1.- Partiendo de un ciclo de refrigeración ideal, considerando que el sumidero de Calor es de 30oC y la carga debe mantenerse a 0oC, empleando los diagramas de los refrigerantes disponibles, prepare una tabla con los siguientes datos: i) Presiones de evaporador y condensador (absolutas), y, Diferencia entre zonas de alta y baja presión. Si se recomienda que si el diferencial de presión entre zonas es mayor que 50 lb/plg2, se emplee compresores recíprocos, y si está por debajo de 22, se use del tipo centrífugo, de acuerdo con la tabla anterior, recomiende el tipo de compresor a usar en cada caso. ii) Razón de hp/tonelada de refrigeración iii) Razón de Flujo de calor de condensación/tonelada de refrigeración Considerando los resultados de los cálculos previos, ¿qué refrigerante emplearía en su sistema de refrigeración?

Como la temperatura del sumidero está a 30 oC, nuestra temperatura en el condensador debe de estar por encima, aproximadamente a 40 oC.

Para el evaporador, la temperatura debe de estar por debajo de la temperatura de la carga, aproximadamente a -10 oC.

De los gráficos de los refrigerantes encontramos las presiones máximas y mínimas que se dan en el sistema. A continuación se presenta la tabla con las presiones máximas y mínimas para los diferentes tipos de refrigerantes y sus variaciones de presión entre máximas y mínimas presiones.

Tabla 1. Mínimas y máximas presiones en el sistema

Refrigerante R12 R22 R134 R717P compresor (bar) 9,8 16,5 10 16,5P evaporador (bar) 2,3 3,5 2 3Δ Presión (bar) 7,5 13 8 13,5Δ Presión (Psi) 108,77 188,54 116,02 195,79

Como podemos observar las diferencias de presiones son mayores a 50 psi por lo que utilizaremos compresores recíprocos.

A continuación se presentan los detalles técnicos de los compresores a elegir.

Tabla 2. Datos técnicos del compresor

De la tabla hemos escogido dos tipos de compresores que abarcan las cuatro condiciones de trabajo. A continuación se presentan los compresores elegidos.

Tabla 3. Compresores elegidos para cada tipo de refrigerante

R12 R22 R134 R717LF 2-10 LF 2-20 LF 2-10 LF 2-20

Pres. Max [Bar] 10 20 10 20Potencia [kW] 1,5 1,5 1,5 1,5Potencia [hp] 2,01 2,01 2,01 2,01

Para encontrar la razón de hp/tonelada de refrigeración y la razón de Flujo de calor de condensación/tonelada de refrigeración es necesario encontrar la entalpia en los cuatro puntos del sistema.

A continuación se presentan los valores encontrados.

Tabla 4. Entalpia en los cuatro puntos del sistema

R12 R22 R134 R717h1 [kJ/kg] 343 400 393 1450h2 [kJ/kg] 372 440 425 1710h3 [kJ/kg] 240 255 256 390h4 [kJ/kg] 240 255 256 390

Una vez obtenidas las entalpias procedemos a calcular el flujo másico y flujo de calor en el compresor. A continuación se presenta una tabla con los resultados.

Tabla 5. Flujo másico y flujo de calor en el compresor

R12 R22 R134 R717Flujo másico [kg/h] 186,206897 135 168,75 20,7692308Flujo de calor [kJ/h] 19179,3103 19575 23118,75 22015,3846Flujo de calor [Ton ref]

1,51487301 1,54612646 1,82602867 1,73887963

Ahora procedemos a calcular el flujo de calor en el condensador.

Tabla 6. Flujo de calor en el condensador

R12 R22 R134 R717Flujo de calor [kJ/h]

-24579,3103 -24975 -28518,75 -27415,3846

Finalmente podemos encontrar la razón de hp/tonelada de refrigeración y la razón de Flujo de calor de condensación/tonelada de refrigeración.

Tabla 7. Razón de hp/tonelada de refrigeración

R12 R22 R134 R717[hp]/ [Tonref] 1,32684389 1,30002303 1,10074942 1,1559167[kJ/h]/[kJ/h] 0,28142359 0,27573488 0,23346895 0,24516993

Tabla 8. Razón de Flujo de calor de condensación/tonelada de refrigeración

R12 R22 R134 R717[kJ/h]/[Tonref] -

16225,3272-

16153,2712-

15617,9093-

15766,1198[kJ/h]/[kJ/h] -1,2815534 -

1,27586207-

1,23357664-

1,24528302

Una vez obtenidos los resultados, podemos ver que refrigerante nos conviene en nuestro sistema.

Como podemos observar, las diferencias de presiones son menores al utilizar el refrigerante R-12, esto nos indica que el compresor deberá realizar menor trabajo para llegar de una presión a otra, mientras que para el refrigerante R-134a el compresor deberá realizar mayor trabajo. Observando los valores lo más eficiente seria utilizar el refrigerante R-12 pero existe un detalle importante por el cual no escogería ese refrigerante. El refrigerante R-12 pertenece al grupo de los clorofluorocarbonos (CFC’s) y estos son considerados los principales causantes del desgaste de la capa de ozono. Tampoco escogería el refrigerante R-22 ya que entra en el grupo de los hidroclorofluorocarbonos (HCFC). El Protocolo de Montreal prohíbe el uso de los CFC’s y ya se está prohibiendo la producción de los HCFC. Por este motivo escogería el refrigerante R-134 que entra en el grupo de los Hidrofluorocarbonos (HFC’s) y estos fueron creados como alternativas para los CFC’s y los HFC’s.

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