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LA CLIMATIZACIÓN
EL SISTEMA FRIGORÍFICO
PRINCIPIO DEL CICLO DIFÁSICO
El sistema frigorífico se basa en el principio termodinámico de la conservación de la energía 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 energía proveniente de un fluido, el mecanismo sólo puede poner en juego las fuerzas de presión de dicho fluido. Ello implica necesariamente que, en el interior de las máquinas, los movimientos del fluido no sean permanentes, aunque sí periódicos.

El circuito frigorífico funciona siguiendo un ciclo difásico que consta de una fase gaseosa y una fase líquida. El ciclo comienza cuando el fluido está en estado gaseoso, a baja presión (vapor bp). Por medio de un compresor, accionado por el motor del vehículo, el gas es aspirado y enviado a alta presión y a una temperatura alta (vapor ap). A continuación, el calor contenido en el vapor ap es evacuado por condensación. Esta operación se efectúa dentro de un primer intercambador de calor, llamado conden sador, sometido a la ventilación forzada de un ventilador axial. Tras la condensación, tenemos un fluido en estado líquido, a alta presión, que se libera rápidamente a través de una válvula de expansión hacia un segundo intercambiador de calor, llamado evaporador. Simultáneamente, este intecambiador es atravesado por aire impulsado proveniente del ventilador radial centrífugo del aire acondicionado. El aire se enfría cediendo su calor al fluido frigorígeno, que se evapora y vuelve a su estado inicial de vapor a baja presión. El circuito frigorífico se compone de los cuatro elementos principales siguientes: el compresor, el condensador, la válvula de expansión y el evaporador.

CICLO TEÓRICO
El estado del fuido frigorígeno, en cada uno de los puntos situados después de los elementos principales del circuito, puede reflejarse en el diagrama entálpico de Mollier, dando la variación de presión del fluido en función de la entalpía y a tempertatura constante. El punto A se sitúa en la horizontal de baja presión bp, en la intersección de la curva de saturación S (que delimita la zoza de vapor seco) y de la curva de temperatura T1. Por medio del compresor se eleva la presión y la temperatura hasta el punto B, en la horizontal de alta presión ap y en la curva de temperatura T5. El trabajo del compresor aumenta la entalpía del fluido y el punto B pasa a ser HB > HA. El segmento AB representa la transformación que ha sufrido el fluido por la acción del compresor (compresión). EL punto C está situado en la horizontal de alta presión ap, en la intersección de la curva de saturación S (que delimita la zona líquida) y la curva de temperatura T5, que representa la temperatura latente de condensación. El trabajo del condensador disminuye la entalpía del fluido y el punto C pasa a ser HC < HB. El segmento BC refleja la acción del condensador (condensación). La válvula de expansión devuelve la presión del fluido a la horizontal de baja presión bp y a la curva de temperatura T1. Sin producir trabajo alguno, la entalpía del fluido permenece estable y el punto D pasa a ser HC = HD. El segmento CD representa la acción de la válvula de expansión (expansión). El segmento DA refleja la acción del evaporador (evaporación). Está situado en la horizontal de baja presión bp y la curva de temperatura T1, que es la temperatura latente de evaporación. En el punto A, el fluido vuelve a su estado inicial de vapor a baja presión.

CICLO PRÁCTICO
En la práctica, el ciclo no funciona con los puntos exactos de la curva de saturación. La posición del punto A es difícil de definir en funcionamiento. Si se halla dentro de la zona de vapor saturante, se producirían entradas de fluido frigorígeno en forma líquida en el compresor, con lo que este último se deterioraría rápidamente. 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 está situado en B’, mientras que el segmento A’B’, que representa la compresión, se encuentra por completo en la zona de vapor seco. La temperatura aumenta de T2 a T6 cuando el gas pasa de baja presión bp a alta presión ap. Por contra, el punto C se encuentra en C’, en la zona líquida, para mejorar el rendimiento del sistema. El segmento B’C’, que refleja la condensación, ocupa tres zonas para obtener un equilibrio entre la presión y la temperatura de saturación: la zona B’B, llamada de enfriamiento. Representa la refrigeración del vapor a alta presión ap1 que sale del compresor con la temperatura T6 para alcanzar la temperatura de saturación T5; la zona BC, llamada de condensación. La primera gota de líquido aparece en B y el fluido es completamente líquido en C; la zona CC’, llamada de subrefrigeración. El líquido de enfría pasando de T4 a T3 para eliminar todo resto de gas. La garantía de la zona líquido CC’ permite instalar el depósito deshidratador y el testigo de líquido en este punto del circuito. La condensación se efectúa con una ligera caída de presión hp1hp2, debido a la pérdida de carga del condensador. El segmento C’D’ representa la dilatación del fluido frigorígeno de entalpía constante, durante la cual el fluido pasa de estado líquido hp2 al estado de mezcla bifásica a baja presión bp. El segmento D’A’ refleja la evaporación durante la cual el fluido pasa a la fase de vapor seco y el aire que atraviesa el cableado del evaporador se enfría y deshumedece.
Así pues, el ciclo práctico de funcionamiento es el que sigue:
A’B’: acción del compresor,
B’C’: acción del condensador, con B’B enfriado,
BC: condensación y CC’: subrefrigeración,
C’D’: acción de la válvula de expansión,
D’A’: acción del evaporador, con D’A: evaporación y AA’:recalentamiento.



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