“ESTUDIO
TERMODINÁMICO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN CON R314a” ESPECIALIDAD
ELECTRÓNICA ELECTR ÓNICA Y AUTOMAT AUTOMATIZACIÓN IZACIÓ N CICLO III
AUTORES: Ilbe!" Lla#"$a Re%&" Lla%$'(a%' R")a* R'$+a, -ea Za.a%a /e0'% Za.a%a ('*.e Sa2l
Arequipa
– Perú
Prólogo En siguiente documento recopila el procedimiento procedimiento de realizar el estudio termodinámico que funciona con refrigerante R13a!"on este prop#sito iniciamos la in$estigaci#n so%re los sistemas de refrigeraci#n& 'aciendo (nfasis en los ciclos de refrigeraci#n! refrigeraci#n! Posteriormente se 'ace realiza un estudio del sistema de refrigeraci#n& se analiza cada uno de los los compo componen nentes tes de que que inter inter$ie $ienen nen en el sistem sistema a para para poder poder deter determin minar ar la selecci#n de cada uno! )eguidamente proseguiremos a informar so%re el comportamiento del refrigerante R13a en un refrigerador& con esta finalidad se 'ace una %re$e representaci#n de las propiedades * caracter+sticas de este gas! Para Para conclu concluir ir se pondr pondrá á los los resul resultad tados os o%ten o%tenido idos s * los los compo componen nentes tes del sistem sistema a de refrigeraci#n que fueron seleccionados con los cálculos matemáticos!
Índice Contenido 1!1! 1!1!2 2 Prin Princi cipi pios os ter termo modi diná námi mico cos s de la ref refri rige gera raci ci#n #n...........................................8 1!1!2! 1!1!2!1 1
Ele$ac Ele$aci#n i#n de temp tempera eratur tura a de la sus sustan tancia cia refrig refrigera erante nte ,efect ,efecto o sensi sensi%le %le-- ....8
1!1!2! 1!1!2!2 2
"am%i "am%io o de de fase fase de la sustan sustancia cia refrig refrigera erante nte ,efect ,efecto o late latente nte-- ....................8
Prop Propie ieda dade des s de de los los refr refrig iger eran ante tes s ..................... ................................ ..................... ................................8 ......................8
1!2 1!2 1!2!1
Propiedades f+s f+sicas..................... ............................... ..................... ...................... ..................... ..........................9 ................9
1!2!2
Propiedades qu qu+micas..................... ............................... ..................... ..................... ................................. ....................... 9
1!2!3 !2!3
Pro Propie piedade ades term termo odinámi námica cas s ...............................................................10
13
Estructura de los refrigeradores de uso dom(stico .................... ............................... ....................11 .........11
............................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ........................... 11 131 .ntroducci#n..................... ............................... ..................... ..................... ...................... ..................... ........................ .............. 11 13 /eneralidades .................... refrigeraci#n .......................................12 133 Partes principales de un sistema de refrigeraci#n 1!3!3!1 E$aporador E$aporador ...................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..........................12 ................12 1!3!3!2
"ompresor..................... .......... ..................... ..................... ..................... ........................................... ................................. 24
1!3!3!3
"ondensador.................... . .............................. ...................... ..................... ........................................ .............................. 28
1!3!3 !3!3! !
ispos sposiiti$o ti$os s de ep epansi ansi#n #n..................... ................................ ..................... ..................... .......................31 ............31
1! 1!
esc escri ripc pci# i#n n del del refr refrig iger eran ante te R13 R13a a............................................................33
a refrigeraci#n es mantener una sustancia a un cuerpo por de%ao de la temperatura am%iente& poni(ndolo en contacto de forma directa o indirecta con otra que se encuentra por de%ao de la temperatura a la que deseamos mantener la sustancia! En la primicia de los sistemas de refrigeraci#n mecánica& los equipos para producirlas ocupa%an grandes espacios& eran costosos& de alto consumo energ(tico& de %aa eficiencia * necesita%a ser$icio t(cnico continuo por lo que su aplicaci#n se $e+a limitada solamente para industria para las cuales la refrigeraci#n eran imprescindi%les & tales como plantas productoras de 'ielo& empacadoras de carnes& etc! En la actualidad de%ido al a$ance tecnol#gico que 'a desarrollado la 'umanidad! a refrigeraci#n 'a sido %eneficiada& con$irti(ndose en sistemas más eficientes de menor $olumen * costo por lo que su campo de aplicaci#n se 'a etendido considera%lemente4 a continuaci#n descri%iremos algunas de las más importantes! •
Refrigeraci#n comercial A%arca todo lo que concierne a instalaciones frigor+ficas para locales comerciales como supermercados que se dedican a la $enta o almacenamiento de productos!
•
Refrigeraci#n industrial como su nom%re o indica estos sistemas de refrigeraci#n son utilizados en procesos de manufactura& se distinguen por ser de tama6o
•
considera%les * requiere asistencia t(cnica permanente! "onser$aci#n de alimentos es la aplicaci#n más importante que se le da a la refrigeraci#n& por el incremento de la po%laci#n * su requerimiento de alimento! En la ma*or+a de los casos estos alimentos son producidos * procesados en zonas aleadas de la ciudad& por lo que es necesario conser$ar las caracter+sticas de los productos su traslado& distri%uci#n * $enta!
En esta secci#n se realizara una eplicaci#n de los ciclos de refrigeraci#n * los principios t(rmicos en la refrigeraci#n& para luego 'acer (nfasis a los componentes!
1.1.1 Ciclos térmicos de refrigeración Esta secci#n descri%e el ciclo t(rmico * los parámetros de funcionamiento para que realice un tra%o eficiente de enfriamiento! 7no de los parámetros de ma*or importancia para el funcionamiento del ciclo t(rmico es la diferencia de temperatura que se de%e de mantener entre el refrigerante * el am%iente con el que intercam%ia calor! )e 'an esta%lecido $arios ciclos de refrigeraci#n& a continuaci#n se presenta algunos de ellos •
Ciclo invertido de Carnot: es un ciclo totalmente re$ersi%le que se compone de dos procesos isot(rmicos re$ersi%les * de dos procesos isentr#picos& opera en sentido contrario a las manecillas del relo! as condiciones de funcionamiento 'acen que este ciclo no sea aplica%le en la realidad *a que presenta incon$enientes en los procesos de compresi#n * epansi#n de%ido a la presencia de 'umedad en estas fases&! En el caso del proceso 283 necesita un compresor que manee dos fases * en el proceso 8 1 la presencia de peque6as gotas l+quidas tiene efectos perudiciales en la tur%ina! as modificaciones para e$itar estos resultado el ciclo de
pro%lemas dan
como
refrigeraci#n por compresi#n de $apor! El ciclo in$ertido de "arnot sir$e como estándar contra el cual se comparan los ciclos reales de refrigeraci#n!
•
Ciclo de compresión de vapor: su principal caracter+stica es utilizar un dispositi$o de epansi#n ,$ál$ula de epansi#n o tu%o capilar-! 9unciona en cuatro etapas compresi#n& rec'azo de calor& estrangulamiento en el dispositi$o de epansi#n * a%sorci#n de calor! Eisten dos clases el ciclo ideal que considera condiciones ideales de funcionamiento * el ciclo real que considera las irre$ersi%ilidades que suceden en cada componente!
•
Ciclo de refrigeración de gas (ciclo invertido ra!ton": como los ciclos anteriores funciona en etapas que son& compresi#n de gas& rec'azo de calor& epansi#n en una tur%ina * a%sorci#n de calor! Este ciclo se aplica en las instalaciones de aire acondicionado de los a$iones!
•
Ciclo de refrigeración por a#sorción: funciona mediante la a%sorci#n de un refrigerante por un medio de transporte& su funcionamiento es parecido al ciclo de compresi#n de $apor& con la diferencia que el compresor es sustituido por un mecanismo de a%sorci#n!
En la industria de fa%ricaci#n de equipos de refrigeraci#n de uso dom(stico& el ciclo que más se utiliza para el dise6o de estos aparatos es el ciclo real de compresi#n de $apor& por lo eficiente& por la facilidad de funcionamiento * lo renta%le que resulta su ensam%lae!
1!1!2
Principios termodinámicos de la refrigeración
El efecto de la refrigeraci#n es posi%le gracias a la aplicaci#n de dos principios termodinámicos fundamentales
$fecto sensi#le: permite que una sustancia a%sor%a calor!
•
•
$fecto latente: permite que una sustancia cam%ie de estado f+sico!
1!1!2!1 $levación de temperatura de la sustancia refrigerante (efecto sensi#le"
Para realizar este procedimiento se dispone de una sustancia a menor temperatura que la carga que deseamos enfriar& para eecutar esta acci#n la sustancia incrementará su temperatura mientras la temperatura de la carga disminu*e! En este proceso se cumple el concepto de calor sensi%le!
1!1!2!2 Cam#io de fase de la sustancia refrigerante (efecto latente"
os cam%ios de estado de las sustancias ,su%limaci#n& fusi#n& e$aporaci#n- pueden utilizarse para realizar procesos de refrigeraci#n este efecto es conocido como latente!
1!2 Propiedades de los refrigerantes
:Un refrigerante es un fluido capaz de transportar calor de un lado a otro en cantidades suficientes para desarrollar una transferencia de calor”. Para que una
sustancia refrigerante sea adecuada de%e cumplir ciertas caracter+sticas que garanticen su calidad * utilidad! A continuaci#n se detallan las propiedades más importantes de los refrigerantes!
Propiedades f%sicas
1!2!1
as propiedades f+sicas de los refrigerantes o%edecen especialmente a la temperatura a la que se encuentren ,eceptuando la masa molecular-! A continuaci#n se descri%e algunas de estas propiedades
1
&asa molecular: es la masa de una mol(cula de un compuesto! )e o%tiene sumando las masas at#micas relati$as de todos los átomos que forman dic'a mol(cula!
2
'ensidad: se define como masa por unidad de $olumen! Para lo refrigerantes de%en ser ele$adas por la cantidad que de%e ir en los sistemas de refrigeraci#n!
3
Calor espec%fico: es la cantidad de calor que 'a* que suministrar a toda la masa de una sustancia para ele$ar su t emperatura en una unidad! e%e de ser lo más alto posi%le para que una peque6a cantidad de l+quido a%sor%a una gran cantidad de calor!
Calor latente de vaporiación: es la cantidad de calor+as requeridas para trasformar un estado l+quido a gas! En los refrigerantes de%e ser alto& para que a%sor%an más calor antes de cam%iar de estado!
1!2!2
Propiedades )u%micas
;odos los refrigerantes de%en tener las siguientes propiedades qu+micas!
1.*.*.1.1 Inflama#ilidad:
'ace referencia a refrigerante * su punto de auto ignición.
cuan
inflama%le
es
el
1.*.*.1.* To+icidad: esta propiedad 'ace referencia al grado contaminante * peligroso de cada refrigerante!
1.*.*.1., -eguridad: para comercializar los refrigerantes de%en cumplir normas internacionales de seguridad!
1.*.*.1. Compati#ilidad de carga: se refiere que en caso de eistir una fuga del refrigerante puede entrar en contacto con el producto refrigerado contaminándolo * deándolo inser$i%le!
1.*.*.1./ Compati#ilidad con los materiales: esta%lece la compati%ilidad que tiene el refrigerante con los materiales con los que estará en contacto!
1.*.*.1. Compati#ilidad con el aceite: es mu* importante que tanto el refrigerante * el aceite lu%ricante del compresor coeistan& en caso de mezclarse no $ar+e ninguna de las propiedades de cada uno!
1.*.*.1. $sta#ilidad: como se conoce las propiedades de los refrigerantes dependen de la $ariaci#n de la temperatura& es por ello se trata que los refrigerantes conser$en la ma*or parte de sus caracter+sticas al sufrir dic'os cam%ios en la temperatura!
1!2!3
Propiedades termodinámicas
as propiedades termodinámicas de los refrigerantes tienen relaci#n con la capacidad de realizar mo$imiento de calor& son necesarias para analizar * estudiar los ciclos termodinámicos de refrigeraci#n! )e pu%lican para cada refrigerante en ta%las fragmentadas en dos partes& la primera 'ace referencia a las propiedades de saturaci#n l+quido * $apor * la segunda presenta las propiedades de $apor so%recalentado& los parámetros de estas ta%las están en funci#n de la temperatura * presi#n respecti$amente!
a entalpia& entrop+a * $olumen espec+fico& están en funci#n de la temperatura * presi#n& a continuaci#n se descri%e las mismas!
Presión: en un sistema de refrigeraci#n es de etrema importancia considerarla& se recomienda que sus $alores est(n so%re la presi#n atmosf(rica& so%re todo en el e$aporador que funciona a %aas presiones& pues en el caso de que este est( tra%aando a presiones negati$as se corre el riesgo de que ingrese aire al sistema por posi%les fugas! Para el caso de la presi#n del condensador se de%e elegir un $alor en funci#n de la temperatura se
o recomienda que esta est( en un rango entre 5 a de 10 " so%re la temperatura am%iente! En el caso de elegir una presi#n demasiado ele$ada& la potencia del compresor se incrementa!
Temperatura: es recomenda%le para los equipos de refrigeraci#n que la temperatura critica este por arri%a de la temperatura de condensaci#n&
tam%i(n es aconsea%le que la temperatura de congelaci#n sea inferior a la temperatura del e$aporador * el refrigerante tenga una %aa temperatura de e%ullici#n!
1
$structura de los refrigeradores de uso doméstico Introducción
7na de las aplicaciones más $aliosas de la refrigeraci#n es la conser$aci#n de alimentos& al reducir la temperatura de un alimento 'acia su punto de < congelamiento & se logra disminuir el mo$imiento molecular logrando retardar el crecimiento de las %acterias que pro$ocan la putrefacci#n!
urante muc'os a6os los productos lácteos * otros perecederos
10
se
almacena%an en s#tanos& pozos& caas rodeadas de 'ielo& etc! )in em%argo a principios del siglo == se empez# a fa%ricar refrigeradores dom(sticos los mismos que empezaron a $ol$erse mu* populares * usados en prácticamente cada 'ogar del mundo& 'o* en la actualidad se 'an con$ertido en aparatos con tecnolog+a de punta que inclu*en dispensadores automáticos de 'ielo * %e%idas& pantallas de tele$isi#n& e inclusi$e coneiones a internet!
2
2eneralidades
El refrigerador es uno de los electrodom(sticos más utilizados& es un dispositi$o completamente
ensam%lado
de
fá%rica&
generalmente
contiene
dos
compartimientos aislados t(rmicamente& el ga%inete del congelador * el ga%inete de refrigeraci#n! :Las temperatura de trabajo recomendada para el congelador es de o o 11 -18 C y para el refrigerador es de 6 C” .
El funcionamiento del mismo consiste en mantener sus ga%inetes a %aas temperatura mediante la etracci#n de calor desde el interior 'acia el medio eterior continuamente gracias a una fuente de energ+a eterna!
)e recomienda mantenerla en lugares que permanezcan a temperatura esta%les& no a%rir los compartimentos constantemente * que el condensador tenga %uena $entilaci#n! )e de%e e$itar que est(n cerca de fuentes de calor! )i se toma en consideraci#n todos estos conseos nuestro equipo será más eficiente!
3
Partes principales de un sistema de refrigeración
Eisten cuatro componentes principales en un sistema de refrigeraci#n de uso dom(stico el e$aporador& compresor& condensador& * el dispositi$o de epansi#n!
1.,.,.1 $vaporador
El E$aporador es el componente que a%sor%e el calor en un sistema de refrigeraci#n& esto es posi%le *a que la temperatura del serpent+n en el e$aporador es menor que la temperatura del medio que se está enfriando!
7n e$aporador funciona de la siguiente manera el refrigerante ingresa al serpent+n desde la parte inferior del e$aporador& * lo 'ace como una mezcla de aproimadamente >5? l+quido * 25? $apor!
o l#gico de%ido a que se está agregando calor al e$aporador es que este se alimente del refrigerante desde el fondo& para asegurar que todo el l+quido se con$ierta en $apor& este es el principal o%eti$o del e$aporador4 es decir con$ierte todo el l+quido refrigerante en $apor usto antes del final del serpent+n!
En el punto del serpent+n donde ocurre este cam%io de estado tenemos lo que se denomina apor saturado& es importante garantizar que al compresor no ingresen gotas l+quidas de refrigerante por lo que se suele llegar incluso a un estado de apor sobrecalentado
En definiti$a podemos mencionar que las funciones principales del e$aporador son
1
Absorber el calor del medio que se está enfriando.
"uando el refrigerador está más caliente de%ido a que se 'a introducido un alimento& el e$aporador de%e eliminar más calor4 el e$aporador remue$e el calor del aire de retorno disminu*endo su temperatura * de esta manera elimina calor sensible ! @ientras
que cuando se remue$e 'umedad del aire se etrae calor
latente& llamado tam%i(n calor oculto porque los term#metros no lo registran& am%os
son calor * de%en ser eliminados! El e$aporador es el responsa%le del intercam%io de calor entre el espacio acondicionado * el refrigerante
*
Permitir que el calor hierva el refrigerante líquido hasta un vapor en su interior.
3
Permitir que el calor sobrecaliente al refrigerante vaporizado en su interior.
1!3!3!2 Tipos de evaporadores
Eisten e$aporadores de $arios dise6os * materiales4 los fa%ricantes sugieren el uso de uno u otro modelo dependiendo la aplicaci#n * el intercam%io de calor necesario4 las principales condiciones tomadas en cuenta son
1
El material del e$aporador& puede ser de co%re& acero& lat#n& acero inoida%le o aluminio& por eemplo si se necesita enfriar materiales ácidos posi%lemente la meor opci#n es usar un e$aporador con tu%os en acero inoida%le el o%eti$o es e$itar la 'errum%re u oidaci#n!
2 El medio con el cual se intercam%ia el calor& por eemplo cuando se pasa calor del aire al refrigerante!
3 El coeficiente de pel+cula& que es la relaci#n entre el medio que emite el calor * la superficie de intercam%io de calor4 este coeficiente se relaciona con la $elocidad del medio que pasa por la superficie de intercam%io& si la $elocidad es demasiado lenta se con$ierte en un aislante!
a diferencia de temperatura entre los dos medios en los que tiene lugar el intercam%io de calor! @ientras ma*or es la diferencia el intercam%io es más rápido!
1.,.,.1.1 $vaporador de tiro natural
Estos e$aporadores tienen una placa plana4 so%re la cual se estampan conductos generalmente de aluminio cargados del refrigerante4 de esta forma el aire fr+o desciende desde el compartimiento de congelaci#n 'acia el compartimiento de temperatura moderada
Algunos modelos realizan la descongelaci#n de forma manual& en donde es necesario apagar el refrigerador& a%rir la puerta * esperar que la temperatura del am%iente derrita la escarc'a del congelador4 otros modelos emplean la descongelaci#n de tipo automática ,no frost-& mediante elementos de calefacci#n el(ctrica que se encuentran so%re las aletas del e$aporador o por gas caliente que suministra el compresor! "on este tipo de descongelaci#n es posi%le derretir 'asta medio litro de agua del e$aporador durante cada ciclo de descongelaci#n!
1.,.,.1.* $vaporador de tiro forado
Estos e$aporadores tienen un serpent+n por donde flu*e el refrigerante además de un $entilador que aumenta la eficiencia del e$aporador& el uso de un $entilador permite colocar un e$aporador muc'o más peque6o logrando a'orrar espacio& este tipo de e$aporadores
suelen estar empotrados por lo que no son $isi%les * muc'os poseen aletas para aumentar su área superficial&
1.,.,.1., $vaporador estampado Este e$aporador está compuesto de dos piezas de metal so%re la cual está estampado el tu%o que contiene el refrigerante4 una superficie ma*or que solo la del tu%o en el e$aporador logra ma*or eficiencia en el intercam%io de calor& figura 1!15!
1.,.,.1. $vaporador de tu#o aletado En el intercam%io de calor entre aire * refrigerante el más usado actualmente es el e$aporador de tu%o aletado& las aletas de este tienen %uen contacto con el tu%o 'aci(ndolo eficiente&
1!3!3!1!5
Descongelación de la humedad acumulada
Es posi%le descongelar el e$aporador con el calor del propio sistema4 para 'acerlo se de%er+a colocar un ducto de la descarga del compresor 'acia la salida de la $ál$ula de epansi#n e instalar una $ál$ula solenoide para controlar el paso del fluo& figura 1!1>!
tra alternati$a es mediante descongelaci#n el(ctrica& cuando el compresor se detiene la resistencia se energiza permitiendo que el 'ielo de los tu%os en el e$aporador se derritan!
1!3!3!2 Compresor
El compresor es el componente que aumenta la presi#n en el sistema * que mue$e el $apor refrigerante desde el lado a %aa presi#n en el e$aporador 'asta el lado a alta presi#n en el condensador!
os compresores para refrigerador de uso dom(stico tienen una potencia entre 1B20 * 1B2 de 'p4 estos compresores generalmente tienen un conducto de aspiraci#n& un conducto de descarga& un tu%o de proceso * dos conductos de enfriamiento del aceite!
"omúnmente se usan en la refrigeraci#n dom(stica compresores del tipo soldado 'erm(ticamente sellados& pueden ser alternati$os o rotatorios! Estos compresores tam%i(n conocidos como compresores de desplazamiento positi$o& aumentan la presi#n del refrigerante al disminuir el $olumen de la cámara que contiene el fluido&
1!3!3!2!1 Tipos de compresores
En los sistemas de refrigeraci#n generalmente se usan los compresores alternati$os& en espiral * centr+fugos4 siendo el alternati$o el más usado para sistemas de refrigeraci#n dom(stica!
1.,.,.*.1.1 Compresor alternativo
e acuerdo a su carcasa estos compresores pueden ser del tipo a%ierto *a sea con accionamiento por %anda o accionamiento directo4 o del tipo 'erm(tico pudiendo ser completamente soldados o semi'erm(ticos!
En los compresores accionados por %anda& el motor * el ee están dispuestos paralelos con el ee del compresor por lo que es necesario que se realice una adecuada alineaci#n para el correcto funcionamiento del compresor!
En los compresores de accionamiento directo el ee del compresor se encuentra conectado etremo con etremo con el ee del motor& es importante se6alar que el acoplamiento de%e tener una correcta alineaci#n para e$itar fallas en los coinetes o sellos!
En los compresores 'erm(ticos completamente soldados es mu* dif+cil tener acceso a su interior& el ee del motor * el cigCe6al constitu*en un solo ee& los pistones * las %ielas se
mue$en 'acia afuera del cigCe6al& por lo que tra%aan en un ángulo de <0D en relaci#n con el cigCe6al!
os compresores 'erm(ticos repara%les están fiados con pernos que facilitan su reparaci#n * mantenimiento& generalmente el cigCe6al está en posici#n 'orizontal * las %ielas * pistones se mue$en 'acia arri%a * 'acia a%ao desde el centro del ee!
El cigCe6al de un compresor alternati$o es el elemento que transmite el mo$imiento de rotaci#n 'acia las %ielas& produciendo un desplazamiento lineal 'acia arri%a * 'acia a%ao de los pistones& los cigCe6ales suelen estar 'ec'os de 'ierro fundido o acero dulce& mientras que las %ielas suelen estar 'ec'as de 'ierro& lat#n o aluminio!
En el compresor alternati$o el pist#n es el elemento que está en contacto con el $apor refrigerante& durante su mo$imiento descendente permite que este $apor ingrese a un cilindro * durante su mo$imiento ascendente logra ele$ar la presi#n del fluido al disminuir el $olumen del cilindro!
1.,.,.*.1.* Compresor en espiral
"onsiste en dos in$olutas en forma de espiral que se acoplan una dentro de la otra& una de las partes de forma espiral permanece estacionaria mientras que la otra gira alrededor del elemento estacionario& se crea un mo$imiento or%ital *a que el motor está descentrado!
1.,.,.*.1., Compresor centr%fugo
)on
compresores
magn(ticamente compresor!
de
alta
eficiencia
en
los
que
coinetes
que
le$itan
controlan con precisi#n la rotaci#n sin fricci#n del ee del
1!3!3!3 Condensador
El condensador es el componente que epulsa calor del sistema de refrigeraci#n! Este reci%e el gas caliente que descarga el compresor el mismo que se encuentra como $apor so%recalentado a alta presi#n * alta temperatura!
El gas que sale del compresor está tan caliente que de inmediato empieza un intercam%io de calor entre el gas * el aire circundante& conforme el gas se mue$e por el condensador cede calor sensi%le al aire circundante& la ca+da de temperatura 'ace que el gas se enfr+e 'asta que alcanza la temperatura de condensaci#n aproimadamente en el <0? de
la longitud del condensador& el
refrigerante en el tu%o se con$ierte en l+quido saturado puro!
;odos los condensadores usados en la refrigeraci#n de uso dom(stico son enfriados por aire& se enfr+an por con$ecci#n natural o mediante $entiladores peque6os de aire forzado!
1!3!3!3!1 Tipos de condensador
En los equipos de refrigeraci#n dom(stica * comercial se puede encontraremos con algunos dise6os de condensadores que presentaremos a continuaci#n!
1.,.,.,.1.1 Condensador enfriado por agua Pertenecen a los primeros condensadores utilizados en la refrigeraci#n comercial& estos condensadores son más eficientes que los enfriados por aire * funcionan a temperaturas de condensaci#n muc'o más %aas&
1.,.,.,.1.* Condensador de tu#o concéntrico Pueden ser de serpent+n o de etremos %ridados4 en los condensadores tipo serpent+n se desliza un tu%o en el interior de otro& el intercam%io de calor se da entre el fluido dentro del tu%o eterior ,refrigerante- * el fluido dentro del tu%o interior ,agua-!
1.,.,.,.1., Condensadores enfriados por aire Emplean aire como el medio 'acia el que se rec'aza el calor4 están constituidos por una tu%er+a simple en los que el impulsor de un compresor sopla aire so%re el condensador4 con la finalidad de meorar el rendimiento en muc'os dise6os se ampl+a el área superficial con aletas!
1!3!3! 'ispositivos de e+pansión os dispositi$os de epansi#n denominados tam%i(n dosificadores pueden ser $ál$ulas o capilares de diámetro fio4 estos dispositi$os de epansi#n se encargan de dosificar la cantidad correcta de refrigerante que $a al e$aporador el mismo que funciona menor cuando
está lo más lleno posi%le de refrigerante l+quido sin dear nada en el conducto de aspiraci#n4 el dispositi$o de epansi#n se instala entre el condensador * el e$aporador!
1!3!3!!1 álvula de e!pansión termostática T"
a gran ma*or+a de las unidades comerciales están equipadas con $ál$ulas de epansi#n controladas por temperatura& figura 1!3! Esta $ál$ula depende de la epansi#n de un gas en una cámara 'erm(tica4 el %ul%o sensor se posiciona a la salida del e$aporador * las $ariaciones de temperatura controlan la apertura o cierre!
1!3!3!!2 álvula de e!pansión automática
a $ál$ula de epansi#n automática es un dispositi$o de control de fluo de refrigerante l+quido accionado directamente por la presi#n eistente en el e$aporador )olo actúa en respuesta a la puesta en marc'a del compresor& sino permanece cerrada! A medida que la presi#n en el e$aporador desciende la $ál$ula se a%re * permite pul$erizar refrigerante e$aporado dentro del e$aporador!
1!3!3!!3 Dosificador de tubo capilar
El tu%o capilar es el dispositi$o que normalmente se emplea para regular el fluo de refrigerante desde el condensador 'acia el e$aporador
os llamados capilares son los dispositi$os de epansi#n más usados en la refrigeraci#n dom(stica4 consiste en un tu%o de diámetro reducido& sus medidas pueden oscilar entre 0&5 * 1&5 mm& el empleo del tu%o capilar tiene como o%eti$o principal la correcta condensaci#n del refrigerante en estado l+quido antes de ingresar al e$aporador * esto se logra reduciendo la presi#n * la temperatura!
En la fase de dise6o del circuito de refrigeraci#n& puede seleccionarse algún diámetro interno disponi%le * luego se austa la longitud 'asta lograr el efecto de enfriamiento en el e$aporador!
1.
'escripción del refrigerante 31,a El refrigerante R13a se 'a con$ertido en un sustituto cla$e de los refrigerantes "9" * F"9" ,"lorofluorocar%onos e Fidroclorofluorocar%onos-4 es seguro para el medio am%iente * no da6a la capa de ozono! "omo refrigerante tiene similares caracter+sticas de rendimiento energ(tico * capacidad que el R12 * su toicidad es %aa!
El R13a actualmente se usa en numerosas aplicaciones de refrigeraci#n& entre las que están incluidos las $itrinas de supermercado& las salas refrigeradas * los refrigeradores dom(sticos! )u uso se etiende a sistemas de aire acondicionado en el área automotriz * residencial& la refrigeraci#n comercial e incluso enfriadores centr+fugos!
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50− 46.32 52.43− 46.32
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Px
−
1.2
1.4 −1.2
52.43 1.4
P H 1!32@Pa P ; 1.*&Pa
P ; 1.&Pa
< <
T
--
50
2>5!52
0!<1
;
'
0!<2J
0
2J>!
0!<52>
T
Tx
−
hx
50
60−50
=
−
275.52
287.44 − 275.52
=
0.9268 − 0.9164 0.4527 − 0.4164
T+ ; /*.=/ <+ ; *=.>,/ Para la P ; 1.&Pa Ty
−
52.43
60 − 52.43
=
hy
−
273.40
0.9268 −0.9003
283.10 −273.40
=
0.9297 −0.9003
T! ; />.*/,,
1.32 −1.2 1.4 −1.2
=
T 2
−
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-
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' H 2>J!<35
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'* H 2J2!132
52.865
59.2533 −52.865
=
h2
−
278.935
282.1432 −278.935
T* ; /.>>= <* ; *=0.=/=* Punto ,. 7I?8I'4 -5T835'4 (Pag. 0" ;3 H 50G"
T
'f
=3 H 0
J
11J!35
'3 H 'f H 121!5
50
'3
52
12!5J
50 −48 52 −48
=
h3
−
118.35
124.58 −118.35
<, ; 1*1./ @AB@g
Punto . &$C75 ; H 812G" P H P1 H 15>!JKPa F H '3 H 121!5 KLBKg
C67C874 '$ P4T$CI5$3 H ERMm H ,'1 – '-Mm H ,23>!> 8121!5-M0!05 H /.=1,/ @D DC ; N"Mm H ,'2 – '1-Mm H ,2J0!J5J>2 – 23>!3-M0!05 H *.1/>@D )cd ; qcMm ; ,'2 – '3-Mm H ,2J0!J5J>2 – 121!5-M0!05 H .>>=@D COP
=
EK ER WC WC =
5.81375 =
2.17596
=
2.672
-elección de compresor ! ventilador 5813.75 0.293
H O;7B'
T8B< ; 1>=*.1/01 )e escogi# el modelo E2 100
-elección de válvula $3 H ERMm H ,'1 – '-Mm H ,23>!> 8121!5-M0!05 H /.=1,/ @D )e escogi# la $ál$ula 0=,,0
OBSERVACIONES •
• •
• •
Se observó que se debió obtener información de una estructura de una monografía Se observó que se debió elegir los datos de una tabla para l a selección Se observó que los clculos se debía obtener la temperatura de evapori!ación " condensación Se observó que se debió obtener el #u$o msico Se observó que para la selección de los elementos usando el refrigerante %134a& solo e'istía (asta una temperatura de evaporación de )10*+.
CONCLUSIONES •
•
• •
•
•
Se logró reali!ar los clculos sin ning,n problema para poder seleccionar una vlvula Se reali!ó una investigación para la formulación de memoria de clculo& aprendiendo a poder reali!ar interpolaciones. Se reali!ó aprender la selección de un compresor " un ventilador Se reali!ó la gr-ca de la campana obteniendo un ciclo de %anin inversa Se reali!ó las diferentes investigaciones obteniendo una información requerida para nuestra monografía. /ara la selección de un elemento de refrigeración la potencia seleccionada tiene que ser ligeramente ma"or a la potencia calculada
i#liograf%a 1Q
"E/E& Sunus A! * Ooles& @ic'ael A! !ermodin"mica.
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edici#n! @(ico& @c/raU Fill& 2002!
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Ciclo
#rayton
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l+neaQ
1mi131!%logspot!comB2013B11Bciclo8%ra*ton8in$ertido!'tml W
consulta 10 octu%re 2013Q! 3Q l+neaQ
..A& "alor*fr+o! %istema de refrigeración por absorción ! en
V'ttpBBUUU!calor*frio!comB200J10222><5Baire8acondicionadoB%om%a8de8 calor8 re$ersi%leBsistema8de8refrigeracion8por8a%sorcion!'tmlW consulta 10 octu%re 2013Q! Q l+neaQ
)KE;"F7P&
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Componentes
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un
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en
consulta
13
