Cómo usar la tabla de temperatura presión

Es sumamente útil, saber cómo leer la tabla de temperatura-presión de los gases refrigerantes.

Debido a que las nuevas mezclas zeotrópicas de refrigerantes tienen diferentes propiedades que los refrigerantes puros y las mezclas azeotrópicas, decidimos compartir información técnica sobre la correcta lectura de la tabla.

Este cuadro, es una herramienta útil a la hora de corroborar el correcto funcionamiento del sistema de refrigeración.

Comúnmente, la tabla de temperatura presión es utilizada para tres propósitos:

1) Establecer la presión del circuito para que el refrigerante produzca la temperatura deseada

2) Verificar la cantidad de sobrecalentamiento por encima de la condición de vapor saturado en la salida del evaporador

3) Verificar la cantidad de subenfriamiento por debajo de la condición de líquido saturado al final del condensador.

Las tablas tradicionales muestran la presión del fluido refrigerante saturado, en *PSIG, para una temperatura dada.

*PSIG: «pounds-force per square inch» Libra por pulgada cuadrada. Es una unidad de presión relativa a la presión atmosférica. Se usa psig (del inglés «psi, gauge») para referenciar a los manómetros. Relaciones: 1 bar ≈ 14,5 psi // 1 kPa ≈ 0,145 psi. En la siguiente imagen podemos ver un manómetro de doble escala: en kilopascales (símbolo: kPa) y en libras de fuerza por pulgada cuadrada (símbolo: psi).

Los refrigerantes puros hierven y condensan a una temperatura para una presión dada

Los refrigerantes puros, de un solo componente químico y las mezclas azeotrópicas hierven y condensan –fase liquida y fase gaseosa – a una temperatura para una presión dada. Por lo tanto, solo una columna es necesaria para mostrar la relación de presión-temperatura  para cualquier proceso de cambio de fase en un sistema.

Las mezclas zeotrópicas están formadas por dos o más tipos de moléculas y tienen diferente composición en fase líquida que en fase gaseosa

Las propiedades de las nuevas mezclas zeotrópicas – como el Torrington ICE, el R407C, etc. – son diferentes a la de los refrigerantes tradicionales. Recordamos que las mezclas zeotrópicas están formadas por dos o más tipos de moléculas y componentes y tienen diferente composición en fase líquida que en fase gaseosa, por lo tanto  las fugas alteran su composición.

A medida que cambia la fase, en la mezcla, más de un componente se transferirá de fase más rápido o más lento que el resto. A esta propiedad la llamamos fraccionamiento.

El cambio de composición del líquido provoca el cambio del punto de ebullición también. El cambio general de temperatura de un lado del intercambiador de calor al otro se llama deslizamiento o Glide.

Las mezclas zeotrópicas no pueden definirse por una sola relación de temperatura-presión.

El deslizamiento causará diferentes valores de presión a una temperatura dada, dependiendo de cuánto refrigerante haya líquido y cuanto en vapor. Los valores más importantes para verificar el punto final de sobrecalentamiento y el subenfriamiento son los puntos finales del Glide o deslizamiento para líquido saturado y vapor saturado.

La condición de líquido saturado se define como punto de burbuja y la condición de vapor saturado se conoce como punto de rocío. Los cuadros de temperatura-presión cuentan con dos columnas a continuación de cada temperatura: una para el líquido saturado (punto de burbuja) y otra para el vapor saturado (punto de roció).

Algunas mezclas son casi azeotrópicas como lo es el Torrington R410A

Algunas mezclas son casi azeotrópicas como lo es el Torrington R410A, esto quiere decir que tendrán un deslizamiento muy bajo, separando a los puntos de vapor y de líquido 1 o 2 PSIG. Siendo posible rellenarse en caso de fugas, porque éstas no alteran significativamente su composición.

Cómo usar la tabla de temperatura y presión de dos columas

Al verificar una temperatura de sobrecalentamiento o subenfriamiento, el procedimiento es el mismo que para un refrigerante puro. El sobrecalentamiento se verifica midiendo la temperatura de la línea de vapor, midiendo la presión, y luego restando la temperatura saturada a la temperatura media.

En el caso de una mezcla, simplemente se lee la presión en la columna de vapor – punto de roció – en la tabla.

Al verificar la condición de subenfriamiento, el técnico medirá la temperatura de la línea de líquido, y tomará la presión en ese punto, y restará la temperatura medida de la temperatura saturada al final del condensador.

Se va a proceder a leer la presión en la columna de líquido – punto de burbuja – del grafico.

El problema de los cuadros de T/P de dos columnas es que se enumeran las condiciones en los puntos finales del deslizamiento de temperatura, no en el punto medio. En este caso, se deberá agregar la mitad del deslizamiento de temperatura a la temperatura media deseada, luego se deberá leer la columna de vapor saturado para determinar la presión de operación.

Si la columna de vapor se lee directamente a la temperatura deseada, entonces el final del evaporador tendrá la temperatura correcta, pero el resto del circuito estará demasiado frio.

Si la columna de líquido se usa directamente, entonces el comienzo del circuito tendrá la temperatura correcta, pero el resto estará demasiado caliente.

En conclusión

Los gráficos PT de dos columnas son tan útiles como los tradicionales. Los procedimientos de carga y servicio son muy similares tanto para refrigerantes monocomponentes como para las mezclas zeotrópicas. Solo recuerde realizar un seguimiento de la fase de la mezcla en el punto que le interese: el vapor saturado utiliza la columna de vapor (punto de rocío) y líquido saturado utiliza la columna de líquido (punto de burbuja).