Cuestionario 11

1. Análisis energético de un
compresor
PREVIO 11

2. 1.Diga qué es un compresor y qué tipos de
compresores se utilizan industrialmente
 Los compresores son dispositivos en los que sobre el fluido se realiza trabajo
procedente de una fuente externa, lo que supone un aumento importante de la
presión del fluido y posiblemente un aumento importante de la temperatura.

3. 2. Investigue las características de fluidos
refrigerantes y del R-134a
 En principio, podría ser refrigerante cualquier sustancia que cambie de fase de
líquido a vapor a una temperatura baja, en función de las condiciones de presión ,
pero para su utilización en un ciclo de refrigeración por compresión, debe tener la
mayoría de las siguientes características.
 Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de la temperatura
ambiente, a presión atmosférica. (Evaporador)
 Fácilmente manejable en estado líquido: El punto de ebullición debe ser controlable
con facilidad de modo que su capacidad de absorber calor sea controlable también.
 Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización,
mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación.
 No inflamable, no explosivo, no tóxico. Químicamente estable: A fin de tolerar años de
repetidos cambios de estado.

4.  No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedan usarse materiales
comunes y la larga vida de todos los componentes.
 Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a 25-
28kg/cm2) requieren un equipo extrapesado. La operación en vacío(menor a
0kg/cm2)introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema.
 Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen la disminución del
refrigerante y la contaminación del sistema.
 Inocuo para los aceites lubricantes: La ación del refrigerante en los aceites lubricantes no debe
alterar la acción de lubricación.
 Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por debajo de
cualquier temperatura a la cuál pueda operar el evaporador.
 Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayor que su valor
crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de los refrigerantes poseen críticas
superiores a los 93 °C.
 Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor.
 Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio
adecuado cuando sea necesario.
 Se mencionan las más importantes para la selección del refrigerante adecuado para la
aplicación de que se trate y el equipo disponible. Todos los refrigerantes se identifican
mediante un número reglamentario.

5.  El gas refrigerante R134a es un HFC que sustituye al R12 en instalaciones nuevas.
Como todos los refrigerantes HFC no daña la capa de ozono. Tiene una gran
estabilidad térmica y química, una baja toxicidad y no es inflamable, además de tener
una excelente compatibilidad con la mayoría de los materiales.

6. 3. Escriba la ecuación de la primera ley de la
termodinámica aplicada a un ciclo termodinámico y
explique cada uno de sus términos.
La primera ley para un sistema que cumple con un ciclo se define como:
donde Q viene expresado en kcaloría y W en kJoule; J es la constante de
proporcionalidad y representa 0.2389 kJ/kcal.
Sistema cerrado a volumen constante que cumple con un ciclo, es decir va desde
unas condiciones P1, T1 hasta unas condiciones P2, T2regresando nuevamente a las
condiciones iniciales P1,T1. Durante el ciclo se produce transferencia de calor y de trabajo.
Esta ecuación dice simplemente que la suma de todos los calores es igual a la suma de todos los
trabajos que atraviesan un sistema cuando éste cumple con un ciclo. Esta suma de calores y
trabajos, debe hacerse en forma algebraica es decir, debe tomarse en cuenta los signos tanto de los
trabajos como de los calores.

7. 4. Aplique la ecuación de la primera ley de la
termodinámica y obtenga la ecuación para calcular
el trabajo que requiere el compresor adiabático para
comprimir el fluido
 Debido a que se considera Q=0,∆ec=0,∆ep=0, la primera ley se reduce a:
Ẇ=ṁ(h2-h1) (con la convención de trabajo con signo positivo)
Donde
Ẇ=potencia
ṁ=gasto másico

8. 5.Escriba la ecuación que se aplica para
realizar un balance de entropía en un
compresor y explique cada uno de sus términos
Debido a que el sistema es adiabático:
 Ṡgen=ṁ(Ṡe-Ṡi)
Donde:
Ṡgen=Entropía generada
Ṡe=Entrópía entrada
Ṡi=Entropía de salida

9. 6. ¿Diga que es una máquina térmica?
Una máquina térmica es aquella que cuenta con estas características:
1. Reciben calor de una fuente a temperatura alta (energía solar, horno
de petróleo, reactor nuclear, etcétera).
2. Convierten parte de este calor en trabajo (por lo general en la forma
de una flecha rotatoria).
3. Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja
temperatura (la atmósfera, los ríos, etcétera).
4. Operan en un ciclo.

10. 7. Dibuje un esquema de una máquina térmica y
de una máquina de refrigeración indicando los
flujos energéticos.

11. 8. Investigue y explique que es la eficiencia,
eficiencia mecánica, eficiencia térmica y eficiencia
adiabática.
• En general, una eficiencia es una relación entre lo que se puede aprovechar y lo que
se ha gastado para obtenerlo:
• La fracción de la entrada de calor que se convierte en salida de trabajo neto es una
medida del desempeño de una máquina térmica y se llama eficiencia térmica.

12. 8. Investigue y explique que es la eficiencia,
eficiencia mecánica, eficiencia térmica y eficiencia
adiabática.
• La eficiencia isentrópica (adiabática) de un compresor es la razón entre el trabajo
requerido para elevar la presión de un gas a un valor específico de forma isentrópica,
y el trabajo actual de compresión:

13. 9. Investigue y escriba la ecuación que se aplica
para calcular la eficiencia adiabática en un
compresor.

15. 10. Dibuje un esquema aproximado del diagrama termodinámico T-s, P-h y P-v para
una máquina de refrigeración e indique los estados termodinámicos durante la
compresión del fluido de trabajo.

16. https://www.ecured.cu/Refrigerante#Caracter.C3.ADsticas_y_propiedades
https://conver2.files.wordpress.com/2012/11/5-eficiencia.pdf
https://es.scribd.com/doc/214793623/EFICIENCIA-ISENTROPICA-docx
file:///C:/Users/costa/Downloads/Apendice_Eficiencia_isentropica_compresor.pdf
http://www.lyrefrigerant.es/1-r134a-refrigerant-1.html
http://www.kosim.cl/images/R134A-Ficha%20Tecnica.pdf
Referencias:
Cengel, Y., Boles, M. (2009) Termodinámica. Séptima Edición. México D.F. Mc Graw Hill