Sistemas de refrigeracion

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR |
REFIGERACIÓN APLICADA |
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NIMA ALVARADO, Percy Luis PIZARRO VÁSQUEZ, Heber SOLANO MORALES, Cristhian Morales |
19/04/2010 |
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2010
UNIVERSIDAD NACIONALDE PIURA
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

CICLO DE REFRIGERACIÓN
Como introducción al tema de ciclos de refrigeración por compresión de vapor, es necesario tener presentes distintos aspectos tratados con anterioridad en termodinámica relacionados con el ciclo de Carnot inverso debido a suutilización como ciclo de referencia para evaluar el desempeño de otros ciclos y en particular al ciclo de refrigeración por compresión de vapor, haciendo las comparaciones correspondientes para así lograr caracterizar el funcionamiento de los sistemas de refrigeración bajo el esquema de los ciclo termodinámicos.
1. CICLO DE CARNOT INVERSO
El ciclo de Carnot es totalmentereversible, 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. Un refrigerador o bomba de calor que opera en este ciclo recibe el nombre de refrigerador o bomba de calor de Carnot. Aunque en la práctica no es utilizado por razones quemas adelante se expondrán, sirve de referencia para evaluar el desempeño de un dispositivo real que trabaje bajo las mismas condiciones de temperatura.

(fig 2.1-a): Ciclo de Carnot inverso. Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, “Termodinámica”,
cuarta edición.

(fig 2.1-b): Diagrama Ts de Carnot.

Fuente: Yunus Cengel y Michael Boles, “Termodinámica”, cuarta ediciónConsidere un ciclo de Carnot invertido ejecutado dentro de la campana de saturación de un refrigerante, como el que se muestra en la figura (2.1-a)

1-2 Se transfiere (absorción) calor reversiblemente desde la región fría TL, de forma isoterma donde el refrigerante experimenta cambios de fase.

2-3 Se comprime el refrigerante isoentrópicamente, hasta que alcanza la temperatura máxima TH.3-4 Se transfiere calor reversiblemente a la región caliente a TH, de forma isoterma, donde el refrigerante experimenta cambios de fase (vapor a líquido).
4-1 Se expande el refrigerante isoentrópicamente hasta, alcanzar la temperatura mínima TL

Los inconvenientes de un ciclo de refrigeración de Carnot como modelo de dispositivo práctico radican en los procesos de compresión yexpansión. 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 de perjudicial, la restricción a las condiciones de saturación limita la capacidad de absorber calor. Lasmodificaciones para evitar estos dos tipos de problemas inherentes al ciclo de Carnot conducen en la práctica al ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

2. CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR.

En el proceso de compresión de vapor se realizan modificaciones al ciclo de Carnot basados en las siguientes consideraciones:

* En el proceso de compresión, el fluido de trabajosolo debe estar en la fase de vapor.
* La temperatura de condensación no debe limitarse a la zona de saturación.

* Para expansionar el refrigerante es recomendable utilizar un dispositivo más económico y con cero mantenimientos.(válvula de estrangulamiento o tubo capilar)

Muchos aspectos imprácticos asociados con el ciclo invertido de Carnot, se eliminan al evaporar el...