Cuestionario Parcial 2. Tecnología Frigorífica

Sistemas de refrigeración

1. Explique mediante un diagrama las diferencias entre el ciclo de refrigeración de compresión de vapor (teórico) y un ciclo de refrigeración doméstico. Clave: identifique cuáles son los accesorios o equipos que no se consideran en el diagrama visto en teoría.

2. Mencione algunas de las acciones que se pueden hacer para minimizar los costos que implica el enfriar alimentos.

3. ¿Qué es un fluido frigorígeno y cómo se clasifican?

Sustancia pura (de componente único), o mezclas binarias o ternarias (de dos o tres componentes que no reaccionan químicamente entre sí), cuyos cambios de estado se utilizan como fuentes productoras de frío absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia.

Clasificación:

Compuestos orgánicos.- NH 3 , H 2O , Aire ,CO2 , SO2 Hidrocarburos saturados de bajo peso molecular: metano, etano propano, butano. Hidrocarburos no saturados: etileno, propileno. Hidrocarburos derivados de hidrocarburos saturados: freones, son derivados

clorofluorados de hidrocarburos saturados. Mezclas zeotrópicas: presentan deslizamiento. Mezclas azeotrópicas: evaporan y condensan a temperatura constante. Mezclas cuasiotrópicas.

4. Explique la importancia de las siguientes propiedades que debe cumplir un refrigerante:

Calor latente de vaporización, Presión de condensación, Presión de evaporación, Temperatura crítica, Temperatura de congelación, Conductividad térmica, Solubilidad en agua, Viscosidad.

5. Cite ejemplos de refrigerantes empleados en la industria de alimentos.

Existen muchos refrigerantes que pueden operar en el ciclo de compresión de vapor; sin embargo lo más utilizados en la industria alimentaria son, los freones R-12 (CF2Cl2¿ , R-22 (CHF2Cl ¿, R-502 (mezcla azetrópica R-115 (C2HECl ¿/R-22), el amoniaco (R-717) y más recientemente el refrigerante R-134a (C2HEFU ), que no contamina la capa de ozono.

El agua y las salmueras también son empleados en la industria.

6. Mediante un esquema indique el recorrido del refrigerante mencionando el estado en el que se encuentra y las zonas de alta y baja presión.

7. ¿Cuál es la función que desempeñan los siguientes equipos:

Condensador: Es un dispositivo de intercambio de calor muy parecido al evaporador, que se encarga de transferir el calor del sistema que ha sido absorbido por el evaporador y en la etapa de compresión. Es el elemento de la instalación que se encarga de pasar el estado vapor del refrigerante a estado líquido.

Evaporador: Se encarga de enfriar a o acondicionar la cámara. Su misión es que el fluido refrigerante, que entra a baja presión y temperatura, efectúe el enfriamiento de la cámara. Es el elemento de la instalación donde el fluido refrigerante se evapora el refrigerante por ebullición.

Compresor: Aspira el fluido refrigerante y lo comprime elevando su presión y temperatura hasta unos valores tales que se pueda efectuar la condensación.

Filtro.- Su función principal es retener humedad y eventuales partículas sólidas existentes en el sistema.

Capilar: Son dispositivos de expansión en sistemas de refrigeración pequeños, cumple dios funciones: reducir la presión del refrigerante líquido que sale del condensador hacia el evaporador y regular el flujo másico que va hacia el evaporador.

Válvulas de expansión: Su misión es reducir la presión y regular el sobrecalentamiento del gas en la línea de succión, para evitar que llegue líquido no evaporado al compresor. También controla la cantidad de fluido refrigerante que debe entra al evaporador.

Tanque o receptor de líquido refrigerante: Los sistemas de refrigeración que no usan tubo capilar como control del refrigerante, tienen, en el lado del condensador, un receptor o tanque de almacenamiento de líquido refrigerante, lo que hace menos crítica la cantidad de refrigerante dentro del sistema, asegura que la línea de refrigerante líquido esté libre de gas, además de que permite bombear allí todo el refrigerante mientras se hacen algunas reparaciones.

8. Cite algunas diferencias entre un sistema de refrigeración doméstico y un sistema de refrigeración comercial.

9. ¿Cómo se clasifican los condensadores?, ilustre su respuesta con algunas imágenes.

Enfriadores con aire

Enfriadores con agua

Evaporativos

10. Mencione ¿cuál es la importancia para usted cómo ingeniero en alimentos de saber cómo funciona un ciclo de refrigeración y calcular las cargas de refrigeración?

Como ingeniero en alimentos se tiene como principal objetivo la conservación de los alimentos, por lo tanto es importante lograr un tiempo de vida útil largo. Para cada producto alimenticio es importante conocer las condiciones óptimas a las cuales se debe almacenar (Temperatura), y a partir de ello seleccionar los equipos y condiciones adecuadas que son necesarios para los ciclos de refrigeración, esto con el fin de asegurar las mas alta calidad del alimento.

El cálculo de las cargas de refrigeración permitirá determinar las condiciones necesarias para disminuir costos y a su vez obtener una mayor eficiencia en el ciclo de refrigeración.

11. Calcular el C.O.P. de un ciclo de refrigeración sencillo que emplea Freón R-134a saturado. La temperatura en el evaporador es -20°C y la del condensador 30°C. Calcule lo mismo para el

refrigerante amoníaco saturado R-717 y concluya sobre su resultado y sobre las ventajas de utilizar estos refrigerantes en la industria.

12. Una cámara de conservación de alimentos requiere un sistema de refrigeración de 15 toneladas de capacidad, operando el evaporador a -8°C y el condensador a 30°C. El refrigerante es Freón R-134ª operando en condiciones de saturación. Para este sistema: calcule el C.O.P., caudal de refrigerante, y cargas en condensador, compresor y evaporador.

13. Se mantiene una sala de refrigeración de alimentos a la temperatura deseada mediante un sistema de refrigeración por compresión de vapor con una temperatura en el evaporador de 0°C y una temperatura en el condensador de 35°C, el refrigerante utilizado es R-134a.

a) Calcule para una carga de 5 toneladas de capacidad, las cargas y el C.O.P.

b) suponga un sobrecalentamiento de 10°C en evaporador y un subenfriamiento de 10°C en el condensador, compare sus resultados y concluya.

14. Se mantiene una cámara de refrigeración de aguacate mediante un sistema de refrigeración por compresión de vapor con una temperatura en el evaporador de 0°C y una presión en el condensador de 1557 kPa, el refrigerante utilizado es amoníaco R-717a.

a) Calcule para una carga de 20 toneladas de capacidad, caudal másico del refrigerante, las cargas y el C.O.P.

Nota: los problemas deberán entregarse con los diagramas en dónde fueron leídos los datos de entalpías.