Refrigeracion

OBJETIVO

Comprender el funcionamiento de los ciclos de refrigeración.

INTRODUCCION

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

DESARROLLO

Ciclo 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.

Q_H

Válvula de Compresor W_entrada

Expansión

Q_L

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 tanta precisión. En lugar de eso, es fácil diseñar el sistema de modo que el refrigerante se sobrecaliente ligeramente en la entrada del compresor. Éste ligero sobrecalentamiento asegura 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 lo tanto, la caída de presión ocasionada por la fricción del fluido y la transferencia de calor de los alrededores al refrigerante puede ser muy significativa. El resultado del sobrecalentamiento, de la ganancia de calor en línea de conexión y las caídas de presión en el 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 al compresor 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, por ende, 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 o disminuir la entropía, dependiendo de la dirección. Por consiguiente la entropía del refrigerante puede incrementarse (1-2) o disminuir (proceso1-2´) durante un proceso de compresión real, dependiendo del predominio de los efectos. El proceso de compresión 1- 2´puede ser incluso más deseable

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