Refrigeracion

1. REFRIGERACIÓN POR
COMPRESIÓN
MECANICA
CONCEPTOS
TERMODINÁMICOS
M.C. MARIA LUISA COLINA IREZABAL.

2. Como todos los procesos que tienen lugar en el ciclo ideal son reversibles, el
ciclo puede invertirse. Entonces la máquina:
- absorbe calor de la fuente fría máquina
- cede calor a la fuente caliente, frigorífica
- teniendo que suministrar trabajo a la máquina
CICLO DE CARNOT
Las máquinas frigoríficas basan su funcionamiento en el Ciclo de Carnot, en
donde:
- se recibe energía (Q1) de un foco caliente a alta temperatura (T1 ) bomba
- se convierte una porción de energía calorífica en trabajo (w) y de
- se cede la restante energía (Q2) a un foco frío a baja temperatura (T2) calor
Esquema de una máquina
de Carnot

3. Sistema Frigorífico por Compresión Mecánica Simple

4. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
POR COMPRESIÓN MECÁNICA

5. Son diagramas que presentan las propiedades termodinámicas de los
refrigerantes y son particularmente útiles en el cálculo y diseño de los
sistemas de refrigeración
Normalmente se emplean 2 tipos de Diagramas:
1) llamados Diagramas de Mollier. En estos, la Presión (kPa o
Bar) se grafica en escala logarítmica sobre el eje vertical (y) y sobre el
eje horizontal (x), la Entalpía (kJ/kg o kcal/kg). Son los mas utilizados
2) Diagramas Temperatura – Entropía (T-S)
1) También llamados DiaDiagramas Presión – Entalpía (P-
H)
También gramas Izart. En estos, la Temperaturaq (ºC o
K) se grafica sobre el eje vertical (y) y sobre el
eje horizontal (x), la Entropía (kJ/kgK o kcal/kgºC)
DIAGRAMAS DEL CICLO DE REFRIGERACIÓN

6. DIAGRAMA PRESIÓN-ENTALPÍA
región
líquido sub-
enfriado
Entalpía
P
r
e
s
i
ó
n

7. DIAGRAMA TEMPERATURA-ENTROPÍA

8. Para el ciclo de compresión mecánica del vapor se
pueden hacer las siguientes consideraciones:
1) La caída de presión del refrigerante durante los
proceso de condensación y evaporación es
despreciable, por lo que ambos procesos se pueden
considerar isobáricos e isotérmicos
2) El proceso de compresión se realiza a entropía
constante, dado que se considera que no hay
intercambio de calor con los alrededores y toda la
energía aplicada al compresor se convierte en trabajo
3) El proceso de expansión en la válvula se realiza a
entalpía constante

9. Por lo tanto, en el ciclo de refrigeración por compresión
mecánica simple el fluido refrigerante pasa por 4
procesos, que desde el punto de vista termodinámico
son:
1) Evaporación (adición de calor isotérmica)
2) Compresión adiabática (proceso isoentrópico)
3) Condensación (cesión de calor isotérmica)
4) Expansión adiabática (proceso isoentálpico)
Estos procesos pueden representarse en Diagramas
Presión-Entalpía o Temperatura-Entropía

10. El proceso 4 -1: es la evaporación del
refrigerante en el evaporador. Este
proceso se efectúa a presión y
temperatura constantes (PROCESO
ISOBÁRICO e ISOTÉRMICO)
A medida que el refrigerante se evapora y
absorbe calor del espacio refrigerado, se
incrementa su entalpía.
Evaporación: 4 – 1
En el punto 1 el refrigerante
está totalmente vaporizado y
es un vapor saturado a la
presión (y por lo tanto
temperatura) vaporizante

11. 14
Evaporación:
4 – 1

12. En el proceso 1 -2 hay un aumento en
la presión del vapor debido a la
compresión , efectuándose un
trabajo sobre el vapor refrigerante
(llamado calor de compresión). La
energía interna (entalpía) se
incrementa pero por ser un proceso
adiabático, la entropía permanece
constante (PROCESO
ISOENTRÓPICO)
Compresión: 1 - 2
Como resultado de la
absorción de calor en la
compresión, el vapor
descargado por el compresor
está sobrecalentado

13. 14
Compresión:
1 – 2
2

14. 14
Eliminación del
sobre-calentamiento
(enfriamiento hasta la
temperatura de saturación):
2 – 2’
2
2’

15. Para que el vapor sea condensado debe
eliminarse el sobrecalentamiento, bajando
su temperatura hasta la de saturación
correspondiente a su presión (2’).
La diferencia de entalpías entre los
puntos 2 y 2’, es calor sensible
(sobrecalentamiento) y entre 2’ y 3 es
calor latente de condensación, que se
realiza a TEMPERATURA Y PRESIÓN
CONSTANTES
Condensación: 2’ - 3
A la salida del
condensador el
refrigerante es un líquido
saturado

16. 14
Condensación
2’ – 3
2
2’3

17. El proceso 3 - 4 es una reducción desde la
presión de condensación hasta la presión
de evaporación. Cuando el líquido es
expandido al atravesar el orificio de la
válvula, se produce vaporización de una
parte del líquido a expensas de la
disminución en la temperatura del resto
del líquido.
La expansión es adiabática, no hay
cambio en la entalpía del refrigerante.
Expansión: 3 – 4
En el punto 4 el refrigerante vuelve
a poseer las mismas características
que cuando inició el ciclo.
A la salida de la válvula, el
refrigerante es una mezcla
vapor-líquido

18. 14
Expansión:
3 – 4
2
2’3

19. Evaporación: 4 – 1 (isotérmica e
isobárica)
Compresión: 1 – 2 (isoentrópica)
Condensación: 2’ – 3 (isotérmica
e isobárica)
Expansión: 3 – 4 (isoentálpica)
Diagramas del Ciclo de Refrigeración

20. El calor eliminado del refrigerante en
el condensador, debe ser igual al
calor absorbido por el refrigerante en
todos los demás puntos del ciclo