Laboratorio De Maquinas Frigorificas

Máquinas frigoríficas:
Refrigeración por compresión de vapor

Objetivos:

• Familiarizar al alumno con el funcionamiento de las maquinas frigoríficas.

• Saber representar el ciclo de compresión de vapor en un diagrama T vs. S y en un diagrama P vs. H.

• Poder llevar a cabo cálculos de potencia y rendimiento de la maquina frigorífica

Introducción teórica:Una máquina frigorífica es un tipo de máquina térmica que transforma algún tipo de energía, habitualmente mecánica, en energía térmica para obtener y mantener un recinto a una temperatura menor que la temperatura exterior.

Esta transferencia se realiza mediante un refrigerante, que en distintas partes de la máquina sufre transformaciones de presión, temperatura y fase (líquida o gaseosa); y espuesto en contacto térmico con los recintos para absorber calor de unas zonas y transferirlo a otras. Estos refrigerantes tienen propiedades muy apropiadas para absorber grandes cantidades de calor cuando vaporizan o realizan un cambio de fase a baja temperatura .Así tenemos el R-134a, del tipo HFC, no dañino a la capa de ozono y sustituto del famoso R-12, este fluido tiene una temperatura desaturación de –26,43 ºC a la presión atmosférica estándar (1,013 bar).

Una máquina frigorífica debe contener como mínimo los cuatro siguientes elementos:

• Evaporador

• Compresor

• Condensador

• Sistema de expansión (válvula)







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Considerando el sistema que se muestra en la figura detallaremos el proceso que realiza una MF.

Se comenzará enel evaporador donde el calor transferido desde el recinto al refrigerante produce su vaporización.

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Donde [pic] = es el calor transferido y se define como capacidad de refrigeración

m= es el flujo másico del refrigerante

h1 – h4= es la variación de entalpia que sufre durante el proceso de evaporización

Elrefrigerante deja el evaporador y es comprimido a una presión relativamente alta por un compresor en donde el trabajo que se le entrega al compresor por unidad de masa de refrigerante es:

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Luego el refrigerante pasa a través del condensador donde condensa y hay una transferencia de calor desde el refrigerante al recinto por lo queel calor transferido por unidad de masa de refrigerante es:

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Finalmente le refrigerante en el estado 3 entra en la válvula de expansión y se expande hasta la presión del evaporador este proceso se conoce como proceso de estrangulación donde h4 =h3, el refrigerante sale de la válvula en estado 4 como una mezcla de liquido vapor y luegonuevamente realiza el ciclo descripto.
En las siguientes figuras se muestra los diagramas T vs. S y de P vs. H de una sustancia pura (fig. 2 y fig.3). Estos diagramas son muy útiles para la representación de procesos termodinámica por lo que se hará una breve descripción del diagrama entrópico para su posterior aplicación en procesos realizados por las maquinas frigoríficas. Conociendo eldiagrama entrópico podremos interpretar el diagrama entálpico, por lo que se explicara solo el primero.



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El diagrama de T vs S consiste básicamente de dos curvas de saturación donde del lado izquierdo tenemos líquido saturado y del lado derecho vapor saturado y el punto que una ambas curvas es el punto crítico, estas curvas constituye lo que se conoce como campana del diagramaentrópico, dado que su forma se asemeja al perfil de una campana y divide al diagrama en diversas zonas. La zona dentro de la campana corresponde a un estado de vapor húmedo o sea de mezcla de liquido y vapor en equilibrio por ello se la denomina zona heterogénea porque nuestro sistema estará constituido por dos fases. Hacia la derecha de la curva de vapor saturado los puntos representaran estados...