Este documento presenta los resultados de dos prácticas realizadas con equipos de laboratorio: un ciclo de refrigeración y un equipo de compresores. El estudio del ciclo de refrigeración involucró el enfriamiento de una muestra de agua y la medición periódica de su temperatura para analizar el proceso. El estudio del equipo de compresores examinó las variables de presión y temperatura durante la compresión de un gas. Los objetivos fueron identificar las partes de cada equipo, comprender los fenómenos termodinámicos invol

1. ESTUDIO DE UN CICLO DE REFRIGERACIÓN Y ESTUDIO DE UN EQUIPO DE
COMPRESORES
PRESENTADO A
ING. CARLOS EUGENIO TORRES POVEDA
ANGIE CADAVID SALAZAR 1650961
SARA GOMEZ PRIETO 1650869
VICENTE ALARCON RODRIGUEZ 1650857
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTE
INGENIERIA AMBIENTAL
SAN JOSE DE CÚCUTA
OCTUBRE DE 2017

2. INTRODUCCION
El presente informe es el resultado del desarrollo de prácticas con 2 de los
equipos del laboratorio de termodinámica; “CICLO DE REFRIGERACIÓN / Y
COMPRESORES.
Iniciamos con el equipo de compresores; los procesos termodinámicos
representan la base para el conocimiento de otras materias por otro lado las
plantas químicas requieren como servicios auxiliares aire comprimido por lo
que el equipo de compresores tiene un amplio uso dentro de las operaciones
unitarias.
Este equipo consta de un compresor de dos pasos y para el estudio
termodinámico cuenta con los elementos necesarios para realizar el estudio
de las variables como presión y temperatura en un proceso de comprensión.
En la segunda parte realizamos el desarrollo de la actividad con el equipo
para el estudio de un ciclo de refrigeración, los cuales son denominados
sistemas frigoríficos o sistemas de refrigeración corresponden a
arreglos mecánicos que utilizan propiedades termodinámicas de la materia
para trasladar energía térmica en forma de calor entre dos -o más-focos,
conforme se requiera.
Están diseñados primordialmente para disminuir la temperatura del
producto almacenado en cámaras frigoríficas o cámaras de refrigeración
las cuales pueden contener una variedad de alimentos o
compuestos químicos, conforme especificaciones.
Se llevó a cabo mediante el enfriamiento de una muestra de agua, tomando
los cambios de temperatura cada tres minutos y anotando los resultados.
Mediante este estudio del ciclo, se logró determinar e identificar el paso del
refrigerante a través de sensores de temperatura y presión, logrando indicar
las presiones altas (medidores de color rojo) y las presiones bajas (medidores
azules), concluyendo que las temperaturas y presiones tienen una relación
directamente proporcional, donde la lectura de temperatura al pasar por los
medidores de alta presión debe ser mayor que la medida por los de baja
presión. También se identificaron y analizaron los fenómenos efectuados
durante el proceso de refrigeración, todo esto se dio mediante el empleo del
refrigerante 134a el cual presenta excelentes propiedades y características,
a diferencia de otros refrigerantes, para su uso en prácticas de laboratorio.

3. OBJETIVOS
Objetivo general
Identificar, analizar y comprender el manejo de equipos, uno que tiene que ver con
el ciclo de refrigeración y el otro con el estudio de un compresor. Por otra parte
reconocer la importancia de estos en la industria y en las actividades necesarias en
nuestra profesión.
Objetivos específicos
1. Identificar las partes y el funcionamiento de los equipos.
2. Conocer e interpretar los fenómenos que se presentan durante el proceso.
3. Comprender los fundamentos físicos para facilitar el análisis del
funcionamiento.

4. MARCO TEÓRICO
CICLO DE REFRIGERACION:
La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor
de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe
hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico
(nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en
el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se
lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy
pocos problemas.
Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son
llamados refrigerantes.

5. Un equipo de refrigeración ó “maquinare frigorífica”, es una maquina térmica
diseñada para tomar calor de un foco frio (temperatura baja) y transferirlo a otro
caliente (temperatura más alta).
Refrigerante 134a
El refrigerante es una sustancia utilizada en el sistema de ciclo térmico. Puede
realizar cambio de fase reversible de gas a líquido. En el sistema de refrigeración,
el líquido se transforma primero al vapor en el evaporador, a continuación se utiliza
un compresor para bombear el vapor y llevarlo al condensador; después de eso, el
vapor se convierte en líquido. Nuestra refrigerante se utiliza en este sistema, tiene
una buena conductividad térmica y puede trabajar bajo altas temperaturas.
El refrigerante R134a es un refrigerante respetuoso con el medio ambiente. Es ODP
(potencial de agotamiento del ozono) es cero, por lo que no causa ningún daño a la
capa de ozono.
Características:
Peso molecular: 102,03 g/mol
Punto de ebullición: -26,2 °C
Temperatura crítica: 101,1 °C
Presión crítica: 4.067 MPa
Pureza: 99.9%
Humedad: 0,001%
Ventajas
1. El refrigerante R134a no contiene átomos de cloro, por lo tanto, no produce
ningún daño a la capa de ozono.
2. R134a es seguro de usar, ya que es ignifugo, no explosivo, no tóxico, no irritante
y no corrosivo.
3. En comparación con R12, R134a tiene una mejor conductividad de calor. Esto
reduce considerablemente el consumo de refrigerante. Además, ambos tienen una
conductividad térmica similar, así que la modificaciónde su sistema de refrigeración
es mucho más fácil.
Nuestro refrigerante R134a no tiene ningún olor extraño y es particularmente
adecuado para sistemas para refrigeración de automóviles. Su punto de ebullición -

6. 26.2℃, y su pureza es superior a 99.9%. Su humedad es menor al 0.001%, por lo
que su sistema de refrigeración está libre de corrosión El contenido de ácido del
refrigerante R134a es menor al 0.00001%, y el residuo de la evaporación es menor
al 0.01%.
Características de los refrigerantes
- Punto de congelación. Debe de ser inferior a cualquier temperatura que existe en
el sistema, para evitar congelamientos en el evaporador.
- Calor específico. Debe de ser lo más alto posible para que una pequeña cantidad
de líquido absorba una gran cantidad de calor.
- Volumen específico.- El volumen específico debe de ser lo más bajo posible para
evitar grandes tamaños en las líneas de aspiración y compresión
- Densidad. Deben de ser elevadas para usar líneas de líquidos pequeñas.
- La temperatura de condensación, a la presión máxima de trabajo debe ser la
menor posible.
- La temperatura de ebullición, relativamente baja a presiones cercanas a la
atmosférica.
- Punto crítico lo más elevado posible.
- No deben ser líquidos inflamables, corrosivos ni tóxicos.
- Dadoque deben interaccionar con el lubricante del compresor, deben ser miscibles
en fases líquidas y no nocivas con el aceite.
- Los refrigerantes, se aprovechan en muchos sistemas para refrigerar también el
motor del compresor, normalmente un motor eléctrico, por lo que deben ser buenos
dieléctricos, es decir, tener una baja conductividad eléctrica.
Otros Refrigerantes
R12: Deteriora la capa de ozono.
R22: Fue el más utilizado durante un tiempo, pero fue retirado por que daña la capa
de ozono. A este refrigerante los reemplaza los R407c y R410a.
R407c: compuesto por tres gases (R32, R125 y R134a) baja toxicidad y bajo
impacto ambiental.
R410a: es una mezcla de dos gases R32 y R125. Es muy usado en aires
acondicionados, bajo impacto ambiental.

7. Aplicaciones experimentales del ciclo de refrigeración
• Análisis termodinámico de un proceso de refrigeración.
• Estudio de diagramas termodinámicos Presión- Entalpía y Presión- Entropía.
• Estudio del ciclo de refrigeración con manipulación de las variables de proceso.
• Determinación de las pérdidas de calor en el sistema.
• Estudio de un proceso de enfriamiento de aire en una cámara – evaporador.
• Variación de la temperatura del aire en la cámara de enfriamiento de aire –
evaporador.
• Calculo de los balances de materia y energía.
• Estudio del equilibrio entre fase liquida – vapor para el gas refrigerante.
• Calculo de la eficiencia en el compresor.
• Estudio del ciclo de Carnot.
• Estudio y manipulación de los componentes principales de un ciclo de refrigeración
(compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador).

8. COMPRESORES:
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la
presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y
los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina
y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia
que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía
cinética impulsándola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a
diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas
térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de
densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores
y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su
presión, densidad o temperatura de manera considerable. En la industria la misión
de los compresores es: Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos;
Proveer de aire para combustión; Recircular gas a un proceso o sistema; Producir
condiciones idóneas para que se produzca una reacción química; Producir y
mantener niveles de presiónadecuados por razones de proceso de torres; Alimentar
aire a presión para mantener algún elemento en circulación.

9. Utilización:
Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la
ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
 Son una parte importante de muchos sistemas de refrigeración y se
encuentran en cada refrigerador casero.
 Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo
es el Ciclo Brayton.
 Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los
turborreactores, y hacen posible su funcionamiento.
 Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas
neumáticos.
Tipos de compresores
Clasificación según el método de intercambio de energía:
Hay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos realizan el mismo
trabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo
regresan para ser reutilizado.
 El compresor de desplazamiento positivo: Las dimensiones son fijas. Por
cada movimiento del eje de un extremo al otro tenemos la misma reducción
en volumen y el correspondiente aumento de presión (y temperatura).
Normalmente son utilizados para altas presiones o poco volumen. Por
ejemplo el inflador de la bicicleta. También existen compresores dinámicos.
El más simple es un ventilador que usamos para aumentar la velocidad del
aire a nuestro entorno y refrescarnos. Se utiliza cuando se requiere mucho
volumen de aire a baja presión.1
 El compresor de émbolo: Es un compresor atmosférico simple. Un vástago
impulsado por un motor (eléctrico, diésel, neumático, etc.) es impulsado para
levantar y bajar el émbolo dentro de una cámara. En cada movimiento hacia
abajo del émbolo, el aire es introducido a la cámara mediante una válvula.
En cada movimiento hacia arriba del émbolo, se comprime el aire y otra
válvula es abierta para evacuar dichas moléculas de aire comprimidas;
durante este movimiento la primera válvula mencionada se cierra. El aire
comprimido se lleva a un depósito de reserva. Este depósito permite el
transporte del aire mediante distintas mangueras. La mayoría de los
compresores atmosféricos de uso doméstico son de este tipo.
 El compresor de pistón: Es en esencia una máquina con un mecanismo
pistón-biela-cigüeñal. Todos los compresores se accionan por alguna fuente
de movimiento externa. Lo común es que estas fuentes de movimiento sean
motores, tanto de combustión como eléctricos. En la industria se mueven
compresores accionados por máquinas de vapor o turbinas. En este caso,

10. cuando el cigüeñal gira, el pistón desciende y crea vacío en la cámara
superior, este vacío actúa sobre la válvula de admisión (izquierda), se vence
la fuerza ejercida por un resorte que la mantiene apretada a su asiento, y se
abre el paso del aire desde el exterior para llenar el cilindro. El propio vacío,
mantiene cerrada la válvula de salida.

11. METODOLOGIA
CICLO DE REFRIGERACION
1. Verificación del dispositivo de tal forma que las llaves no se encuentren
abiertas y no obstruyan el paso del refrigerante.
2. Conectar el equipo a una fuente eléctrica y proceder al encendido.
3. Medir la temperatura ambiente a la que se encuentra el agua.
4. Ubicar la muestra en la cámara de refrigeración.
5. Poner en marcha el proceso de enfriamiento del dispositivo.
6. Esperar un lapso de tiempo, en este caso de 3 minutos.
7. Cuando el lapso de tiempo haya transcurrido se procede a medir la
temperatura de la muestra de agua.
8. Regresar la muestra a la cámara de refrigeración y esperar un lapso de
tiempo de 3 minutos.
9. Luego de los 3 minutos se toma la temperatura de la muestra y se regresa
a la cámara de refrigeración.
10.se repite el procedimiento
RESULTADOS
ANALISIS DEL PROCESO:
El ciclo inicia en el filtro el cual va retirar parte de la humedad del aire pasando por
el primer sensor de temperatura y presión luego entra en la primera etapa pasando
por el recorrido correspondiente pasando por los segundos sensores de
temperatura y presión, ingresando a un dispositivo de intercambiador de calor donde
ocurre el enfriamiento del aire por medio del agua, en caso contrario de no haber
agua seria solamente una tubería.

12. Luego inicia la compresión en la segunda etapa pasando por el tercer sensor de
temperatura y presión del aire y por su correspondiente enfriamiento, entrando final
mente al tanque de almacenamiento cuya capacidad es de 300 L, donde se
convierte en aire comprimido. El equipo comprime aire hasta el punto en que el
tanque está totalmente lleno y vuelve a funcionar hasta la expulsión total del mismo
aire que se encuentra comprimido.
El aire comprimido es expulsado por un sistema de válvulas de salida; antes de salir
el aire pasa por los últimos sensores de presión y temperatura de salida para
caracterizar el mismo.

13. EQUIPO PARA ESTUDIO DE UN COMPRESOR
Primero se verifica que el equipo esté conectado debidamente. Seguidamente se abre la
llave de agua para el enfriamiento correspondiente del aire en la etapa 1 y 2, este equipo
trabaja con 5 caballos de fuerza lo cual indica que la compresión de aire será efectiva y en
un tiempo mínimo.
Comienza tomando la presión inicial y la temperatura inicial con los cuales se encuentra el
aire segundos después de entrar por el filtro, luego de ello podemos observar que el equipo
está distribuido en dos etapas
En la ETAPA 1 aparece la temperatura de subsección que es la temperatura inicial luego
la temperatura de aire, la temperatura de entrada del agua y temperatura del aire que sale,
con ayuda de una manguera que une a la etapa dos
Por la ETAPA 2 inicialmente pasa por un tubo que llega a la temperatura de entrada de aire,
luego por la temperatura de salida del agua, también por la temperatura de entrada del
agua y por ultimo por la temperatura de entrada del aire.
Ya cuando se ha comprimido cantidad de aire comienza con la diferencial de presión y
temperatura de extensión para identificar datos.
RESULTADOS
Tiempo
(min)
Potencia (Watts) Temperatura (°C)
Voltaje
(voltios)
Amperaje
(amperios)
Succión Línea de
distribución
1 209 1323 32,9 30,6
2 209 1402 33 30,6
3 208 1449 33,2 30,6
4 208 1493 33,3 30,7
5 209 1523 33,7 30,7
6 208 1546 34,1 30,7
7 208 1554 34,2 30,7
8 208 1565 34,5 30,8
9 208 1569 34,5 30,8

14. 10 208 1570 34,4 30,8
11 211 1538 34,4 30,8
12 210 1539 34,5 30,9
ETAPA 1
Tiempo
(min)
Presión (kg/cm2) Temperatura (°C)
Entrada Salida 1 2 3 4
1 2,5 1,6 91,9 32,6 29,9 71,8
2 2,7 2,0 118,7 34,3 29,9 91,8
3 2,8 2,0 135,1 34,3 29,9 105,1
4 2,9 2,1 147,1 33,4 29,7 114,1
5 2,9 2,2 156,1 33,4 29,5 121,2
6 3,0 2,2 162,7 33,8 29,5 126,4
7 3,0 2,2 168,1 34 29,4 130,7
8 3,0 2,2 173,3 34,5 29,5 134,8
9 3,0 2,2 175,9 34,6 29,6 136,8
10 3,1 2,3 178,7 34,8 29,6 139,1
11 3,1 2,3 180,9 35,2 29,7 140,6
12 3,1 2,3 182,9 35,3 29,7 142,2

15. ETAPA 2
Tiempo
(min)
Presión (kg/cm2) Temperatura (°C)
Entrada Salida 1 2 3 4
1 2,1 2,1 44,5 30,8 33,8 38,1
2 3,0 3,0 57,5 31,4 33,8 45,7
3 3,8 3,8 70,2 32 33,7 52,8
4 4,5 4,5 81,3 31,4 33,5 58,1
5 4,9 4,9 89,4 31,5 33,5 60,1
6 5,3 5,3 95 31,7 33,5 60,7
7 5,6 5,6 98,9 31,7 33,5 61
8 5,8 5,8 98,9 31,8 33,5 58,5
9 5,9 5,9 97,7 31,8 33,6 57
10 6,1 6,1 93,8 31,7 33,6 54,6
11 5,9 5,9 91,6 31,7 33,6 53,4
12 5,9 5,9 90,3 31,7 33,7 52,5
Pulgadas 1/2 3/4 1
Diferencial de
presión
(placas de orificio)
72,4 51,9 13,6
Presión 1,5 0,5 0

16. CONCLUSIONES
Con el presente informe se pudo analizar e identificar los procesos de refrigeración
y compresores, de esta forma, comprender las nociones básicas para realizar las
tareas que en el futuro deberemos enfrentar.
Se afianzaron los conceptos y funcionamientos de las principales características
de los dos equipos utilizados.
El equipo para el estudio de un compresor, consta de un compresor de dos pasos
y para el estudio termodinámico cuenta con los elementos necesarios para realizar
el estudio de las variables como presión y temperatura en un proceso de
comprensión.
El aire comprimido en una planta industrial se considera el cuarto recurso del cual
no se puede prescindir, el aire comprimido resulta de vital importancia para la
operación de maquinaria industrial y múltiples aplicaciones
A través de los procesos y análisis llevados a cabo, logramos conocer, estudiar e
interpretar el funcionamiento de un ciclo de refrigeración, en donde es necesaria la
utilización de un refrigerante, en este caso el R134a.