Eficiencia del ciclo de refrigeración

Eficiencia del ciclo de refrigeración

La eficiencia del ciclo de refrigeración es variable, depende de los parámetros que lo rigen en sus dos temperaturas (y correspondientes presiones), como es bien sabido una máquina térmica debe funcionar siempre entre dos temperaturas. En nuestro caso de la Temperatura de Evaporación y la Temperatura de Condensación, ambas son continuamente variables.La temperatura de evaporación varía de acuerdo a la aplicación de las condiciones del producto a enfriar, su temperatura de entrada, su frecuencia de rotación, humedad relativa, rapidez de enfriamiento, la carga térmica, etcétera. La Temperatura de Condensación dependerá de las condiciones ambiéntales de temperatura; verano, invierno, etcétera, y las condiciones ambientales del lugar.

Dentrodel Ciclo de Refrigeración en lo que a eficiencias concierne, el compresor es quizás el de más consideración, se ve afectado por las siguientes pérdidas o ineficiencias:

Perdidas en compresores

Eficiencia Mecánica
Es la que toma en cuenta las pérdidas de potencia mecánica, (pérdidas por fricción interna, de lubricación, bomba de lubricación, etc.). El uso de aceite especificado, con suscaracterísticas adecuadas de viscosidad, lubricidad, solubilidad y miscibilidad con los refrigerantes, son determinantes en la reducción de las pérdidas por fricción.

Eficiencia Volumétrica
Debida principalmente a la re expansión del gas refrigerante dentro del cilindro, a la fuga del gas por válvulas y anillos de pistones (blowby), obstrucción o pérdida de carga del flujo de gases refrigerantes,estas pérdidas son función de la relación de compresión en la que el compresor opera y las temperaturas de operación del ciclo.


Eficiencia Eléctrica
Es debida a que las pérdidas suceden en los motores eléctricos, la mayor de éstas está en el cobre, debido a las pérdidas por efecto Joule P=I2R, (proporcional al cuadrado de la corriente de operación del motor por la resistencia eléctrica desus devanados). Diseños de mejor eficiencia utilizan conductores de mayor diámetro, para acomodarlos dentro del motor se requiere que éste sea de mayor tamaño con ranuras mayores, aumentando también el número de laminaciones.

Los ciclos de refrigeración pueden describirse como el cociente entre la cantidad de energía recibida desde el cuerpo frio por el sistema que desarrolla el ciclo, Qe, latransferencia neta de trabajo Wciclo, al sistema que se precisa para conseguir ese efecto (Moran y Shapiro, 2005).

Ciclo de carnot inverso
El ciclo de Carnot es totalmente reversible, permitiendo que los cuatro procesos que comprenden el ciclo puedan invertirse. El resultado es un ciclo que opera en dirección contraria a las manecillas del reloj, que se llama ciclo invertido de Carnot. Losinconvenientes de un ciclo de refrigeración de Carnot como modelo de dispositivo práctico radican en los procesos de compresión y expansión. En general debe evitarse comprimir una mezcla húmeda por el daño de las presencias de pequeñas gotas liquidas puedan causar al compresor (caso análogo de las turbinas de vapor). La expansión con una turbina bajo condiciones similares a la ya descrita es igual deperjudicial, la restricción a las condiciones de saturación limita la capacidad de absorber calor. Las modificaciones para evitar estos dos tipos de problemas inherentes al ciclo de Carnot conducen en la práctica al ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
En el proceso de compresión de vapor se realizan modificaciones al ciclo de Carnotbasados en las siguientes consideraciones:

En el proceso de compresión, el fluido de trabajo solo debe estar en la fase de vapor.
Para expansionar el refrigerante es recomendable utilizar un dispositivo más económico y con cero mantenimientos (válvula de estrangulamiento o tubo capilar).
La temperatura de condensación no debe limitarse a la zona de saturación.

Muchos aspectos...