Ciclo Mecanico De Refrigeracion
En primer lugar científicamente
la refrigeración se interpreta como ausencia de calor, por que en si el frió no
existe, y depende que quieras saber, lo equipos principales para la
refrigeración son:
la refrigeración se interpreta como ausencia de calor, por que en si el frió no
existe, y depende que quieras saber, lo equipos principales para la
refrigeración son:
1.- Compresor.
2.- Evaporador.
3.- Válvula de expansión.
4.- Condensador.
En cada uno de estos equipos se
llevan procesos bastante importantes, para llevar acabo la refrigeración y
acontinuación se describen:
CIRCUITO REFRIGERANTE
Los terminos físicos del
proceso de refrigeración han sido tratados con anterioridad, sin embargo por
razones prácticas el agua no se usa como refrigerante.
Un circuito simple de
refrigeración se construye como muestran los dibujos que siguen. En cada uno de
ellos se describen los componentes individuales para aclarar el conjunto final:
Evaporador
Un refrigerante en forma
líquida absorverá calor cuando se evapore, y este cambio de estado produce un
enfriamiento en un proceso de refrigeración. Si a un refrigerante a la misma
temperatura que la del ambiente se le permite expansionarse a través de una
boquilla con una salida a la atmosfera, el calor lo tomará del aire que lo
rodea y la evaporación se_llevará a cabo a una temperatura que corresponderá a
la presión atmosférica.
Si por cualquier circunstancia,
se cambia la presión de la salida (presión atmosférica) se obtendrá una
temperatura diferente de evaporación.
El elemento donde esto se lleva
a cabo es el evaporador cuyo trabajo es sacar calor de sus alrededores y asi
producir una refrigeración.
Compresor
El proceso de refrigeración
implica un circuito cerrado. A1 refrigerante no se le deja expansionar al afire
libre.
Cuando el refrigerante va hacia
el evaporador este es alimentado por un tanque. La presión en el tanque será
alta, hasta que su presión se iguale a la del evaporador. Por esto la
circulación del refrigerante cesará y la temperatura tanto en el tanque como en
el evaporador se elevará gradualmente hasta alcanzar la temperatura ambiente.
Para mantener una presión menor
y con esto una temperatura más baja, es necesario sacar el vapor del
evaporador. Esto lo realiza el compresor el cual aspira vapor del evaporador.
En términos sencillos, el compresor se puede comparar a una bomba que
transporta vapor en el circuito del refrigerante.
En un circuito cerrado a la
larga prevalece una condición de equilibrio. Para ampliar más este concepto
tenemos que ver si el compresor aspira vapor más rapidamente, que el que se
puede formar en el evaporador, la presión descenderá y con esto la temperatura
en el evaporador. Por el contrario, si la carga en el evaporador se eleva el
refrigerante se evaporará más rapidamente lo que producirá una mayor presión y
por esto una mayor temperatura en el evaporador.
El compresor, forma de trabajo
El refrigerante sale del evaporador,
o bien como vapor saturado o ligeramente recalentado y entra en el compresor
donde es comprimido. La compresión se realiza igual que en un motor de
explosión, esto es por el movimiento de un pistón.
El compresor necesita una
energia y produce un trabajo. Este trabajo es transferido al vapor refrigerante
y se le llama trabajo de compresión.
A causa de este trabajo de
compresión, el vapor sale del compresor a una presión distinta y la energía
extra aplicada produce un fuerte recalentamiento del vapor.
El trabajo de compresión
depende de la presión y temperatura de la planta. Más trabajo, por supuesto
requiere comprimir 1 Kg .
de gas a 10 At (~bar) que comprimir la misma cantidad a 5 At. (~bar).
Condensador
El refrigerante deja su calor
en el condensador y el calor es tranferido a un medio que se encuentra a más
baja temperature. La cantidad de calor que suelta el refrigerante es el
absorvido en el evaporador mas el calor recibido por el trabajo de compresión.
El calor se transfiere a un
medio que puede ser aire ó agua, el único requisito es que su temperature sea
más baja que la correspondiente a la presión de condensación del refrigerante.
El proceso en el condensador de otra manera se puede comparar con el proceso en
el evaporador, excepto que tiene el “signo” opuesto, es por consiguiente el
cambio de estado de vapor a líquido.
Proceso de expansión
El líquido procedente del
condensador penetra en un tanque colector, el recipiente. Este tanque se puede
comparar al mencionado en el punto 3.1. al hablar del evaporador.
La presión en el recipiente es
más alta que la presión en el evaporador a causa de la compresión (incremento
de presión) que se lleva a cabo en el compresor. Para disminuir la presión, al
mismo nivel del evaporador hay que colocar un dispositívo que lleve a cabo este
proceso el cual se llama de estrangulación o expansion, por lo que este dispositivo
es conocido por dispositívo de estrangulación o dispositívo de expansión.
Normalmente se utiliza una válvula llamada por tanto válvula de estrangulación
o válvula de expansión.
Delante de la válvula de
expansión el fluído estará a una temperatura por encima del punto de
ebullición. Al reducirle rapidamente su presión se producirá un cambio de
estado, el líquido empezará a hervir y a evaporarse. La cooperación se lleva a
cabo en el evaporador y así se completa el circuito.
Lados de alta y baja presión en
una planta de refrigeración
Hay muchas temperaturas
diferentes implicadas en el funcionamiento de una planta de refrigeración. De
aqui que hay diferentes cosas como líquido subenfriado, líquido saturado, vapor
saturado y vapor recalentado. En principio, sin embargo solo hay dos presiones:
presión de cooperación y presión de condensación. Las plantas entonces se
pueden dividir en Lado de alta presión y Lado de baja presión tal como se
muestra en la figura siguiente.
Los terminos físicos del
proceso de refrigeración han sido tratados con anterioridad, sin embargo por
razones prácticas el agua no se usa como refrigerante.
Un circuito simple de
refrigeración se construye como muestran los dibujos que siguen. En cada uno de
ellos se describen los componentes individuales para aclarar el conjunto final:
Proceso de Refrigeración. Diagrama presión/entalpia
El refrigerante condensado que
se encuentra en el recipiente, está en condición A que está situada sobre la
línea del punto de ebullición del líquido. El liquido tiene de este modo una
temperatura tk (temperatura de condensación), y una presión pk (presión de
condensación) y una entalpia ho.
Cuando el líquido pasa a través
de la válvula de expansión su estado cambia de A a B. Este cambio de estado se
efectua por la ebullición del líquido a causa de la caída de presión hasta po.
Al mismo tiempo, se produce un punto más bajo de ebullición del líquido to como
consecuencia de la caida de presión.
En la válvula, el calor ni se
aplica ni se disipa, por eso la entalpia es ho.
A la entrada del evaporador hay
una mezcla de vapor y líquido mientras que en la salida del evaporador punto C,
el vapor es saturado. La presión y la temperatura son las mismas que las del
punto B pero como el evaporador ha absorvido el calor de sus alrededores, la
entalpia ha cambiado a h1.
Cuando el vapor pasa a través
del compresor sus condiciones cambian de C a D. La presión se eleva a la
presión de condensación pk.
La temperatura se eleva a tov
que es más alta que la temperatura de condensación tk, como consecuencia de que
el vapor ha sido fuertemente recalentado. Más energia en forma de calor le ha
sido también introducido y por consiguiente la entalpia cambia a h2.
A la entrada del condensador
punto D, la condición por tanto, es de la de un vapor recalentado a la presión
pk., el calor es evacuado por el condensador a sus alrededores y por ésta razón
la entalpia de nuevo cambia a la del punto A. Lo primero que sucede en el
condensador es un cambio de un vapor fuertemente recalentado a un vapor
saturado (punto E) y luego una condensación de éste vapor. Del punto E al punto
A, la temperatura (temperatura de condensación) permanece la misma puesto que
la condensación y la evaporación se efectuan a temperature constante.
En la práctica el proceso de
refrigeración aparecerá ligeramente diferente al diagrama presión entalpia. A
causa de un pequeño recalentamiento del vapor que procede del evaporador y la
temperatura del líquido antes de la válvula de expansión se subenfria
debilmente a causa del intercambio de calor que se produce a su alrededor.
