Refrigeracion 1 parcial

Evaporadores y Condensadores

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INDICE

Contenido

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2

CONDENSADORES ............................................................................................................................... 3

Condensadores de aire.................................................................................................................... 3

Condensadores de Refrigeradores Domésticos .............................................................................. 5

Condensadores de Agua.................................................................................................................. 5

Condensadores de inmersión...................................................................................................... 6

Condensador de doble tubo ........................................................................................................ 6

Condensadores multitubulares ................................................................................................... 7

Tubos para los condensadores de agua ...................................................................................... 8

TORRE DE ENFRIAMIENTO O REFRIGERACION. .................................................................................. 9

Definición de una torre de enfriamiento ........................................................................................ 9

Clasificación de las torres de enfriamiento ................................................................................... 10

Torres de circulación natural ..................................................................................................... 10

Torres de tiro mecánico ............................................................................................................ 11

EVAPORADORES ................................................................................................................................ 13

Evaporadores para refrigerantes domésticos ............................................................................... 13

Evaporadores para refrigeradores de una sola temperatura ................................................... 13

Evaporadores para Refrigerantes de dos Temperaturas .......................................................... 14

Clasificación de Evaporadores:...................................................................................................... 15

Evaporadores enfriados por aire ............................................................................................... 15

Evaporadores Enfriadores de Líquido ....................................................................................... 16

Evaporadores de Contacto ........................................................................................................ 17

Evaporadores Especiales ........................................................................................................... 17

CONCLUSION ..................................................................................................................................... 19


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INTRODUCCION

La transmisión de calor es necesaria en los procesos industriales y usos domésticos

actuales mediante esta transmisión se consiguen ahorros de costos energéticos y máximo

aprovechamiento de la energía ya disponible en el sistema.

Los fluidos por tanto se calientan o se refrigeran para seguir siendo aprovechados dentro

del proceso gracias a los intercambiadores de calor, puesto a que todo el sistema de

refrigeración es cíclico solo se busca obtener un medio frío.

Cada vez el uso de la refrigeración y el aire acondicionado va creciendo y se encuentran

más aplicaciones; hace unos años, el principal uso de la refrigeración era para la producción

de hielo, pero ahora es algo esencial con lo cual el ser humano ya no puede estar puesto a

que es usada en la producción, distribución y almacenaje de los alimentos, así como también

de las medicinas.

El objetivo principal del aire acondicionado es estar más confortable, por ello también se

usa para el confort en los automóviles.


3 CONDENSADORES

El condensador es un intercambiador en el cual se absorbe calor por medio del refrigerante

durante el proceso de evaporación es cedido a la etapa de condensación. Dicho condensador

esta para transmitir tal calor al medio en el que este, ya sea agua o aire.

De acuerdo al calor que está cediendo el vapor en condiciones de alta presión y

temperatura, su temperatura baja al punto de saturación y el vapor comienza a condensarse

transformándose en líquido, de ahí su nombre de condensador.

“El calor que el condensador ha de evacuar comprende:

a) El calor sensible de los vapores sobrecalentados;

b) El calor latente de licuefacción;

c) El calor sensible del líquido hasta una temperatura que

se aproxima en lo más posible a la del medio de

enfriamiento.”

(Rapin, 2001, p.107)

Condensadores de aire El aire es un importante protagonista en el proceso de condensación del cual se pude

disponer gratuitamente y en cantidades ilimitadas; por consiguiente, este fue el primer

seleccionado para obtener de forma económica la condensación de los vapores del fluido

refrigerado.

No obstante, el aire tiene un calor especifico muy bajo (Cpa=1KJ/Kg de aire seco), y por

otra parte, el coeficiente global de transmisión térmica entre un gas y un vapor condensante

es igualmente débil. Dichas características obligan a mover grandes cantidades de aire y que

deba existir una gran superficie de intercambio para cantidades de calor relativamente

reducidas, esto conlleva a necesitar de aparatos muy voluminosos.

El condensador más usual es el tubo con aletas en su exterior, las cuales son para disipar

el calor al medio ambiente.

En su construcción se tienen tres parámetros a considerar.

1. La superficie de intercambio, abarcando:

a) La superficie interna del tubo serpentín (o superficie primaria);

b) La superficie de las aletas (o superficie secundaria). La cantidad de aletas está

limitada por la necesidad de que exista entre ellas un espacio suficiente para

el paso del aire a mayor velocidad posible.


4 Es indispensable de cada punto que exista un contacto íntimo entre la

superficie y la superficie secundaria.

2. El origen del metal que constituye las superficies primaria y secundaria es el

segundo parámetro. En general, se emplea un tubo de cobre para la superficie primaria

y láminas de aluminio para la superficie secundaria. En casos especiales se emplea

un tubo de cobre con aletas de latón o de cobre.

Los metales empleados en cada superficie se utilizan principalmente por su buena

conductividad térmica.

3. El coeficiente de transmisión total del condensador, que se encuentra en función

de la velocidad del aire a través del haz de condensación, nos da el tercer parámetro.

El paso del aire se obtiene mediante un ventilador independiente (Grupos

motocompesores herméticos y herméticos accesible) o por una hélice fijada en el

extremo del eje del motor sobre la cubierta de la polea motriz.

Dicha hélice puede aspirar el aire que esta sobre el condensador descargándolo

sobre el motor de accionamiento, o de lo contrario descargar el aire sobre el

condensador. La primera solución nos es más útil ya que ayuda al enfriamiento del

motor de accionamiento. Es el único sistema usado en los grupos de motocompesores

herméticos y herméticos accesibles.

Los condensadores pueden fabricarse de una sola hilera de tubería y se construyen con un

área frontal relativamente pequeña y varias filas superpuestas a lo ancho.

Un diseño muy usado por varios fabricantes son los que se ilustran a continuación;

Variando en forma, tamaños, materiales, etc. Pero siempre usando el

mismo principio. Tienen como características principales fácil

instalación y bajos costos de mantenimiento.

“Escuela Tecnologica, Instituto Tecnico General. (2007). Condensadores [Tipos de

Condensadores de Aire]. Recuperado de

http://www.itc.edu.co/carreras_itc/mantenimiento/aire/condensadores.htm.”


5 Condensadores de Refrigeradores Domésticos

Los refrigeradores de tipo doméstico, puesto a que son instalaciones de potencia muy

reducida se emplea con método de circulación de aire natural. Construidos inicialmente con

tubos y aletas, ya no se realizan actualmente de dicha forma, ya que los tubos con aletas se

llenaban muy rápido de polvo y éstos ubicándose debajo del mueble existía el hecho de que

además la velocidad del aire fuese muy débil con ello favoreciendo la acumulación de

depósitos de polvo y suciedad sobre las aletas.

Para esto se han adoptado diversas soluciones que nos da una mejor condensación de los

vapores comprimidos, eliminando el inconveniente que existe en los condensadores con

aletas cuyo rendimiento se ve reducido por los depósitos de polvo antes mencionados.

“1ª solución: consiste en una tubería que forma un serpentín aplicada sobre

una simple hoja metálica con la que mantiene un perfecto contacto;

2ªsolución: el mismo dispositivo anterior, pero con la chapa perforada para

evitar cualquier resonancia producida por ruidos y vibraciones;

3ªsolución: con el mismo objetivo anterior el serpentín está fijado sobre un

enrejado de hilos de acero. Todos estos condensadores se emplazan en la pared

trasera del mueble, a una distancia de 5 a 6 cm de la misma. “

(Rapin, 2001, p.110)

Condensadores de Agua

El agua de condensación es usada principalmente por su bajo costo y por manejar

presiones de condensación bajas y porque además se tiene un mejor control de la presión de

descarga. Habitualmente es empleada una torre de enfriamiento para disminuir la temperatura

del agua hasta una cercana a la del bulbo húmedo, haciendo posible un flujo continuo y

economizar el consumo de agua.

Estos condensadores poseen un diseño compacto por las extraordinarias condiciones de

transferencia de calor que entrega el agua.

En las máquinas frigoríficas de tipo comercial se utilizan tres tipos distintos de

condensadores de agua.


6 Condensadores de inmersión

Es el conjunto del condensador-recipiente agrupados en un solo conjunto. En el interior

de la envolvente, que trabaja como depósito frigorígeno condensado, va instalado el haz

tubular en forma de serpentín en el cual circula el agua de enfriamiento.

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del Frío [Condensador de inmersión.]”

Al contacto con el tubo por cuyo interior circula el agua, el vapor comprimido cede su

calor y se condensa.

El consumo de agua de circulación está en función de la cantidad de calor que debe de

retirarse y de la diferencia de temperatura del agua entre la entrada y la salida de la misma.

Para un funcionamiento normal, se admite un recalentamiento de 8 a 12ºC del agua de

circulación. Dichos condensadores se usan en máquinas de 1200 a 3500 W.

Condensador de doble tubo

Se utilizan simultáneamente con los condensadores de inmersión, están conformados por

dos tubos concéntricos dentro de los cuales el fluido frigorígeno y el agua que sirve para su

condensación están circulando a contracorriente. Se construyen con tubos de cobre rojo

estándar en diámetros de 8 X 10, 10 X12, 12 X 14 mm, etc., que corresponden a los de 3/8”,

1/2”, 5/8” etc., en las series en pulgadas.

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del Frio [Condensador de agua a

contracorriente.]”


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Estos condensadores son fabricados a base de dos tubos introducidos uno dentro del otro

y curvados mediante una herramienta especial, evitando la formación de codos. La extensión

de los tubos está limitada por la longitud estándar de los rollos de tubo normalmente

distribuidos. Es necesario un recipiente que sirva de depósito al líquido condensado.

En este tipo de condensadores el vapor se comprime en el interior del espacio formado

por los dos tubos concéntricos. El calentamiento del agua va desde 8 a 12ºC.

Condensadores multitubulares

Debido al costo en estos tipos de condensadores solamente son utilizados en máquinas

cuya potencia sea superior a los 12 000 W, o bien en dado caso que la potencia sea menor su

instalación deberá justificar su empleo. Están formados por una argolla de acero cerrada en

sus extremos por dos laminas tubulares sobre las cuales se mandrina un haz de tubos que

componen la superficie de intercambio térmico. Estos tubos generalmente están compuestos

de cobre rojo con aletas chapadas en su exterior. La argolla está realizada generalmente con

tubo de acero alargado sin soldaduras de igual manera las placas tubulares en los extremos

son de acero. Las tapas son de fundición estancas al agua, y su ondula miento asegura en

cada tubo del haz interior una velocidad de paso de agua comprendida de 1 a 2 m/s.

La condensación del fluido se lleva a cabo en el espacio disponible entre la argolla y el

haz tubular. El espacio ubicado entre la parte inferior de la argolla y el haz de condensación

sirve de depósito para el líquido condensado. Los materiales empleados usualmente son

aleaciones de cobre y níquel, particularmente resistentes a la corrosión del agua.

La temperatura del agua sufre menos modificaciones que la del aire durante el proceso

estival, motivo por el cual el rendimiento de un compresor con condensador enfriado por

agua es mejor.

“Rapin, Pierre.

(1997). Instalaciones

frigoríficas [Condensador

multitubular.]”


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Tubos para los condensadores de agua

“Los tubos usados en la fabricación de los condensadores de agua pueden

clasificarse de dos tipos:

o Tubos con aletas moleteadas

El tubo posee un aleteado exterior, obteniendo, obtenido por moleteado del

tubo liso (fig.3.24). El aumento en la calidad del intercambio térmico que se

consigue permite disminuir el tamaño del condensador.

Fig. 3.24. Tubo con aletas moleteadas.

o Tubos con aletas postizas

En este caso, las aletas generalmente de cobre, son insertadas bajo la forma de

una banda ondulada colocada de forma helicoidal sobre un tubo central. El

conjunto se emplaza en el interior de una cubierta tubular que constituye el

tubo exterior (fig. 3.25).

Fig. 3.25. Tubo con aletas postizas.”

(Rapin, 1997, p.195)


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TORRE DE ENFRIAMIENTO O REFRIGERACION.

Definición de una torre de enfriamiento

Son equipos usados para enfriar agua y otros medios a temperaturas próximas las

ambientales; estas en grandes volúmenes.

Su uso comúnmente se da en plantas de energía, refinería de petróleo, plantas

petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.

Las torres de enfriamiento varían en tamaño desde pequeñas estructuras hasta muy

grandes, que pueden sobrepasar los 120 metros de altura y 100 metros de longitud.

“Juan F. Coronel Toro. (2003). [EVAPORADORES , CONDESADORES Y

TUBERIAS](http://www.jfcoronel.org)”

El objetivo principal en la refrigeración es el de enfriar el agua procedente del

condensador, para ello esparcen dicha agua sobre una corriente de aire exterior. La

clasificación aire/agua más usual es contracorriente, aunque también existe el flujo cruzado.


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En el caso de las torres con flujos a contracorriente el aire exterior recién ingresado en la

torre por su parte inferior se encuentra con un agua en su punto de salida (ya enfriada) y el

aire a la salida es el que está en contacto con el agua más caliente (agua a la entrada).

Existen sistemas de enfriamiento abiertos y cerrados. Cuando el sistema es cerrado, el

agua no entra en contacto con el aire de fuera. Como resultado la contaminación del agua de

las torres de enfriamiento por los contaminantes del aire y microorganismos es casi nula.

Clasificación de las torres de enfriamiento

La forma más fácil y usual de clasificar las torres de enfriamiento es según la forma en

que se mueve el aire a través de éstas.

Torres de circulación natural

A su vez se pueden clasificar en dos tipos, en torres atmosféricas y torres de tiro natural.

Las torres atmosféricas usan las corrientes de aire de la atmósfera. El mueve de manera

horizontal y el agua cae de manera vertical a esto se le conoce como flujo cruzado. Este tipo de

torres son de una sección transversal pequeña, pero de gran altura. Se tienen que instalar en lugares

muy despejados, de forma que no exista obstáculo alguno que impida la libre circulación de aire a

través de la torre. El costo inicial de esta torre es un tanto elevado debido a su gran tamaño, sin

embargo, el costo de mantenimiento es menor puesto a que no cuenta con partes móviles.

La torre de tiro natural es aquella en la cual el aire de trabajo es inducido por una gran chimenea

situada en el relleno. La diferencia existente entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico es

el principal motivo por el cual se crea el tiro de aire a través de la torre. La diferencia entre

velocidades del viento que circula a nivel del suelo y el viento que circula por la parte superior de la

chimenea ayuda a establecer el flujo de aire.

Gracias a estos motivos, las torres de tiro natural deben ser altas y, además, tienen que

considerar una transversal grande para así facilitar el movimiento ascendente del aire. Al igual que

las torres atmosféricas estas tienen bajos costos de mantenimiento y son adecuadas para enfriar

grandes caudales de agua. Y tampoco tiene partes mecánica móviles.


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“Quispe, Sandra Melania. (2007). Torres de Enfriamiento [Esquema de Torre

de Tiro Natural.]Obtenida de http://galeon.com/jackzavaleta/balw6.pdf”

Torres de tiro mecánico

Las torres de tiro mecánico aportan un control total sobre el suministro del caudal de aire.

En este caso hablamos de torres compactas, con una sección transversal y una altura de

bombeo relativamente pequeñas en comparación con las torres de tiro natural antes vistas.

En dichas torres se puede controlar de forma más precisa la temperatura del agua de salida.

Si el ventilador se ubica en la entrada del aire, el tiro es de tipo forzado, cuando este se

encuentra en la zona de descarga del aire, se entiende que son de tiro inducido.

En las torres de tiro forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de

la misma. Estas son casi siempre, de flujo contracorriente, a comparación de las torres de tiro

inducido, éstas son más eficientes. Un inconveniente a tener en cuenta es que puede darse el

caso en el que exista una recirculación del aire de salida hacia la zona de baja presión,

formada por el ventilador en la entrada de aire.

“Quispe, Sandra Melania. (2007). Torres de Enfriamiento [Torres de Tiro

Forzado.]Obtenida de http://galeon.com/jackzavaleta/balw6.pdf”


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En las torres de tiro inducido pueden existir de flujo a contracorriente o flujo cruzado. El

flujo a contracorriente significa que el aire se mueve verticalmente a través del relleno, de

manera que nuestros fluidos de trabajo (agua y aire) tengan la misma dirección, pero en

sentido opuesto. Una de las ventajas principales que tiene tipo de torres es que el agua más

fría se pone en contacto con el aire más seco, logrando así un mejor rendimiento.

“Quispe, Sandra Melania. (2007). Torres de Enfriamiento [Torre de Flujo a

Contracorriente y Tiro Inducido.]

Obtenida de http://galeon.com/jackzavaleta/balw6.pdf”

En las torres de flujo cruzado, el aire circula en dirección perpendicular al agua que

desciende. Dichas torres tienen una altura menor que las torres de flujo a contracorriente,

debido a que la altura total de la misma es prácticamente igual a la del relleno.

“Quispe, Sandra Melania. (2007). Torres de Enfriamiento [Torre de Flujo

Cruzado (Tiro Inducido).]

Obtenida de http://galeon.com/jackzavaleta/balw6.pdf”


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EVAPORADORES

El evaporador, al igual que el condensador, es un intercambiador de calor cuyo objetivo

es el de absorber el flujo térmico proveniente del medio a enfriar.

“El flujo térmico del fluido frigorigeno al medio exterior se rige por las

mismas leyes físicas cualquiera que sea el aparato ya sea evaporador o

condensador y depende:

a) del coeficiente global de transmisión de calor del evaporador;

b) de la superficie del evaporador

c) de la diferencia existente entre la temperatura del elevador y

del medio a enfriar.”

(Rapin, 2001, p.115)

La clasificación de los evaporadores puede realizarse tomado como criterio diferenciador

la función atribuida al evaporador -enfriamiento del aire, enfriamiento de los líquidos,

congelación de un líquido-, pero en algunos casos su objetivo es múltiple, como es el caso

característico de los refrigeradores de tipo doméstico.

Evaporadores para refrigerantes domésticos

Después de haber experimentado una evolución continua durante bastante tiempo, la

forma de los evaporadores domésticos de una sola temperatura para haberse estabilizado. No

obstante, por el lado de los refrigeradores de dos temperaturas no ocurre lo mismo.

Evaporadores para refrigeradores de una sola temperatura

Formados casi en su mayoría por un circuito integrado y fabricados siguiendo el

procedimiento de “Rol Bond” el cual consiste en depositar por medio de un útil especial,

sobre una chapa previamente cepillada, una pasta de anti-adhesiva que sigue al trazado

establecido en función de las dimensiones del circuito frigorífico. Otra chapa idéntica a la

anterior recubre el trazado que queda embutido entre las dos chapas.


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“Evaporador de aluminio con circuitos

tubulares integrados.”

El conjunto se lamina tanto en frio como en caliente hasta obtener una soldadura

molecular de las dos chapas.

Evaporadores para Refrigerantes de dos Temperaturas

El evaporador en la parte de congelador es un “evaporador-cuba” abierto en su parte

frontal. El evaporador del compartimiento de refrigeración es un evaporador de placa puesto

en la pared de fondo del compartimiento.

“Conjunto evaporador de aluminio con

circuitos tubulares integrados.”


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Clasificación de Evaporadores:

➢ Evaporadores enfriadores de aire;

➢ Evaporadores enfriadores de líquido;

➢ Evaporadores de contacto;

➢ Evaporadores especiales: estanterías refrigeradas, placas y tubos eutécticos.

Evaporadores enfriados por aire

Éstos son los evaporadores más comúnmente usados en instalaciones comerciales, están

formados por un haz aleteado de tubo de cobre y aletas de aluminio. Esto formado por medio

de un tubo serpentín en el cual circula el fluido frigorífero a una velocidad considerable para

que permita el retorno del aceite hacia el compresor.

Evaporadores con Circulación Natural de Aire

Estos evaporadores usados para la refrigeración de vitrinas, las tapas laterales están

limitadas por la altura de las aletas y ayudan a la fijación del evaporador.

Se emplean, de igual forma, para la refrigeración de cámaras frías donde los movimientos

del aire son lentos.

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del Frío

[Evaporador con Circulación Natural de

Aire.]”


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Evaporadores con Circulación Forzada de Aire

Se emplean gracias a su más reducido tamaño en las instalaciones frigoríficas con algunas

excepciones. Cada vez más toman la forma de evaporadores de techo, permitiendo así tener

libres las paredes de las cámaras frías.

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del

Frío [Evaporador Mural de Aire

Forzado.].”

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del

Frío [Evaporador de Techo.].”

Evaporadores Enfriadores de Líquido

Usados para la refrigeración de líquidos, estos evaporadores pueden armarse por medio de un

serpentín de tubo liso, tomando la forma del depósito que contiene el líquido a enfriar, o de igual

manera instalados para enfriar agua, una salmuera o N solución que sea incongelable.

“Rapin, Pierre. (2001). Formulario del Frío

[Evaporador de Doble Tubo].”


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Evaporadores de Contacto

Este tipo de evaporador se presenta en forma de placa fría, sobre dicha placa se encuentra

en contacto con un serpentín de tubo de cobre unido por grapas, por una pasta que sirve de

conductor, o en dado caso por soldadura de estaño. Usualmente esta placa es de acero

inoxidable, con aislante que cubre la parte superior donde se encuentra el acoplamiento del

serpentín de tubo de cobre.

Evaporadores Especiales

Estantes Refrigerados

Están formados por serpentines soldados sobre una chapa o

sobre varillas metálicas que forman estantes en los cuales se

coloca el producto a refrigerar. Este evaporador preferentemente

se usa para tener una congelación rápida.

“Conservador de Tipo Vertical para

Exposición de Productos Congelados”

Placas Eutécticas

Se conforma por serpentines colocados en el interior de cajas envolventes de chapas planas

de hacer. El espacio que existe entre tubos del serpentín viene ocupado por una solución

eutéctica que se solidifica a baja temperatura.

Se emplea donde se requiera un almacenamiento móvil de frio, y la adición de temperatura,

después de un tiempo determinado tiempo de servicio, este se puede efectuar en el garaje o

estación de parada mediante un grupo destinado al enfriamiento de estos evaporadores.

“Rapin, Pierre.

(2001). Formulario del Frío

[Placa eutéctica. Vista corte

exterior y corte parcial].”


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Tubos Eutécticos

Así mismo existen los tubos eutécticos, en este caso el envolvente, de sección, está

formado por hojas de plástico traslúcido. Su poco peso y la inexistencia de toda corrosión

posible en el exterior son los puntos fuertes de estos aparatos.

“Rapin, Pierre.

(2001). Formulario del Frío

[Tubos eutécticos.].”


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CONCLUSION

Los evaporadores y condensadores son elementos de suma importancia en las industrias

al igual que en los hogares, puesto a que ofrecen muchos usos, pero siendo el enfriamiento

de un medio lo más usado en estos tipos de sistemas.

En dicha investigación se desgloso de manera general las aplicaciones de todo tipo que se

pueden conocer, tanto en el hogar, en la industria como para uso comercial. Tomando en

cuenta eso se podía tener demasiadas variantes de los sistemas, puesto a que podían cambiar

en los materiales de manufacturación, tamaño, cantidad de placas, refrigerantes, accesorios,

percentiles, etc.

Con dichas características se puede elegir uno acorde a nuestras necesidades sin necesidad

de externos.

Todos los conceptos manejados en la investigación fueron lo más resumidos posible, esto

para que se entienda de mejor manera.

Al finalizar dicha investigación, se nos es más fácil comprender la refrigeración y los

procesos que la comprenden, al igual que los medios en los que se encuentren.


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BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía ((1999).). En P. &. Rapin, Formulario del frio. Barcelona, España: Marcombo.

Evaporadores, Condensadores y Tuberias. (s.f.). Obtenido de

http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanica-

general/Apuntes/EVAPORADORES%20,%20CONDESADORES%20Y%20TUBERIAS.pdf

Mendoza Carranza Javier, Q. L. (2007). TORRES DE ENFRIAMIENTO. Obtenido de BALANCE DE

MATERIA Y ENERGIA: galeon.com/jackzavaleta/balw6.pdf

P. J. Rapin, P. J. ( 1997). En Instalaciones frigoríficas, Patrick Jacquard (pág. 712). Marcombo,.

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