INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CAMPECHE
CARRERA: Ing. Mecánica
MATERIA: Refrigeración y Aire Acondicionado
UNIDAD NÚMERO: 1 TEMA:
INTEGRANTES: Yam Poot Vicente
MAESTRO: ING. CARVAJAL PADILLA WILSON ALFRED
GRUPO: VC-8
FECHA: 10/Febrero / 2012
FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN 1.1.- Definición, importancia y aplicaciones de la refrigeración Uno de los conceptos más importantes de la ingeniería del medio ambiente térmico es la refrigeración. Refrigeración es la extracción de calor de una sustancia o espacio produciendo en ella una temperatura inferior a la sus alrededores.
Aplicaciones Las aplicaciones de la refrigeración son entre muchas:
La Climatización, para alcanzar un grado de confort térmico adecuado para la habitabilidad de un edificio. La Conservación de alimentos, medicamentos u otros productos que se degraden con el calor. Como por ejemplo la producción de hielo o nieve, la mejor conservación de órganos en medicina o el transporte de alimentos perecederos. Los Procesos industriales que requieren reducir la temperatura de maquinarias o materiales para su correcto desarrollo. Algunos ejemplos son el mecanizado, la fabricación de plásticos, la producción de energía nuclear. La Criogénesis o enfriamiento a muy bajas temperaturas' empleada para licuar algunos gases o para algunas investigaciones científicas. Motores de combustión interna: en la zona de las paredes de los cilindros y en las culatas de los motores se producen temperaturas muy altas que es necesario refrigerar mediante un circuito cerrado donde una bomba envía el líquido refrigerante a las galerías que hay en el bloque motor y la culata y de allí pasa un radiador de enfriamiento y un depósito de compensación. el líquido refrigerante que se utiliza es agua destilada con unos aditivos que rebajan sensiblemente el punto de congelación para preservar al motor de sufrir averías cuando se producen temperaturas bajo cero. Máquinas-herramientas: las máquinas herramientas también llevan incorporado un circuito de refrigeración y lubricación para bombear el líquido refrigerante que utilizan que se llama taladrina o aceite de corte sobre el filo de la herramienta para evitar un calentamiento excesivo que la pudiese deteriorar rápidamente.
1.2.- Métodos de refrigeración Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras. Más tarde se consiguió el enfriamiento artificial mediante los métodos de compresión y de absorción.
El método por compresión es el más utilizado, sin embargo el método por absorción solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en la regeneración. Otros métodos son mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura; mediante una sustancia fría, como antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo.
Se puede producir refrigeración por varios métodos, entre ellos: 1. Medios termoeléctricos 2. Sistemas de compresión de vapor 3. Sistemas de compresión de gas, que incluyen expansión del gas comprimido para producir trabajo. 4. Sistemas de compresión de gas, que incluye estrangulamiento o expansión del gas comprimido. El método de sistemas de compresión de vapor se usa en la mayoría de los sistemas de refrigeración y la compresión se efectúa mecánicamente o por absorción. El método de 2 tiene aplicación comercial en sistemas de refrigeración de aire en naves aéreas. Los métodos 3 y 4 se aplican en la licuefacción de varios gases. El enfriamiento se efectúa por la evaporación del líquido refrigerante bajo presión y temperatura reducidas. Luego mediante la compresión mecánica, se eleva la temperatura de saturación del vapor, lo que permite que este se condense por transferencia ordinaria de calor al aire del ambiente o a agua de enfriamiento. El líquido a presión relativamente alta se expande en un cambiador de calor, donde se evapora; el proceso de expansión se efectúa ordinariamente en una válvula de estrangulamiento. Un sistema de refrigeración es un ciclo termodinámico cerrado.
1.2.1 Ciclo de Carnot y Ciclo invertido de Carnot
Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas. El ciclo de Carnot siendo reversible es el modelo perfecto de ciclo de refrigeración. Hay dos conceptos importantes sobre ciclos reversibles:
Un ciclo de refrigeración no puede tener mayor coeficiente de funcionamiento que un ciclo reversible cuando ambos operan entre las mismas temperaturas. Todos los ciclos de refrigeración reversibles que operan entre las mismas temperaturas tienen el mismo coeficiente de funcionamiento.
La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama p-V es el siguiente:
Tramo A-B isoterma a la temperatura
T 1
Tramo B-C adiabática Tramo C-D isoterma a la temperatura
T 2
Tramo D-A adiabática
Ciclo invertido de Carnot Es el más básico de todos los ciclos inversos y el de mayor eficiencia. Además, en este ciclo la eficiencia sólo depende de las temperaturas de cesión y absorción de calor. Esta propiedad permite comprobar que, al contrario que en los ciclos directos, cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre focos, menor es la eficiencia.
Suponiendo que la instalación frigorífica tiene como objetivo la refrigeración, la eficiencia de este ciclo es:
La dificultad en llevar a la práctica este ciclo se basa principalmente en la elevada irreversibilidad que tendrían los procesos de expansión y de compresión con fluidos bifásicos, en los que, además, la alta concentración de líquido deterioraría las partes internas de las máquinas turbina y compresor. Por otra parte, el escaso trabajo que puede obtenerse en la expansión no suele justificar la inversión ni el mantenimiento de una turbina. Por último, es difícil detener el proceso de evaporación en el punto de diseño que evite la salida de vapor sobrecalentado del compresor. Por todas estas razones, el ciclo de compresión de vapor teórico tiene algunas diferencias respecto del inverso de Carnot.
BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.htm http://es.scribd.com/doc/15905540/Ciclos-termodinamicos