1. Compresión:
En esta etapa, el refrigerante gaseoso es comprimido en un compresor, aumentando su presión y temperatura. El trabajo realizado en esta etapa provoca que el refrigerante pase a estado gaseoso de baja presión a estado gaseoso de alta presión.
2. Condensación:
El refrigerante comprimido y caliente se conduce hacia el condensador, donde se libera calor al entorno. El refrigerante se enfría y se transforma en estado líquido de alta presión. Durante este proceso, el refrigerante cede calor al aire o al agua que circula por el condensador.
3. Expansión:
El refrigerante líquido de alta presión se dirige al dispositivo de expansión, que puede ser una válvula de expansión termostática. En este dispositivo, el refrigerante se expande rápidamente, reduciendo su presión y temperatura. La expansión provoca una disminución de la temperatura del refrigerante.
4. Evaporación:
El refrigerante de baja presión y baja temperatura ingresa al evaporador, donde absorbe calor del entorno (por ejemplo, el interior de un refrigerador). Durante este proceso, el refrigerante se evapora y se convierte nuevamente en gas de baja presión. El calor absorbido provoca la refrigeración del espacio o sustancia.
Este ciclo se repite continuamente para mantener la baja temperatura deseada en el espacio refrigerado.
Alternativas y Mejoras en Seguridad:
Para mejorar la eficiencia y seguridad del ciclo frigorífico, se pueden considerar alternativas como la utilización de refrigerantes de baja toxicidad y bajo potencial de agotamiento de ozono. Además, la implementación de sistemas de monitoreo y control avanzados puede mejorar la seguridad operativa y la eficiencia energética.
explicacion pratica
Si retomamos los cálculos de las página del evaporador, ahora podemos hacer el balance del circuito frigorífico tratado.
Fluido: R134a
| (1) | (B) | (B) | |
|---|---|---|---|
| Temperatura de evaporación: | -10 ºC | ||
| Presión de aspiración leída en el manómetro: | 1 bares | ||
| Temperatura de aspiración: | 5 ºC |
Cuidado en no confundir la temperatura de evaporación leída en el manómetro con la temperatura de aspiración medida en la válvula de aspiración con un termómetro. Igualmente, no confundir la temperatura de condensación con la temperatura de descarga.
| (C) | (C) | |
|---|---|---|
| Temperatura de condensación: | 39 ºC | |
| Presión de descarga: | 9 bares |
(C)
(H)
(A)
| Temperatura de descarga: | 60 ºC |
| Temperatura líquido entrada válvula de expansión: | 25 ºC |
| Temperatura salida evaporador: | -3 ºC |
La figura 4.26 muestra el trazado del ciclo correspondiente (cuidado, en el diagrama, la escala de presiones está graduada en bares absolutos).
Ahora es posible determinar las otras características de este circuito:
- Sobrecalentamiento en la aspiración = Oa - Oo = 5 - (-10) 15 ºC
- Sobrecalentamiento en la descarga = Or - Ok = 60 - 39 = 21 ºC
- Subenfriamiento del líquido = Or - Ok = 60 - 39 = 21 ºC
- Relación de compresión: r = pr / pa = 10 / 2 = 5 (la relación de compresión se calcula con las presiones absolutas)
- Rendimiento volumétrico (3l: ,¡v = 1 - 0,05 T = 1 - O, 05 x 5 = O, 75
Si en las instrucciones del constructor leemos que el compresor tiene un volumen barrido de 70 m3/h, podemos realizar los siguientes cálculos:
- Volumen aspirado: Va = Vb. ,¡v = 70 x O, 75 = 52,5 m3/h
- Volumen específico de los vapores aspirados: v" = 0,107 m3/kg (condiciones del punto B leído en el diagrama)
- Caudal másico del fluido: qm = Va/v" = 52,5 / 0,107 = 490,6 kg/h
- Potencia mecánica teórica para la compresión:
Un kilogramo de fluido que pasa por el compresor necesita una energía de: Wth = hC - hB = 441 - 405 = 36 k.llkg
Pero 490,6 kg de fluido atraviesan el compresor cada hora ya que qm = 490,6 kg/h. Por hora de funcionamiento, hace falta pues una potencia de:
Pth = 36 x 490,6 = 17 661 kJ/h
Como 1 kW = 1 k.J/s, la potencia proporcionada al fluido para la compresión es: Pth = 17 661 / 3 600 = 4,9 kW
10) - Potencia mecánica útil en el árbol del compresor (Puc):
La potencia que acabamos de calcular es la comunicada al fluido pero, para proporcionar 4,9 kW al fluido, el motor debe absorber más energía a la red de suministro eléctrico.
En efecto, diferentes rendimientos se tienen en cuenta, tanto al nivel del motor como al nivel del compresor.
En lo que concierne al compresor, se consideran dos rendimientos principales, llamados:
El rendimiento indicado (ηi), que varía según el tipo de compresor, es a menudo considerado para los cálculos como sensiblemente igual al rendimiento volumétrico (ηv): ηi ≈ ηv.
El rendimiento mecánico (ηm) depende del tipo y del tamaño del compresor. Para los compresores modernos, a menudo tomamos un valor de 0,9.
En nuestro caso, consideramos que: ηi = 0,75 y ηm = 0,9
La potencia mecánica útil en el árbol del compresor (Puc) se calcula como:
Puc = 4,9 * 0,75 * 0,9 = 7,26 kW
11) - Potencia del condensador (ΦK):
Para un kilogramo de R134a que pasa por el condensador, el calor evacuado corresponde a la diferencia de entalpía entre C y H (Fig. 4.26).
O sea Δh = hC - hH = 441 - 234 = 207 kJ/kg
ΦK = qm * Δh = 490,6 * 207 = 101 554 kJ/h
ΦK = 101 554 / 3600 = 28,2 kW
12) - Potencia del evaporador (ΦE):
El evaporador tiene una potencia frigorífica que corresponde a la producción frigorífica neta. Hay que tomar pues en consideración la entalpía de los vapores en la salida del evaporador (bulbo) y no en la aspiración del compresor.
Según la figura anterior Δho = hA - hI = 398 - 234 = 164 kJ/kg
ΦE = qm * Δho = 490,6 * 164 = 80 458 kJ/h
ΦE = 80 458 / 3600 = 22,3 kW
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