Refrigeracion

INTRODUCCIÓN

Hoy día, una de las más importantes áreas de aplicación de la termodinámica se encuentra en el campo de la refrigeración. A través del tiempo, la necesidad de mantener espacios a temperaturas más bajas que la temperatura. Esto se logra mediante la extracción calor de un medio de baja temperatura y su transferencia a otro medio de más alta temperatura.
La maquinaria que logra estatransferencia de calor son los refrigeradores, los cuales operan bajo ciclos termodinámicos llamados ciclos de refrigeración. Existen distintos ciclos de refrigeración, como el ciclo de Carnot inverso, el ciclo de compresión de vapor, el ciclo de refrigeración de gas y el ciclo de cascadas, entre otros. Cada uno de ellos presenta diferencias con el resto dependiendo de los procesos que se llevena cabo dentro de dicho ciclo, y al utilizar uno u otro se obtienen eficiencias distintas en relación a la cantidad de calor extraído del medio y la cantidad de trabajo que deba ser suministrada.
Otros aparatos parecidos a los refrigeradores son las bombas de calor, como por ejemplo las calefacciones. Su función es la misma: retirar calor de un medio de baja temperatura (ambiente) y depositarloen otro de más alta temperatura (casa).
Para el caso del ciclo de refrigeración por compresión de vapor, el refrigerante (la sustancia que atraviesa todos los procesos de un ciclo de refrigeración se denomina refrigerante) sufre expansiones y compresiones hasta puntos que le permiten cambiar entre el estado líquido y de vapor, ganando o perdiendo calor en los procesos de evaporación ycondensación. En estas pérdidas y ganancias de calor se basa el proceso de la transferencia de calor para la refrigeración.
En esta experimentación se tiene como objetivos principales estudiar el fenómeno de transferencia de calor en equipos intercambiadores de calor conectados para completar un ciclo de refrigeración con dos refrigerantes distintos, y poder calcular la eficiencia de los aparatos.FUNDAMENTOS TEÓRICOS

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor es el más utilizado para refrigeradores comerciales, sistemas de aire acondicionado y bombas de calor o calefacciones. Este ciclo consta de 4 procesos, una etapa de compresión isentrópica, una etapa de condensación a presión constante, una expansión adiabática y una etapa de evaporación también a presión constante (Cengel, 2004).Todos estos procesos están regidos por la primera ley de la termodinámica [2]:

Q+entradamh+v 22+gz=
dEdt+salidam(h+v22+gz)+W (1)

Los aportes de la energía cinética y potencial son despreciables frente a los términos del calor (Q) y el trabajo (W) suministrado en cada uno de los procesos, y se trabaja en estado estacionario (dE/dt=0), por lo que la ecuación (1) queda como:Q+entradamh=salidamh+W (2)

Para representar los ciclos de refrigeración, se utilizan diagramas P-h del domo de saturación del refrigerante en uso, donde se señalan los estados de éste en los puntos característicos del ciclo, los cuales son las entradas y salidas de cada uno de los equipos que lo conforman. En el ciclo de refrigeración por compresión de gas se utiliza uncompresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador.
Un diagrama P-h genérico de este ciclo tiene la siguiente forma:

Figura 1. Diagrama P-h del ciclo de compresión de vapor (Cengel, 2004)..

Donde la región que se encuentra a la izquierda de la curva de saturación es la zona de líquido comprimido, la región de la derecha es la zona de vapor sobrecalentado y la zona dentro del domoes la zona de saturación.
En este diagrama se identifican cuatro puntos durante la operación del ciclo [2]: La línea que une los puntos 1 y 2 representa la etapa de compresión. En un ciclo ideal, el punto 1 está ubicado justo sobre la línea de vapor saturado. El vapor entra al compresor como vapor saturado y es comprimido isentrópicamente hasta el punto 2. En este proceso se ubica el trabajo...