Termodinamica

TERMODINÁMICA DE LA REFRIGERACIÓN

En la figura 8.1 el refrigerante como gas fluye desde el evaporador (1) hasta el compresor (2), que es accionado por un motor (5). El compresor descarga el gas a la presión de condensación y el gas pasa a líquido en el condensador (3). El calor se elimina desde el condensador hacia el aire. Desde el condensador el refrigerante líquido pasa por la válvula de expansión (4), regula el flujo de refrigerante que será evaporado en el evaporador y mantiene la diferencia de presiones entre el lado de alta y baja presión del circuito. Durante el ciclo el fluido recibe, en la unidad de tiempo, una cantidad de calor Q 2 y entrega una cantidad Q 1 a la fuente caliente, gracias a un trabajo W:

La eficiencia del sistema esta dada por

Equipos y elementos usados en un ciclo de refrigeración mecánica

Evaporadores

Son intercambiadores donde la sustancia que se desea enfriar entrega calor al refrigerante. Pueden ser del tipo inundado cuando se encuentran completamente llenos del líquido refrigerante, que se va mezclando con su propio vapor a medida que hierve por efecto del calor que retira

Compresores

Los más usados son los alternativos o de pistón, los centrífugos y los de tornillo, siendo el primero de ellos muy común en instalaciones pequeñas por su simplicidad. En instalaciones industriales de alguna magnitud se usan más los centrífugos y de tornillo

Sistemas de expansión

Este elemento reduce la presión del refrigerante y regula su flujo al evaporador. Los principales son: el tubo capilar, la válvula termostática y la válvula de flotador. El primero se usa ampliamente en las neveras domésticas o sistemas de pequeña capacidad; las válvulas de flotador mantienen el nivel en los sistemas inundados y la termostática es más usada cuando se necesita expansión directa en el evaporador.

Condensadores

Enfrían el gas caliente procedente del compresor hasta que alcance la temperatura de licuefacción. Normalmente son intercambiadores de calor enfriados por aire y/o agua.

Superficies extendidas como evaporadores y condensadores

Puesto que buena parte de los sistemas de refrigeración usan aire para disipar calor en el condensador (o retirar calor en el evaporador) y por lo mal conductor que es el aire, se usan superficies extendidas conformadas por aletas que de adosan a serpentines por los que circula el refrigerante.

El área efectiva de estas unidades es:

Donde AS es el área de los tubos o serpentín, h la eficiencia que se calcula con ayuda de figuras como la 8.2 y 8.4; AA es el área equivalente de las aletas:

nt = número de tubos (pasos de serpentín* hileras de fondo)

nA= número de aletas por unidad de longitud de serpentín

r = radio del tubo ( r b en fig. 8.3)

rf Distancia entre el centro del tubo y el borde de la aleta ( re en fig. 8.3)

Capacidad o carga de refrigeración ( Q2 de figura 8.1)

Es la energía total que un equipo debe remover de cierto espacio en el que se encuentra el sistema que se desea mantener a una temperatura dada. Tradicionalmente

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