1

Fundamentos de Refrigeración

Material de Educación Básica

Fundamentos de Refrigeración

Por qué refrigerar ?

Para proteger los alimentos contra:– Microorganismos– Bacterias– Descomposición química

Para mantener el aire fresco – Crear condiciones de confort

2

Refrigeration Fundamentals 3

Sistema de Refrigeración: necesidades

Crecimiento bacteriano

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 10 20 30 40Tiempo en horas

Can

tidad

30°C25°C20°C18°C15°C

• refrigeración– disminuye la

proliferación de micro-organismos

– reduce la destrucción de la comida

Refrigeration Fundamentals 4

Fundamentos de Refrigeración

• Enfriamiento evaporativo• Refrigerantes• Diagrama de Molliere• Sistema de Refrigeración

3

Refrigeration Fundamentals 5

Enfriamiento evaporativo: historia

• Egipto >1000 a.C.– Agua para beber – poros en la cerámica de la vasija

• el agua se evapora en la superficie

– tejados de las casas• al aire seco evapora bajando la

temperatura de las tejas

– evaporación superficial• a veces en las capas de hielo

Refrigeration Fundamentals 6

Enfriamiento evaporativo: natural• Cuerpo humano

– sudor– permite temperatura

corporal inferior a la temperatura ambiente

• Plantas– evaporan 10 veces el

agua que necesitan– mantienen el ambiente

estable

4

Refrigeration Fundamentals 7

Enfriamiento evaporativo: proceso• Evaporación

– fuera del recipiente– parte del líquido sale

• Transporte de calor– alto calor de evaporación– buen contacto térmico– enfriamiento efectivo

• ¿Como conseguir la continuidad en este proceso?

?

Refrigeration Fundamentals 8

Enfriamiento evaporativo: ebullición

• Temperatura constante– calor de evaporación– presión constante = temperatura constante

0

50

100

150

200

Tiempo de calentamiento

Tem

pera

tura

en

°C

liquido 2 fases vapor

5

Refrigeration Fundamentals 9

Refrigerantes: Puntos de ebulliciónRefrigerante Temp ebullicion Comentarios

R 718 +100 °C AguaR 600a -11.7 °C iso-ButanoR 717 -33.3 °C AmoniacoR 290 -42.1 °C PropanoR 11 +23.8 °C CFCR 12 -29.8 °C CFCR 13 -81.4 °C CFCR 22 -40.8 °C H- CFCR 500 -33.5 °C CFCR 502 -45.4 °C CFCR 134a -26.1 °C CFC sustituye a R 12R 125 -48.6 °C CFC sin mezcla / sustituye R 502R 32 -51.8 °C CFC sin mezclaR 404A -45.8 / -46.6 °C CFC sustituye a R 22 / R 502R 407C -36.7 / -43.8 °C CFC sustituye a R 22 en ACR 410A -51.5 / -51.6 °C CFC nuevo para ACR 507 -47.1 °C CFC sustituye a R 22 / R 502

3000 m89°C• Presión de vapor

• punto de ebullición diferente• +89 °C• a 675 mbar

• 3000 m sobre el nivel del mar

100°C

Nivel del mar

• punto de ebullición normal• +100 °C• a 1013 mbar

• presión a nivel del mar

Refrigerantes: punto de ebullición

6

Temperatura en °C

Pres

ión

de v

apor

en

bar

Refrigerantes: presiones de vapor

Manómetro

Regla de refrigerante

Refrigerantes: presiones de vapor

Temperatura en °C

Pres

ión

de v

apor

en

bar

7

Punto de ebullición del agua

CalorEntalpia

Tem

pera

tura

100 C

Líquido+ Vapor

Líquido

0.47 bar80 C

2 bar120 C Vapor1 bar

Diagrama de fasesRefrigerantes

Liquido Liquido + Vapor Vapor

0.47 bar = 80ºC

Q

Pres

sión

6.2 bar = 160 ºC

1 bar = 100 ºC

2 bar = 120 ºC

8

Refrigeration Fundamentals 15

Refrigerantes: diagrama de trabajo• Diagrama de Molliere ( diagrama h,

log p )– presión ( p )– temperatura ( t )– entalpia ( h o i )

• contenido energetico especifico• calor de evaporación

– otros valores• entropía, volumen especifico ...

Refrigeration Fundamentals 16

Diagrama de Molliere

9

Refrigeration Fundamentals 17

Diagrama de Molliere

Refrigeration Fundamentals 18

Sistema de Refrigeración: principio

• Máquina de refrigeración– saca calor de una fuente fria

(p. e. frigorífico)– transporta calor a un sumidero

caliente (p.e. al ambiente)– eleva la temperatura– Necesita un aporte de energía

para el transporteFuente fría

Sumidero calienteAmbiente

RM

Q.

Q.

P

10

Refrigeration Fundamentals 19

Sistema de Refrigeración:flujo de calor

• El refrigerador se debe mantener a + 5º C

• Flujo natural de calor:– de calor a frío– desde el ambiente al frigorífico– desde el frigorífico al evaporador– desde el condensador al ambiente

• Máquina de refrigeración– bombea calor– del evaporador al condensador

-25

0

25

50

ambi

ent

frid

ge

evap

orat

or

cond

ense

r

ambi

ent

tem

pera

ture

in °C

natural heatflow

Refrigeration Fundamentals 20

Sistema de refrigeración: proceso• evaporador ( 1 )

– baja temperatura– baja presión

• condensador ( 2 )– alta temperatura– alta presión

• tubo capilar ( 3 )– “estrangulación”– mantiene la diferencia de presión

• compresor ( 4 )– bombeo de refrigeración 1

43

2Q.

Q.

P

11

Sistema de refrigeración sencillo

Compresor

Condensador Evaporador

Sistema expansor

Lado de baja presiónLado de alta presión

Sistema de refrigeración sencillo

Compresor

Evaporador

Condensador

Válvula expansiónAumenta la presión

Cede calor al ambiente

Enfria el aire / aguaReduce presión

12

Ciclo refrigeración

Entalpia

Compresor

CondensadorRecipiente

Pres

ión

Evaporador