refrigeracion

FACULTAD DE INGENIERA

Escuela de Ingeniera Mecnica

PROFESOR: ING. GUAYAN HUACCHA ELI

CURSO: REFRIGERACION, CALEFACCION Y AIRE ACONDICIONADO

ALUMNO: MARTINEZ BACILIO, LUCIOCICLO: IX

TRUJILLO - PER

2015

ContenidoSISTEMAS DE REFRIGERACIN DE USO DOMSTICO3Historia3Principio de funcionamiento4Evaporador4Compresor6Condensador6Tubo Capilar7El refrigerante8Un Deposito Aislado Trmicamente8Descripcin del refrigerante R134a8Anlisis Energtico11Clculo del COP y obtencin del ciclo de refrigeracin con R134a11Conclusiones13

SISTEMAS DE REFRIGERACIN DE USO DOMSTICOHistoriaEl refrigerador es un aparato que se usa para la conservacin, a baja temperatura, de alimentos perecederos. Segn el principio en el que se basa la produccin del fro, se distinguen dos tipos, los de compresin y los de absorcinPara reducir la temperatura, los primeros utilizan la compresin y la posterior expansin de un gas, mientras que los de absorcin aprovechan la evaporacin y posterior condensacin de una mezcla de agua y amonaco calentada mediante una resistencia elctrica.Esto es lo moderno, lo actual, pero la idea de utilizar hielo o nieve para conservar los alimentos, o mantenerlos fros, es muy antigua.El uso que ms interes fue el de conservar los alimentos retardando su descomposicin, siendo posterior su otra utilizacin.Con ambos fines la emplearon los chinos hace ms de dos mil trescientos aos: elaborar uno de los postres de sus emperadores, el sorbete y la pulpa de fruta helada, para cuya preparacin los reposteros imperiales tenan siempre hielo a mano. En el palacio imperial se almacenaba hasta mil barras de hielo que se iban desmenuzando segn las necesidades del momento.Cuenta Marco Polo en su Libro de las maravillas del mundo, donde recoge sus experiencias y viajes por la China del siglo XIII, que cuando estuvo en la corte de Kublai Khan le ofrecieron leche helada con azcar, golosina que se venda a la sazn por las calles de Pekn.Y tres siglos antes los califas cordobeses disponan de hielo y nieve que se hacan traer desde Sierra Nevada para hacer sus helados.El mdico espaol Blas de Villafranca, residente en Roma, invent en 1550 un medio de conservar el hielo por ms tiempo que lo normal, e incluso de aumentar su poder congelador.El secreto era sencillo: aadir sal. Este pequeo e ingenioso hallazgo permiti el uso de los pequeos armarios de nieve, modelo ms antiguo conocido de lo que hoy llamamos nevera.En 1805, el inventor estadounidense Oliver Evans dise la primera mquina refrigerante. En 1834, Jacob Perkins, fabric por primera vez en la historia el hielo artificial. El primer aparato moderno que utiliz el invento de Perkins, apareci en 1850 Era una caja de madera grande que tena poco espacio para los alimentos.

Poco despus surgi un nuevo modelo pero que debido a los gases que usaba (como el amoniaco) era muy peligroso. En 1931, Thomas Midgley descubre los CFC que por sus propiedades desde entonces son empleados en mquinas de enfriamiento; aunque ahora se sabe que contaminan y son riesgosos para la capa de ozono.Las nuevas tecnologas permiten desarrollar modelos eficientes y que evitan daos en la capa de ozono.Principio de funcionamientoEl funcionamiento de las neveras y congeladores se basa en la refrigeracin del aire que contiene en su interior. Esta se realiza mediante una secuencia de cambios de estado de un lquido refrigerante que circula a travs de un circuito en el que se le va forzando alternativamente a comprimirse y expandirse, produciendo y consumiendo, alternativamente calor. La refrigeracin no consiste, pues, en inyectar fro en el refrigerador sino en la extraccin del calor existente en el mismo.El ciclo de compresin mecnica de vapor es el utilizado en la mayora de las neveras y congeladores domsticos. Se trata de un ciclo trmico cerrado en el cual el refrigerante cambia peridicamente de estado generando y consumiendo alternativamente calor. El ciclo de compresin se compone de una fase de compresin y otra de expansin que al alternarse hacen que la cmara frigorfica transfiera al exterior el calor y por lo tanto se enfre. Es decir el calor necesario para que se produzca la evaporacin se va extrayendo, ciclo a ciclo del interior de la nevera. Adems modificando la presin que se ejerza sobre el lquido conseguiremos cambiar la temperatura a la que se produzca la evaporacin y en base a este principio se puede regular la temperatura del interior del refrigerador. Estas variaciones de presin influyen notablemente en los cambios de estado del lquido, de forma que al bajar la presin favorecemos la evaporacin (al comprimir le estamos aadiendo calor) y al aumentarla favorecemos la condensacin.EvaporadorEl refrigerante en estado lquido se hace llegar al evaporador mediante una vlvula que produce una estrangulacin en el fluido. Esta estrangulacin hace que la presin descienda y como vimos al bajar la presin la temperatura de ebullicin baja con ella por lo que el refrigerante hierve y se evapora absorbiendo el calor por lo que el lquido se convierte en vapor. De esta manera baja la temperatura de la cmara frigorfica al consumirse en el proceso de evaporacin del refrigerante parte de su calor.

CompresorEl compresor aumenta la presin del gas disminuyendo su volumen y produciendo la aspiracin del refrigerante por el circuito. El gas sobrecalentado sale del evaporador por el compresor que lo comprime con el consiguiente aumento de presin y temperatura (fase de compresin). De esta forma se consigue que el lquido refrigerante se condense a una temperatura mayor. El vapor se denomina sobrecalentado porque es portador de la suma del calor absorbido en el evaporador y el obtenido del compresor.

CondensadorEl condensador es un intercambiador de calor cuya funcin es extraer del refrigerante el calor para que este vuelva de nuevo a estado lquido (condensacin). El lquido evaporado, convertido en vapor y por lo tanto portador del calor sale rpidamente del compresor y es aspirado por los tubos y bobinas del circuito de refrigeracin. El vapor sobrecalentado e inicialmente con alta presin viaja as hacia la otra parte del circuito en dnde se encuentra un condensador. A la salida del compresor el vapor es sometido a una prdida brusca de presin (fase de expansin) que provoca un rpido enfriamiento. Por otra parte, durante el avance por el circuito el vapor se va enfriando (refrigeracin pasiva) por la temperatura ambiente y a su llegada al condensador, que es un intercambiador en forma de serpentn, ya ha bajado su temperatura y se va licuando de nuevo. A medida que el refrigerante va saliendo del condensador es forzado mediante una vlvula de nuevo al evaporador y al compresor. De esta manera se completa y contina el ciclo de compresin.

Tubo CapilarGran parte del refrigerador est rodeado por una serie de una especie de rollos intercambiadores de calor. Estos rollos llevan el refrigerante de un lado a otro. La mayora de estos rollos estn atrs del compresor.

El refrigeranteEs la sustancia que lleva a cabo la funcin de enfriamiento en el refrigerador a travs de los cambios en su presin y temperatura. El refrigerante comnmente usado es el amoniaco o los HFCs (hidrofluorocarburos menos dainos que los antes usados CFCs clorofluorocarbonos). Antes el fren era la sustancia ms usada como refrigerante.Un Deposito Aislado TrmicamenteLa vlvula de expansin reduce la presin sobre el refrigerante lquido.Descripcin del refrigerante R134aEl refrigerante R134a se ha convertido en un sustituto clave de los refrigerantes CFC y HCFC (Clorofluorocarbonos e Hidroclorofluorocarbonos); es seguro para el medio ambiente y no daa la capa de ozono. Como refrigerante tiene similares caractersticas de rendimiento energtico y capacidad que el R12 y su toxicidad es baja.

Honeywell al ser un fabricante que ha desarrollado el R134a para su comercializacin nos proporciona de datos importantes a la hora de conocer este gas.

Anlisis Energtico

Clculo del COP y obtencin del ciclo de refrigeracin con R134aEntrada de potencia al compresor.

Tasa de remocin de calor del espacio refrigerado.

Tasa de remocin de calor del refrigerante al ambiente.

Coeficiente de desempeo del refrigerador.

Estrangulamiento

Solucinm=0.005859Anlisis en el punto 1:X=1 ; T1= 9.44 C ; P1=205.2 kpa ; H1=241.2 KJ/Kg S1=0.9227 KJ/Kg *k Anlisis en el punto 2:S2=S1 ; T2= 62.23 ; P2=147.9 kpa ; H2=282.3KJ/Kg S1=0.9227 KJ/Kg *k Anlisis en el punto 3:X3=0 ; T3=33.24 ; P3=P2 ; H3=95.17 KJ/Kg S3=0.3508 KJ/Kg *k Anlisis en el punto 4:H3=H4 ; P4=P1 ; T4=27,17 S1=0.3884 KJ/Kg *k Entrada de potencia en el compresorC=866.6676 KJ/h catalogoTasa de remocin de calor del espacio refrigeradoQevap=0.8554Eficiencia trmica de la maquina = 21.96COP= 3.553Wcomp=0.2407Conclusiones Las temperaturas mximas alcanzadas en los elementos del sistema son: ingreso del evaporador -27.17C, salida del compresor 62.23C, ingreso al compresor 31.35C y salida del condensador 33.24C. El ciclo de refrigeracin se desarrolla entre presiones de 205.2 kPa y 1479 kPa. El COP nos indica que el sistema elimina 3.5 unidades de energa trmica por cada unidad de energa elctrica que consume; la eficiencia trmica de este equipo est en 21.9 %.