Refrigeración y Aire Acondicionado Unidad 1

8/18/2019 Refrigeración y Aire Acondicionado Unidad 1

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REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

UNIDAD 1 REFRIGERACION

La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de uncuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarsede mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se midecon la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor delobjeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitiresa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas.

Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, sonllamados refrigerantes.

La refrigeración es el proceso de conservación por tratamiento físico, que consiste enmantener un alimento o producto en buenas condiciones de temperatura (de -3ºC a 5ºC)para disminuir o inactivar microorganismos en reproducción.La reducción de temperatura se realiza extrayendo energía del cuerpo, generalmentereduciendo su energía térmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo.

La refrigeración, aplicación médica, industrial, y doméstica de todo tipo depende de lossistemas de refrigeración. Durante la década de los 90 casi todos los países firmaron yconsecuentemente ratificaron el Protocolo de Montreal de san Ignacio y sus correccionesposteriores. Este acuerdo incluye una escala de tiempo estricto para la desaparición derefrigerantes que atacan el ozono y requiere el uso provisional hasta su sustitución porrefrigerantes que no dañen el ozono.

Este cambio resultó en el aumento de la variedad de refrigerantes de uso comúnexistentes de 3 a 4 veces mayor y en la necesidad de asegurarse de que las prácticas delos ingenieros sean muy exigentes.

La firma del Acuerdo de Kioto hace que aumente la necesidad de las prácticas ya quemuchos de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerablecantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente alcalentamiento global.

La gama de aparatos de refrigeración para la enseñanza y software de ordenador de laempresa ha sido diseñada para enseñar a los estudiantes los principios básicos de larefrigeración, para así asegurarse de que la próxima generación de ingenieros sea capazde comprender y contribuir a los cambios fundamentales que están ahora dándose lugaren la industria de la refrigeración.

1.1 CICLO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN.

En la figura se superponen un esquema de un sistema de refrigeración y un gráficode Mollier para destacar la correlación que existe entre ambos cuando se identificanlos procesos que se llevan a cabo en cada uno de los cuatro componentes principalesde un sistema de refrigeración con los puntos característicos que identifican cada unode los pasos en el diagrama de Mollier.

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1mico


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Diagrama de un ciclo básico de refrigeración

Debemos recordar que el objeto de un proceso de refrigeración es extraer calor de los, delos materiales: alimentos, bebidas, gases y de cualquier otro material que deseemosenfriar, valiéndonos de los principios de la física como del comportamiento de los fluidos ymateriales desarrollados durante el avance de la tecnología.

Como su nombre, ciclo, lo indica, se trata de un proceso cerrado en el cual no hay pérdidade materia y todas las condiciones se repiten indefinidamente.Dentro del ciclo de refrigeración y basado en la presión de operación se puede dividir elsistema en dos partes:

Lado de alta presión: parte del sistema que está bajo la presión del condensador.

Lado de baja presión: parte del sistema que está bajo la presión del evaporador.


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LADO DE ALTA PRESIÓN

Compresor:(1-2) Comprime el refrigerante enforma de gas sobrecalentado. Este es un proceso aentropía constante y lleva el gas sobrecalentado de la presión de succión (ligeramente pordebajo de la presión de evaporación) a la presión de condensación, en condiciones de

gas sobrecalentado.

Condensador:(3-4) extrae el calor del refrigerante por medios naturales o artificiales (forzado). Elrefrigerante es recibido por el condensador en forma de gas y es enfriado al pasar por lostubos hasta convertir toda la masa refrigerante en líquido; su diseño debe garantizar elcumplimiento de este proceso, de lo contrario se presentarán problemas defuncionamiento. Para condensadores enfriados por aire, puede decirse que la temperaturadel refrigerante en un condensador debe estar 15K por encima de la temperaturapromedio del aire alrededor de este (temperatura del condensador = temperaturaambiente+ 15ºC).

Dispositivo de expansión:(5-6) es el elemento que estrangula el flujo del líquido refrigerante para producir una caídasúbita de presión obligando al líquido a entrar en evaporación. Puede ser una válvula deexpansión o un tubo de diámetro muy pequeño en relación a su longitud capilar.

LADO DE BAJA PRESIÓN

Evaporador :(6-7) suministra calor al vapor de refrigerante que se encuentra en condiciones de cambiode estado de líquido a gas, extrayendo dicho calor de los productos o del medio que sedesea refrigerar.El evaporador debe ser calculado para que garantice la evaporación total del refrigerantey producir un ligero sobrecalentamiento del gas antes de salir de el, evitando el peligrosoefecto de entrada de líquido al compresor, que puede observarse como presencia deescarcha en la sección, lo cual prácticamente representa una condición que tarde otemprano provocara su falla.Cumpliendo el ciclo, el sistema se cierra nuevamente al succionar el refrigerante elcompresor en condiciones de gas sobrecalentado.


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1.2 CICLO DE CARNOT

En el ciclo de Carnot todos los procesos son reversibles. Ningún otro ciclo puedetener una mayor eficiencia que el ciclo de Carnot.

El ciclo de Carnot se puede definir como el criterio de perfección para un sistema

mecánico de refrigeración. El coeficiente de operación para el ciclo de refrigeración deuna máquina de Carnot, se puede calcular como:


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Diagramas (T vs s) y (P vs h) para el ciclo de refrigeración


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El ciclo de Carnot se produce cuando una máquina trabaja absorbiendo una cantidadde calor Q1 de la fuente de alta temperatura y cede un calor Q2 a la de bajatemperatura produciendo un trabajo sobre el exterior.El rendimiento viene definido, como en todo ciclo, por:

Es mayor que cualquier máquina que funcione cíclicamente entre las mismas fuentesde temperatura. Una máquina térmica que realiza este ciclo se denomina máquina deCarnot.

El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos isotermos (a temperaturaconstante) y dos adiabáticos (aislados térmicamente). Las aplicaciones del Primerprincipio de la termodinámica están escritas acorde con el Criterio de signostermodinámico.

Expansión isoterma:(Proceso 1 → 2 en el diagrama) Se parte de una situación en que el gas se encuentraal mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. En este estadose transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gasse expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T1 ymantiene su temperatura constante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiar latemperatura tampoco lo hace su energía interna, y despreciando los cambios en laenergía potencial y la cinética, a partir de la 1ª ley de la termodinámica vemos quetodo el calor transferido es convertido en trabajo:

Diagrama del ciclo de Carnot en función de la presión y el volumen.


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Expansión adiabática:(2 → 3) La expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansiónpueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aíslatérmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Estaexpansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente latemperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al

enfriarse disminuye su energía interna, con lo que utilizando un razonamiento análogoal anterior proceso:

Esta vez, al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante:

Compresión isoterma:(3 → 4) Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2 y elgas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperatura porque va cediendocalor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna,y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema:

Al ser el calor negativo, la entropía disminuye:

Compresión adiabática:(4 → 1) Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentandosu temperatura hasta el estado inicial. La energía interna aumenta y el calor es nulo,habiendo que comunicar un trabajo al sistema:

Al ser un proceso adiabático, no hay transferencia de calor, por lo tanto la entropía novaría:


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Diagrama del ciclo de Carnot en función de la temperatura y la entropía.

1.3 CICLOS REALES DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN

La utilización del frío es un proceso conocido ya desde muy antiguo; en el siglo XII loschinos utilizaban mezclas de salitre con el fin de enfriar agua; los árabes en el siglo XIII

utilizaban métodos químicos de producción de frío mediante mezclas; en los siglos XVIy XVII, investigadores y autores como Boyle, Faraday (con sus experimentos sobre lavaporización del amoníaco) etc., hacen los primeros intentos prácticos de producciónde frío. En 1834, Perkins desarrolla su patente de máquina frigorífica de compresión deéter y en1835 Thilorier fabrica nieve carbónica por expansión; Tellier construyó laprimera máquina de compresión con fines comerciales, Pictet desarrolla una máquinade compresión de anhídrido sulfuroso, Linde otra de amoníaco, Linde y Windhausen lade anhídrido carbónico, Vincent la de cloruro de metilo, etc. Un capítulo aparte mereceCarré, propulsor de la máquina frigorífica de absorción y Le Blanc-Cullen-Leslie la deeyección.Desde el punto de vista de sus aplicaciones, la técnica del frío reviste un gran interésdentro de la evolución industrial a que obliga a la continua alza de la vida.

La refrigeración tiene un amplísimo campo en lo que respecta a la conservación dealimentos (Barcos congeladores de pescado en alta mar, plantas refrigeradoras decarnes y verduras), productos farmacéuticos y materias para la industria (Plantasproductoras de hielo, unidades de transporte de productos congelados, barcos,aviones, trenes, camiones, etc.), en sistemas de acondicionamiento de airey calefacción, etc.

Esto da una idea del grandísimo interés universal que reviste el frigorífico industrialdesde el punto de vista económico, humano y social.


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La refrigeración por compresión es un método de refrigeración que consiste en forzarmecánicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado creando zonasde alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en el evaporador ylo ceda en el condensador. Un ciclo real de refrigeración como el mostrado en la figurasiguiente por compresión de vapor, difiere de uno ideal por varias razones. Entre lasmás comunes están las irreversibilidades que suceden en varios componentes. Dos

fuentes comunes de irreversibilidades son la fricción del fluido (que provoca caídas depresión) y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores.

Es aquel que permite transferir calor de un medio de baja temperatura a uno de altatemperatura.Los elementos requeridos para completar el ciclo son:• Evaporador • Compresor • Condensador • ExpansiónEste proceso puede realizarse a través del refrigerador, se extrae calor de un espacio,llamado la carga de enfriamiento, de un medio de baja temperatura. Mientras que unabomba de calor transfiere calor a un medio de altas temperaturas, llamada carga decalentamiento.

Esquema de una máquina inversa. Se representan los dos focos (caliente y frío), el proceso cíclico y los flujos de calor y trabajo.


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CICLO IDEAL DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

En este ciclo se expondrán diversos criterios que difieren del ciclo de carnot antesexpuesto, te invito analizar principalmente su arreglo, el diagrama Temperatura – Entropía (Ts), y el diagrama Presión – Entalpía (Ph).En el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, el refrigerante entra al compresor

como vapor saturado y se comprime hasta llegar a vapor sobrecalentado, luego al ceder caloral ambiente este es enfriado hasta llegar a líquido saturado en el condensador. Es entoncesestrangulado a la presión del evaporador y se evapora a medida que absorbe calor del espaciorefrigerado.

Ahora analizamos los Diagramas Ts y Ph…


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Funcionamiento de los dispositivos del sistema de refrigeración.

Evaporador;Se absorbe calor desde una región fría TL, de forma isotérmica (T4 =T1), para que latransferencia de calor sea altamente efectiva es necesario que la Temperatura desaturación del Refrigerante sea menor que la temperatura de la región fría, es decir

T1 S4, al igual que la entalpía (h1>h4), mientras que las presiones permanecen constantes proceso isobárico (P1 = P4).

Compresor:Se comprime vapor saturado del refrigerante, disminuye el volumen y aumenta supresión (P2 > P1) y por ende su temperatura (T2 > T1), obteniendo finalmente vaporsobrecalentado, en un proceso isotrópico (S1 = S2), mientras que la entalpía desalida es mayor que la entalpía de entrada al mismo (h2 > h1).

Condensador;Se transfiere calor reversible a la región caliente TH, a través de un proceso isobárico(P2 = P3), donde el refrigerante experimenta cambios de fase (vapor sobrecalentado

a líquido saturado), se puede observar que la T2 > T3 y que la entropía S2 > S3 aligual que la entalpía h2 > h3.

Válvula de estrangulamiento o de expansión;Se expande el refrigerante isoentálpicamente (h3 = h4) hasta alcanzar bajastemperaturas (T4 < T3) al disminuir la presión (P4 < P3), mientras que la entropíaaumenta (S4 < S3).

Para cada proceso, la ecuación general de energía en régimen estacionario porunidad de masa, despreciando la variación de la energía cinética y potencial estádada por:q + w = hs al - hent.

La capacidad de refrigeración, es el flujo de calor transferido en el evaporadorplanteada así:

Ộ evap= m (h1 - h4)

En el compresor y en el proceso de estrangulamiento no se transfiere calor, mientrasque sólo existe trabajo en el proceso de compresión. El coeficiente de operación delciclo está dado por:COP REF = Ộ evap = h 1 - h 4 W Comp h2 - h1


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1.4 CICLOS DE REFRIGERACIÓN DE DOBLE ETAPA Y CASCADA

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR DE DOBLECASCADA

Es un conjunto de ciclos de compresión de vapor simple en un arreglo en serie, de tal

forma que el condensador de un ciclo de temperatura inferior, proporciona calor alevaporador de un ciclo de temperatura mayor, a través de un intercambiador de calor.

La solución es utilizar un ciclo de doble cascada, y con este sistema se lograaumentar el COP considerablemente, en comparación a los ciclos de refrigeraciónsimple.Despreciando las variaciones de energía cinética y potencial en régimen estacionario yconsiderando el intercambiador de calor (condensador del ciclo inferior y evaporador del ciclosuperior) adiabático, el balance de energía se plantea:


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SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPORMULTIETAPA

En este ciclo el intercambiador de calor presente en doble cascada es sustituido poruna cámara de mezcla (llamado una cámara de evaporación instantánea) debido aque tiene mejores características de transferencia de calor.

Aplicando el balance de energía en la cámara de mezcla en condiciones adiabáticas,para determinar la entalpía, a la salida de la cámara se tiene:

X h 3 +(1-X) h 2 = 1h 9

El efecto de refrigeración por unidad de masa que atraviesa el evaporador es:

Q refrig = (1-X) (h1 – h8 )

El trabajo total suministrado al compresor por unidad de masa que atraviesa elcondensador es la suma de las dos (2) etapas, es decir:

Wcomp = (1-X) (h 2 – h 1 ) + 1(h 4 -h 9 )

El COP del ciclo de compresión de vapor de dos etapas, con refrigeración intermediaregenerativo, se sigue definiendo como:

COPREF = Ộevap

W Comp


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1.5 CICLOS DE ABSORCIÓN

Los ciclos de absorción trabajan generalmente con mezclas de dos componentesdonde una, es el fluido refrigerante y otra sirve como medio de absorción del fluidorefrigerante. Son ciclos operados por una fuente de calor. Es similar en ciertosaspectos a los ciclo de compresión a vapor de una sola etapa. Mecánicamente el

condensador, la válvula de expansión y el evaporador pueden ser idénticos a losusados en un ciclo de compresión de vapor.

Sistema de absorción

El ciclo frigorífico de absorción tiene cinco fases:

Generación:

El Calor es generado por el generador. El vapor del fluido refrigerante esta con

una densidad menor así es separado de la solución, el fluido pasa a través del

separador hasta el condensador.

La mayor parte de la solución liquida es depositada en el fondo del separador y es

conducida hacia el absorbedor a través de una válvula reductora de presión cuyo

propósito es garantizar la caída de presión para mantener las diferencias de presión

entre el generador y el absorbedor.

El absorbente regenerado normalmente contiene parte del refrigerante. Si el material

absorbente tiende a solidificar, como en el sistema agua y bromuro de litio, debe

existir el refrigerante suficiente para mantener el material absorbente en

un estado diluido.

http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml


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Condensación:

EL fluido refrigerante se condensa en el condensador por medio de la transferencia

de calor latente de condensación y el calentamiento del fluido de enfriamiento.

Expansión:

Mediante una válvula reguladora de presión pasa el líquido saturado de la región de

alta presión del condensador para otra de baja presión del evaporador.

Evaporación:

El fluido refrigerante, producido en estado líquido, entra en el evaporador donde,

como consecuencia de la baja presión y baja temperatura presente, evapora

inmediatamente (Principio de Dalton) extrayendo del ambiente circundante (agua

o aire) cantidades de calor equivalente al calor latente de evaporación.

Absorción:

La solución concentrada producida en la primera fase absorbe el vapor que proviene

del evaporador a presión. La absorción es producto de la tendencia a mezclarse de

las sustancias miscibles, por la afinidad entre el absorbente y las moléculas de

refrigerante. Si ese proceso de absorción fuese ejecutado adiabáticamente la

temperatura de la solución aumentaría y eventualmente la absorción de vapor podría

cesar, por esto el absorbedor es enfriado por agua o aire que finalmente retorna ese

calor para la atmosfera. Energía térmica liberada durante el proceso de absorción

proviene del calor de condensación, calor sensible y calor de disolución.

No debe existir la fase sólida: El par refrigerante absorbente no deben estar en la fase

sólida en el régimen de trabajo (temperatura presión).

Las presiones de operación establecidas por las propiedades físicas del refrigerante,

puede ser moderada. Altas presiones necesitan uso de equipamientos de grandes

espesores y significa mayor potencia eléctrica requerida para elevar la presión del

lado de baja para alta. Bajas presiones (vacio) necesitan de uso de equipamientos de

gran volumen y medios especiales para reducir las perdidas de presión del flujo del

refrigerante.

La Estabilidad química El fluido trabaja bajo condiciones severas por muchos años.

La inestabilidad puede causar indeseables formación de gases, sólidos o sustancias

corrosivas.

Corrosión:

Los materiales usados en la construción del equipamiento pueden corroer. Para evitar

deben ser usados inhibidores.

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos5/quiam/quiam.shtml#atmohttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/medios-comunicacion/medios-comunicacion.shtmlhttp://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/medios-comunicacion/medios-comunicacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/quiam/quiam.shtml#atmohttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml


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Seguridad:

El fluido debe ser no toxico y no inflamables si ellos están en un lugar

residencial. Procesos industriales de refrigeración son menos críticos respecto a esto.

Propiedad de transporte:

Viscosidad, Tensión superficial, difusividad térmica y difusividad de masa son

características importantes del par refrigerante absorbente. Por ejemplo, baja

viscosidad del fluido, facilita a transferencia de calor y masa y reduce problemas de

bombeo.

Calor latente:

Su valor debe ser grande para que la razón de circulación refrigerante y absorbente

sea mínima.

El Amoniaco – agua y agua – bromuro de lítio son los pares más comercialmenteusados.

Los sistemas de absorción son clasificados como:

Sistemas continuos: Cuando el sistema refrigera continuamente y es conocidocomo sistema de absorción continua.

Los sistema más generalmente construido utiliza agua, amoniaco y hidrogeno .

Muchas empresas poseen variaciones del sistema básico. No obstante el principio de

operación es siempre el mismo.

Sistemas intermitentes: Para locales que no tiene energía eléctrica.

Los sistemas termodinámicos de una mezcla binaria no pueden ser establecidos solo

por dos propiedades termodinámicas independientes, como puede ser hecho por

sustancias puras. Una tercera propiedad termodinámica independerte es requerida.

Se debe considerar la composición cuantitativamente en términos de concentración o

fracción masa, que es la masa de uno de los constituyentes dividida por la masa de la

mezcla, entones conociendo tres propiedades termodinámicas podremos

establecer el estado termodinámico de la mezcla.En la tabla aparecen el comportamiento de las propiedades termodinámicas para

una mezcla amoniaco-agua.

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/calor-termodinamica/calor-termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/calor-termodinamica/calor-termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE


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Propiedades termodinámicas y flujos másico.

ESTADOPRESIÓN

Psia.

TEMPERATURA

F

CONCENTRACIÓN

LbmNH3/lbm mezcla

ENTALPIA

Btu/lbm mezcla

FLUJO MASICO

lbm mez/min

1 30 81 0.402 -24 257.1

2 200 82 0.402 -23 257.1

3 200 200 0.402 109 257.1

4 200 240 0.293 158 217.3

5 200 98 0.293 2 217.3

6 30 98 0.293 2 217.3

7 200 130 0.997 655 39.8

8 200 95 0.997 149 39.8

9 200 85 0.997 137 39.8

10 30 -2 0.997 137 39.8

11 30 46 0.997 640 39.8

12 30 61 0.997 652 39.8

COEFICIENTE DE EFICACIA DE UN CICLO DE ABSORCION IDEAL

El desempeño de un ciclo frigorífico es denominado coeficiente de eficacia y definido

como:

El coeficiente de eficacia de un ciclo de absorción es definido como

http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/indicad-evaluacion/indicad-evaluacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/indicad-evaluacion/indicad-evaluacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml


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Para establecer el Máximo para el sistema de absorción de la figura 1 se

representa los flujos de calor para los diferentes componentes del ciclo de absorción.

Una fuente de calor adicionar para el sistema.

la bomba adiciona trabajo

La sustancia al ser refrigerada en el evaporador adiciona calor para el sistema de

absorción.

El sistema rechaza calor para el medio ambiente (agua de refrigeración

o aire atmosférico) en el absorbedor (QA) y en el condensador (QC). Reunidas estas

dos últimas cantidades en una sola:

Transferencia de energía externa para el sistema de refrigeración por absorción.

Por la primera ley de la termodinámica.

(1)

Asumiendo que la temperatura de la fuente de calor es la temperatura da

sustancia refrigerada y que la temperatura del medio ambiente son constantes.

Los fluidos dentro del sistema de absorción circulan en un ciclo cerrado. Para una

operación en estado estable, el cambio de entropía de los fluidos es cero.

http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termoyentropia/termoyentropia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termoyentropia/termoyentropia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml


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El cambio de entropía solamente ocurre externamente en el fluido del sistema de

absorción. Todos los procesos de transferencia de calor debed ser reversibles para

tener así un sistema completamente reversible.

El cambio de entropía para la fuente generadora de calor es y para la

sustancia refrigerante y para el medio ambiente Por lasegunda ley de la termodinámica:

o

(2)

Por la ecuación (1) y (2) se obtiene

Asumiendo que puede ser desplazado:

Y para el sistema completamente reversible

(3)

La ecuación tres presenta un resultado interesante: El máximo CDE para el sistema

de absorción es igual al coeficiente de funcionamiento para un ciclo Carnot de

refrigeración trabajando entre las temperaturas de y multiplicada por

la eficiencia de una máquina de Carnot trabajando entre las temperaturas de y

En la práctica un ciclo de refrigeración por absorción simple trabaja con un CDE

real de 0.4 hasta 0.7 y un ciclo de refrigeración simple trabaja con CDE real de 2.5

hasta 4.0.

En la tabla siguiente tabla aparecen las ecuaciones para determinar los valores de

flujo de calor o potencia asociada a los diferentes

http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCIONhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCIONhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml


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Resumen de los balances de energía en cada uno de los equipo del ciclo derefrigeración por absorción

Componentes Ecuaciones

Absorbedor

Bomba

Generador

Condensador

Evaporador

En los ciclos reales de absorción las ineficiencias son causadas por perdidas de calor

sensible, calores de solución y características de vaporización del fluido absorbente.

Llevando calor absorbido desde el generador hasta el absorbedor desperdiciando

considerablemente energía térmica.

1.6 CÁLCULO DE LA POTENCIA FRIGORÍFICA

El cálculo de la potencia frigorífica de un equipo (las frigorías) se ha de realizaruna vez completada la gráfica psicronométrica, es entonces cuando se extraeel siguiente dato:(Aportación de kcal/kg aire)(1 kcal= 1 frigoría)En la gráfica anterior (Panel CELdek 5090 50mm) = 2´5 kcal/kg aire2´5 kcal/kg aire x 1´2 densidad aire = 3 kcal/m3Un enfriador del modelo AD-20-V impulsa un caudal de aire de 18000 m3/hcon lo cual la potencia frigorífica de este modelo es de (3 kcal/m3 x18000m3/h) = 54000 kcal/h.

Según el tipo de actividad del local a tratar son necesarias un tipo derenovaciones (cuadro adjunto) pondremos cómo ejemplo una industria textil.54000 kcal/h/25 renovaciones = 2160 frigorías/renovación.Por lo tanto renovaremos y enfriaremos el aire del local cada 2 minutos y 24segundos.


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1.7 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN: COMPRESOR,CONDENSADOR, VÁLVULA DE EXPANSIÓN, EVAPORADOR YACCESORIOS

Compresores: Son equipos que incrementan la presión de un gas, un vapor o

una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo elvolumen específico del mismo durante su paso a través del compresor. Seemplean principalmente para refrigeración, acondicionamiento de aire,calefacción, transporte por tuberías, almacenamiento de gas natural, craqueocatalítico, polimerización y en muchos procesos quimicos. Según la formadescompresión se clasifican en:

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Son compresores de flujo intermitente, que basan su funcionamiento en tomarvolúmenes sucesivos de gas para confinarlos en un espacio de menor volumen;logrando con este efecto, el incremento de la presión. Se dividen endos grupos reciprocantes y rotativos.

COMPRESORES DINÁMICOS: Son máquinas rotatorias de flujo continuo en la cual el cabezal de velocidad delgas es convertido en presión; estos compresores, se dividen de acuerdo al flujoque manejan en centrifugo (flujo radial) y axiales (flujo axial) y flujo mezclado.

COMPRESOR RECIPROCANTE:

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtienepor desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atráshacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de lacámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en lapresión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de laválvula de salida del cilindro. El cilindro, está provisto de válvulas que operanautomáticamente por diferenciales de presión, como válvulas de retención paraadmitir y descargar gas.

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml


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La válvula de admisión, abre cuando el movimiento del pistón ha reducido lapresión por debajo de la presión de entrada en la línea. La válvula de descarga, secierra cuando la presión en el cilindro no excede la presión de la línea dedescarga, previniendo de esta manera el flujo reverso.

Tipos de compresores reciprocantes a. Simple Etapa:

Son compresores con una sola relación de compresión, que incrementan lapresión una vez; solo poseen un depurador inter etapa, un cilindro y un enfriadorinter etapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente seutilizan como booster en un sistema de tuberías

b. Múltiples Etapas: Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada etapaincrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. Elnúmero máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros; no

obstante, el número cilindros no es igual al número de etapas, pueden existirdiferentes combinaciones; como por ejemplo, si se requiere un sistema de tresetapas, puede utilizarse 3, 4 o 6 cilindros.El uso de varios cilindros para una etapa de compresión permite la selección decilindros de menor tamaño, generalmente esto sucede con la primera etapa decompresión.

c. Balanceado - Opuesto: Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º acada lado del frame.

d. Integral: Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirlela potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montadosen una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal.Estos compresores pueden ser de simple o múltiples etapas y generalmente sonde baja velocidad de rotación 400 – 900RPM. Poseen una eficiencia ybajo consumo de combustible; sin embargo, son más costosos y difíciles detransportar que los separables; a pesar de esto, hay muchas aplicacionesen tierra donde esta es la mejor opción. Tienen mayor rango de potencia2000 – 13000 BHP que los separables, entre sus ventajas se encuentran:

Alta eficiencia

Larga vida de operación Bajo costo de operación y mantenimiento comparado con los separables de alta

velocidad.

e. Separable: En este equipo, el compresor y el motor poseen cigüeñales y monturas diferentesacoplados directamente. Generalmente, vienen montados sobre un skid y puedenser de simple o múltiples etapas.

http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costohttp://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costohttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml


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Los compresores reciprocantes separables en su mayoría son unidades de altavelocidad 900 – 1800 RPM que pueden ser accionados por motores eléctricos, motores de combustión interna o turbinas, manejan flujos menores de gas que losintegrales y pueden tener una potencia de hasta 5000 HP.Entre sus ventajas se encuentra:

Pueden ser montados en un skid Son de fácil instalación y transporte Poseen amplia Flexibilidad operacional

COMPRESOR ROTATIVO DE PALETAS:

Es un tipo de compresor en el cual el rotor gira en el interior de un estator

cilíndrico. Durante la rotación, la fuerza centrífuga extrae las paletas de las ranuras

para formar células individuales de compresión. La rotación reduce el volumen de

la célula y aumenta la presión del aire.

El calor que genera la compresión se controla mediante la inyección de aceite a

presión.

Fue inventado por Charles C. Barnes, de Sackville, quien lo patentó el 16 de junio

de 1874.

http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/camposvectoriales/camposvectoriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/camposvectoriales/camposvectoriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml


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El compresor de tornillo rotatorio inundado con aceite comienza con el motor, elcual hace pasar la energía mecánica a la caja del compresor por medio de unacorrea de ventilador.

El compresor contiene dos tornillos giratorios que engranan juntos, produciendosucción a través de la toma de aire, mientras que fuerza el aire a través de lascavidades progresivamente más pequeñas, comprimiéndolo. Esto se hace en unacavidad interna dentro del compresor, que está inundada con aceite. El aceiteactúa como refrigerante y sellador, impidiendo que el aire se escape con el giro delos tornillos. Tanto el aceite como el petróleo son introducidos en una cámara deseparación, donde el gas se eleva a la parte superior y el aceite drena hacia a laparte inferior. El gas es desviado fuera de la cámara y se envía a un tanque dealmacenamiento, mientras que el aceite es drenado hacia fuera de la cámara enun radiador, donde se enfría antes de desembocar de nuevo en el compresor.

COMPRESOR DE TORNILLO ROTATORIO SIN ACEITE:Un compresor de tornillo rotatorio sin aceite funciona de manera muy similar a sus

contrapartes. El aire es aspirado en el compresor, donde tanto la succión como lacompresión son creadas por dos tornillos de bloqueo, y luego se envía a untanque de almacenamiento. Este proceso genera más calor y es menos eficienteenergéticamente ya que el aceite no está presente para actuar como un sellador,aunque es todavía más eficiente que muchos compresores de gas accionadoseléctricamente. El compresor rotatorio sin aceite de tornillo se utiliza en lasindustrias donde la posibilidad de contaminación con aceite no es aceptable.

COMPRESOR DE ESPIRALES:Este tipo de compresores utilizan dos espirales para realizar la compresión delgas. Las espirales se disponen cara contra cara. Siendo la superior fija y la que

incorpora la puerta de descarga.

La inferior es la espiral motriz, Las espirales disponen de sellos a lo largo del perfilen las cargas opuestas. Estos actúan como segmentos de los cilindrosproporcionando un sello de refrigerante entre ambas superficies, el centro delcojinete de la espiral y el centro del eje del cigüeñal del conjunto motriz estándesalineados. Esto produce una excentricidad o movimiento orbital de la espiramóvil, el movimiento orbital permite a las espirales crear bolsas de gas, y, como laacción orbital continua, el movimiento relativo entre ambas espirales, fija y móvil,obliga a las bolsas de refrigerante a desplazarse hacia la puerta de descarga en elcentro del conjunto disminuyendo progresivamente el volumen.

Durante el primer giro o fase de aspiración, la separación de las paredes de lasespirales permite entrar al gas, al completar el giro, las superficies de las espiralesse vuelven a unir formando las bolsas de agua, durante el segundo giro o fase decompresión, el volumen de las bolsas de gas se reduce progresivamente, lafinalización del segundo giro produce la máxima compresión, durante el tercer giroo fase de descarga, la parte final del scroll obliga al gas comprimido a salir através de la puerta descargada.


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LOS COMPRESORES CENTRÍFUGOS:También llamados compresores radiales, son un tipo especial de turbomaquinaria que incluye bombas, ventiladores, o compresores.

Los modelos más primitivos de este tipo de máquina eran bombas y ventiladores.Lo que diferencia a estos de los compresores es que el fluido de trabajo puede serconsiderado incompresible, permitiendo así un análisis preciso a través dela ecuación de Bernoulli. Por contra, cualquier compresor moderno se mueve aaltas velocidades por lo que su análisis debe asumirse un fluido compresible.

Si se le quiere dar una definición, se puede considerar que los compresorescentrífugos producen un incremento de densidad mayor que un 5 por ciento.

Además, la velocidad relativa del fluido puede alcanzar un número de Mach 0.3 siel fluido de trabajo es aire o nitrógeno. Por otro lado, los ventiladores incrementanmucho menos la densidad y operan a Mach mucho más bajo.

De forma ideal, un compresor dinámico aumenta la presión del fluido a base de

comunicarle energía cinética-energía/velocidad con el rotor. Esta energía cinéticase transforma en un incremento de presión estática cuando el fluido pasa por undifusor.

EL CONDENSADOR

Es un intercambiador térmico. En el exterior del condensador tenemos el aire queserá el elemento que enfríe y en el interior el refrigerante o elemento a enfriar.

• El condensador se encuentra en el lado de alta presión del circuito.

• El refrigerante entra en estado gaseoso “condensa”, cediendo calor al aire, y saledel condensador en estado líquido.

• El calor cedido en el condensador es igual a la suma del calor ab sorbido en elevaporador y la energía (calor) absorbida por el refrigerante durante lacompresión.

• En el condensador de tubo aleta, el refrigerante circula por un tubo de sección

circular, y sigue un único circuito, aunque hay casos en los que el circuito tiene undoble paso (ver foto).

• El condensador tipo serpentín está compuesto por un tubo plano, que sigue uncircuito de zig-zag. Las aletas de aluminio se encuentran soldadas entre losdiferentes pasos del tubo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Turbomaquinariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Turbomaquinariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Machhttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Machhttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoullihttp://es.wikipedia.org/wiki/Turbomaquinariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Turbomaquinaria


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• En el condensador de flujo paralelo existen dos tubos verticales colectores aambos lados del condensador. Micro tubos horizontales paralelos van de uncolector a otro. En el caso de flujo paralelo puro, todos los tubos están enparalelos. En el caso de multiflujo, normalmente el número de tubos conectadosen paralelo va disminuyendo a medida que el refrigerante se va condensando.

• Como en el caso de condensadores de tubos la entrada debe ser por el ladosuperior y la salida por el inferior, y los tubos de circulación principales estar enhorizontal.

• Los condensadores se pueden inclinar e incluso poner en posición horizontal.Dicha posición es normal en vehículos con condensador en techo como AutocaresLa tecnología de tubo de cobre-aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12.

• La tecnología de serpentín de aluminio, con aleta de aluminio se utilizaba encircuitos de R12.

• La tecnología de tubo de aluminio, con aleta de aluminio se utilizaba en circuitosde R12.

• La tecnología de microtubo de aluminio con multiflujo o flujo paralelo, con aletade aluminio se utiliza en circuitos de R134a por ser la de mayor rendimiento

• Algunos condensadores llevan integrado recipiente en el que se instala uncartucho que contiene el filtro y el material deshidratador.

•El evaporador es un intercambiador térmico. En el exterior del condensadortenemos el aire que será el elemento que enfríe y en el interior el refrigerante oelemento a enfriar.

• El evaporador se encuentra en el lado de baja presión del circuito.

• El refrigerante entra en estado líquido, se “evapora”, absorbiendo calor del aire, ysale del evaporador en estado gaseoso.

•La tecnología de tubo de cobre-aleta de aluminio se utilizaba en circuitos de R12.

• La tecnología de serpentín de aluminio, con aleta de aluminio se utilizaba encircuitos de R134a.


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• En el evaporador de tubos es normal la existencia de varios circuitos en paralelo,y se pasa de un tubo de mayor diámetro a varios tubos de pequeño diámetrodenominados tubos inyectores

• El evaporador tipo serpentín está compuesto por un tubo plano de mayor

anchura que en el caso de los condensadores, que sigue un circuito de zig-zag.Las aletas de aluminio se encuentran soldadas entre los diferentes pasos del tubo,

• En el evaporador de placas la disposición de las mismas es similar al delcondensador de flujo paralelo, pero el tubo tiene mayor anchura denominándoseplacas.

• El tubo de salida del evaporador debe estar en la parte superior del mismo paraevitar la llegada de líquido al compresor.

• La posición del evaporador debe ser tal que permita una buena eliminación del

agua condensada sobre las aletas.

• Los tubos deben estar en posición horizontal para facilitar la circulación delaceite.

1.8 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS REFRIGERANTES

Refrigerante:Es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamientoabsorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia.Con respecto al ciclo compresión-vapor, el refrigerante es el fluido de trabajodel ciclo el cuál alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo ycediendo calor, respectivamente.Para que un refrigerante sea apropiado y se le pueda usar en el ciclo antesmencionado, debe poseer ciertas propiedades físicas, químicas ytermodinámicas que lo hagan seguro durante su uso.No existe un refrigerante “ideal” ni que pueda ser universalmente adaptable atodas las aplicaciones. Entonces, un refrigerante se aproximará al “ideal”, soloen tanto que sus propiedades satisfagan las condiciones y necesidades de laaplicación para la que va a ser utilizado.

Propiedades

Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca que los fluidos cumplancon la mayoría de las siguientes características:

Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de latemperatura ambiente, a presión atmosférica. (Evaporador) ð Fácilmentemanejable en estado líquido:


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El punto de ebullición debe ser controlable con facilidad de modo que sucapacidad de absorber calor sea controlable también.

* Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente devaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en

circulación.* No inflamable, no explosivo, no tóxico.* Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado.* No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedanusarse materiales comunes y la larga vida de todos los componentes.* Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación(mayor a 25-28kg/cmª) requieren un equipo extrapesado. La operación envacío (menor a 0kg/cmª) introduce la posibilidad de penetración de aire en elsistema.* Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen ladisminución del refrigerante y la contaminación del sistema.* Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceiteslubricantes no debe alterar la acción de lubricación.* Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estarmuy por debajo de cualquier temperatura a la cuál pueda operar elevaporador.* Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayorque su valor crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de losrefrigerantes poseen críticas superiores a los 93°C.* Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño delcompresor.* Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable yasegurar el servicio adecuado cuando sea necesario.

Haremos hincapié en las más importantes para la selección del refrigeranteadecuado para la aplicación de que se trate y el equipo disponible. Todos losrefrigerantes se identifican mediante un número reglamentario.

EconomíaLas propiedades más importantes del refrigerante que influyen en sucapacidad y eficiencia son:

* El calor latente de Evaporación* La relación de compresión* El calor específico del refrigerante tanto en estado líquido como de vapor,excepto para sistemas muy pequeños, es deseable tener un valor alto de calorlatente para que sea mínimo el peso del refrigerante circulando por unidad decapacidad.Cuando se tiene un valor alto del calor latente y un volumen específico bajo enla condición de vapor, se tendrá un gran aumento en la capacidad y eficienciadel compresor, lo que disminuye el consumo de potencia. Y permite el uso deun equipo pequeño y más compacto.


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En los sistemas pequeños, si el valor del calor latente del refrigerante es muyalto, la cantidad de refrigerante en circulación será insuficiente como paratener un control exacto del líquido.Es mejor tener un calor específico bajo en el líquido y un valor alto en el vaporen tanto que ambos tiendan a aumentar el efecto refrigerante por unidad de

peso, el primero se logra aumentando el efecto de sub-enfriamiento y el últimodisminuyendo el efecto de sobrecalentamiento. Cuando se cumplen estascondiciones en un fluido simple, se logrará mejorar la eficiencia del cambiadorde calor líquido-succión.

Con relaciones de compresión bajas se tendrá un consumo menor de potenciay alta eficiencia volumétrica, siendo esto último más importante en sistemaspequeños ya que esto permitirá usar compresores pequeños.

Con un coeficiente de conductancia alto, pueden mejorarse las relaciones detransferencia de calor, sobre todo en caso de enfriamiento de líquidos y deesta forme se pueden reducir el tamaño y el costo del equipo de transferencia.La relación presión-temperatura del refrigerante debe ser tal que la presión enel evaporador siempre esté por arriba de la atmosférica. En el caso de teneruna fuga en el lado de menor presión del sistema, si la presión es menor a laatmosférica, se introducirá una considerable cantidad de aire y humedad en elsistema, mientras que si la presión vaporizante es mayor a la atmosférica, seminimiza la posibilidad de introducción de aire y humedad al sistema al tenerseuna fuga.

La presión condensante debe ser razonablemente baja, ya que esto permiteusar materiales de peso ligero en la construcción del equipo paracondensación, reduciéndose así el tamaño y el costo.

Relaciones refrigerante -aceite

Salvo unas pocas excepciones, el aceite necesario para la lubricación delcompresor es el contenido del cárter del cigüeñal del compresor que es dondeestá sujeto al contacto con el refrigerante.

El dióxido de azufre y los halo carburos reaccionan en cierto grado con elaceite lubricante, generalmente la reacción es ligera bajo condiciones deoperación normales.

Cuando hay contaminantes en el sistema tales como aire y humedad, en unacantidad apreciable, se desarrollan reacciones químicas involucrando a loscontaminantes y tanto el refrigerante como el aceite refrigerante como el aceitelubricante pueden entrar en descomposición, formándose ácidos corrosivos ysedimentos en superficies de cobre y/o corrosión ligera en superficiesmetálicas pulidas. Las temperaturas altas en las descargas, por lo generalaceleran estos procesos.


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Por la naturaleza de temperatura alta en la descarga del refrigerante F22, eldaño en el aceite lubricante produce el que se queme el motor, constituye estoun problema serio en las unidades motor - compresor que utilizan esterefrigerante, sobre todo cuando se las utiliza en condensadores enfriados conaire y con tuberías de succión grandes.

En los sistemas que usan refrigerantes halocarburos, es muy común quevarias partes del compresor se encuentren cobrizadas. La causa exacta delcobrizado no ha sido determinada en forma definitiva, pero se tienen grandesevidencias que los factores que contribuyen a eso son la humedad y la pobrecalidad del aceite lubricante.

Las placas de cobre no se emplean en los sistemas de amoníaco.

Las desventajas antes nombradas se podrán reducir al mínimo o eliminarsemediante el uso de aceites lubricantes de alta calidad que tengan puntos muybajos de “fluidez o congelación” y/o de “precipitación”, manteniendo al sistemarelativamente libre de contaminaciones, tales como aire y humedad ydiseñando al sistema de tal forma que las temperaturas en las descargas seanrelativamente bajas.

Refrigerantes del grupo 1:

Son los de toxicidad e inflamabilidad despreciables. De ellos, los refrigerantes11, 113 y 114 se emplean en compresores centrífugos.

Los refrigerantes 12, 22, 500 y 502 se usan normalmente en compresoresalternativos y en los centrífugos de elevada capacidad.


Son los tóxicos o inflamables, o ambas cosas.

El grupo incluye el Amoníaco, Cloruro de etilo, Cloruro de metilo y Dióxido deazufre, pero solo el Amoníaco (r-717) se utiliza aún en cierto grado.


Estos refrigerantes son muy inflamables y explosivos. A causa de su bajocosto se utilizan donde el peligro está siempre presente y su uso no agregaotro peligro, como por ejemplo, en las plantas petroquímicas y en las refineríasde petróleo.

El grupo incluye el Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno yMetano.


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Estos refrigerantes deben trabajar a presiones mayores que la atmosféricapara evitar que aumente el peligro de explosión. Las presiones mayores que laatmosféricas impiden la penetración de aire por pérdidas porque es la mezclaaire-refrigerante la que resulta potencialmente peligrosa.

Diferentes tipos de refrigerantes (características)Amoníaco

Aunque el amoníaco es tóxico, algo inflamable y explosivo bajo ciertascondiciones, sus excelentes propiedades térmicas lo hacen ser un refrigeranteideal para fábricas de hielo, para grandes almacenes de enfriamiento, etc.,donde se cuenta con los servicios de personal experimentado y donde sunaturaleza tóxica es de poca consecuencia.

El amoníaco es el refrigerante que tiene más alto efecto refrigerante porunidad de peso.

El punto de ebullición del amoníaco bajo la presión atmosférica estándar es de-2,22°C, las presiones en el evaporador y el condensador en las condicionesde tonelada estándar es de -15°C y 30°C son 34,27 libras por pulgada y 169,2libras por pulgada abs. , respectivamente, pueden usarse materiales de pesoligero en la construcción del equipo refrigerante. La temperatura adiabática enla descarga es relativamente alta, siendo de 98,89°C para las condiciones detonelada estándar, por lo cual es adecuado tener enfriamiento en el aguatanto en el cabezal como en el cilindro del compresor.En la presencia de la humedad el amoníaco se vuelve corrosivo para losmateriales no ferrosos.El amoníaco no es miscible con el aceite y por lo mismo no se diluye con elaceite del cárter del cigüeñal del compresor. Deberá usarse un separador deaceite en el tubo de descarga de los sistemas de amoníaco.El amoníaco es fácil de conseguir y es el más barato de los refrigerantes.Su estabilidad química, afinidad por el agua y no-miscibilidad con el aceite,hacen al amoníaco un refrigerante ideal pare ser usado en sistemas muygrandes donde la toxicidad o es un factor importante.

Refrigerante 22

Conocido con el nombre de Freón 22, se emplea en sistemas de aireacondicionado domésticos y en sistemas de refrigeración comerciales eindustriales incluyendo: cámaras de conservación e instalaciones para elprocesado de alimentos: refrigeración y aire acondicionado a bordo dediferentes transportes; bombas de calor para calentar aire y agua.Se pude utilizar en compresores de pistón, centrífugo y de tornillo.El refrigerante 22 (CHCIF) tiene un punto de ebullición a la presión atmosféricade 40,8°C.


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Las temperaturas en el evaporador son tan bajas como 87°C. Resulta unagran ventaja el calor relativamente pequeño del desplazamiento delcompresor.La temperatura en la descarga con el refrigerante22 es alta, la temperaturasobrecalentada en la succión debe conservarse en su valor mínimo, sobre

todo cuando se usan unidades herméticas motor-compresor. En aplicacionesde temperatura baja, donde las relaciones de compresión altas, serecomienda tener en enfriamiento con agua al cabezal y a los cilindros delcompresor. Los condensadores enfriados por aire empleados con elrefrigerante 22, deben ser de tamaño generoso.

Aunque el refrigerante 22 es miscible con aceite en la sección decondensación a menudo suele separársele del aceite en el evaporador.No se han tenido dificultades en el retorno de aceite después del evaporadorcuando se tiene el diseño adecuado del serpentín del evaporador y de latubería de succión.Siendo un fluorcarburo, el refrigerante 22 es un refrigerante seguro.Se comercializa en cilindros retornables (CME) de 56,7 Kg, cilindrosdesechables de 22,68 kg, cilindros desechables de 13,61 kg y cajas de 12latas de 5,10 kg cada una.

Refrigerante 123

Es un sustituto viable para el freón 11 como refrigerante.

Las propiedades termodinámicas y físicas del refrigerante 123 en conjunto consus características de no-inflamabilidad lo convierte en un reemplazo eficientedel Freón 11 en chillers centrífugos.El refrigerante 123 fue diseñado para trabajar en equipos nuevos existentes.Cuando se considere u reacondicionamiento para refrigerante 123 de unequipo existente, debe considerarse el ciclo de vida útil del equipo, ladiferencia de costo de operación y mantenimiento y el costo dereacondicionamiento.Los equipos nuevos que han sido diseñados para trabajar con el refrigerante123 tienen menor costo de operación comparada con los equipos existentes.Debido a que tiene un olor tan leve que no se puede detectar por medio delolfato es necesaria una verificación frecuente de fugas y la instalación dedetectores de fugas por áreas cerradas utilizadas por el personal. Secomercializa en tambores de 283,5kg, tambores de 90,72kg y tambores de45,36kg. Su composición en peso es de 100% HFC-123.

Refrigerante 134-a

El refrigerante marca Suva134a, ha sido introducido por DuPont, comoreemplazo de los cloro fluorocarbonos (CFC) en muchas aplicaciones. Laproducción de CFC es reemplazada por el hidrofluorucarbono HFC-134ª.


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Este refrigerante no contiene cloro y puede ser usado en muchas aplicacionesque actualmente usan CFC-12. Sin embargo en algunas ocasiones serequieren cambios en el diseño del equipo para optimizar el desempeño delSuva 134ª en estas aplicaciones.Las propiedades termodinámicas y físicas del Suva 134ª y su baja toxicidad lo

convierten en un reemplazo seguro y muy eficiente del CFC-12 en muchossegmentos de la refrigeración industrial mas notablemente en el aireacondicionado automotriz, equipos domésticos, equipo estacionario pequeño,equipo de supermercado de media temperatura y chillers, industriales ycomerciales. El Suva134a ha mostrado que es combustible a presiones tanbajas como 5,5 psig a 177°C cuando se mezclan con aire a concentracionesgeneralmente mayores al 60% en volumen de aire.

A bajas temperaturas se requieren mayores presiones para la combustibilidad.No deben ser mezclados con el aire para pruebas de fuga. En general no sedebe permitir que estén presentes con altas concentraciones de aire arriba dela presión atmosférica. Se comercializan en cilindros retornables (CME) de56,7kg, cilindros desechables de 13,61kg, y cajas de 12 latas de 3,408kg cadauna. Temperatura del evaporador -7°C a 7°C. Su composición en peso es de100% HFC-134ª.

Refrigerante 407c/410 a

Reemplazan el HCFC-22 en el aire acondicionado doméstico en aplicacionesen el calentamiento de bombas. El Suva 9000 sirve para equipos nuevos o enservicio, tiene un desempeño similar del HCFC-22 en el aire acondicionado. ElSuva 9100 sirve solo para equipos nuevos y es un reemplazo del Freón 22 demayor capacidad. Se comercializa en cilindros desechables de 6,8kg y encajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición refrigerante sonrefrigeradores domésticos, congeladores, equipos de refrigeración paraalimentos de media temperatura de humidificadores, máquinas de hielo ymáquinas expendedoras de bebidas.Tiene capacidades y eficiencia comparables a las del Freón 12, en sistemasque operan con una temperatura de evaporación de -23°C (-10°F) ysuperiores.Se comercializan en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindrosretornables de 56,7kg, cilindros desechables de 6,8kg y cajas de 12 latas de3,408kg cada una. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 13% HCF-152ª y 27% HCFC-124.

Refrigerante 401-b

Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP66, proveecapacidades comparables al CFC-12 en sistemas que operan a temperaturade evaporación debajo de los -23°C (-10°F), haciéndolo adecuado para el usoen equipos de transporte refrigerado y en congeladores domésticos ycomerciales.


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También puede sr utilizado para reemplazar en equipos que usan R-500. Secomercializa en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de56,7kg y cilindros desechables de 13,61kg. Sus composición en peso es de60% HCFC-22, 13% HFC-152ª y 27% HCFC-124.

Refrigerante 402ªComercializado por DuPont con el nombre de Suva HP80, reemplaza al R-502en sistemas de media y baja temperatura. Tiene aplicaciones muy variadas enla industria de la refrigeración. Es usado ampliamente en aplicaciones desupermercados, almacenamiento y transporte de alimentos en sistemas decascada de temperatura. Ofrece buena capacidad y eficiencia sin sufrir losincrementos de presión y temperatura en la descarga del compresor, lo cuál sisucede cuando un equipo es convertido HCFC-22. Se comercializa en cilindrosretornables (CME) de 49,9kg y cilindros desechables de 13.25 kg. Sucomposición en peso es de 60% HCFC-22, 38,5% HFC-125 y 2% de propano.

Refrigerante 402b

Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP81, todos losrefrigerantes designados HP fueron diseñados para reemplazar al R-502 ensistemas de refrigeración de temperatura media y baja. Está diseñado para elreacondicionamiento de equipos como máquinas de hielo. Además ofrece masalta eficiencia comparado con el R-502 y una capacidad relativamente mejor.Sin embargo el mayor contenido de HCFC-22 resulta en temperaturas dedescarga de compresor en un rango de 14°C (25°F). Se comercializa encilindros desechables de 5,9kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22,38% HFC-125 y 2% de propano.

Hidrocarburos directos

Los hidrocarburos directos son un grupo de fluidos compuestos en variasproporciones de los dos elementos hidrógeno y carbono. Algunos son elMetano, etano, butano, etileno e isobutano. Todos son extremadamenteinflamables y explosivos.

Aunque ninguno de estos compuestos absorbe humedad en formaconsiderable, todos son extremadamente miscibles en aceite para todas lascondiciones. Su uso ordinariamente está limitado a aplicaciones especialesdonde se requieren los servicios de personal especializado.

Agentes secantes de refrigeradores

Llamados también desecantes, con frecuencia se emplean en sistemas derefrigeración para eliminar la humedad del refrigerante. Pueden ser un materialgelatinoso de sílice (dióxido de silicio), alúmina activa (óxido de aluminio) ydrierita (sulfato de calcio anhidrinoso). El material gelatinoso de sílice y laalúmina activa, son desecantes del tipo de absorción y tienen forma granular.


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La drierita es un desecante del tipo de absorción y se le consigue en formagranular o en forma de barras vaciadas.

Refrigeración y Aire Acondicionado Unidad 1

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