INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ALVARADO INGENIERÍA MECÁNICA 8VO. SEMESTRE, GRUPO “ÚNICO”
MATERIA:
REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO DOCENTE:
ING. GAMALIEL REYES DAVIA PRODUCTO ACADÉMICO:
INVESTIGACIÓN TEMA:
4.5 CRIOGENIA Y LA REFRIGERACION PRESENTA:
JORGE EUTIQUIO CHAVE ARATE !"#$!%! FECHA DE ENTREGA:
%!&MARO&"$!'
H. Y G. ALVARADO, VERACRU.
INTRODUCCIÓN La criogenia es el proceso científico a través del cual se congelan objetos u organismos, utilizando comúnmente nitrógeno o helio líquido en su punto de temperatura más baja, alrededor de -!" #$% &l congelarse rápido ' a una temperatura e(trema, se evita que se deterioren por la acción de virus, bacterias o el ambiente, pudiendo luego recuperarlos sin da)os%
OBJETIVO #onocer las características de la criogenia%
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4.5 Criogenia y la refrigeración. La historia de la refrigeración ' la criogenia están estrechamente relacionadas, pues ambas a'udaron a consolidar muchos conceptos de la física teórica ' la termodinámica* por ejemplo, las diferencias entre energía, calor ' temperatura* la asociación de entropía ' flujo de calor* las ideas abstractas de escala absoluta de temperatura ' de estado cuántico de la materia, entre otras% La ma'oría de los conceptos anteriores tardaron alrededor de +"" a)os en madurar ' comprenderse% n caso curioso es que los termómetros se inventaron sin saber e(actamente qué era lo que se media con ellos% n adición a esto, el estudio de la materia a mu' bajas temperaturas llevó al descubrimiento de nuevos fenómenos ' tecnologías en áreas mu' diversas de la ciencia, lo que abrió una gama de aplicaciones ' nuevos desarrollos en la ciencia ' la ingeniería, a tal grado que e(iste un lenguaje derivado de la misma raíz. tecnología criogénica o criotecnología* ingeniería criogénica o crioingeniería* criofísica, criobiología, crioconservación, crionia, cr'otempering, cr'otribolog', cr'omilling, cr'o/0, crioválvula, por mencionar algunas% 1or ello, aunque la raíz etimológica de criogenia se refiere también a refrigeración 2del griego frío ' generación, es decir, 3generación del frío45, se utiliza de manera e(clusiva en el ámbito de las temperaturas inferiores a +" 67% &ctualmente, a la criogenia se le considera como la rama de la ciencia que estudia los mecanismos de producción, mantenimiento ' utilización de bajas temperaturas% l criterio para el uso del término 3crio4 o 3cr'o4 en las diversas áreas de la ciencia es que el objeto de estudio se encuentre por debajo de los +" 67, mientras que en el campo tecnológico la restricción es que el fluido o mecanismo se use en esas condiciones% 1or ejemplo, para el caso en que un sensor se use a bajas temperaturas, pero la electrónica opere a temperatura normal, no se considera apropiado el uso del término criogénico%
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Los ciclos er!o"in#!icos #ualitativamente, podría decirse que el ciclo termodinámico es el mismo para un refrigerador ' un licuefactor* sin embargo, en la práctica, el segundo maneja presiones más elevadas ' temperaturas más bajas, por lo que requiere dise)os más robustos, mejores materiales ' estrategias de aislamiento térmico más elaboradas% &demás, para ma(imizar la capacidad de enfriamiento, el refrigerador requiere condiciones de operación que mantengan el fluido entre el punto crítico ' el punto triple, aprovechando así la entalpía de evaporación* mientras que el licuefactor busca condiciones de presión ' temperatura que permitan condensar el fluido 28 9 : "5, o realizar un pre-enfriamiento% ;ásicamente, todos los ciclos comprimen o e(panden un gas, ' cada uno puede realizarse de diversas formas. Adiabáticamente: aislados del medio e(terno Isotérmicamente: en contacto con el ambiente Isobáricamente: la absorción o disipación de calor se realiza a presión constante e implica un cambio de volumen
Figura 2. Muchas áreas requieren de refrigeración, con distintas capacidades de enfriamiento, diferentes tecnologías y rangos de trabajo
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n los sistemas de refrigeración ' criogenia modernos, se están introduciendo nuevas tecnologías ' principios físico-químicos, en los que algunas de estas etapas se omiten, los fluidos usados son menos perjudiciales con el medioambiente, las operaciones de mantenimiento son menos frecuentes ' se poseen menos partes móviles, por lo que el ruido presenta menor intensidad% Lo anterior no significa que se esté gestando un reemplazo de tecnología, sino que se está diversificando, en función del sistema ' la carga másica por refrigerar, el rango de temperaturas de trabajo, por mencionar algunos elementos% ntre las técnicas más prometedoras ' con distinto nivel de madurez tecnológica actual, se encuentran la refrigeración por absorción, cambio de fase, por efecto termoeléctrico, termoacústico ' magnetocalórico% & nivel de investigación básica, se pueden mencionar el efecto termoiónico ' el termotunelamiento%
Figura 3. ecnologías de refrigeración más !iables, en función de la carga de refrigeración y el rango de trabajo
¿Para que se usa la criogenia? La criogenia tiene varios usos, especialmente en el área de la medicina, en donde se le utiliza en cirugías, 'a sea para destruir tejidos específicos o evitar hemorragias, bajando la temperatura en la sangre de forma radical, siendo
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también útil en el tratamiento del cáncer% & la utilización quirúrgica, se le denomina criocirugía ' se utiliza en áreas como la neurología, dermatología, ginecología e incluso cirugía plástica% Los primeros usos, datan de =" a)os atrás ' se dieron en el campo veterinario, para luego pasar al cuidado de las personas% n el área biológica, se usa la criogenia para conservar embriones para su utilización posterior, lo mismo ocurre con óvulos, semen e incluso tejidos% La criogenia también se utiliza en diferentes áreas de la producción, 'a que al aplicarla sobre algunos materiales, aumenta su duración ' resistencia% (iste la idea de que, congelando un cuerpo humano a posteridad ' de forma inmediata después de su muerte 2o justo antes5, podría conservarse hasta que la ciencia encuentre una forma de curar el mal que terminó con su vida o, remediar el envejecimiento prolongado la vida% (isten compa)ías que ofrecen aplicar el proceso de criogenia sobre los cuerpos a precios mu' altos% >o e(ista ninguna evidencia científica sobre su efectividad ', cualquier problema en el proceso de congelación o conservación, le haría perder utilidad% ¿Cómo se aplica el proceso de criogenia? La criogenia se hace dentro un laboratorio ' para ello se utilizan máquinas especiales que convierten a elementos en forma de gas como el nitrógeno ' helio en líquidos, lo que permite obtener temperaturas bajísimas de forma mu' rápida% &l aplicar el proceso, los especímenes se guardan rápidamente en contenedores especiales que les conservan a una temperatura apro(imada de -!" #$% #ualquier interrupción, puede arruinarlo% /e esperan grandes avances en el futuro de la criogenia, 'a que a'udaría a conservar órganos completos para realizar trasplantes ' también haría lo mismo con especies biológicas o vegetales, evitando su completa e(tinción%
CONCLU$ION La criogenia es un roceso ara conge!ar o"#e$os sin %ue se &e$erioren or o$ras causas' u&ien&o recuerar !uego &e &esconge!ar!os' !o (acen )e&ian$e )a%uinas esecia!es %ue con*ier$en a e!e)en$os en +or)a &e gas' , es$o er)i$e o"$ener $e)era$uras "a#as , )u, rai&oINSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ALVARADO INTRODUCCIÓN .
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