• Author / Uploaded
• Alexa Altamirano

Citation preview

Ingeniería Agroindustrial

Practica N° 1: Sistema De Refrigeración Introducción La refrigeración es un fenómeno que ha sido objeto de estudio, que nosotros relacionábamos con el aire acondicionado y una nevera, pero que ahora mediante este informe conoceremos el trasfondo de su funcionamiento. Objetivo Conocer los procesos y estructura física de un refrigerador, y el análisis que implica el ciclo de refrigeración por compresión. Marco teórico Mediante un sistema cerrado se transfiere calor de una región fría aun entorno o región con mayor temperatura con la intención de refrigerar, que es posible mediante dela manipulación de una sustancia refrigerante el cual se evapora, se condensa y se comprime en fase de vapor de manera repetitiva, este ciclo de refrigeración es denominada por compresión de vapor. El sistema más simple y básico para la refrigeración por compresión de vapor a de constar físicamente con dispositivos tales como un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de estrangulamiento o expansión, que interconectados en ese mismo orden entre las regiones fría y cálida para cerrar el circuito para permitir fluir el refrigerante y se cumpla el ciclo

Fig.1: Ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor.

Ingeniería Agroindustrial

La Refrigeración es definida como la ciencia que trata de los fenómenos o procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura de un material o ambiente por debajo de la temperatura del medio ambiente que lo rodea Dentro de sus aplicaciones tenemos tres grandes campos: - Fabricación de hielo ( industrial o domestico ) - Conservación de alimentos , productos hidrobiologicos y productos perecibles. - Acondicionamiento

de

ambientes

(

enfriamiento

y

deshumidificacion del aire)

El proceso de refrigeración comprende, la absorción del calor del cuerpo o ambiente que se trata de enfriar a una temperatura baja; y la evacuación del calor, del aparato, a una temperatura más alta, mediante un mismo fluido de trabajo denominado REFRIGERANTE. Esta se representa a través del Ciclo Inverso de Carnot. Dentro de las aplicaciones de la refrigeración se tiene el aplicado al Sector Doméstico, mediante los Ciclos de Compresión a Vapor con refrigerantes ecológicos. CICLO DE REFRIGERACIÓN : La inversa del ciclo de carnot transfiere energía desde una región de baja temperatura a Sabemos que un motor térmico funciona siguiendo el Ciclo Normal de Carnot , una Maquina frigorífica funciona de acuerdo al Ciclo invertido de Carnot

Ingeniería Agroindustrial

PROCESO DE EXPANSION ISOENTROPICA El refrigerante líquido entra al dispositivo de expansión en el punto A. A la presión de alta, idealmente se asume que esta ubica en el punto de líquido saturado. Existen diversos dispositivos de expansión; los más comunes son la válvula de expansión y el tubo capilar. En cualquier caso el dispositivo de control de flujo tiene una abertura estrecha lo que da por resultado una gran pérdida de presión al fluir el refrigerante a través del mismo. El refrigerante sale por el punto B a la presión de baja del sistema, como una mezcla de líquido y vapor, por lo consiguiente se debe buscar a esta presión la temperatura de saturación.

PROCESO DE EVAPORACIÓN O ABSORCIÓN DE CALOR: El refrigerante fluye a través de la tubería del evaporador de B a C. El evaporador es un banco de tuberías de distinto tipo de configuración dentro del cual fluye el refrigerante. . La sustancia que se debe enfriar generalmente aire (si es una cámara de frio de un refrigerador o de un frigorífico, o también agua (para la producción de hielo) fluyen en los exteriores a un banco de tuberías, realizándose el intercambio de calor de manera indirecta. Esta sustancia se encuentra a una temperatura más elevada que la del refrigerante. Debido a que el refrigerante líquido dentro del evaporador ya se encuentra a su temperatura de saturación (su punto de ebullición) el calor que gana hace

Ingeniería Agroindustrial

que se evapore al pasar por el evaporador. Por lo general, el refrigerante sale del evaporador ya sea como un vapor saturado (idealmente) o un vapor sobrecalentado (realmente).

PROCESO DE COMPRESIÓN ISOENTROPICA: El vapor ingresa al compresor por el lado de succión, para luego ser comprimido a una presión elevada (presión de alta) adecuada para efectuar la condensación. Esta presión es aproximadamente igual a la cual entro al dispositivo de control de flujo. En realidad la presión es ligeramente mayor que este valor. Se requiere trabajo para comprimir el gas, este trabajo procede de un motor o una máquina que mueve al compresor. Este trabajo contribuye a aumentar la energía almacenada del vapor comprimido, resultando en un aumento de su temperatura. En este ejemplo el refrigerante sale del compresor en el punto D, y en una condición de sobrecalentamiento.

PROCESO DE CONDENSACIÓN: El gas a la Presión de Alta que descarga el compresor fluye a través de la tubería del condensador de D a A. Un fluido, tal como el aire o agua, fluye por los exteriores de la tubería. En un Ciclo de refrigeración doméstica, el calor fluye a través de las tuberías del condensador, el cual es enfriado por una corriente de aire en forma transversal, que fluye en forma natural, ya que no se requiere grandes masas de aire. Como el refrigerante esta sobrecalentado cuando entra al condensador, primero se enfría hasta que su temperatura alcanza la de saturación. La remoción adicional de calor resulta en la condensación gradual del

Ingeniería Agroindustrial

refrigerante, hasta que se licua en su totalidad. El refrigerante puede salir del condensador como un líquido saturado (idealmente) o sub-enfriado (real) EQUIPO DE REFRIGERACIÓN: COMPRESOR: Es una máquina del tipo reciprocante (para nuestro caso), rotatorio, tornillo cuya función es la de extraer el vapor del freón del congelador (Evaporador) y bombearlo a presión para que penetre en el condensador Esta hecho de un cilindro, un anillo de acero unido a una leva y una barrera con muelle que separa las ventanas de admisión y escape, con la compresión el vapor se calienta. La rotación de la leva por medio de un motor eléctrico hace girar el anillo desconcentrado contra la pared del cilindro, dejando un espacio en forma de cuarto creciente que se llana de vapor. La barrera se desliza adentro y afuera en su encaje, haciendo presión sobre el anillo. Cuando son necesarios grandes cambios de presión, se utiliza compresión en varias etapas o multicompresion.

Ingeniería Agroindustrial

CONDENSADOR: Tiene la función de extraer calor del refrigerante gaseoso que entra a alta temperatura y transformándolo en refrigerante líquido a la salida. El calor sale del condensador debido a que hay una temperatura mayor en el interior del serpentín que el exterior y se emplea aire. En conexión con el condensador, por lo general se utiliza un recibidor o deposito, que constituye un almacén para el refrigerante.

EVAPORADOR Constituye el serpentín de enfriamiento o congelación. El vapor fluye de los productos que se enfrían al aire que lo rodea el que circula por convección natural o forzada por la superficie del evaporador.

Ingeniería Agroindustrial

Existen evaporadores secos o inundados, en los primeros el refrigerante predomina en el estado vapor y en los inundados en el estado liquido, la mayoría son del tipo seco. La refrigeración puede ser en forma directa o indirecta, será directa cuando el evaporador se coloca en contacto directo con el ambiente en que se encuentra el producto que se enfría. O indirecto cuando se enfría salmuera, agua, glicol u otras soluciones que a su vez sirven para enfriar el producto, el evaporador esta fuera del cuarto refrigerado.

TERMOSTATO Es un dispositivo que nos permite manejar la temperatura dentro del refrigerador. La forma de manejar la temperatura se relaciona con el tiempo en el que el motor se encuentra funcionando, haciendo circular el gas refrigerante. Debemos considerar que la temperatura dentro del refrigerador

Ingeniería Agroindustrial

FILTRO SECADOR Se

encarga

de

extraer

las

impurezas

y/o humedad que pueda

arrastrar el fluido refrigerante del circuito de refrigeración. (Ver explicación ampliada más abajo)

Ingeniería Agroindustrial

TUBO CAPILAR. El

reducido

diámetro

del

tubo

desempeña

una

función similar a la que tienen las válvulas de expansión utilizadas en sistemas de refrigeración de mayor tamaño, como pueden ser las cámaras frigoríficas industriales. Al atravesar el tubo capilar, el líquido refrigerante pasa a circular por otro tubo de mayor diámetro donde se expande como gas a baja presión y baja temperatura. (Ver explicación ampliada más abajo)

Bibliografía MORAN, Michael; SHAPIRO, Howard. Fundamentos de termodinámica técnica. Editorial Reverte. Edición 2. Barcelona, 2004 .JONES, J.B.; DUGAN, R.E. Ingeniería termodinámica. Editorial Prentice Hall. 1997