 45.4 47.7 50.1 52.5 55.0 57.6 60.2 63.0 65.7 15.1 13.4 11.5 9.5 7.2 4.8 3.5 2.2 1.8 0.3 1.0 1.8 2.6 3.4 4.3 5.2 6.1 7.0 8.0 9.0 11.2 12.3 13.5 14.7 15.9 17.2 18.6 19.9 21.4 22.8 24.3 25.9 27.5 29.1 18.3 17.1 15.8 14.3 12.7 11.0 9.1 8.2 7.1 6.1 5.0 3.9 2.7 1.5 0.2 0.48 1.14 1.81 2.51 3.2 4.0 4.7 5.5 6.3 7.2 8.0 8.9 9.8 10.8 11.8 12.8 13.8 14.8 15.9 21.1 20.0 18.9 17.6 16.2 14.7 13.9 13.0 12.1 11.2 10.3 9.3 8.2 7.2 6.1 4.9 3.7 2.4 1.1 0.1 0.8 1.5 2.2 3.0 3.8 4.6 5.4 6.3 7.2 8.1 9.1 11.1 12.2 13.3 TEMPE- RATURA C R-22(V) R-410(Z) R-407C(N) R- 410(Z) R-12(F) R-134a(J) R-22(V) R-407C(N) R-12(F) R-134a(J) R-22(V) R-410A(Z) R-407C(N) R-12(F) R-134a(J) -10-9 -8-7 -6-5 -4-3 -2-101 2 34 5 67 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 36.8 38.6 40.5 42.5 44.4 46.5 48.6 50.8 53.0 55.2 57.5 59.9 62.4 64.9 67.4 70.0 72.7 75.5 78.3 81.2 84.1 87.1 90.2 93.3 96.5 99.8 103.2 106.6 1 113.7 117.3 121.1 124.9 128.8 132.7 68.6 71.5 74.6 77.7 80.8 84.1 87.4 90.8 94.3 97.9 101.6 105.3 109.1 113.1 117.1 121.2 125.5 129.8 134.2 138.7 143.3 148.0 152.8 157.7 162.7 167.8 173.0 178.4 183.8 189.4 195.1 200.8 206.8 212.8 218.9 Para determinar Subenfriamiento para R-407C use los valores de PUNTO DE EBULLICION (temperaturas mayores que 10 C - Fondo Gris); Para determinar Recalentamiento para R-407C use los valores de PUNTO DE ROCIO(temperaturas de 10 C y menores). 30.9 32.6 34.4 36.3 38.2 40.2 42.2 44.2 46.4 48.6 50.9 53.1 55.6 58.0 60.5 63.1 65.8 68.5 71.3 74.1 77.1 99.8 103.2 106.8 110.4 114.1 117.9 121.7 125.7 129.7 133.8 138.0 142.3 146.7 151.1 17.1 18.2 19.4 20.6 21.8 23.1 24.4 25.8 27.1 28.6 30.0 31.5 33.0 34.6 36.2 37.8 39.5 41.2 43.0 44.8 46.6 48.5 50.4 52.4 54.4 56.5 58.6 60.7 62.9 65.2 67.5 69.8 72.2 74.6 77.1 14.4 15.5 16.8 18.0 19.3 20.6 22.0 23.4 24.8 26.3 27.8 29.3 30.9 32.6 34.3 36.0 37.8 39.6 41.5 43.5 45.4 47.5 49.6 51.7 53.9 56.1 58.4 60.8 63.2 65.7 68.2 70.8 73.5 76.2 79.0 TEMPE- RATURA C 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 136.8 140.8 145.0 149.3 153.8 158.2 162.8 167.4 172.1 177.0 181.9 186.9 192.0 197.2 202.3 207.8 213.3 218.9 224.5 230.3 236.2 242.2 248.3 254.5 260.8 267.2 273.7 280.3 287.1 293.9 300.9 308.0 315.2 322.5 329.9 225.2 231.6 238.1 244.8 251.5 258.5 265.5 272.7 280.0 287.5 295.1 302.8 310.7 318.7 326.9 335.2 343.7 352.4 361.2 370.1 379.3 388.6 398.0 407.7 417.5 427.4 437.6 447.9 458.5 469.2 480.1 491.2 502.5 514.0 525.7 155.7 160.3 165.0 169.9 174.8 179.8 184.9 190.2 195.5 200.9 206.4 212.0 217.8 223.6 229.5 235.6 241.7 248.0 254.4 260.9 267.5 274.2 281.0 288.0 295.0 302.2 309.5 317.0 324.5 332.2 340.0 347.9 356.0 364.2 372.5 79.7 82.3 84.9 87.6 90.4 93.2 96.0 98.9 101.9 105.0 108.0 111.2 114.4 117.6 121.0 124.4 127.8 131.3 134.9 138.5 142.2 146.0 149.8 153.7 157.7 161.7 165.9 170.0 174.3 178.6 183.0 187.4 192.0 196.6 201.3 81.8 84.7 87.7 90.7 93.8 97.0 100.2 103.6 106.9 110.4 113.9 117.6 121.2 125.0 128.8 132.7 136.7 140.8 144.9 149.2 153.5 157.9 162.4 167.0 171.7 176.4 181.3 186.2 191.2 196.4 201.6 206.9 212.3 217.8 223.4
Form EXP(S1) 10-135 / P gina 7 Figura 3 Temperatura Medida 9 C Subenfriamiento C 67 Temperatura Medida 5 C Subenfriamiento C 70 EVAPORADOR Temperatura Medida 99 C Subenfriamiento C Temperatura Medida 49 C Subenfriamiento C 261 261 COMPRESOR 67 CONDENSADOR Temperatura Medida 16 C Subenfriamiento C R-22 Temperatura Medida 46 C Subenfriamiento C 240 RECIPIENTE 213 Temperatura Medida 39 C Saturaci n Recalentamiento C Subenfriamiento C Vapor L quido Liquid Mexcla de L quido y Vapor 240 Temperatura Medida 43 C Subenfriamiento C
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La figura 3 es un ejercicio para probar sus conocimientos de la relaci n P-T y su uso. Se muestran la presi n y temperatura en varios lugares en el sistema. Ponga una marca a la caja que indica la condici n del refrigerante en cada punto. En el caso de vapor recalentado o l quido subenfriado, indique la cantidad en el espacio mostrado.