TERMODINAMICA APLICADA A LA REFRIGERACION Ciclos de refrigeración por compresión de vapores
Termodinámica La
Termodinámica es la ciencia que estudia la energía, sus transfor formaci aciones y su relación con los estados de la materia.
Un
sistema termodinámico puede ser un objeto, una cantidad de materia o una región seleccionada para el estu estudi dio o, inde indepen pendi diza zada da de dell en ento torn rno o, que pasan a ser sus límites. Ing. Roberto R. Aguiló
Termodinámica La
Termodinámica es la ciencia que estudia la energía, sus transfor formaci aciones y su relación con los estados de la materia.
Un
sistema termodinámico puede ser un objeto, una cantidad de materia o una región seleccionada para el estu estudi dio o, inde indepen pendi diza zada da de dell en ento torn rno o, que pasan a ser sus límites. Ing. Roberto R. Aguiló
Energía La
energía tiene la capacidad para producir un efecto y puede distin distingui guirs rse e en entre tre:: Energía
lmacenada #otencial, $in%tica, 'uclear(
Energía
en
!"nterna, &uímica,
)o*imiento
Trabajo( Ing. Roberto R. Aguiló
!$alor,
#ropiedades Una
propiedad de un sistema es una característica obser*able de este sistema.
El
estado de un sistema es definido por un listado de sus propiedades.
Las
propiedades termodinámicas mas comunes son: temperatura !T(, presión !p( y *olumen especifico especifico !v ( . Ing. Roberto R. Aguiló
#ropiedades $ada
propiedad para un estado dado de una sustancia tiene un +nico *alor y una propiedad siempre tiene el mismo *alor para un determinado estado. Una sustancia pura tiene una composición química omog%nea e in*ariable. #uede e-istir en mas de una fase, pero la composición química es la misma en todas las fases. Ing. Roberto R. Aguiló
#resión e
define como la fuerza ejercida por unidad de área.
La
presión es una *ariable operacional fácilmente medible en un sistema de refrigeración. pas
! pman " pa#m
Ing. Roberto R. Aguiló
Temperatura e
puede definir como una medida del ni*el de intensidad t%rmica !o energía( de un cuerpo.
#odemos
decir que si ponemos dos cuerpos en contacto y no se producen *ariaciones en los parámetros termodinámicos de ninguno de los dos cuerpos, los dos se allan a la misma temperatura. Ing. Roberto R. Aguiló
/olumen Específico e
define como el *olumen ocupado por la unidad de masa de una sustancia o material.
e
mide en m1 23g
Es
la in*ersa de la densidad. v
! $ %ρ
Ing. Roberto R. Aguiló
#rocesos y $iclos Termodinámicos Un
proceso es un cambio en el estado de la materia que se define por cualquier cambio en las propiedades del sistema.
Un
ciclo es un proceso o una serie de procesos donde el estado inicial del sistema coincide con el estado final Ing. Roberto R. Aguiló
#rimer #rincipio El
primer principio de termodinámica es el conser*ación de la energía y puede decir que la energía no crea ni se destruye, solo transforma. &456dU
Ing. Roberto R. Aguiló
la de se se se
Entalpía e
define como la suma de la energía interna más el producto de la presión por el *olumen específico. &
!'"p()
Ing. Roberto R. Aguiló
Entalpía La
entalpía es una función de estado del fluido. 7epende sólo de dico estado sin importar la transformación que realizó para llegar a %l.
La
entalpía es cálculos t%rmicos
muy
+til
Ing. Roberto R. Aguiló
para
Entropía La
entropía es tambi%n una función de estado y su *alor no depende de la transformación que se realice.
La
*ariación de entropía al recorrer un ciclo re*ersible es igual a cero.
Ing. Roberto R. Aguiló
egundo #rincipio
El segundo principio de la termodinámica puede enunciarse diciendo que es imposible transformar la totalidad del calor &, entregando el fluido que e*oluciona en trabajo mecánico mediante cualquier máquina t%rmica.
8tra forma de enunciarlo sería la establecida por $lausius que dice que es imposible transportar directa o indirectamente el calor de un cuerpo frío a un cuerpo caliente, a menos que aya simultáneamente entrega de trabajo o transporte de calor de un cuerpo caliente a un cuerpo frío. Ing. Roberto R. Aguiló
Entropía )atemáticamente
la entropía se representa como la razón de la cantidad de energía &, que se intercambia al recorrer una transformación infinitesimal dl, y la temperatura absoluta a la que ocurre dico intercambio. d* ! d+%T
Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama Temperatura 9 Entropía Es
un diagrama muy utilizado en termodinámica, especialmente para estudiar las e*oluciones en máquinas t%rmicas
La
temperatura absoluta se ubica en el eje de ordenadas y la entropía en el eje de abscisas.
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de efrigeración de $arnot Es
un ciclo ideal
Es
el más eficiente de todos los ciclos posibles operando entre dos temperaturas dadas
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de efrigeración de $arnot
INTERCAMBIADOR DE ALTA TEMPERATURA DISPOSITIVO DE EXPANSION
COMPRESOR
INTERCAMBIADOR DE BAJA TEMPERATURA
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de efrigeración de $arnot
Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama #resión 9 Entalpía La
presión y la entalpía son las coordenadas que se usan normalmente para representar gráficamente las propiedades de los refrigerantes.
e
incluyen tambi%n cur*as de temperatura, *olumen especifico y entropía. Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama #resión 9 Entalpía
Ing. Roberto R. Aguiló
Temperatura de aturación Es
a la cual un fluido cambia de la fase líquida a la gaseosa y *ice*ersa
#ara
una determinada presión es la temperatura má-ima que puede tener el líquido y la mínima que puede tener el *apor
Es
diferente para distintos fluidos, y para cada uno en particular *aria considerablemente con la presión Ing. Roberto R. Aguiló
Es
$alor Latente de Ebullición
la cantidad de energía que debe absorber un fluido para pasar de la fase líquida a la gaseosa
Es
diferente para distintos fluidos, y para cada uno en particular *aria considerablemente con la presión
l
aumentar la presión aumenta la temperatura de saturación del fluido y disminuye el calor latente de ebullición Ing. Roberto R. Aguiló
obrecalentamiento Es
el calor sensible del *apor Una *ez que el fluido a sido totalmente e*aporado la energía que se le sigue entregando aumenta su temperatura sobre la de saturación #ara una determinada presión, cuando la temperatura del *apor es mayor a la de saturación, se dice que el *apor esta sobrecalentado Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama p9 9 "sotermas on
las líneas de temperatura constante
#ara
su medición se usan distintas escalas
Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama p9 Líneas de Título e
encuentran dentro de la cur*a campana.
"ndican
cual la
es proporción entre líquido y *apor. Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama p9 "soentrópicas on
las líneas que unen los puntos con la misma entropía.
Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama p9 9 "socoras on
las líneas que unen los puntos con el mismo *olumen especifico.
Ing. Roberto R. Aguiló
7iagrama #resión 9 Entalpía
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de efrigeración
Ing. Roberto R. Aguiló
endimiento e
define como rendimiento de un ciclo frigorífico a la razón entre el efecto refrigerante neto y el trabajo de compresión. e lo conoce tambi%n como $8# !coeficiente de performance(
$8# 4 E..'.2 5c
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de refrigeración endimiento
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de refrigeración ubenfriamiento
Ing. Roberto R. Aguiló
endimiento con subenfriamiento
mayor efecto refrigerante neto, permaneciendo el trabajo de compresión constante, mayor será el rendimiento. i E..'.; < E..'.=
"mplica
que aumenta el $8#
Ing. Roberto R. Aguiló
$iclo de refrigeración obrecalentamiento
Ing. Roberto R. Aguiló
endimiento con sobrecalentamiento
mayor trabajo de compresión, permaneciendo el efecto refrigerante neto, menor será el rendimiento. i 5$; < 5$=
"mplica
que disminuye el $8#
Ing. Roberto R. Aguiló
efrigeración y condicionamiento de ire Tienen
el mismo objeti*o: enfriar una sustancia
$omparten
componentes similares en
los equipos El
principio de funcionamiento de ambos sistemas es mayormente el ciclo mecánico de compresión de *apores. Ing. Roberto R. Aguiló
efrigeración El
campo de aplicaciones de refrigeración tiene temperaturas que cubren entre los =>?$ y los 9@A?$ mayoritariamente, para la e*aporación y entre los ;A?$ y >A?$ para la condensación.
Ing. Roberto R. Aguiló
$ompresión en 7oble Etapa Es una alternati*a más compleja y más costosa, pero presenta una eficiencia mayor que la anterior.
Ing. Roberto R. Aguiló
istema 7oble Etapa
Ing. Roberto R. Aguiló
$ompresión en 7oble Etapa La
operación más eficiente del sistema se dará cuando la presión intermedia tome el siguiente *alor: 0,5
pi = (pcond x pevap)
Ing. Roberto R. Aguiló
$omparación
Ing. Roberto R. Aguiló
$omparación $iclos 91AB$ 2 61AB$
$iclo ubcrítico Presión bar psi
Subcrítico
Ing. R. R. Aguiló
Entalpía
