La Refrigeracion

La refrigeración es una de las principales áreas de aplicación de la termodinámica, es la transferencia de calor de una región de temperatura inferior hacia una de temperatura superior. Los dispositivos que producen refrigeración se llaman refrigeradores y los ciclos en los que operan se llaman ciclos de refrigeración. El ciclo de refrigeración más empleado es el ciclo por compresión de vapor, donde el refrigerante se evapora y se condensa alternadamente para luego comprimirse en la fase de vapor. La refrigeración por compresión consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro. La refrigeración por compresión se logra evaporando un gas refrigerante en estado líquido a través de un dispositivo de expansión dentro de un intercambiador de calor, denominado evaporador. Los elementos principales en un ciclo de refrigeración por compresión a vapor son el Evaporador, el Compresor, el Condensador y la Válvula de expansión. El proceso inicia en el Evaporador que es donde se recibe el refrigerante en estado líquido para empezar nuevamente el ciclo.II. DESARROLLO

2. Ciclos de RefrigeraciónCiclo real de refrigeración por compresión de vapor Este ciclo de refrigeración difiere de uno ideal en varios aspectos, principalmente, debido a las irreversibilidades que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidad son la fricción del fluido (causa caídas de presión) y la transferencia de calor desde los alrededores. El diagrama T-s en un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor se muestra a continuación. Medio Caliente Condensador Válvula de Compresor Expansión Evaporador Espacio refrigerado En el ciclo ideal el refrigerante sale del evaporador y entra al compresor como vapor saturado. Sin embargo, en la práctica, no es posible controlar el estado del refrigerante con

3. Ciclos de Refrigeracióntanta precisión. En lugar de eso, es fácil diseñar el sistema de modo que el refrigerante sesobrecaliente ligeramente en la entrada del compresor. Éste ligero sobrecalentamientoasegura que el refrigerante se evapore por completo cuando entre al compresor.También, la línea que conecta al evaporador con el compresor suele ser muy larga; por lotanto, la caída de presión ocasionada por la fricción del fluido y la transferencia de calor delos alrededores al refrigerante puede ser muy significativa. El resultado delsobrecalentamiento, de la ganancia de calor en línea de conexión y las caídas de presión enel evaporador y la línea de conexión, consiste en un incremento en el volumen específico y ,por consiguiente, en un incremento en los requerimientos de entrada de potencial alcompresor puesto que el trabajo de flujo estable es proporcional al volumen específico.El proceso de compresión en el ciclo ideal es internamente reversible y adiabático y, porende, isentrópico. Sin embargo, el proceso de compresión real incluirá efectos de fricción,los cuales incrementan la entropía y la transferencia de calor, lo que puede aumentar odisminuir la entropía, dependiendo de la dirección. Por consiguiente la entropía delrefrigerante puede incrementarse (1-2) o disminuir (proceso1-2´) durante un proceso decompresión real, dependiendo del predominio de los efectos. El proceso de compresión 1-2´puede ser incluso más deseable que el proceso de compresión isentrópico debido al que elvolumen específico del refrigerante y, por consiguiente, el requerimiento de entrada detrabajo son más pequeños en éste caso. De ese modo, el refrigerante debe enfriarse duranteel proceso de compresión siempre que sea práctico y económico hacerlo.En el caso ideal, se supone que el refrigerante sale del condensador como líquido saturado ala presión de salida del compresor. En realidad, es inevitable tener cierta caída de presión enel condensador, así como en las líneas que lo conectan con el compresor y la válvula deestrangulamiento. Además, no es fácil ejecutar el proceso de condensación con tal precisióncomo para que el refrigerante sea un líquido saturado al final, y es indeseable enviar elrefrigerante a la válvula de estrangulamiento antes que se condense por completo. Y enconsecuencia, el refrigerante se sub enfría un poco antes de que entre a la válvula deestrangulamiento. A pesar de todo esto, se debe tener en mente dado que el refrigeranteentra al evaporador con una entalpia inferior y por ello puede absorber más calor delespacio refrigerado. La válvula de estrangulamiento y el evaporador se localizar muy cercael uno del otro de modo que la caída de presión en la línea de conexión es pequeña.

4. Ciclos de RefrigeraciónSistema de refrigeración por compresiónEl sistema convencional de refrigeración y el más utilizado en el aire acondicionado, es elsistema derefrigeración por compresión. Mediante energía mecánica se comprime un gasrefrigerante. Al condensar, este gas emite el calor latente que antes, al evaporarse, habíaabsorbido el mismo refrigerante a un nivel de temperatura inferior. Para mantener este ciclose emplea energía mecánica, generalmente mediante energía eléctrica. Dependiendo de loscostos 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 partede la energía primaria es utilizada en el proceso. Además, los refrigerantes empleados hoyen día pertenecen al grupo de los fluoroclorocarbonos, que por un lado dañan la capa deozono y por otro lado contribuyen al efecto invernadero.Un ciclo simple frigorífico comprende cuatro procesos fundamentales: 1. La regulación 2. La evaporación 3. La compresión 4. La condensación

5. Ciclos de Refrigeración1. La regulación El ciclo de regulación ocurre entre el condensador y el evaporador, en efecto, el refrigerante líquido entra en el condensador a alta presión y a alta temperatura, y se dirige al evaporador a través del regulador. La presión del líquido se reduce a la presión

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