Fundamentos de Refrigeración

Material de Educación BásicaMódulo 1

Fundamentos de Refrigeración

Por qué refrigerar ?

Para proteger los alimentos contra:• Microorganismos• Bacterias

• Descomposición química

Para mantener el aire fresco • Crear condiciones de confort

Sistema de Refrigeración: necesidades

Crecimiento bacteriano

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 10 20 30 40Tiempo en horas

Ca

nti

da

d

30°C

25°C

20°C

18°C

15°C

• refrigeración• disminuye la

proliferación de micro-organismos

• reduce la destrucción de la comida

Fundamentos de Refrigeración

• Enfriamiento evaporativo

• Refrigerantes

• Diagrama de Molliere

• Sistema de Refrigeración

Enfriamiento evaporativo: historia

• Egipto >1000 a.C.• Agua para beber • poros en la cerámica de la vasija

• el agua se evapora en la superficie

• tejados de las casas• al aire seco evapora bajando la

temperatura de las tejas

• evaporación superficial• a veces en las capas de hielo

Enfriamiento evaporativo: natural

• Cuerpo humano• sudor

• permite temperatura corporal inferior a la temperatura ambiente

• Plantas• evaporan 10 veces el

agua que necesitan• mantienen el ambiente

estable

Enfriamiento evaporativo: proceso

• Evaporación• fuera del recipiente• parte del líquido sale

• Transporte de calor• alto calor de evaporación

• buen contacto térmico

• enfriamiento efectivo

• ¿Como conseguir la continuidad en este proceso? ?

Enfriamiento evaporativo: ebullición

• Temperatura constante• calor de evaporación• presión constante = temperatura constante

0

50

100

150

200

Tiempo de calentamiento

Te

mp

era

tura

en

°C

liquido 2 fases vapor

Refrigerantes: Puntos de ebullición Refrigerante Temp ebullicion Comentarios

R 718 +100 °C AguaR 600a -11.7 °C iso-ButanoR 717 -33.3 °C AmoniacoR 290 -42.1 °C Propano

R 11 +23.8 °C CFCR 12 -29.8 °C CFCR 13 -81.4 °C CFCR 22 -40.8 °C H- CFCR 500 -33.5 °C CFCR 502 -45.4 °C CFC

R 134a -26.1 °C CFC sustituye a R 12R 125 -48.6 °C CFC sin mezcla / sustituye R 502R 32 -51.8 °C CFC sin mezclaR 404A -45.8 / -46.6 °C CFC sustituye a R 22 / R 502R 407C -36.7 / -43.8 °C CFC sustituye a R 22 en ACR 410A -51.5 / -51.6 °C CFC nuevo para ACR 507 -47.1 °C CFC sustituye a R 22 / R 502

3000 m89°C• Presión de vapor

• punto de ebullición diferente• +89 °C• a 675 mbar

• 3000 m sobre el nivel del mar

100°C

Nivel del mar

• punto de ebullición normal• +100 °C• a 1013 mbar

• presión a nivel del mar

Refrigerantes: punto de ebullición

0

5

10

15

20

25

Temperature in °C

Vap

ou

r p

ress

ure

in b

ar R12

R134a

R600a

R290

R404A

R407C

R410A

Temperatura en °C

Pre

sió

n d

e va

po

r e

n b

ar

Refrigerantes: presiones de vapor

0

5

10

15

20

25

Temperature in °C

Vap

our

pres

sure

in b

ar

R12

R134a

R600a

R290

R404A

R407C

R410A

Temperatura en °C

Pre

sió

n d

e v

ap

or

en

ba

r Refrigerantes: presiones de vapor

Manómetro

Regla de refrigerante

Punto de ebullición del agua

CalorEntalpia

Tem

pera

tura

100 C

Líquido + Vapor

Líquido

0.47 bar80 C

2 bar120 C Vapor

1 bar

Diagrama de fasesRefrigerantes

Liquido Liquido + Vapor Vapor

0.47 bar = 80ºC

Q

Pre

ssi

ón 6.2 bar = 160 ºC

1 bar = 100 ºC

2 bar = 120 ºC

Refrigerantes: diagrama de trabajo

• Diagrama de Molliere ( diagrama h, log p )• presión ( p )• temperatura ( t )• entalpia ( h o i )

• contenido energetico especifico• calor de evaporación

• otros valores• entropía, volumen especifico ...

Diagrama de Molliere

Diagrama de Molliere

Sistema de Refrigeración: principio

• Máquina de refrigeración• saca calor de una fuente fria (p.

e. frigorífico)• transporta calor a un sumidero

caliente (p.e. al ambiente)• eleva la temperatura• Necesita un aporte de energía

para el transporte

Fuente fría

Sumidero calienteAmbiente

RM

Q.

Q.

P

Sistema de Refrigeración: flujo de calor

• El refrigerador se debe mantener a + 5º C

• Flujo natural de calor:• de calor a frío

• desde el ambiente al frigorífico

• desde el frigorífico al evaporador

• desde el condensador al ambiente

• Máquina de refrigeración• bombea calor• del evaporador al condensador

-25

0

25

50

am

bie

nt

frid

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ora

tor

co

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en

ser

am

bie

nt

tem

pera

ture

in

°C

natural heat flowRM

Sistema de refrigeración: proceso

• evaporador ( 1 )• baja temperatura• baja presión

• condensador ( 2 )• alta temperatura• alta presión

• tubo capilar ( 3 )• “estrangulación”• mantiene la diferencia de

presión

• compresor ( 4 )• bombeo de refrigeración 1

4

3

2Q.

Q.

P

Sistema de refrigeración sencillo

Compresor

Condensador Evaporador

Sistema expansor

Lado de baja presiónLado de alta presión

Sistema de refrigeración sencillo

Compresor

Evaporador

Condensador

Válvula expansiónAumenta la presión

Cede calor al ambiente

Enfria el aire / aguaReduce presión

Ciclo refrigeración

Entalpia

Compresor

CondensadorRecipiente

Presión

Evaporador