Yaro Yaro Balbín Abel Ángel Nacional de Ingeniería
Universidad
REFRIGERADORES Y BOMBAS DE CALOR REFRIGERADORES Se sabe por experiencia que el calor se transfere en la dirección de temperatura decreciente es decir desde medios a temperatura alta !acia los de temperatura ba"a# $ste proceso de trans%erencia de calor ocurre en la naturale&a sin requerir ning'n dispositivo# Sin embargo e mbargo el proceso inverso no puede ocurrir por sí mismo# (a trans%erencia de calor de un medio que se encuentra a ba"a temperatura !acia otro de temperatura alta requiere dispositivos especiales llamados refrigeradores# (os re%rigeradores re%rigeradores como las bombas de calor son dispositivos cíclicos# $l )uido de traba"o utili&ado en el ciclo de re%rigeración se denomina refrigerante# $l ciclo de re%rigeración que se utili&a con ma*or %recuencia es el ciclo de refrigeración por compresión por vapor en el que intervienen cuatro componentes principales+ un compresor un condensador una v,lvula de expansión * un evaporador como se ilustra en la fgura -#
.igura -
$n este e"emplo el re%rigerante entra al compresor como vapor * se comprime !asta la presión del condensador posteriormente posteriormente sale del compresor a una temperatura relativamente alta * se en%ría * condensa a medida que )u*e por los serpentines del condensador rec!a&ando calor al medio circundante# /espu0s entra al tubo capilar donde su presión * temperatura caen de %orma dr,stica debido al e%ecto de estrangulamiento# (uego el re%rigerante a temperatura ba"a entra al evaporador donde se evapora absorbiendo calor del espacio re%rigerado# $l ciclo se completa cuando el re%rigerante sale del evaporador * vuelve a entrar al compresor# compresor# $n un re%rigerador dom0stico el compartimiento del congelador donde el re%rigerante absorbe calor sirve como evaporador mientras que el serpentín situado com'nmente detr,s del re%rigerador donde el calor se disipa !acia el aire de la cocina sirve como condensador#
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$l esquema de un re%rigerador se muestra en la fgura 1# Aquí QL es la magnitud del calor eliminado del espacio re%rigerado a temperatura T L QH es la magnitud del calor rec!a&ado !acia el medio caliente a temperatura T H * W netoentrada es la entrada de traba"o neto al re%rigerador# 2omo se explicó QL * QH representan magnitudes por lo tanto son cantidades positivas# .igura 1
Coeciente de desempeño
(a eciencia de un re%rigerador se expresa en t0rminos del coeciente de desempeño 3245 siglas de coecient of performance6 el cual se denota mediante 2457# $l ob"etivo de un re%rigerador es remover calor 3QL6 del espacio re%rigerado# 5ara lograr este ob"etivo se requiere una entrada de traba"o de W netoentrada# $ntonces el 245 de un re%rigerador se puede expresar como+
7empla&ando * operando8
BOMBAS DE CALOR 4tro dispositivo que transfere calor desde un medio de ba"a temperatura a otro de alta es la bomba de calor Los refrigeradores !as "om"as de ca!or operan en e! mismo cic!o# pero dieren en s$s o"%eti&os' E! prop(sito de $n refrigerador es mantener e! espacio refrigerado a $na temperat$ra "a%a e!iminando ca!or de )ste' Descargar este ca!or *acia $n medio +$e est, a temperat$ra maor es so!amente $na parte necesaria de !a operaci(n# no e! prop(sito' E! o"%eti&o de $na "om"a de ca!or# sin em"argo# es mantener $n espacio ca!entado a $na temperat$ra a!ta' $sto se logra absorbiendo calor desde una %uente que se
encuentra a temperatura ba"a por e"emplo agua de po&o o aire %río exterior en invierno * suministrando este calor a un medio de temperatura alta como una casa# /el e"emplo anterior la medida de desempe9o de una bomba de calor tambi0n se expresa en t0rminos del coeciente de desempeño 245:5 defnido como+
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7elacionando 2457 * 245:5
Diagrama -./ $l diagrama 5;: o diagrama de
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$n el e"e de las ordenadas se registra el valor de 5resión en 3bar6 ;para diagramas 5! en SI; e"e graduado en escala logarítmica# $n el e"e de las abcisas se registra el valor de entalpía en unidad de masa en >? @=?g ó >?cal=?g# Una curva de saturación con %orma de UC invertida la cual determina si el compuesto se encuentra en estado de+ líquido suben%riado líquido saturado me&cla líquido;vapor vapor saturado o vaporsobrecalentado 3color ro"o6#
/iagrama 5;: del amoníaco o 7D-D#
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