Fundamentos de refrigeración
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|1
Fundamentos de d e refrigeración Definiciones y aspectos básicos o
¿Qué es la refrigeración? La refrigeración es el proceso para reducir la temperatura eliminando energía, en forma de calor. calor.
o
o
Definición de Wikipedia: Importante: En física no existe el frío, solo existe calor. calor.
“ Source: Wikipedia
La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico termodinámic o en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro otro,, son llamados refrigerantes. Fuente: Wikipedia
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|2
Fundamentos de refrigeración Definiciones y aspectos básicos o
¿Cuál es el propósito de la refrigeración? La refrigeración se usa para bajar la temperatura y en ocasiones tambien la humedad.
o
Beneficios de la refrigeración:
o
Reducir el crecimiento de bacterias en la comida En sistemas de aire acondicionado, merjorar la calidad de vida de las personas Asegurar el funcionamiento de maquinas o sistemas productivos Evitar reacciones quimicas.
Sistemas de refrigeración:
Hielo, refrigeración por absorción Tubo Vortex, refrigeración magnética Compresión de vapor
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Page 3
Julio 2016
|3
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor o
o
El calor se puede transmitir por:
Conducción
Convección
Radiación.
Dirección del flujo de calor
o
El calor SOLO fluye desde una punto de mayor temperatura a un punto de menor temperatura.
Conducción en una sustancia:
80˚C 25˚C
50˚C
30˚C 25˚C
No hay transmisión de calor UN SENTIDO
Direccion del flujo de calor Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|4
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor
Convección
Ej: Radiador
Control Electrónico de Refrigeración
Hay una substancia circulando, en este caso as el aire.
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|5
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor
Convección
Grill
Barbacoa
Control Electrónico de Refrigeración
Hay una sustancia cirulando, en este caso aire y humo.
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|6
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor
Radiación
Ejemplo: por el Sol
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|7
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor La transmision de calor: o
Causa incremento de temperaturas
o
Cambio de fases
o
o
Si tenemos materia sólida a 0K, (-273,15ºC), las moleculas estan posicionadas en una estructura de malla. La moleculas por si mismas no se pueden mover. Cuando añadimos calor, las moleculas empiean a vibrar y el aumento de temperatura se puede medir. A una temperatura mayor de 0K tenemos energia cinetica en las moleculas.
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|8
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor o
La transferencia de calor causa:
Incremento de temperatura
Vibraciones/oscilaciones de los átomos (energía cinética)
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
|9
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor o
o
Los materiales sólidos pueden cambiar de fase cuando la temperatura alcanza el punto de fusion. Cuando se llega a este punto, la materia pierde la estructura de malla a temperatura constante pero tiene una energia potencial entre sus atomos. Si continuamos aportando calor cuando toda la materia solida se ha fundido, entonces aumentaremos las temperatura de los atomos.
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 10
Fundamentos de refrigeración Transmisión de calor o
Los materiales líquidos pueden cambiar de fase cuando se alcanza la temperatura de ebullición de dichas sustancia. Cuando se añade calor a la materia, ésta perderá la fuerza que une los átomos y se podrán mover libremente en el espacio. Durante el cambio de fases, la temperatura se mantiene constante. Cuando toda la materia se ha evaporado, si se sigue aportando calor, entonces subirá la temperatura.
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 11
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases
Temperature K
Evaporación
La energia interna total de una sustancia se mide en Julios. “J”
Fusión
0 0 Control Electrónico de Refrigeración
Joule Fundamentos de refrigeración
Energy - Heat
Julio 2016
| 12
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases Punto de ebullicion del agua: o
Dependiendo de la presion, la temperatura de ebullicion del agua es diferente. A 1 bar de presion, la temperatura de ebullicion es 100ºC.
o
Si sube a presion, sube la temperatura de ebullicion. A 2bar, serian 120ºC.
o
Si baja la presion, baja la temperatura de ebullicion. A 0,47 bar, serian 80ºC.
a r u t a r e p m e T
Líquido
120 C
2 bar
100 C
1 bar
Vapor
Líquido + Vapor
80 C
0.47 bar
Calor / Entalpia Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 13
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases
n ó i s s e r P
6.2 bar = 160 ºC
2 bar = 120 ºC Liquido
Liquido + Vapor
Vapor Q
0.47 bar = 80ºC Control Electrónico de Refrigeración
1 bar = 100 ºC
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 14
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases (Molliere)
Diagrama P-h y Diagrama Log(P)-h
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 15
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases (Molliere). Log(p) - h
Isobaras
Liquido
Temperatura constante Mezcla Liquido/Vapor
Titulo de vapor
Volumen especif constante
Vapor
Densidad constante
Entropia Constante
Curve types: Isotermas Isocoras Isoentropicas Isoentalpicas
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 16
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases (Molliere). Log(p) - h Curva para refrigerantes
Saturation curve
n ó i s e r P
Liquido
Mezcla de Liquido + Vapor
Vapor Entalpia especifica
0 % Vapour fraction Control Electrónico de Refrigeración
100 %
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 17
Fundamentos de refrigeración Diagrama de fases (Molliere). Log(p) - h Curva para refrigerantes n ó i s e r P
Liquido (subenfriado)
CONDENSACION
Mezcla de Liquido + Vapor (saturado) EVAPORACION
Vapor (recalentado) Entalpia especifica (contenido de energia)
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 18
Fundamentos de refrigeración Ciclo de compresión de vapor CONDENSADOR
QC = QE + W
n ó i s e r P
3
2 W
DISPOSITIVO EXPANSION
4
1
COMPRESOR
Entalpía especifica EVAPORADOR
Control Electrónico de Refrigeración
QE
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 19
Fundamentos de refrigeración Ciclo de compresión de vapor Recalentamiento y subenfriamiento CONDENSADOR
SUBENFR.
e r u s s ∆ e r SC P
T
= TC – T3 3
2
TC TEVAP
EXPANSION
TAMB TE
4
COMPRESOR
1 RECALENTAM ∆TSH = T1 – TE Specific enthalpy
EVAPORADOR Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 20
Fundamentos de refrigeración Reglas de movimientos de fluidos
Las cinco reglas que definen el movimiento del fluido en un recipiente Presión – Temperatura – H altura – Densidad – Concentración (Difusión + Disolución)
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 21
Fundamentos de refrigeración Reglas de movimientos de fluidos
Presión, temperatura, altura, densidad y concentración
P1
T1
H1
(8 bar)
(80ºC)
(10 m)
ρ1
(8 kg/l)
C1 (8 ppm)
Movimiento normal P2
t2
h2
(2 bar)
(40ºC)
(2 m)
ρ2
(2 kg/l)
c2 (2 ppm)
Movimiento fuente de problemas Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 22
Control Electrónico de Refrigeración
Fundamentos de refrigeración
Julio 2016
| 23
