TRABAJO REFRIGERADORES

4o Congreso Nacional de Innovación y Tecnología - INOVA 2019        ISSN 2526-3145 Del 15 al 17 de octubre de 2019 - San Bento do Sul, SC[pic 1]

Nuevo Minienfriador Portátil I: Diseño y Ejecución de la Estructura y Condensador

Sidnei Bekon1, Alef Scholze1 ,Darllan Lilla Rohrbacher1, Elton Antunes de Oliveira1, Diego Alves de Miranda1

1Universidad de la Región de Joinville (UNIVILLE), Código Postal 89.288-385 - San Bento do Sul, SC - Brasil.

sidnei.bekon@gmail.com,  alef.scholze@edu.sc.senai.br darllan98@hotmail.com,  darllan98@hotmail.com,  eltonoliveira03@hotmail.com, diegoalves_klx@hotmail.comeltonoliveira03@hotmail.com  

Resumen. Actualmentelarefrigeneración es indispensable en la vida del ser humano, actúa desde la conservación de los alimentos hasta el aire acondicionado de los ambientes. Los modelos de mini frigoríficos en el mercado no tienen un tamaño compacto hasta el punto de ser fáciles de transportar, en base a esto, este artículo presenta la elaboración del diseño y construcción de un mini frigorífico portátil. En consecuencia, presenta un estudio teórico y práctico de los conceptos fundamentales sobre refrigeración y funcionamiento de un frigorífico. Como todo el proyecto conceptual resulta complejo, las actividades fueron designadas por etapas. Este estudio busca específicamente el enfoque en dos de sus componentes, la estructura de diseño y el condensador, que es la parte responsable de enfriar el refrigerante. Con el diseño alde alde alizationy la fabricación de estas dos piezas, será posible realizar el montaje con los demás componentes dando como resultado el producto final: un mini refrigerador portátil, con un volumen interno de 60,26 litros,  de capacidad de refrigeración hasta la temperatura de 0 oC, con un diseño compacto y bajo coste de fabricación. 

Palabras clave: Condensador, Mini-enfriador, Refrigeración.

Introducción

La refrigeración es primordial hoy en día y se convierte en el foco de estudio en diversos aspectos como la eficiencia y la economía, por lo que los profesionales de la ingeniería necesitan entender todo el sistema muy bien para desarrollar mejoras en él. Las ideas escalofriantes han existido desde que los cavernícolas usaban el hielo para refrescar el ambiente en el que se encontraban o para enfriar las bebidas que consumían, a medida que surgieron otras ideas en el desarrollo de civilizaciones. Según Wirz(2011) James Harrison fue responsable de desarrollar un equipo de refrigeración por compresión mecánica y sólo en 1918 que surgió el primer enfriador eléctrico. El enfriamiento es el proceso de eliminar el calor de donde no se desea. Este processo permite muchos beneficios como obtener temperaturas agradables en ambientes y conservar los alimentos durante períodos más largos preservando su calidad y sabor (MILLER, 2019).

Los refrigeradores son responsables de enfriar bebidas y alimentos, hay varios modelos en el mercado para diferentes aplicaciones y temperaturas, y se pueden clasificar en las categorías doméstica, comercial e industrial. Los rangos de temperatura oscilan entre -8oC y -18oC para el compartimiento del congelador y +2oC a

+7oC en el compartimento frío (FERRAZ, 2008). Para producir se producen sistemas de refrigeración, el principal utilizado en los frigoríficos es el ciclo por compresión de vapor que consiste en la compresión y expansión de un fluido en un sistema cerrado, haciendo que se evapore, absorbiendo calor y condensando, liberando calor, haciéndolo en diferentes ambientes (GENIER et al,   2013). Este ciclo consiste en  composto  por

cuatro componentes principales condensador, evaporador, compresor y válvula deexpansión (CAJAMARCA, 2016; COSTA 1982). Algunos proyectos relacionados con mini refrigeradores ya han sido desarrollados por profesionales de la ingeniería, se puede destacar el proyecto donde Seelent (2011) desarrolló un  de  de enfriador de bebidas de alto rendimiento con una potencia de 960 W, logrando  enfriar de 28 oC  °C a 0 oC, 24 botellas de 600 ml en una hora y veinte minutos.  alto También un mini enfriador fue desarrollado por Teixeira et al,(2007) con fines educativos, aplicó todos los conceptos estérilesde un enfriador común en relación con elaislamiento, pero utilizó inserciones Peltier para enfriar en lugar del ciclo de compresión por un fluido.

Partiendo de estos conceptos fundamentales, el objetivo era desarrollar un proyecto y construir un mini refrigerador convencional, para ello optamos por un tamaño compacto, ligero y con un bajo coste/beneficio con el deseo final de enfriar las bebidas almacenadas en latas a una temperatura relativamente baja en relación con el medio ambiente, pero agradable para elconsumohumano. Los diferenciales de este mini refrigerador serán el tamaño más pequeño en comparación con los equipos ya en el mercado, facilitando el transporte, alta capacidad de enfriamiento, bajo costo y uso de MDF como aislante, material no utilizado para equipos de refrigeración. El proyecto comienza con la ayuda de software, diseñando un alcance para la vista previa, el estudio de los materiales necesarios y el dimensionamiento de los componentes, luego la adquisición de materiales, la constricción,elmontaje y las pruebas finales. Después de la operación evaluar el resultado, aumentar los puntos que se golpearon y lo que podría haber sido diseñado de manera diferente para un mejor funcionamiento.

Ciclo de compresión de vapor

refrigeración el ciclo más utilizado para enfriar es el de la compresión mecánica de vapor, compuesto por cuatro componentes principales, el evaporador, condensador, válvula de expansión y compresión consiste en un ciclo cerrado donde a través de un fluido se produce la refrigeración (Figura 1).[pic 2]

Figura 1. Ciclo de refrigeración (Borgnakke y Sonntag, 2009)

De acuerdo con el s.o y del caso, (2013) su funcionamiento se basa en el cambio del estado del fluido a través de la variación de la presión y la temperatura. El fluido entra en el evaporador a baja presión y temperatura, así absorbe el calor y pasa al estado de vapor, este vapor es bombeado por el compresor y comprimido, haciendo vapor sobrecalentado, luego pasa al condensador que disipa el calor del fluido en el medio ambiente,disipando su temperatura y condensando, el líquido sale condensador y pasa a través de la válvula de expansión  donde  tiene la presión  reducida antes  de de entrar  no en el evaporador y comenzar un nuevo ciclo.

Condensador

El condensador es el componente responsable de transferir el calor del  refrigerante al medio de  ele refrigeración,  resfriamento, según  para Muller (2019) debe recibir el  vapor sobrecalentado del compresor, enfriar a la temperatura de  condensación y luego condensarlo. Ytiene varios modelos de condensadores, pero en los refrigeradores están en tubos y refrigerados por aire, donde un ventilador sopla sobre la bobina para aumentar la capacidad de enfriamiento. La Figura 2 representa el esquema de un condensador utilizado en los escaneos del generador.rigeradores.

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Figura 2. Esquema de un condensador (Adaptado de Miller, 2019).

Temperatura y calor

La temperatura y el calor son propiedades termodinámicas de la materia. Según Wirz (2011), la temperatura de una sustancia expresa su estado térmico, cuánto puede intercambiar energía con otra sustancia, mide el grado de agitación de sus moléculas, es laedida de calor o frío en una escala y el calor es la cantidad de energía necesaria para causar el cambio de agitación de las moléculas de la sustancia, está el calor sensible que es responsable de cambiar la temperatura sin cambiar el estado de la sustancia y el calor latente que cambia el estado de la sustancia sin cambiar la temperatura. El cálculo de la cantidad de calor para cambiar la temperatura de una sustancia se describe por (WIRZ, 2011):

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