R-12

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

Refrigerante R-12 APLICACIONES TERMODINAMICAS.

Laboratorio N 1

NOMBRE: Arbin Andres Cuevas Mesías.

CARRERA: Ing. Mecánica.

PROFESOR: Mauricio Gonzales.

FECHA: 06/07/2012

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA Refrigerante R-12

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ÍNDICE.

RESUMEN ......................................................................................................................................... 3

Introducción .................................................................................................................................... 4

DESARROLLO ................................................................................................................................. 5

Objetivos ......................................................................................................................................... 5

Explicación experiencia .............................................................................................................. 6

Grafico P-h .................................................................................................................................. 7

Tabla de datos ............................................................................................................................. 8

Cálculos ....................................................................................................................................... 9

Tabla de resultados .................................................................................................................... 10

Análisis de comportamiento ideal ............................................................................................. 11

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 12

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................. 13


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RESUMEN.

En el proceso de reconocer un sistema termodinámico real como el del R-12, usado en la

actualidad para la calefacción y refrigeración. Se estudio en el laboratorio el

comportamiento de este sistema el cual se clasifica como un sistema cerrado con frontera

rígida, de tamaño constante, incoloro y además es heterogéneo, por que existe en más de

una fase, no tiene movilidad, es estático y tiene un funcionamiento cíclico.

En los cambios de este sistema se distinguen 8 procesos, que podremos ver más adelante en

el diagrama P-H. Los 3 primeros procesos son isobáricos, lo mismo que 4-5 y 5-6, 5

procesos en total, luego los 2 procesos siguientes son isoentálpicos adiabáticos (que en ese

lugar no hay intercambio de calor), y el proceso 6-1 que corresponde a compresión

adiabática.

Una vez que estuvo en marcha el sistema, se puede observar cada fase que se va

presentando, lo que permite ver con claridad el funcionamiento explicado en teoría,

tomamos mediciones de la temperatura y presión de diferentes regiones para realizar

cálculos que permitirán comparar la practica con la teoría, los resultados se presentaran en

el desarrollo de este informe.


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INTRODUCCIÓN.

En el análisis del un sistema termodinámico correspondiente al R-12 conocido

comercialmente como Freón su composición química es CCl2F2 (Diclorodifluorometano).

Este sistema se caracteriza por ser invariante en el tiempo típico de los sistemas cíclicos

cerrados. Además podremos observar los diferentes estados por los que se somete,

dependiendo del estado en que se encuentre puede tanto entregar y/o recibir calor del medio

debido a la diferencias de temperaturas, pero teóricamente la suma de todas estas energías

deberían ser cero, porque la ley de conservación de la energía así lo dice; que la energía no

se crea ni se destruye, solo se transforma.

Algunos mecanismos involucrados en el sistema, por nombrar algunos son: un compresor,

que se encarga de elevar la presión del sistema: un condensador, para extraer calor del

sistema: una válvula reguladora de presión, en esta válvula se mantiene a un lado una

presión muy alta de una 146 Lb/pul2 aprox y provoca una reducción a unas 49 Lb/pul

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aprox: un evaporador en donde se le entrega calor del ambiente al sistema provocando la

evaporación y así ingrese el fluido en estado gaseoso al compresor y comenzar con este

ciclo nuevamente.

Es usado en áreas de refrigeración y de calefacción, usando el frio para la conservación de

alimentos preferentemente, acondicionamiento de ambientes (frio en el verano y calor en

invierno, por ejemplo) y muchas aplicaciones pero todas funcionan bajo el mismo principio

de funcionamiento.


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DESARROLLO.

Objetivos:

Conocer y clasificar un sistema termodinámico real atendiendo a: tipo de sistema,

constituyentes y fases presentes, forma de evolucionar.

Reconocer en el sistema propuesto los conceptos de: proceso, estado, ciclo, calor

especifico, manifestaciones del calor en formas sensibles y latentes, calor total,

mecanismos de transferencia de calor presentes en los diferentes lugares del equipo en

donde se efectua esta experiencia.

Reconocer en el sistema estudiado la presencia de Procesos termodinámicos con

cambios de fase.

Establecer la descripción de fase para el sistema en cada uno de los estados de este en

relación al diagrama p-h propuesto.

Establecer si el R-12 en los procesos 5-6 y 1-2 se comporta como un gas real o ideal.


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Se procede a poner en marcha la unidad de laboratorio en donde realizaremos las

observaciones.

Este esquema corresponde al sistea R-12 se clasifica como un sistema cerrado con

frontera rígida, de tamaño constante, incoloro y además es heterogéneo, por que

existe en más de una fase, no tiene movilidad, es estático y tiene un funcionamiento

cíclico cerrado. Este sistema es de energía y masa constante, su estado es invariante

en el tiempo.

En el proceso de 1-3 el sistema pierde calor, mientras que de 4 -6 gana calor del

ambiente. Los medios de transmisión de calor son por conducción, convección y

radiación. Conducción desde la pared al ambiente y viceversa, convección entre el

ambiente y la pared de el sistema, esta convección puede ser natural o forzada.

Natural ocurre por diferencia de densidad, mientras que forzada por que el sistema

se mueve forzado por el compresor.


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Grafica P-h

Este esquema describe la trayectoria entre las fases que se mueve el R-12 mientras

se encuentra en funcionamiento la unidad. Se puede observar su funcionamiento

cíclico, es una trayectoria repetitiva comienza en el punto 1, continua su trayectoria

volviendo al punto de partida, para luego seguir con el ciclo hasta que sea requerido.

De 1 a 3 proceso isobárico (presión constante)

De 3 a 4 igual entalpia y adiabáticos (sin transferencia de calor)

De 4 a 6 proceso isobárico (presión constante)

De 6 a 1 proceso adiabático (sin transferencia de calor)

Las designaciones de L refiere al sistema en estado liquido, G por su parte se refiere

al estado gaseoso del mismo.


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Tabla de datos obtenida en laboratorio:

Estado Temp °F P man. (PSI) P abs. (PSI)

1 159 146 160.7

2 115 146 160.7

2´ 115 146 160.7

3 106 146 160.7

4 52 49 63.7

5 52 49 63.7

6 74 49 63.7

Tabla de datos obtenida en laboratorio:

Estado v

cu-ft/lbm9

u

BTU/lbm

h

BTU/lbm

s

BTU/lbm-R

calidad Fase

1 0.292636 87.742 96.445 0.1765 - V. sob.

2 0.252112 80.728 88.226 0.1626 1 V. sat.

2´ 0.013034 34.251 34.639 0.0693 0 L. sat.

3 0.012826 32.135 32.517 0.0657 - L comp.

4 0.011777 19.805 19.944 0.0427 0.2 M sat.

5 0.634825 75.101 82.585 0.1651 1 V sat.

6 0.680995 78.090 86.118 0.1719 - V sob.

Cálculo de calores específicos:

Calor específico a volumen constante

Calor específico a presión constante

Para los gases existen 2 calores específicos y para los líquidos existe solo uno.

De acuerdo a esta observación, en el proceso 2`-3 existe solo un calor específico:

C = Cv (volumen es constante).

Calor específico a volumen constante.


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-

=

=

-

=

=

-

=

=

Calor específico a presión constante.

-

=

=

-

=

=

Manifestaciones del calor en formas sensible y latente.

Calor sensible: Los procesos en los que existe calor sensible son: (1-2), (2`-3), (5-6).

-

= 0,186

= -8,184

- = 0,235

= -2,115

-

= 0,160

= 3,52

Calor latente: Los procesos en los que existe calor latente son: (2-2`), (4-5).

- =

=

= -56,587

- =

=

= 60.641


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En los procesos, (3-3`), (3`-4), (6-1) no existe transferencia de calor puesto que son

procesos adiabáticos isoentálpicos.

Los resultados obtenidos en las ecuaciones se resumen en la siguiente tabla.

estado Cv

Cp

C

1-2 0,159 0,186 - -8,184

2-2` - - - -53,587

2`-3 - - 0,235 -2,115

4-5 - - - 62.641

5-6 0,135 0,160 - 3,52

Estimación del calor total.


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Análisis de comportamiento de gas ideal.

- Análisis de la Presión.

Proceso 1 2 5 6

Presión (Psi) 160,7 63,7

Presión crítica (Psi) 582 582

x Presión crítica 194 194

Comparación (P = 160,7) < (

) (P = 63,7) < (

)

Observación Cumple condición de gas

ideal.

Cumple condición de gas

ideal.


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CONCLUCIÓN.

Podemos concluir que este refrigerante llamado r12 que está compuesto cloro, flúor,

carbono nos demuestran su total importancia, junto este sistema que hace pasar este

fluido por distinta condiciones ,describir de a través de cálculos lo que sucedía en cada

uno de sus estados.

Además de verificar los diferentes cambios de estado presentes, logramos comprender la

teoría vista con la práctica.

En algunos casos, nos encontramos con diferentes problemáticas respecto de los cálculos

realizados versus los esperados. No obstante, cabe señalar que ningún sistema puede

llegar a ser ideal, y además por motivos de fabricación la máquina presentaba algunas

fugas de temperatura.

Además podemos concluir que este sistema Cerrado, heterogéneo y estático en donde el

refrigerante R12 va evolucionando de forma cíclicamente.

En base a los resultados obtenidos en el desarrollo del informe se puede concluir que los

objetivos del laboratorio se cumplieron en gran parte, revisando los resultados se puede

reconocer el sistema, así como sus diferentes estados dependiendo del ciclo que se

analice.


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BIBLIOGRAFIA.

Termodinámica, 6 edición.

Autor : Yonus Cengel

Apuntes tomados durante la clase de laboratorio.

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