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EL CICLO DE REFRIGERACIONY AIRE ACONDICIONADOIntroduccinEl campo de la refrigeracin incluye los refrigeradores domsticos, la congelacin de carnes, frutas y legumbres, enfriamiento de locales, fabricacin de hielo, procesos industriales y plantas criognicas, por mencionar slo algunas. Para lograr esto, lo que se hace es un proceso mediante el cual un dispositivo retira energa de un depsito de temperatura baja para llevarlo a un depsito de temperatura alta, sin embargo, de acuerdo con la segunda ley de la termodinmica, esto es imposible de lograr a menos que se utilice trabajo.

DEFINICIN.La refrigeracin es el proceso de reduccin y mantenimiento de la temperatura de un objeto o espacio. La reduccin de temperatura se realiza extrayendo energa del cuerpo, generalmente reduciendo su energa trmica.

DESCRIPCIN DEL CICLOEste ciclo aprovecha la entalpia de transformacin de las sustancias al cambiar de fase lquida a fase de vapor.En la figura podemos ver las partes que componen un refrigerador sencillo: el evaporador, lo que corresponde al congelador o hielera en un refrigerador domstico; el condensador-enfriador, que es un serpentn con tubos con aletas ubicado en la parte posterior; el compresor que es un aparato cilndrico que se ubica normalmente en la parte inferior de refrigerador y la vlvula de expansin que es un tubo capilar.

EL CICLO DE REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO CONSTA DE CUATRO COMPONENTES BASICOSProcesos fundamentalesCompresin

2. Condensacin

3. Expansin

4. Evaporizacin

6Componentes de un ciclo de refrigeracinCompresor

2. Condensador

3. Vlvulas

4. Evaporador

7CICLOS DE REFRIGERACINCLASIFICACION : Existen en uso varios ciclos comunes de refrigeracin

1,. Ciclo por compresin de vapor1.- Ciclo de refrigeracin por gas3.- Ciclo de refrigeracin por absorcin4.- Ciclo de refrigeracin por vacoEl ms importante de todos es el ciclo por compresin de vaporCiclo de Refrigeracin

Gases RefrigerantesEn el ciclo de refrigeracin, circulan gases refrigerantes que sirven para reducir o mantener la temperatura de un ambiente por debajo de la temperatura del entorno.R 22R407CR410A

10 Nomenclatura en RefrigeracinOTRAS DEFINICIONES:

Carga de Refrigeracin:Es el calor absorbido por el refrigerante, de la sustancia o el mbito que se quiere refrigerar. Se expresa en toneladas de refrigeracin (TON), en kJ/min o kW.

Efecto refrigerante til:Es el efecto de refrigeracin, expresado en unidades de calor por kg. de refrigerante (calor absorbido en el Evaporador, q = h1-h4 ).

Tonelada de refrigeracin (TON)Es una unidad de tipo tradicional y corresponde al efecto refrigerante til que puede producir una tonelada de hielo mientras se funde en un periodo de 24 horas.

1TON = 12000 BTU/h = 200 BTU/min =3.52kW.

Criogenia: (ciencia del fro)Consiste en la obtencin de temperaturas menores de 100K. Uno de los mtodos ms frecuentes es la licuefaccin de gases; mtodo Linde, mtodo Claude y desmagnetizacin adiabtica de una sal paramagntica.

Compresores

Q12 = m (H2 - h1) + Wt 12Rendimiento Isoentrpico del Compresor:

n sc = (h2 - h1) / (h2 - h1)

Pero hay que tener cuidado, pues no todos los compresores se les puede considerar adiabticos; son solamente politrpicos, por lo que pueden transmitir calor Q12.

Ciclo Refrigeracin RealEn los ciclos reales de refrigeracin - eso lo experimentarn cuando lleven sus prcticas o en el laboratorio- nos daremos cuenta que en realidad los sistemas no son isobricos; por lo que tendremos cadas de presin a travs de los tubos de los condensadores como en los evaporadores.Asimismo, en el caso de los compresores, algunos de estos no tienen por qu ser adiabticos, por lo que en algunos casos su entropa puede disminuir. Pero ese calor calentar el ambiente y entonces la entropa del ambiente tiene que subir en mayor proporcin para que SIEMPRE la entropa aumente (Segunda Ley ).

En los siguientes diagramas podemos observar algunos modificaciones en los diagramas T-s.

RefrigerantesREFRIGERANTE:

Es la sustancia de trabajo utilizada en los sistemas de refrigeracin. En un sistema de refrigeracin, tanto por compresin de vapor como por absorcin, el enfriamiento se obtiene por la evaporacin de un lquido. Por consiguiente cualquier fluido al que se le puede cambiar de fase, de un lquido aun gas, puede servir como refrigerante. Sin embargo, son muchos los factores que hacen que algunas sustancias sean ms adecuadas que otras, dependiendo de la aplicacin.Ejm Fren, Genetrn, Isotrn, Arctn, etc.

Donde se utilizan los ciclos de refrigeracin?

Refrigeradora Bosch Side by Side, conservador de 12 p3, congelador de11 p3, sistema eurofrost, congelador con 6 compartimientos independientes, fast freezing, coservador con 3 anaqueles regulables, US 929

Sistema de Refrigeracin - Lab. de Energa PUCP

Refrigeradora General Electric PSS27SHM, puertas de acero inoxidable, controles digitales 27 p3, ecolgico, dispensador de agua y hielo, US 2999

Refrigeradora Samsung SSR - S20 FTFM, Side by Side, 20 p3, mirror looking, dispensador de agua y hielo, bar incorporado, digital US 21991.- La mquina refrigeradora mostrada se emplea para fabricar hielo. Las condiciones normales de trabajo son: P 1 = 2.2bar, T1 = 0 C; P 2 = 9bar , T2 = 60 C; T 3 = 35 C y el COP = 4.5.a)Determinar las entalpas especficas hi en todos los estados.b)Qu flujo de refrigerante ser necesario para obtener una produccin de hielo de 1Tn/da?. Calor latente de Fusin: 330kJ/kgc)Qu flujo de H 2O de refrigeracin se requiere en el condensador?. Cp =4.186kJ/kg-KCambio de Temperatura entre entrada y salida de H2 O: T =15 Cd)Hallar el Q transferido en el compresor.

2. En el ciclo de refrigeracin mostrado se ha obtenido los siguientes datos:P1 = 1.7 bar, P2 = 9 bar, Pa = 5 bar, T2 = 60C, T3 = 30C.Considere que a la salida del evaporador se tiene vapor saturado.Se sabe adems que el separador de vapor es adiabtico e isobrico; y que el condensador y el evaporador son isobricos; el compresor es adiabtico. Desprecie los cambios de energa cintica y potencial. El refrigerante es Fren 12. Determinar:a)El diagrama P-h del ciclo.b)Determinar las entalpas de cada estado.c)Los flujos de masa mb y mc, si se sabe que ma = 0.3kg/s.d)El COP del ciclo.