GUÍA NÚMERO UNO PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN LOS EQUIPOS DE
REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
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EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
1 Título de la práctica
Reconocimiento de componentes del equipo de refrigeración
NOMBRE DEL GRUPO DE TRABAJO__________________________________
2 Competencias práctico-experimentales
Aprender a interpretar el modelo básico de un sistema de refrigeración por
compresión de vapor.
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Identificar cada uno de los componentes y comprender sus funciones.
Relacionar el funcionamiento del sistema de refrigeración y los diagramas P Vs
h y T Vs s
3 Objetivos de la práctica
Verificar de manera real la función de cada uno de los componentes de los
equipos de refrigeración.
Visualizar el funcionamiento de los equipos y analizar el comportamiento de las
variables de presión y temperatura.
Analizar el domo termodinámico del refrigerante utilizado en el equipo en
condiciones normales de funcionamiento.
4 Conceptos básicos previos
En el momento de la práctica el estudiante debe tener claridad sobre:
Sistemas de unidades de presión y temperatura, conversiones entre unidades.
Elementos básicos de los equipos de refrigeración y sus funciones.
Transferencia de calor por convección.
Que es un fluido refrigerante y sus propiedades, (térmicas y físico-químicas).
Obtención de valores numéricos de un ciclo ideal de compresión de vapor en
diagramas T Vs s o P Vs h.
Manejo del software refutil.
5 Recomendación
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Realizar algunos de los ejercicios de complementación antes de hacer la práctica
para lograr con mayor facilidad las competencias de la misma.
6 Recursos
Equipo de refrigeración Modelo: CAJ4461.
Cronómetro.
Termómetro digital
Flexómetro
7 Procedimiento metodológico
En una hoja de papel bond de 0.70m x 0.35m dibujar el equipo de
conservación y congelación.
Determine la capacidad de la cava de conservación y de congelación en litros,
metros cúbicos y pies cúbicos.
Con el equipo apagado identifique cada uno de los componentes y recuerde
sus funciones. (apoyo didáctico: ver anexo 1).
Identifique los puntos en la máquina de refrigeración relacionados con: el punto
de vapor saturado a baja presión, el punto de liquido comprimido a alta presión,
y el punto de vapor sobrecalentado a alta presión y punto de mezcla saturada a
baja presión.
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Escriba en la tabla 1 los valores que indican los manómetros de alta y baja
presión y la temperatura indicada por los termómetros de las líneas de succión
y descarga.
Verifique que el equipo no tenga elementos extraños en las partes móviles que
afecten su funcionamiento.
Encienda el equipo de refrigeración y en intervalos de 5 minutos tome los datos
de temperatura a las entradas y salidas del compresor, evaporador,
condensador y válvulas de expansión de alta y de baja, escriba los valores en
la tabla 1 (tomar mínimo 3 lecturas y evite que el exceso de aire de los
ventiladores obstaculice la medida a tomar y defina las presiones y
temperaturas de alta y de baja).
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8 Tabla 1. Registro de los datos del experimento equipo de refrigeración
Compresor Evaporador Condensador Válvula de expansión
Estado Del
equipo
Succión Descarga Entrada Salida Succión Descarga Succión Descarga
T (°C) P (Psi) T (°C) P (Psi) T (°C) P
(Psi) T (°C)
P (Psi)
T (°C) P
(Psi) T (°C)
P (Psi)
T (°C) P
(Psi) T (°C)
P (Psi)
Apagado
A los 5
min
A los 10
min
A los 15
min
A los 20
min
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Análisis de la tabla 1
Con los datos de temperatura obtenidos en la tabla 1 construya el ciclo de
refrigeración sobre la gráfica termodinámica P Vs h (use el programa Refutil) y
con los valores de presión – temperatura (Alta y Baja) tomados, compárelos con
los valores de las gráficas realizadas con el software, analice su aproximación y
justifique sus diferencias.
Recuerde que las presiones en el software Refutil son absolutas y las presiones
en el laboratorio son manométricas.
aatmosféricaManométricAbsoluta PPP
9 Indicadores para detectar el logro de la competencia
Justifique el comportamiento energético de cada uno de los elementos del
sistema, con base en los principios termodinámicos.
Analice los cambios de fase del refrigerante en el condensador, evaporador,
válvula de expansión y compresor componentes del sistema.
Determine las causas por las cuales se presenta el fenómeno de condensación
y escarche en el lado de baja presión de los equipos, antes de llegar al
evaporador.
Analice y explique por qué el equipo de refrigeración tiene elementos
adicionales a los del equipo de aire acondicionado y cuales son sus funciones.
Si la diferencia de temperatura entre HQ y LQ disminuye, ¿que influencia tiene
sobre el COP del compresor?
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En el ciclo ideal de refrigeración el proceso es reversible. En el ciclo real el
proceso interno en el sistema es irreversible; ¿porque? Explique.
Compare los ciclos de refrigeración de los refrigerantes
,717,502,22,12,11,134a y con la ayuda del software refutil determine ventajas y
desventajas termodinámicas y la variación del COP según el refrigerante.
10 Auto evaluación
¿Qué dificultades tuvo para analizar el funcionamiento del equipo?
¿Considera que las propiedades de cada fluido refrigerante influyen en el
funcionamiento del equipo y en su capacidad frigorífica? ¿Porque?
¿Considera que logró los objetivos?
¿Tiene alguna sugerencia que enriquezca esta práctica?
11 Ejercicios complementarios
11.1 Se va a enfriar refrigerante 134a con agua en un condensador. El refrigerante
entra al condensador con una tasa de flujo másico de 6 kg/min a una presión de
1MPa y 70ºC y lo abandona a 35ºC. El agua de enfriamiento entra a 300 kPa y
15ºC y sale a 25ºC. Si se desprecia cualquier caída de presión en el
intercambiador determine:
la tasa de flujo másico del agua de enfriamiento requerida
la tasa de transferencia de calor del refrigerante al agua
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11.2. Un refrigerador usa refrigerante a134 y opera en un ciclo ideal de
refrigeración por compresión de vapor entre MPay 2.128.0 , si la tasa de flujo
másico del refrigerante es seg
kg06.0 , determine: a) la tasa de remoción de calor del
espacio refrigerado y la entrada de potencia al compresor, b) la tasa de liberación
de calor al ambiente y el COP del refrigerador.
11.3 Al condensador de un refrigerador de Carnot de flujo permanente entra
refrigerante 12 como un vapor sobrecalentado a psi100 y sale con una calidad
de 05.0 , la absorción de calor del espacio refrigerado sucede a psi30 . Muestre el
ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine:
el COP del refrigerador, la calidad del refrigerante al inicio del proceso de
absorción de calor y la entrada neta de trabajo.
11.4 An ice-making machine operates on the ideal vapor-compression cycle,
using refrigerant-134ª. The refrigerant enters the compressor as satured vapor at
20 psia and leaves the condenser as saturated liquid at 80 psia. Water enters the
ice machine at 55°F and leaves as ice at 25°F. For an ice production rate of 15
lbm7h, determine the power input to the ice machine(169 BTU of heat needs to be
removed from each lbm of Water at 55°F to turn it into ice at 25°F)
11.5 ¿Un sistema de refrigeración por compresión de vapor con un solo
compresor puede manejar varios evaporadores que operen a diferentes presiones
y temperaturas? ¿Cómo?
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12. En la lectura siguiente se mensionan las reacciones entre los refrigerantes
con la humedad y el aceite, realizar la lectura y completar la tabla que aparece al
final de ella.
REACTION OF REFRIGERANTS WITH MOISTURE AND OIL
A refrigeration system should be charged with only de refrigerant compound
intended. However however, it is extremely difficult to prevent traces of moisture
from existing in system. Various refrigerants react differently in presence of water.
The two principal effects resulting from moisture in refrigeration system are
corrosion and freeze-up of expansion devices. Almost all refrigerants will form
corrosive acids or bases in the presence of water; these corrosive compounds may
be highly destructive to valves, seals, and other metallic parts.
When water comes in contact with a refrigerant, it may go into solution with the
refrigerant or it may remain as free water. Water is soluble in ammonia in all
proportions so that free water does not occur in ammoniua systems. Water is also
higly soluble in carbon dioxide and sulfure dioxide. Any water in excess of the
soluble amount would occur as free water. freeze-up of expansión valves and
formation of ice in evaporators result from presence of free water. Refrigerant-12
systems are particulary susceptible to this difficulty, which is one reason why
Refrigerant-22 systems has replaced Refrigerant-12 in most applications.
An importan practical problem is to keep a refrigeration system dry. Any system
should be thoroughly cleaned and dehydrated before being charged with a
refrigerant. The refrigerant and the compressor oil that are used should be
moisture free, Every precaution should be observed to prevent possible entry of
moisture, both during erection and during the operation of a system. As further
protection, many systems employ permanently installed dryers. The dryer element
typically uses a desiccant such as silica gel or activated alumina. In some driers a
color change is used to indicated the need for replacement of the dryer.
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In most refrigeration compressors the refrigerant comes into direct contact with
lubricating oil. depending upon the mutual solubility characteristics with the
refrigerant and of the oil, some oil may go into solution with the refrigerant vapor
and some refrigerant may be dissolved into the oil. Some oil may also be picked up
physically by the vapor without going solution. Therfore, the working fluid in the
system is not pure refrigerant, but a mixture of refrigerant and oil.
Reaction of refrigerants with oils is important in several ways. Oil carried from the
compressor into other parts of the system may reduce heat transfer in the
condenser and evaporator The pressure-temperature characteristic of the
refrigerant-oil solution may differ from that of the pure refrigerant. Also, lubrication
of the compressor may be affected, since viscosity of the oil changes by dilution
with the refrigerant.
Some refrigerants are fully miscible with oil. The solution formed is homogeneus,
and oils tends to stay with the refrigerant throughout the system. misible
refrigerants include Refrigerants 11, 12, 21, and 113.
On the other hand, many refrigerants are immiscibles with oil. If oil is picked up by
the refrigerant vapor, a heterogeneous mixture is formed. In such a case , the oil is
mechanically separable from the refrigerant. Refrigerants which are inmiscible with
oil include ammonia, sulfur dioxide, carbon dioxide, and Refrigerants 13 and 14.
A few refrigerants are intermediate in their action with oil. Such a refrigerant may
be fully miscible with oil above some critical solution temperature but only partially
miscible at lower temperatures. Examples are Refrigerants 22 an 114.
The problem of oil miscibility is primarily one of system desing. A system using an
immisible refrigerant must be equipped with an efficient oil separator after the
compressor. Systems using a miscible refrigerant must be designed for sufficient
velocity of the flow in evaporators and suction lines. The greatest of desing occurs
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with refrigerants which are intermediate in miscibility. Oil may come out of solution
in the cold evaporator and may remain in the evaporator unless adecuate velocities
are present to drag the oil back into the compressor.
No Refrigerante Nombre Miscible en
aceite/agua
Fórmula
estructural
1 R11 Triclorofluorometano Si/No
2 R113
3 R114
4 R1150
5 R12
6 R123
7 R1270
8 R13
9 R134a
10 R14
11 R152a
12 R170
13 R21
14 R22
15 R23
16 R290
17 R401A
18 R401B
19 R401C
20 R402A
21 R402B
22 R404A
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12
23 R406A
24 R407A
25 R407B
26 R407C
27 R408A
28 R409A
29 R410A
30 R410B
31 R50
32 R500
33 R502
34 R507
35 R508A
36 R600
37 R600a
38 R717
39 R718
40 R728
41 R729
42 R732
43 R740
44 R744
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