Ciclo De Carnot

REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN

Tema: “Fundamentos de la Termodinámica – Ciclo de Carnot de refrigeración – Ciclo Real de refrigeración”

Prof.: Lic. Diana Godoy

Responsables:

 Yhoana Leticia Ramírez Quintana

 Jorge David Ferreira Cáceres

 Hugo Enrique Díaz Avalos

Carapeguá – Paraguay

Año: 2015

INTRODUCCIÓN

La historia de la refrigeración puede remontarse a cientos de años cuando el hielo natural proporcionaba el efecto de enfriamiento. La época de la refrigeración a gran escala se desarrolló por primera vez en el siglo XIX, y a mediados de los 1800 la cosecha, almacenamiento y envió de hielo natural se convirtió en una de las industrias más importantes de los estados de Nueva Inglaterra. Hacia finales del siglo XIX, la refrigeración mecánica se había convertido en un hecho práctico y la industria de la refrigeración tal como se conoce ahora ya había surgido. Junto con el uso de la refrigeración industrial para la preservación de alimentos, la producción química, las aplicaciones metalúrgicas, en medicina, entre otras, apareció otra faceta del proceso de refrigeración: el control de la temperatura y la humedad del ambiente, que se denomina comúnmente acondicionamiento de aire.

La función principal de acondicionamiento de aire, es mantener, dentro de un espacio determinado, de confort. O bien las necesarias para la conservación de un producto o para un proceso de fabricación.

El uso de la refrigeración y aire acondicionado, cada día se va incrementando y encuentra más aplicaciones; hace algunos años, el uso principal de la refrigeración era la producción de hielo, ahora la refrigeración es esencial, en la producción y distribución de alimentos, y para el funcionamiento de la industria alimenticia y química.

Con el aire acondicionado se vive más confortable y saludablemente. Y muchos procesos industriales se efectuaran de manera más eficiente.

Como introducción al tema de ciclos de refrigeración por compresión de vapor, es necesario tener presentes distintos aspectos relacionados con el ciclo de Carnot inverso debido a su utilización 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 ciclos termodinámicos.

REFRIGERACIÓN

Una de las principales áreas de aplicación de la termodinámica es la refrigeración, que es la transferencia de calor de una región de temperatura inferior hacia una temperatura superior. Los dispositivos que producen la refrigeración se llaman refrigeradores, y los ciclos en lo que operan se denominan ciclos de refrigeración por compresión de vapor, donde el refrigerante se evapora y condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor. Otros ciclos de refrigeración conocidos son los ciclos de refrigeración de gas en la que el refrigerante permanece todo el tiempo en fase gaseosa y el de absorción de amoniaco donde existe mezcla de amoniaco y agua en algunos procesos en el ciclo.

CICLOS DE REFRIGERACIÓN

ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LOS CICLOS DE REFRIGERACIÓN

De la práctica cotidiana el calor fluye desde una zona de alta temperatura a una de baja temperatura sin necesidad de algún dispositivo. El proceso inverso no sucede por si solo (principio de la segunda ley de la termodinámica), para lograr transferir calor desde una zona de baja temperatura a una de alta sin violar la segunda ley requiere de dispositivos especiales conocidos como refrigeradores.

Elementos Principales de las Maquinas Frigoríficas:

 Compresor: El refrigerante entra como vapor saturado y se comprime a la presión del condensador. Incrementa la presión del fluido para que pueda condensarse a la presión del condensador y circular por el sistema

 Condensador: El refrigerante sale del compresor a una temperatura relativamente alta se enfrían y condensa conforme fluye por el serpentín liberando calor hacia el medio exterior.

 Válvula: El refrigerante sale del condensador y entra a la válvula donde su presión y su temperatura desciende drásticamente, debido a la estrangulación.

 Evaporador: El refrigerante entra al evaporador donde absorbe calor del espacio refrigerado evaporándose y luego repetir el proceso.

CICLO DE CARNOT INVERSO

El ciclo de Carnot es totalmente reversible, 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 que más adelante se expondrán, sirve de referencia para evaluar el desempeño de un dispositivo real que trabaje bajo las mismas condiciones de temperatura.

Considere un ciclo de Carnot invertido ejecutado dentro de la campana de saturación de un refrigerante, como el que se muestra en la figura.

Procesos que comprende el ciclo invertido de carnot:

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

2-3 Se comprime el refrigerante isentrópicamente, hasta que alcanza la temperatura máxima.

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