Lab. Ing. Mecanica Lab 6

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  • INFORME No 5

    Laboratorio de Ingeniera Mecnica

    Refrigeracin por compresin de vapor

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA | FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

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    NDICE

    1. NDICE ....................................................................................................... 1

    2. INTRODUCCIN ........................................................................................ 2

    3. FUNDAMENTO TERICO ......................................................................... 3

    4. REFRIGERACIN POR COMPRESIN DE GAS.

    4.1. OBJETIVOS ........................................................................................ 16

    4.2. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR ............................................ 16

    4.3. PROCEDIMIENTOS ............................................................................. 20

    4.4. DATOS TOMADOS ............................................................................. 21

    4.5. CLCULOS Y RESULTADOS ............................................................. 22

    4.6. OBSERVACIONES .............................................................................. 23

    4.7. CONCLUSIONES ................................................................................ 24

    4.8. RECOMENDACIONES ........................................................................ 25

    5. ANEXOS ................................................................................................... 26

    6. BIBLIOGRAFA ........................................................................................ 28

  • INFORME No 5

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    Refrigeracin por compresin de vapor

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    INTRODUCCIN

    Es la necesidad generada por la utilidad industrial que poseen los fenmenos termodinmicos, que

    obliga a casi todos los tipos de ingenieros a prepararse o al menos en volverse conocedores de los

    fenmenos termodinmicos y de los fenmenos fsicos que enmarcan su uso.

    Una de las principales reas de aplicacin de la termodinmica es la refrigeracin, que viene hacer la

    transferencia de calor de una regin de temperatura inferior hacia una de temperatura mayor. Los

    dispositivos que producen refrigeracin se llaman refrigeradores (o bombas de calor), y los ciclos en

    cuales operan se denominan ciclos de refrigeracin.

    La refrigeracin hoy en da es muy importante para la vida en general, debido a su versatilidad, pues-

    to que se puede aplicar en distintos campos de la industria, siendo muy aplicable y difundido en el

    almacenamiento y distribucin de alimentos perecibles (carne, frutas y vegetales). An as es comn

    que los usuarios confundan la palabra refrigeracin con fro y con enfriamiento; sin embargo, la

    prctica de ingeniera de refrigeracin, trata casi enteramente con la transmisin de calor, esta apa-

    rente paradoja es uno de los conceptos fundamentales que deben ser comprendidos para entender la

    operacin de un sistema de refrigeracin, que conforme desarrollemos la teora iremos aclareciendo.

    Por lo que sabemos el ciclo de refrigeracin ms empleado con frecuencia es el de refrigeracin por

    compresin de vapor, donde el refrigerante se evapora, se condensa alternamente, y se comprime en

    la fase de vapor. Otro ciclo de refrigeracin bien conocido es el ciclo de refrigeracin de gas en el

    cual el refrigerante permanece todo el tiempo en la fase gaseosa. Otros ciclos de refrigeracin son la

    refrigeracin en cascada, que emplea ms de un ciclo de refrigeracin; la refrigeracin por absorcin,

    en la cual el refrigerante se disuelve en lquido antes de comprimirse; y la refrigeracin termoelctri-

    ca, que se produce mediante el paso de una corriente elctrica por dos materiales distintos.

    En esta experiencia analizaremos el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor, en donde el flui-

    do refrigerante utilizado viene de la familia de los clorofluorocarbonos (CFC). Para esta experiencia

    se ha elegido el R-12, por ser el ms utilizado y que recibe el nombre comercial de Fren. El R-12 se usa generalmente en refrigeradores domsticos y congeladoras, as como en acondicionadores de

    aire automotrices.

    Los objetivos del informe a grandes rasgos son: Comprobar experimentalmente los principios bsi-

    cos del funcionamiento de un ciclo de refrigeracin y bomba de calor por compresin de vapor; as

    como tambin conocer el esquema de todo el equipo, sus parmetros e instrumentos de medicin,

    utilizados en la experiencia. Una vez finalizada la experiencia deberemos determinar los parmetros

    ms importantes tales como efecto refrigerante til, trabajo de compresin, coeficientes de perfor-

    mance y eficiencia adiabtica del compresor, calor transferido, potencia de compresin, eficiencia

    mecnica, eficiencia volumtrica y el respectivo balance trmico.

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    FUNDAMENTO TERICO

    DEFINICIONES PREVIAS

    1. RESEA HISTRICA

    La utilizacin del fro es un proceso conocido ya desde muy antiguo; en el siglo XII los chinos utili-

    zaban mezclas de salitre con el fin de enfriar agua; los rabes en el siglo XIII utilizaban mtodos

    qumicos de produccin de fro mediante mezclas; en los siglos XVI y XVII, investigadores y auto-

    res como Boyle, Faraday (con sus experimentos sobre la vaporizacin del amonaco) etc, hacen los

    primeros intentos prcticos de produccin de fro.

    En 1834, Perkins desarrolla su patente de mquina frigorfica de compresin de ter y en 1835 Thilo-

    rier fabrica nieve carbnica por expansin; Tellier construy la primera mquina de compresin con

    fines comerciales, Pictet desarrolla una mquina de compresin de anhdrido sulfuroso, Linde otra de

    amonaco, Linde y Windhausen la de anhdrido carbnico, Vincent la de cloruro de metilo, etc. Un

    captulo aparte merece Carr, propulsor de la mquina frigorfica de absorcin y Le Blanc-Cullen-

    Leslie la de eyeccin.

    Desde el punto de vista de sus aplicaciones, la tcnica del fro reviste un gran inters dentro de la

    evolucin industrial la que obliga la continua alza de la vida. La refrigeracin tiene un amplsimo

    campo en lo que respecta a la conservacin de alimentos (Barcos congeladores de pescado en alta

    mar, plantas refrigeradoras de carnes y verduras), productos farmacuticos y materias para la indus-

    tria (Plantas productoras de hielo, unidades de transporte de productos congelados, barcos, aviones,

    trenes, camiones, etc.), en sistemas de acondicionamiento de aire y calefaccin, etc.

    Esto da una idea del grandsimo inters universal que reviste el frigorfico industrial desde el punto

    de vista econmico, humano y social.

    2. TCNICAS Y SISTEMAS DE PRODUCCIN DEL FRO

    Hablar de produccin de fro es tanto como hablar de extraccin de calor; existen diversos procedi-

    mientos que permiten su obtencin, basados en el hecho de que si entre dos cuerpos existe una dife-

    rencia de temperaturas, la transmisin de calor de uno a otro se puede efectuar por conduccin y

    radiacin.

    PROCEDIMIENTOS QUMICOS Estn basados en el uso de determinadas mezclas y disoluciones que absorben calor del medio que

    las rodea; se trata de procesos no continuos, de nulo inters y aplicacin prcticos, slo aptos para

    determinados trabajos de laboratorio.

    PROCEDIMIENTOS FSICOS Se puede conseguir un descenso de temperatura mediante procesos fsicos, como la expansin de un

    fluido en expansores y en vlvulas de estrangulamiento, fundamento de las actuales mquinas indus-

    triales de produccin de fro; este tipo de sistemas admite la siguiente clasificacin:

    SISTEMAS BASADOS EN EL CAMBIO DE ESTADO DE UNA SUSTANCIA

    En estos sistemas interviene el calor latente del cambio de estado y se puede hacer la siguiente sub-

    divisin:

    FUSIN, en que la produccin de fro, o lo que es lo mismo, la sustraccin de calor a la carga a re-

    frigerar, se utiliza para pasar a una sustancia del estado slido al de lquido; est muy extendida la

    fusin del hielo, o de mezclas eutcticas, que al cambiar de estado captan calor del entorno.

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