Refrigeracion

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Departamento de ingeniería Bioquímica Ingeniería Termodinámica

I.BQ. Josué Peñaloza Espinosa

Definición
Es la rama de la termodinámica que trata con los procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura inferior con respecto a los alrededores correspondientes

Subdivisión comercial de la refrigeración
°C24
14

Banda de Confort Banda de refrigeración

0 -15 -40 -200 -270 -273.15

Banda de subrefrigeración o subfrigeración Banda de congelación Banda de subgelación Banda criogénica

CICLO BÁSICO DE REFRIGERACIÓN
El ciclo invertido de Carnot no se puede llevar a cabo en la práctica, por lo que se ha modificado para generar un ciclo que si opere. A este se le denomina como ciclo básico derefrigeración por compresión de vapor o por compresión mecánica. Actualmente es el sistema de refrigeración más empleado y opera basándose en el ciclo invertido de Carnot.

Modificaciones al ciclo de Carnot invertido Evaporación completa
hasta alcanzar el estado de vapor saturado Se comprime un vapor saturado hasta alcanzar la T del condensador
El proceso de expansión se remplaza por unasencilla expansión por estrangulamiento isoentálpico

La mayoría de los ciclos de refrigeración usan expansión por estrangulamiento, que es levemente más eficiente. El proceso de estrangulamiento es irreversible y causa un aumento en la entropía

P
P2 4 3

4

Qh Condensador

3

Compresor Válvula de estrangulamiento

W

P1

1 h1

2 h2

H

1

Evaporador QL

2

Evaluacióntermodinámica del ciclo de refrigeración
El objetivo de la refrigeración es transferir el calor proveniente de una fuente de baja temperatura a una de alta, al menor costo energético posible o costo de equipo. Por esta razón el rendimiento o eficiencia se evalúa como la relación de la cantidad de calor transferido en función de la cantidad de trabajo suministrado. Esta relación representa el COP Parámetros de evaluación del ciclo de refrigeración
Coeficiente de operación (COP)
COP = ( Qe / Wc)
Qe = calor absorbido para evaporar el fluido Wc = trabajo desarrollado por el compresor

El calor absorbido para evaporar el fluido refrigerante por unidad de masa está representado por lo que se denomina como efecto neto de refrigeración (E.N.R)

COP = ( h2 – h1) / (h3 – h2) = (ENR / Wc) Relación de Compresión
Es la relación que existe entre la presión a la descarga del compresor y la presión a la succión del mismo dispositivo

R.C. = P2 / P1
R.C. = relación de compresión P2 = Presión a la descarga del compresor P1 = Presión a la succión del compresor 2 a 10 2 a 14

Refrigeración comercial

Reciprocante Tornillo

Refrigeración Industrial

Centrífugos de simpleetapa Centrífugos de múltiple etapa

Hasta 3
1 a 1.5

Efecto neto de refrigeración (E.N.R)
Es la cantidad máxima de calor que puede absorber el refrigerante y que participa en el proceso de enfriamiento.

E.N.R = h2 – h1

Al ser una cantidad de calor en un equipo de transferencia de calor se calcula como la diferencia de entalpías a la entrada y salida del equipo

h2 = Entalpía final.Entalpía de vapor saturado h1 = entalpía inicial. Entalpía de mezcla

Carga de refrigeración
Es la cantidad de energía en forma de calor que se tiene que extraer de la cámara de refrigeración por unidad de tiempo. Esta cantidad de energía normalmente se calcula por métodos alternos independientes al ciclo de refrigeración

Qe = Mr * E.N.R.
Qe = carga de refrigeración Mr = masa de refrigeranteENR = efecto neto de refrigeración

Trabajo del compresor
Es el trabajo realizado por el compresor para llevar al refrigerante a la condición de presión de condensación.

Wc = h3 – h2

Normalmente se busca obtener un ciclo que ocupe la menor cantidad de trabajo de compresión, lo que implica equipos más pequeños.

Potencia del compresor
Es la potencia que requiere el compresor para...
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