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Capítulo 6

INTEGRACIÓN EN SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN POR
COMPRESIÓN DE VAPOR.
INFRAESTRUCTURA EXPERIMENTAL

Resumen

En este capítulo, se presenta la integración de los diferentes equipos mencionados en los capítulos anteriores
en sistemas de refrigeración por compresión de vapor. Se presenta algoritmos numéricos para la resolución
tanto de sistemas de refrigeración por compresión de una solaetapa como de un sistema de refrigeración con
sobrealimentación de líquido. Ambos algoritmos numéricos se basan en un programa principal el cual llama a
de manera secuencial las diferentes subrutinas que evalúan el comportamiento térmico y fluido-dinámico de
los diferentes equipos y partes del sistema hasta que se alcanza la convergencia deseada. Además, en este
capítulo se detalla lainfraestructura experimental necesaria para la contrastación de resultados numéricos y
experimentales tanto del sistema global como de los diferentes elementos que lo integran. Se presenta la
contrastación entre resultados experimentales y numéricos para los sistemas de refrigeración por compresión
de una sola etapa, así como resultados numéricos obtenidos por la simulación para el caso del sistema consobrealimentación de líquido que se pretenden contrastar en un plazo muy breve de tiempo.

6.1. Introducción
Como se explicó en la introducción, debido a la creciente necesidad que tiene la industria del aire acondicionado
y refrigeración de adaptar sus equipos a nuevos refrigerantes que no dañen la capa de ozono, ni afecten al
calentamiento global de la atmósfera, es necesario elaborar herramientas deanálisis del comportamiento térmico
y fluido-dinámico de los diferentes equipos que integran el sistema de refrigeración así como del sistema en su
conjunto. El empleo de códigos numéricos generales y precisos permiten la simulación de diferentes geometrías,
refrigerantes (tanto puros como mezclas), etc., pudiéndose reducir en gran medida los prototipos finales ha
desarrollar con el objetivo debuscar las configuraciones más óptimas. En ciertos casos en los que la simulación
esté suficientemente validada; ésta podría sustituir completamente a la experimentación.
Existen diferentes sistemas de refrigeración. En este capítulo centraremos el estudio a dos ampliamente
utilizados. El primero, que denominamos estándar, es el sistema típico empleado en los refrigeradores y neverasdomésticos. El segundo, de amplia difusión en equipos de refrigeración industriales, lo constituyen los equipos
de refrigeración con sobrealimentación de líquido.
Los sistemas de refrigeración estándar (también llamados sistemas de expansión seca) cuentan esencialmente de
un circuito principal por el que circula el flujo del refrigerante. El refrigerante deja el evaporador en
condiciones de vaporsobrecalentado bajo el control del dispositivo de expansión (normalmente una válvula o
un tubo capilar). En esta Tesis se tratará con sistemas de una sola etapa.
Los sistemas con sobrealimentación de líquido (también llamados sistemas de recirculación de líquido) cuentan
con dos circuitos principales alimentados con diferente flujo de refrigerante. Dichos circuitos se hallan
conectados entre sí mediante elrecipiente separador líquido/vapor de baja presión que suministra líquido
saturado al evaporador y vapor saturado al compresor. El evaporador es sobrealimentado con respecto al
compresor y condensador; como resultado de esto, el refrigerante que pasa por el evaporador no se evapora
completamente y la calidad del refrigerante a la salida del mismo es siempre inferior a la unidad.
En lassiguientes secciones de este capítulo se dará una explicación más detallada de cada uno de estos
sistemas. Se describirá la simulación numérica desarrollada para el análisis del comportamiento térmico y
fluido-dinámico de este tipo de equipos trabajando en diferentes condiciones de operación. Se describirá las
instalaciones experimentales necesarias para realizar la validación de los códigos numéricos...