1IM243-LAB1-JY,EL,AO,JG

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
Laboratorio de Aire Acondicionado y Ventilación 
Lab. # 1, Componentes principales del ciclo de refrigeración a base de 
compresión de un vapor (CRCV) 
Fecha de entrega: 18/09/2021 
Presentado por: 
Joel Yau, 8-927-882 
Enrique Lau, 8-950-1682 
Andrés Olarte, E-8-157021 
Joacim Gómez, 8-955-1073 
 
Introducción 
En este trabajo indagaremos en los principales componentes usados para la refrigeración 
usando compresión de vapor; los cuales son El compresor, el evaporador, el condensador y 
el dispositivo de expansión. Investigaremos acerca de los distintos tipos de compresores, 
evaporadores, condensadores y dispositivos de expansión para poder tener claro su 
funcionamiento dentro del sistema de refrigeración. 
Desarrollo de la experiencia 
El instructor mencionará y describirá los componentes del CRCV arriba listados 
apoyándose para esto en algunos de los equipos con que cuenta el laboratorio de 
refrigeración y aire acondicionado, adicionalmente se podrá apoyar en la casa de máquinas 
del sistema de aire acondicionado del edificio número 1. 
Análisis de Resultados 
• Compresores de pistón: 
El compresor de pistón es el más antiguo y común de todos los compresores industriales. 
Está disponible en variantes de acción simple o doble, lubricadas con aceite o sin aceite, 
con varios números de cilindros en diferentes configuraciones. A excepción de los 
compresores muy pequeños que tienen cilindros verticales, la configuración en V es la más 
común para los compresores pequeños. En compresores grandes de doble acción, la 
configuración en L con un cilindro vertical de baja presión y un cilindro horizontal de alta 
presión ofrece inmensos beneficios y se ha convertido en el diseño más común. 
 
Los compresores de pistón lubricados con aceite normalmente funcionan con lubricación 
por salpicadura o lubricación por presión. La mayoría de los compresores tienen válvulas 
de acción automática. Una válvula de acción automática se abre y se cierra mediante el 
efecto de las diferencias de presión en ambos lados del disco de la válvula. 
 
 
• Compresores rotativos: 
Los compresores de aire rotativos utilizan rodillos para comprimir el aire. Estos rodillos 
están colocados en el exterior del centro de un cilindro, con una cara en contacto con la 
pared. Movidos a altas velocidades logran comprimir el aire y llevar a cabo sus funciones 
sin problemas. 
 
• Compresores de espiral o Scroll: 
El scroll es un tipo de compresor de desplazamiento orbital normalmente exento de aceite, 
es decir, comprime una cantidad determinada de aire en un volumen que disminuye de 
manera continua. El elemento compresor consta de una espiral fija en una carcasa y una 
espiral móvil excéntrica accionada por un motor. 
 
Las espirales están montadas con un desfase de 180º para formar bolsas de aire con un 
volumen que varía gradualmente. Esto proporciona estabilidad radial a los elementos de 
desplazamiento. Las fugas se minimizan porque la diferencia de presión en las bolsas de 
aire es inferior a la diferencia de presión entre la entrada y la salida. La espiral móvil está 
impulsada por un cigüeñal de carrera corta y se mueve excéntricamente alrededor del 
centro de la espiral fija. La aspiración está situada en la parte superior de la carcasa del 
elemento. 
 
Cuando la espiral móvil se mueve, el aire se aspira y queda atrapado en una de las bolsas de 
aire, donde se comprime gradualmente mientras se mueve hacia el centro, donde están 
situadas la salida y una válvula antirretorno. El ciclo de compresión se lleva a cabo durante 
2,5 vueltas, lo que prácticamente proporciona un flujo de aire constante y libre de 
pulsaciones. El proceso es relativamente silencioso y sin vibraciones, ya que el elemento no 
tiene prácticamente ninguna variación del par en comparación con un compresor de pistón, 
por ejemplo. 
 
• Compresores de mono tornillo: 
El compresor de un solo tornillo o también llamado mono tornillo es un dispositivo de 
desplazamiento positivo que funciona mediante la inyección de aceite en su tornillo 
helicoidal con seis ranuras situado entre dos rotores de compuerta o estrellas que 
cumplen la función de sellar la cámara de compresión. Cuando el tornillo central gira se 
produce el ciclo de compresión y descarga en ambos rotores, es decir a ambos lados del 
dispositivo, por esta razón se considera al compresor de mono tornillo como dos 
compresores en uno. 
 
El resultado de este compresor de dos lados es que las fuerzas radiales sobre el tornillo, 
debidas a la presión del gas, se equilibran. La compresión del fluido de trabajo se lleva 
a cabo por medio del engranaje de las dos compuertas laterales con las ranuras 
helicoidales en el rotor principal. El eje de acople imparte el movimiento rotativo al 
rotor principal el cual a su vez acciona las compuertas laterales engranadas. 
 
El ciclo de compresión comienza después de que el gas de aspiración llena las ranuras 
superiores e inferiores del rotor principal en el lado de la aspiración. Como el 
compresor tiene dos estrellas laterales, el proceso de compresión ocurre 
https://www.atlascopco.com/es-mx/compressors/wiki/compressed-air-articles/piston-compressors
simultáneamente en los lados opuestos del rotor, en la parte superior e inferior. Cuando 
el rotor principal gira, ésta a su vez acciona las estrellas laterales. El engranaje de la 
estrella lateral con una de las ranuras del rotor principal atrapa el gas de aspiración y así 
comienza el proceso de compresión. Mientras el rotor principal gira, el engranaje de la 
estrella lateral continúa reduciendo el volumen inicial de la ranura y aumentado su 
presión en la ranura. Esto ocurre simultáneamente en los lados opuestos del rotor 
principal. 
 
Finalmente, mientras el rotor principal sigue rotando hacia la conclusión del ciclo de 
compresión, la ranura se alinea al puerto de carcasa en el lado de la descarga. El gas y 
cualquier líquido que se encuentre en la ranura son descargados radialmente a través del 
puerto hacia la cámara de descarga. Como hay seis ranuras en el rotor principal, el 
proceso de compresión ocurre simultáneamente seis veces en dos sitios por cada 
revolución del motor. 
 
 
• Compresores centrífugos: 
A este tipo de compresores se les conoce así por su descarga en forma radial, pueden 
comprimir grandes volúmenes a una velocidad relativamente alta, usando relaciones de 
compresión pequeñas. La compresión está basada en una fuerza centrífuga de ruedas 
giratorias, con hojas tipo turbina. 
 
El aire se aspira al centro de un rodete giratorio con hojas radiales y las fuerzas centrífugas 
lo empujan hacia el perímetro del rodete. El movimiento radial del aire produce de manera 
simultánea un aumento de presión y genera energía cinética. Antes de dirigir el aire hacia el 
centro del rodete de la siguiente etapa del compresor, pasa a través de un difusor y una 
voluta donde la energía cinética se convierte en presión. 
 
El rodete suele ser de una aleación de acero inoxidable o aluminio y las velocidades del eje 
suelen ser mayores a las de otros compresores, esto significa que el eje o el piñón del 
compresor de alta velocidad utilizan rodamientos con película de aceite comunes en lugar 
de rodamientos de rodillos. Alternativamente, se pueden utilizar rodamientos con película 
de aire o rodamientos magnéticos activos para una máquina totalmente exenta de aceite. 
Hay dos rodetes montados en cada extremo del mismo eje para contrarrestar las cargas 
axiales causadas por las diferencias de presión. Normalmente se utilizan 2 o 3 etapas con 
refrigeradores intermedios para aplicaciones estándar de aire comprimido. 
 
• Clasificación de compresores de pistón por estructura: 
Los compresores de pistón se componen de cilindros, pistones y válvulas. Los movimientos 
oscilantes del pistón en el cilindro efectúan lacompresión. Las válvulas controlan la 
entrada del gas hacia el cilindro y fuera de él. Estos pueden ser clasificados según la 
estructura que presenten o como son fabricados, estos son: 
a) Compresor de pistón abierto: Este tipo de compresores de aire acondicionado 
al ser más versátiles y accesibles se suelen utilizar en medias y grandes 
potencias, los compresores abiertos son totalmente accesibles para su reparación 
y la transmisión se realiza en el exterior por medio de correas por lo que a causa 
de esto suelen presentar más problemas de vibraciones y es necesario una 
correcta alineación y tensión de estas. 
 
b) Compresor de pistón semihermético: El compresor semihermético es utilizado 
habitualmente en instalaciones de media potencia, estos tienen el motor y el 
compresor instalados dentro de un recipiente a presión y accesibles para su 
reparación en caso de avería. 
 
Estos se pueden subdividir en dos clases, los enfriados por aire que suelen ser de 
baja potencia y los enfriados por aspiración. 
Compresor de pistón hermético: Todo el conjunto motor-compresor está 
internamente en una carcasa soldada sin accesibilidad, normalmente están 
instalados en equipos de pequeñas potencias, siendo de menor coste y ocupan 
menor espacio. 
 
Este tipo de compresor es refrigerado directamente por el propio refrigerante y 
no requieren de transmisiones entre el motor y el propio compresor. Por contra, 
cuando un compresor hermético se avería, la reparación de este resulta más cara 
al no poder acceder al interior de este de manera fácil, generalmente este tipo de 
compresor es sustituido y no reparado. 
 
• Condensador 
El condensador es fundamental en la industria de la refrigeración para poner en marcha 
cualquier aire acondicionado. Facilita la condensación a través del uso de un ventilador 
o con un circuito cerrado de agua. Y gracias a estos elementos se produce el 
enfriamiento. El vapor refrigerante se comprime en el compresor. Cuando llega al 
condensador en forma de vapor, con una presión bastante elevada, se produce el 
intercambio de temperatura. De esta forma el calor refrigerante que absorbió el 
evaporador se desecha al medio ambiente. Llegados a este punto el condensador tiene 
que pasar el refrigerante de vapor por un líquido saturado para que se mantenga siempre 
en este estado. Esta es la función del condensador de aire acondicionado. 
 
El condensador de aire acondicionado además debe cumplir tres puntos realmente 
importantes para su correcto funcionamiento: 
 
1. Contar con un área de intercambio lo suficientemente grande 
2. Tener una caída de presión mínima 
3. La transferencia de calor debe de realizarse de forma fácil y sencilla 
 
El condensador es un elemento importante para el correcto funcionamiento del aire 
acondicionado. Se debe realizar una revisión anual para que todas las piezas estén en 
perfectas condiciones. Esperamos haber respondido a la pregunta qué función cumple el 
condensador de aire acondicionado. 
 
 
 
 
 
 
 
Hay 2 tipos de condensadoras de aire acondicionado: 
1. Condensador de aire: La mayoría de los aires acondicionados domésticos están 
equipados con condensadoras de aire. Este tipo de condensador de aire 
acondicionado de casa se asemeja a un radiador de automóvil cuya estructura y 
operación adopta. El aire, forzado por un ventilador, pasa a través de una bobina 
cubierta con aletas o panales destinados a multiplicar la superficie en contacto 
con el aire. Las calorías, transportadas por el refrigerante, se transmiten al aire 
ambiente por contacto y se difunden en la atmósfera. Estamos acostumbrados a 
ver, en balcones, terrazas o incluso colgar en la pared, estas unidades exteriores 
equipadas con sus grandes ventiladores. 
2. Condensador de agua: Especialmente destinado a locales profesionales, el 
condensador de agua es, en general, más voluminoso y ruidoso, pero se 
beneficia de una mayor eficiencia que su contraparte de aire. La unidad de 
condensación autónoma (o torre de enfriamiento) se puede colocar fuera de las 
instalaciones. El intercambiador de temperatura, colocado horizontalmente, es 
atravesado por chorros de agua pulverizada. Parte de esta agua transformada en 
vapor se extrae y se disipa a la atmósfera mediante alta ventilación. El agua 
caliente diferencial cae, por gravedad, en un tanque de retención, desde donde se 
bombea de nuevo en un ciclo. 
 
 
 
• Evaporador 
El evaporador de aire acondicionado es una parte esencial de cualquier sistema de 
refrigeración, donde el sistema absorbe calor para posteriormente liberarlo en el 
condensador. Sin él, la función de refrigeración en modo aire acondicionado o calefacción 
de un split serían imposibles. El evaporador es un intercambiador de calor por el que pasan 
un fluido por el interior y otro por el exterior a diferentes temperaturas, lo que permite un 
intercambio de energía desde el fluido con temperatura más elevada al de temperatura más 
baja. En un evaporador de aire acondicionado tenemos dos fluidos: uno, es el aire que 
siempre cede calor al otro llamado refrigerante. Un evaporador de aire acondicionado no 
deja de ser un tubo de cobre normalmente con aletas de aluminio, que le permiten absorber 
calor del fluido exterior (aire) pasándoselo al fluido interior (refrigerante). 
 
 
La primera función del evaporador de aire acondicionado es transformar el líquido 
refrigerante en vapor saturado, antes de que este llegue al compresor, ya que los líquidos 
son incompresibles y si llegara, el compresor se rompería mecánicamente. La segunda 
función de un evaporador de aire acondicionado es “robar” energía al aire, bien para enfriar 
una estancia o para pasárselo al condensador y éste pueda calentar la estancia en función de 
las necesidades de ésta. En aire acondicionado el evaporador varía de posición física en 
función de si la maquina está trabajando en modo frío o en modo calor. Por eso, en aire 
acondicionado en lugar de decir unidad evaporadora o unidad condensadora como se dice 
en frío industrial, decimos unidad interior o unidad exterior. 
 
Tipos de evaporadores 
 
• Según cómo estén construidos. 
Puede observarse que en la construcción de los evaporadores suelen utilizarse tubos lisos 
provistos de aletas que permiten aumentar la superficie de transmisión en algunos tipos o 
bien construidos con placas. 
 
• Según como se comporte y circule el refrigerante 
Si todo el líquido refrigerante que penetra en el evaporador se convierte completamente en 
vapor en el intervalo de tiempo que media desde que entra hasta que sale por el otro 
extremo, el refrigerante llegará a la tubería de aspiración del compresor en forma de vapor. 
 
• Según el método de circulación del aire 
Hay que procurar que el aire que circula en el interior de la cámara o recinto que se desea 
refrigerar, lo haga de forma adecuada, ya que su velocidad es esencial en los intercambios 
de calor entre el ambiente, los productos y el evaporador. 
 
 
 
 
• Dispositivos de expansión 
Los dispositivos de expansión separan los lados de alta y baja presión (descarga y succión, 
respectivamente) del sistema de AA de un automóvil, lo que regula el flujo de refrigerante 
líquido en la unidad del evaporador. Las válvulas de expansión y los tubos de orificio 
DENSO son componentes esenciales en el funcionamiento general de un sistema de aire 
acondicionado. Si no está bien calibrado, el evaporador puede dejar de intercambiar calor 
correctamente o incluso congelarse, lo que puede provocar costosos daños. 
Con décadas de experiencia en la ingeniería de componentes de AA y sistemas de diseño 
profesional para fabricantes de automóviles a nivel mundial, usted puede estar seguro: 
DENSO puede suministrar el dispositivo de expansión adecuado para su vehículo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• ¿Cómo funciona el ciclo de refrigeración por compresión de vapor? Bajo que 
principiosse basa. (Joel) 
La compresión de vapor utiliza un refrigerante líquido como medio (generalmente 
R134a) que absorbe y elimina el calor del espacio a enfriar y posteriormente 
rechaza ese calor en otros lugares. La figura representa un sistema típico de 
compresión de vapor de una etapa . 
En un ciclo ideal de compresión de vapor, el sistema que ejecuta el ciclo se somete 
a una serie de cuatro procesos: un proceso isoentrópico (adiabático reversible), un 
proceso de estrangulamiento alternado con dos procesos isobáricos: 
➢ Compresión isentrópica (compresión en el compresor de pistón): un 
refrigerante circulante como R134a ingresa a un compresor como vapor de 
baja presión a una temperatura ligeramente inferior a la temperatura del 
interior del refrigerador. El medio gaseoso se comprime adiabáticamente 
desde el estado 1 al estado 2 mediante un compresor de pistón (o mediante 
bombas centrífugas) a una presión y temperatura relativamente altas. Los 
alrededores trabajan con el gas, aumentando su energía interna (temperatura) 
y comprimiéndolo (aumentando su presión). Por otro lado, la entropía 
permanece sin cambios. El trabajo requerido para el compresor viene dado 
por: 𝑊𝐶 = 𝐻2 −𝐻1. 
➢ Rechazo de calor isobárico (en un condensador): el vapor sobrecalentado 
viaja bajo presión a través de bobinas o tubos que forman el condensador. 
En esta fase, el refrigerante pasa a través del condensador, donde el 
refrigerante se condensa y hay transferencia de calor del refrigerante a los 
alrededores más fríos. El calor neto rechazado viene dado por 𝑄𝑟𝑒 = 𝐻3 −
𝐻2 . A medida que el refrigerante sale del condensador, todavía está bajo 
presión, pero ahora solo está ligeramente por encima de la temperatura 
ambiente. 
➢ Proceso Isoentálpico (expansión en una válvula de expansión): el 
refrigerante en el estado 3 ingresa a la válvula de expansión y se expande a 
la presión del evaporador. Este proceso generalmente se modela como un 
proceso de aceleración para el cual la entalpía permanece constante, 𝐻4 =
𝐻3. La disminución repentina de la presión da como resultado la 
evaporación instantánea de una porción (típicamente aproximadamente la 
mitad) del líquido. El calor latente absorbido por esta evaporación 
instantánea se extrae principalmente del refrigerante aún líquido adyacente, 
un fenómeno conocido como auto refrigeración . 
➢ Adición de calor isobárico ( en un evaporador ): el refrigerante frío y 
parcialmente vaporizado continúa a través de las bobinas o tubos de la 
unidad del evaporador. En esta fase (entre el estado 4 y el estado 1) hay una 
transferencia de calor a presión constante al medio líquido desde una fuente 
externa, ya que la cámara está abierta para fluir hacia adentro y hacia afuera. 
A medida que el refrigerante pasa a través del evaporador, la transferencia 
de calor desde el espacio refrigerado da como resultado la vaporización del 
refrigerante. El calor neto agregado viene dado por 𝑄𝑎𝑑𝑑 = 𝐻1 − 𝐻4. 
 
Durante un ciclo de compresión de vapor, los compresores realizan el trabajo en el 
fluido entre los estados 1 y 2 ( compresión isentrópica ). El fluido no realiza ningún 
trabajo, ya que entre las etapas 3 y 4 el proceso es isoentálpico. El fluido de trabajo 
en un ciclo de compresión de vapor sigue un circuito cerrado y se reutiliza 
constantemente. 
 
• ¿A quién se le acredita el título de padre de la refrigeración moderna (ciclo de 
compresión de vapor)? 
Oliver Evans fue el primero en diseñar teóricamente y de forma detallada un 
sistema de refrigeración por compresión de vapor, identificando los componentes 
principales del ciclo de refrigeración (compresor, condensador, válvula de 
expansión y evaporador). Willis Carrier es considerado como el padre del aire 
acondicionado. 
Conclusiones 
 
 En este informe introductorio a la refrigeración logramos investigar y estudiar los 
distintos componentes usados en un sistema de refrigeración, logrando analizar y 
comprender su función específica para cada trabajo como por ejemplo los distintos tipos de 
compresores usados para comprimir los gases, los evaporadores que sirven como 
intercambiadores de calor para poder enfriar el sistema, el condensador que es una parte 
fundamental la cual facilita la condensación a través del uso de un ventilador o con un 
circuito cerrado de agua y los dispositivos de expansión el cual sirve para controlar que 
tanto refrigerante es soltado hacia el evaporador. 
Andrés Olarte 
 
 Existen diversos tipos de compresores para los aires acondicionados, varios de estos 
funcionan a base de lubricación mientras que otros no necesitan de aceites para poder 
funcionar de forma eficiente, siendo esenciales para el funcionamiento del sistema en sí. De 
igual forma lo es el condensador que suelen funcionar mediante el uso de un ventilador o 
con un circuito cerrado de agua, haciendo posible el enfriamiento; y la absorción del calor 
ocurre en el evaporador. Se puede destacar lo aprendido del ciclo por evaporación de vapor 
en la que el refrigerante líquido se evapora para poder generar el intercambio de calor para 
luego pasar por el compresor, al condensador y luego a una válvula de expansión para 
continuar el ciclo. 
Enrique Lau 
 
 En este informe aprendimos sobre los distintos componentes que constituyen un sistema 
de refrigeración, investigamos que son, como funcionan o la labor que desempeñan, y los 
distintos tipos que hay de los diversos componentes, como los tipos de condensadores o 
evaporadores. Esto permitió mejor su comprensión. También se aprendió que los aires 
acondicionados dependiendo del tipo, consisten en 2 partes, una interna y otra externa, la 
interna que es la encargada de que el gas refrigerante reciba el frío para enfriar lo que se 
desea y la parte externa la cual se encarga de sacar el calor al gas refrigerante para 
completar el ciclo de refrigeración. 
Joacim Gómez 
 
 En este primer laboratorio pudimos investigar los componentes principales de un ciclo de 
refrigeración a base de compresión de un vapor, estos son: el compresor, el condensador, la 
válvula de expansión y el evaporador. Existen diferentes tipos de compresores que 
dependen del mecanismo que utilicen para comprimir el aire. El compresor es el encargado 
de mover el refrigerante en estado gaseoso y comprimirlo hasta una elevada presión y 
temperatura. El condensador recibe el gas comprimido y disminuye su temperatura para 
convertirlo en líquido. El sistema de expansión se encarga de transformar el refrigerante 
líquido en pequeñas partículas líquidas a baja presión. Por último, el evaporador absorbe el 
calor al evaporar el líquido refrigerante. 
Joel Yau 
 
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