Refrigeración Industrial
Páginas: 7 (1520 palabras)
Publicado: 21 de junio de 2012
Introducción
El método convencional de refrigeración, y el más utilizado, es el de compresión compresión. Mediante energía mecánica se comprime un gas refrigerante. Al condensar, este gas emite el calor latente que antes, al evaporarse, había absorbido el mismo refrigerante a un nivel de temperatura inferior. Para mantener este ciclo se emplea energía mecánica, generalmente mediante energíaeléctrica. Dependiendo de los costos de la electricidad, este proceso de refrigeración es muy costoso. Por otro lado, tomando en cuenta la eficiencia de las plantas termoeléctricas, solamente una tercera parte de la energía primaria es utilizada en el proceso. Además, los refrigerantes empleados hoy en día pertenecen al grupo de los fluoroclorocarbonos, que por un lado dañan la capa de ozono y porotro lado contribuyen al efecto invernadero.
Durante el desarrollo se explicara de manera mas detallada los sistemas de compresión de vapor, los datos que arrojan el compresor, condensador, válvulas y finalmente la unidad condensadora.
Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
En el proceso de compresión de vapor se realizan modificaciones al ciclo de Carnot basados en lassiguientes 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 imprácticosasociados con el ciclo invertido de Carnot, se eliminan al evaporar el refrigerante completamente antes de que se comprima y al sustituir la turbina con un dispositivo de estrangulamiento, tal como una válvula de expansión o tubo capilar (ver figura 2.2-a)
[pic]
Para cada proceso, la ecuación general de energía en régimen estacionario por unidad de masa, despreciando la variación de la energíacinética y potencial está dada por
[pic]
La capacidad de refrigeración, es el flujo de calor transferido en el evaporador Q& evap. planteada así:
[pic]
En el compresor y en el proceso de estrangulamiento no se transfiere calor, mientras que sólo existe trabajo en el proceso de compresión. El coeficiente de operación del ciclo está dado por:
[pic]
Principio de funcionamiento de los principalesdispositivos del sistema de refrigeración.
Evaporador:
Se transfiere calor (absorbe) de la región fría al refrigerante (ver figura 2.2-a), que experimenta un cambio de fase a temperatura constante. Para que la transferencia de calor sea efectiva, la temperatura de saturación del refrigerante debe ser menor que la temperatura de la región fría.
Condensador:
El refrigerante se condensa al cedercalor a una corriente externa al ciclo (ver figura 2.2-a). El agua y el aire atmosférico son las sustanciales habituales utilizadas para extraer calor del condensador. Para conseguir que se transfiera calor, la temperatura de saturación del refrigerante debe ser mayor que las temperaturas de las corrientes atmosféricas.
Compresor:
Para alcanzar las condiciones requeridas en el condensadorlogrando la liberación del calor desde el sistema al ambiente, es necesario comprimir el refrigerante de manera de aumentar su presión y en consecuencias su temperatura (generalmente temperaturas de sobrecalentamiento), los requerimiento de potencia de entrada depende de las necesidades de enfriamiento.
Válvula de estrangulamiento:
Liberado el calor en el condensador es necesario revertir elproceso del compresor de manera de obtener bajas temperaturas al disminuir la presion (estrangular), logrando las condiciones requeridas en el evaporador.
Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor
Un ciclo real de refrigeración como el mostrado en la figura 2.3 por compresión de vapor, difiere de uno ideal por varias razones. Entre las más comunes están las irreversibilidades que...
El método convencional de refrigeración, y el más utilizado, es el de compresión compresión. Mediante energía mecánica se comprime un gas refrigerante. Al condensar, este gas emite el calor latente que antes, al evaporarse, había absorbido el mismo refrigerante a un nivel de temperatura inferior. Para mantener este ciclo se emplea energía mecánica, generalmente mediante energíaeléctrica. Dependiendo de los costos de la electricidad, este proceso de refrigeración es muy costoso. Por otro lado, tomando en cuenta la eficiencia de las plantas termoeléctricas, solamente una tercera parte de la energía primaria es utilizada en el proceso. Además, los refrigerantes empleados hoy en día pertenecen al grupo de los fluoroclorocarbonos, que por un lado dañan la capa de ozono y porotro lado contribuyen al efecto invernadero.
Durante el desarrollo se explicara de manera mas detallada los sistemas de compresión de vapor, los datos que arrojan el compresor, condensador, válvulas y finalmente la unidad condensadora.
Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
En el proceso de compresión de vapor se realizan modificaciones al ciclo de Carnot basados en lassiguientes 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 imprácticosasociados con el ciclo invertido de Carnot, se eliminan al evaporar el refrigerante completamente antes de que se comprima y al sustituir la turbina con un dispositivo de estrangulamiento, tal como una válvula de expansión o tubo capilar (ver figura 2.2-a)
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Para cada proceso, la ecuación general de energía en régimen estacionario por unidad de masa, despreciando la variación de la energíacinética y potencial está dada por
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La capacidad de refrigeración, es el flujo de calor transferido en el evaporador Q& evap. planteada así:
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En el compresor y en el proceso de estrangulamiento no se transfiere calor, mientras que sólo existe trabajo en el proceso de compresión. El coeficiente de operación del ciclo está dado por:
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Principio de funcionamiento de los principalesdispositivos del sistema de refrigeración.
Evaporador:
Se transfiere calor (absorbe) de la región fría al refrigerante (ver figura 2.2-a), que experimenta un cambio de fase a temperatura constante. Para que la transferencia de calor sea efectiva, la temperatura de saturación del refrigerante debe ser menor que la temperatura de la región fría.
Condensador:
El refrigerante se condensa al cedercalor a una corriente externa al ciclo (ver figura 2.2-a). El agua y el aire atmosférico son las sustanciales habituales utilizadas para extraer calor del condensador. Para conseguir que se transfiera calor, la temperatura de saturación del refrigerante debe ser mayor que las temperaturas de las corrientes atmosféricas.
Compresor:
Para alcanzar las condiciones requeridas en el condensadorlogrando la liberación del calor desde el sistema al ambiente, es necesario comprimir el refrigerante de manera de aumentar su presión y en consecuencias su temperatura (generalmente temperaturas de sobrecalentamiento), los requerimiento de potencia de entrada depende de las necesidades de enfriamiento.
Válvula de estrangulamiento:
Liberado el calor en el condensador es necesario revertir elproceso del compresor de manera de obtener bajas temperaturas al disminuir la presion (estrangular), logrando las condiciones requeridas en el evaporador.
Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor
Un ciclo real de refrigeración como el mostrado en la figura 2.3 por compresión de vapor, difiere de uno ideal por varias razones. Entre las más comunes están las irreversibilidades que...
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