equipos de refrigeracion y aire acondicionado

Equipos de refrigeración y aire acondicionado
Refrigeración: Es la transferencia de calor de una región de temperatura inferior
a una temperatura superior.
Dirección de flujo de calor: Ocurre de una temperatura alta hacia una de
menor temperatura.
Refrigerantes: Fluidos de trabajo empleados en los ciclos de refrigeración.

En el refrigerador interesa cuánto calor puede quitarse del medio(q L ), en
cambio en la bomba de calor interesa cuánto calor pude añadirse a un
determinado ambiente (q H).
Coeficiente de operación: Representa el rendimiento de refrigeradores y de
bombas de calor.
COPR 


QL

WN

COPBC 


QH
COPBC  COPR  1

WN



WN  QH  QL

COPBC  1


W N = Potencia del compresor.

1 tonelada de refrigeración es la cantidad de energíaque tiene que
absorber 1 tonelada de agua a 0°C para convertirse de líquido a sólido en 24
horas.
Los COP pueden expresarse también en función de las temperaturas.

COPR 

1
TH
1
TL

COPBC 

1
T
1- L
TH

COPR 

h

 h1 
 h4  h1   h3  h2 
2

Ciclo invertido de Carnot
q

H

Condensador

Turbina

W Turbina

Compresor

W comp

Evaporador

Tq

L

T
2

Diagrama T-s

qH

3

W turbina
qH

2

W compresor
3

W turbina

1

qL

4

W compresor
1

4

qL

s

Diagrama T-s

Observaciones
Notemos que el COP para refrigeradores como bombas de calor, aumenta conforme
decrece la diferencia entre las temperaturas, esto es: a medida que T L aumenta T H disminuye.
El ciclo invertido de Carnot como cicloideal es inadecuado en la práctica ya que los
procesos 2-3 y de 4-1 no pueden aproximarse a los procesos reales. Debido a que los procesos
2-3 incluyen la compresión de una mezcla líquido-vapor entonces requiere un compresor que
maneje dos fases, mientras que en los procesos de 4-1 implica la expansión de un refrigerante
con un alto contenido de humedad.

s

Problema
Un equipo derefrigeración tipo ventana (aire acondicionado) para una recámara
normal de 4x4 m debe tener una capacidad mínima de 1 ton de refrigeración. Un
equipo de marca conocida indica en su placa de consumo de potencia de
compresor igual a 1.34 kW. Determinar:
(a) ¿Cuál es el COP de este equipo?
(b) ¿Qué cantidad de calor se desecha a la atmósfera?

WC  1.34kW


QL  3.52kW

COPR 


QL 3.52

2.626865672

WC 1.34




QH  WN  QL  1.34  3.52  4.86kW

Problema
Entra agua a una máquina de hielo a 55 °F y sale de la misma como hielo a 25
°F. Si el COP de esta máquina es de 2.4 durante esta operación, determine: La
entrada de potencia requerida para una producción de hielo de 20 lbm/hr. El
calor necesario de extracción del agua para llevarla de 55°F a 25 °F es de 169Btu/lbm.

Tmax  55 F

Tmin  55 F

COPR  2.4
COPR 



q L  169 Btu


Q L  q L m  169 Btu



QL

WN


WN 

lbm

lbm
20 lbm




QL
3380 Btu

hr
COPR
2.4

m  20 lbm

hr

hr

  3380 Btu hr


W N  1408.333 Btu

hr


W N  0.5533 Hp
Problema
Una bomba de calor servirá para calentar una capa durante el invierno, la casa
seva a mantener a 21 ºC todo el tiempo. Se estima que el calor que pierde la
casa es de 135000 kJ/hr cuando la temperatura T en el exterior está a –5 °C,
determine la potencia mínima requerida para accionar esta bomba de calor
(considerar ciclo invertido de Carnot).

QH  135000kJ / hr


QH

WN



WN  WC  WT

TL  21C  294 K

1
1

 11.30769
T
268
1 L 1
TH
294
QH
135000 / hr
kJ
kJ

WN 

 11938.775  3.3163 kW
COPBC
11.307
hr
T  0
 N  WC

W
W

COPBC 

COPBC 

TL  5C  268 K

Problema
Una bomba de calor se usará para calentar en el invierno la casa se va a mantener a
21C todo el tiempo. Se estima que el calor que pierde la casa es 135,000 KJ / h. Cuando la
temperatura exterior esta a -5C, determine la...