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Refrigeración Introducción

REFRIGERACIÓN Es la rama de la ciencia que trata del proceso de reducir y mantener más baja que a su alrededor, la temperatura de un espacio dado o de un producto. Conceptos Importantes Carga de Refrigeración: Es la velocidad a la cual es eliminado el calor de un espacio o material refrigerado, a fin de producir y mantener las condiciones deseadas de temperatura.

Agente Refrigerante o simplemente Refrigerante: Es la substancia empleada para absorber calor

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor o Ciclo Mecánico de Refrigeración El ciclo reversible de Carnot es el concepto teórico en el cual se basa cualquier sistema de refrigeración. Consiste en dejar pasar una cantidad de calor de un cuerpo a otro a menor temperatura, a través de una máquina que trabaje de manera reversible, no solo respecto a su acción interna, sino también de al transferencia de calor de la fuente de calor a la máquina y de la máquina al recibidor de calor. El Ciclo de Carnot para un gas perfecto, se compone de cuatro etapas u operaciones sucesivas: a) Expansión Isotérmica (T=cte.) b) Expansión Adiabática (S=cte) c) Compresión Isotérmica (T=cte.) d) Compresión Adiabática (S=cte)

Diagrama de Mollier – Presión entalpía (P-h)

Componentes del ciclo de refrigeración Sistema de compresión-vapor

Capacidad del sistema: Es la velocidad a la cual se puede efectuar la eliminación de calor del espacio refrigerado, expresado en BTU/h. 1 tonelada de refrigeración es la cantidad de calor requerida para derretir 1 tonelada de hielo en 24 hs y es igual a 12000 BTU/h ó 3000 kcal/h

Efecto Refrigerante Neto (ERN): Es la cantidad de calor que cada unidad de masa de refrigerante absorbe del espacio refrigerado. Puede obtenerse restando la entalpía del líquido que llega al control de la entalpía del vapor refrigerante que sale, del evaporador.

Capacidad del compresor: Es la requerida para que todo el vapor producido en el evaporador sea sacado a la misma velocidad que el mismo es generado por la acción de ebullición del líquido refrigerante

Calor de compresión (CC): Es la energía equivalente al trabajo efectuado sobre el vapor para comprimirlo.

Coeficiente de rendimiento ó de comportamiento (CDR ) EL CDR de un ciclo de refrigeración es una expresión de la eficacia del ciclo, y se define como la relación del calor absorbido en el espacio refrigerado (ERN) a la energía térmica equivalente de la energía suministrada al compresor (CC)

1.Evaporadores Objetivo: Es un intercambiador de calor cuyo fin es el de proporcionar la superficie de calefacción necesaria para que el refrigerante se evapore y absorba calor. Depende: a) del coeficiente global de transmisión de calor del evaporador b) de la superficie del evaporador c) de la diferencia existente entre la temperatura del evaporador y la del medio a enfriar Clasificación: - Evaporadores enfriadores por aire - Evaporadores enfriadores por líquido - Evaporadores de contacto - Evaporadores especiales : estanterías refrigeradas, placas y tubos eutécticos

2. Condensadores Objetivo:

El condensador sirve para transmitir al medio de enfriamiento (aire ó agua) el calor contenido en los vapores descargados por el compresor. La cantidad de calor que ha de evacuarse comprende: a) el calor sensible de los vapores sobrecalentados

b) el calor latente de licuefacción c) el calor sensible del líquido hasta una temperatura que se aproxima todo lo posible a la del medio de enfriamiento Clasificación: - Condensadores enfriados por aire - Condensadores de agua: condensadores de inmersión, multitubulares y de doble tubo - Condensadores evaporativos

Condensador por aire

Construcción típica

Curvas de temperatura

Condensador Evaporativo

Condensador por agua

Condensador de flujos paralelos para operación de torre de enfriamiento

Ciclo de Refrigeración, mostrando la localización del condensador por agua

3 - Compresores Funciones del compresor: 1. Función de aspiración 2. Función de compresión Clasificación de compresores utilizados en Refrigeración: 1. Compresores volumétricos o de desplazamiento positivo 2. Compresores dinámicos

Tipos de compresores

De paletas rotatorio

De tornillo (un rotor)

De pistón rotatorio

De tornillo (dos rotores)

De espiral

Turbo (radial de una rueda)

Compresores Volumétricos: El aumento de presión se consigue confinando un volumen de vapor en un espacio cerrado, para posteriormente reducirlo mediante una acción mecánica. La capacidad del compresor no es afectada por la presión de trabajo. Pueden ser: -Alternativos -Rotativos de paletas -Rotativos de tornillo (helicoidales, espirales (scroll), doble rotor, monorotor)

Partes principales de y principio de un compresor a tornillo

COMPRESORES A TORNILLO

Compresor a tornillo de dos rotores

Compresores Alternativos Pueden ser: 1. Compresores Herméticos 2. Compresores Semiherméticos 3. Compresores Abiertos

COMPRESORES DE PISTÓN

Compresores dinámicos El aumento de presión se obtiene comunicando energía cinética al flujo constante de vapor, convirtiendo esta energía en presión por medio de un difusor. La capacidad del compresor varía con la presión de trabajo Pueden ser: -Eyectores -Compresores centrífugos Compresores Centrífugos Está constituido por una serie de ruedas impulsoras montadas sobre un eje de acero, y contenidas dentro de una carcaza de hierro . Normalmente el número de rodetes es 2, pero pueden fabricarse con mayor número de tasas.

4. Válvula de Expansión Objetivo: - Mantener la presión diferencial entre el lado de baja presión y el lado de alta presión - Regular la velocidad de flujo del refrigerante para que coincida con el flujo de calor en los intercambiadores de calor

Tipos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Válvula de expansión manual Orificio Tubo capilar Válvula de expansión automática Válvula de expansión termostática Válvula de expansión electrónica Válvula de flotador baja presión Válvula de flotador alta presión

Válvula de expansión manual

Tubo capilar

Válvula de expansión termostática

Válvula de expansión automática (a presión constante)

Válvula con flotador de alta presión

Válvula con flotador de baja presión

Algunos elementos auxiliares del circuito de refrigrción: 1. Del circuito de Lubricación a) Bombas de lubricante b) Filtro de Aire c) Resistencias del Carter

2. Dispositivos antigolpe de líquido 3. Regulaciones 4. De la línea de refrigerante -

Filtro deshidratador Indicadores de líquido (Visor de vidrio de nivel) Acumulador de la línea de succión Separador de aceite

5. Instrumentos -

Manómetros Termómetros Termostatos Presostatos