Facultatea Ştiinţa Calculatoarelor

Specializarea Automatică Disciplina: Fiabilitate şi diagnoză

Student: Anul de studiu IV, grupa 2241

1

Frigiderul

Destinaţia echipamentului.Caracteristici tehnice.

În bucătăria oricărei locuinţe există un frigider. Cu toate că la aproximativ 15 minute motorul său se opreşte, el ţine menţine alimentele la o temperatură scă-zută. Fără frigider, ar trebui să aruncăm o bună parte din alimentele pe care le-am putea folosi la o altă masă. Frigiderul este unul din acele miracole ale lumii moderne, care ne-a schim-bat foarte mult viaţa. Înainte de apariţia sa, singura metodă de a conserva alimentele era folosirea sării, iar consu-marea băuturilor reci pe timpul verii, era un adevărat lux. Principiul ce stă la baza funcţionării unui frigider este foarte simplă: folo-sirea evaporării unui lichid pentru a absoarbe căldura. Motivul principal pentru care folosim un frigider este de a menţine alimen-tele la o tempe-ratură scăzută, astfel ele păstrându-şi prospeţimea un timp mai înde-lungat. Ideea este de a încetini activitatea bacteriilor, conţinute de orice aliment, în procesul de deteriorare a alimentelor. Refri-gerarea şi îngheţarea sunt cele mai folo-site metode de conservare a alimentelor, folosite astăzi. Cum am menţionat deja, ideea de bază este evaporarea unui lichid pentru a absoarbe căldura. De exemplu când intrăm în contact cu apa, simţim senzaţia de ră-coare. Prin evaporare, se absoarbe căldura, dând naştere acelei senzaţii. Lichidul fo-losit în cazul frigiderului, se evaporă la temperaturi foarte joase, ajungându-se latemperaturi de îngheţ în interiorul frigiderului. Temperatura din interiorul frigiderului este de aproxmiativ 1.7-3.3C. Principalele părţi componente ale unui frigider sunt:

Compresorul Tuburile de schimb de temperatură – un set de tuburi curbate aflate în

afara frigiderului Valva de expandare Tuburile de schimb de temperatură – un set de tuburi curbate aflate în

interiorul frigiderului Refrigeratorul – lichidul ce se evaporă în interiorul frigiderului pentru a

crea temperaturi scăzute Multe instalaţii industriale folosesc amoniacul pur ca refrigerator. El se evaporă la o temperatură de –32C.

Mecanismul general de funcţionare este următorul:

2

1. Compresorul comprimă gazul refrigerant . Astfel, presiunea şi temperatura gazului cresc (în desen cu portocaliu). Tuburile de schimb de căldură din afara frigiderului, permit refrigerantului să disipe căldura datorate presurizării.

A. Interiorul frigideruluiB. CompresorulC. Valva de expandare

2. Când se răceşte, refrigerantul, în urma condensului, se lichefiază (în

desen cu mov), se scurge prin valva de expandare. Aceasta este un mic orificiu, de o parte este o zonă cu presiune mare, iar de partea cealaltă, o zonă cu presiune mică (deaorece compresorul trage gazul din această zonă).

3. La trecerea prin valvă, lichidul refrigerant este trecut de la o zonă de presiune ridicată la o zonă cu presiune redusă. Aici el expandează (în desen cu albastru) şi se evaporă. Acum el absoarbe căldura, scăzând temperatura.

4. Tuburile din interiorul frigiderului lasă refrigerantul să absoarbă căldura, scăzând temperatura în interiorul frigiderului.

5. Acest ciclu se repetă.

Amoniacul pur este un gaz foarte toxic pentru oameni şi ar deveni un risc, dacă frigiderul ar avea scurgeri. De aceea la frigiderele normale(folosite în casă) nu este utilizat amoniacul pur. Ca înlocuitori pentru acesta se folosesc CFC (clorofluo-rocarbonaţi), descoperit în anii ’30 de Du Pont. CFC-12 (diclorodifluorometanul) are

3

aproape aceeaşi temperatură de fierbere ca şi amonia-cul. El nu este toxic şi de aceea este folosit la frigiderele obişnuite. La frigiderele industriale însă, se mai foloseşte şi acum ca refrigerant, amoniacul. În anii ’70 s-a descoperit că CFC este dăunător pentru stratul de ozon, aşa că începând din anii ’90 toate frigiderele şi aerele condiţionate folosesc agenţi refri-geranţi mai puţin dăunători stratului de ozon. Majoritatea modelelor vechi de frigidere şi cele mai multe dintre frigiderele mici nu au ventilatoare (ca sistem de răcire), însă cele mai noi au câte două ventila-toare. Unul se află în afara frigiderului pentru a răci compresorul şi a uşura circulaţia aerului prin tuburile de serpentină exterioare. Cel de-al doilea se află în interior şi facilitează circulaţia aerului în jurul tuburilor interioare. Acest al doilea ventilator contribuie la procesul de dezgheţare a frigiderului. Frigiderul are un circuit electric ce funcţionează (ca orice circuit electric) ca o buclă ce începe de la o susrsă de tensiune, trecând printr-un conductor, apoi printr-o rezistenţă, întorcându-se la sursa de tensiune, eventual pe o altă cale decât cea inţială. Comutatoarele şi termostatul controlează rezistenţa din circuit, întreru-pând circuitul.

Comutatorul (acţionat deobicei de pe panoul frontal al frigiderului) este elementul principal în sistemul electric al frigiderului. Ambele linii, de 220V şi 12V, sunt legate la comutator. El separă cele două linii, aplicând tensiunea selectată pe termostat şi pe rezistenţă(de încălzire). De exemplu, când este selectată linia de 220V, unul din picioruşele conectorului trece direct pe elementul rezistiv de 220V, iar celălalt pe termostat, iar prin el pe elementul rezistiv. În acest moment linia de 12V

4

este inactivă. În situaţia opusă este selectată lina de 12V, iar cea de 220V este inactivă. În partea electrică a termostatului sunt o serie de contacte de închidere/deschidere, în funcţie de temperatura frigiderului. Când contactul este închis, curentul electric trece prin circuit, având ca efect încălzirea elementului de răcire. Tubul capilar (nu apare în figură) ce porneşte de la termostat spre interiorul frigiderului, sesizează temperatura din interior şi activează termostatul. Contactele se închid/deschid în funcţie de temperatura frigiderului. Termostatul electric este asemănător unui comutator controlat de temperatură prin tubul capilar. Tubul capilar este sigilat, conţinând un gaz ce expandează sau se comprimă la schimbarea temperaturii.

Capătul tubului capilar este poziţionat pe un contact.

Schema de fiabilitate este următoarea:

5

Cordonalimentare

IntrerupatorElementrezistiv220V

TermostatButon

degivraretermostatic

Compresor

Valvaexpandare

Elementrezistiv

12V

Transformator220V->12V

Printre problemele ce pot apărea la funcţionarea unui frigider (modern) putem aminti:

- crearea unei discontinuităţi in fluxul de gaz ce circulă prin compresor şi capilare, datorită unei căderi de tensiune;

- spargerea capilarului duce la pierderea de gaz, ce poate deveni periculoasă deoarece acesta este inflamabil;

- defectarea termostatului ce va avea ca urmare funcţionarea la parametri anormali (schimbarea ciclului de funcţionare).

Strategii de mentenanţă:

- FRP – in cazul defectării (schimbarea componentei defecte sau care este pe cale de a se defecta)

- BRP- la anumite perioade de timp. Ex: urmărirea duratei unui ciclu de funcţionare a frigiderului; dezgheţarea periodică a frigiderului, in cazul modelelor mai vechi la care aceasta acţiune nu se face automat.O alta metodă de mentenanţă este plasarea frigiderului intr-un spaţiu mai aerisit, pentru ca echipamentul să lucreze la parametri normali (in cazul unui spaţiu inchis, fara aerisire, ciclul de funcţionare al frigiderului se prelungeşte, iar uzura componentelor creşte).

Propuneri de îmbunătăţire:

Utilizarea unei memorii pentru reglarea unui ciclu de funcţionare a frigiderului. Utilizarea unui afişaj electronic pe care se poate citi temperatura curentă în

interiorul frigiderului, timpul de când compresorul a început un nou ciclu, eventual un dispozitiv ce semnalează căderea tensiunii si oprirea ciclului de funcţionare ce are ca urmare dezgheţarea frigiderului.

Utilizarea unui afişaj ce poate arăta ce tipuri de alimente pot fi păstrate la o anumită temperatură.

6