Fundamentos de Refrigeración



 Fundamentos de Refrigeración
 Material de Educación Básica
 Módulo 1
Por qué refrigerar ?

Para proteger los alimentos contra:
  • Microorganismos
  • Bacterias
  • Descomposición química


Para mantener el aire fresco
  • Crear condiciones de confort
Sistema de Refrigeración:
        necesidades
                         1000000             Crecimiento bacteriano
• refrigeración
                                100000
   • disminuye la
     proliferación              10000

                     Cantidad
     de micro-                   1000
     organismos
                                  100                               30°C
   • reduce la                                                      25°C
     destrucción                   10
                                                                    20°C
     de la comida                   1                               18°C
                                                                    15°C
                                   0,1
                                         0     10      20     30    40
                                                    Tiempo en horas
Fundamentos de Refrigeración


    •   Enfriamiento evaporativo
    •   Refrigerantes
    •   Diagrama de Molliere
    •   Sistema de
        Refrigeración
Enfriamiento evaporativo: historia

• Egipto >1000 a.C.
  • Agua para beber
  • poros en la cerámica de la vasija
      • el agua se evapora en la superficie
  • tejados de las casas
      • al aire seco evapora bajando la
        temperatura de las tejas
  • evaporación superficial
      • a veces en las capas de hielo
Enfriamiento evaporativo: natural

 • Cuerpo humano
   • sudor
   • permite temperatura
     corporal inferior a la
     temperatura ambiente
 • Plantas
   • evaporan 10 veces el
     agua que necesitan
   • mantienen el ambiente
     estable
Enfriamiento evaporativo: proceso
  • Evaporación
     • fuera del recipiente
     • parte del líquido sale
  • Transporte de calor
     • alto calor de evaporación
     • buen contacto térmico
     • enfriamiento efectivo



                                   ?
  • ¿Como conseguir la
    continuidad en este
    proceso?
Enfriamiento evaporativo: ebullición
                                200



                                150
            Temperatura en °C




                                100



                                 50

                                0     liquido   2 fases               vapor

                                                Tiempo de calentamiento


   • Temperatura constante
     • calor de evaporación
     • presión constante = temperatura constante
Refrigerantes: Puntos de ebullición
   Refrigerante   Temp ebullicion    Comentarios
   R 718             +100 °C         Agua
   R 600a            -11.7 °C        iso-Butano
   R 717             -33.3 °C        Amoniaco
   R 290             -42.1 °C        Propano
   R 11             +23.8 °C         CFC
   R 12              -29.8 °C        CFC
   R 13               -81.4 °C        CFC
   R 22               -40.8 °C        H- CFC
   R 500              -33.5 °C        CFC
   R 502              -45.4 °C        CFC
   R 134a             -26.1 °C       CFC sustituye a R 12
   R 125              -48.6 °C       CFC sin mezcla / sustituye R 502
   R 32               -51.8 °C       CFC sin mezcla
   R 404A         -45.8 / -46.6 °C   CFC sustituye a R 22 / R 502
   R 407C         -36.7 / -43.8 °C   CFC sustituye a R 22 en AC
   R 410A         -51.5 / -51.6 °C   CFC nuevo para AC
   R 507              -47.1 °C       CFC sustituye a R 22 / R 502
Refrigerantes: punto de ebullición

 • Presión de vapor                                    89°C
                                              3000 m


   • punto de ebullición diferente
       • +89 °C
       • a 675 mbar
           • 3000 m sobre el nivel del mar



   • punto de ebullición normal
       • +100 °C                                        100°C
       • a 1013 mbar
           • presión a nivel del mar
                                             Nivel
                                             del mar
Refrigerantes: presiones de vapor
                           25
  Vapour de vapor en bar




                           20                        R12
 Presión pressure in bar




                                                     R134a
                           15                        R600a
                                                     R290
                                                     R404A
                           10
                                                     R407C
                                                     R410A
                           5


                           0


                                Temperatura en °C
                                 Temperature in °C
Refrigerantes: presiones de vapor
Presión de vapor en bar



                             25


                             20                          R12
                                                         R134a
    Vapour pressure in bar




                             15                          R600a
                                                         R290
                                                         R404A
                             10
                                                         R407C
                                                         R410A
                             5


                             0

                                  Temperatura°C °C
                                     Temperature in
                                                    en
                                                                   Manómetro

                                                         Regla de refrigerante
Punto de ebullición del agua
Temperatura




                                    2 bar
              Líquido
                          120 C              Vapor
                          100 C     1 bar

                        Líquido
                          + Vapor
                          80 C    0.47 bar




                                                Calor
                                                Entalpia
Diagrama de fases
                   Refrigerantes
           6.2 bar = 160 ºC
Pressión




                                       2 bar = 120 ºC

           Liquido          Liquido + Vapor     Vapor


                                                        Q

                     0.47 bar = 80ºC
                                         1 bar = 100 ºC
Refrigerantes: diagrama de trabajo
     • Diagrama de Molliere ( diagrama h,
       log p )
        • presión ( p )
        • temperatura ( t )
        • entalpia ( h o i )
           • contenido energetico especifico
           • calor de evaporación
        • otros valores
           • entropía, volumen especifico ...
Diagrama de Molliere
Diagrama de Molliere
Sistema de Refrigeración: principio

                                        Sumidero caliente
• Máquina de refrigeración                 Ambiente
  • saca calor de una fuente fria (p.               .
    e. frigorífico)                                Q
  • transporta calor a un sumidero
    caliente (p.e. al ambiente)
  • eleva la temperatura                      RM
  • Necesita un aporte de energía                           P
    para el transporte                             .
                                                   Q

                                          Fuente fría
Sistema de Refrigeración:
              flujo de calor
• El refrigerador se debe                                   50              natural heat flow
  mantener a + 5º C                                                         RM

• Flujo natural de calor:




                                        temperature in °C
                                                            25
   • de calor a frío
   • desde el ambiente al frigorífico
   • desde el frigorífico al                                 0
     evaporador
   • desde el condensador al
                                                            -25
     ambiente
                                                                  ambient




                                                                                                              ambient
                                                                                     evaporator


                                                                                                  condenser
                                                                            fridge
• Máquina de refrigeración
   • bombea calor
   • del evaporador al condensador
Sistema de refrigeración: proceso
• evaporador ( 1 )
   • baja temperatura
                                     .
   • baja presión                    Q
• condensador ( 2 )                      2
   • alta temperatura
   • alta presión
• tubo capilar ( 3 )                             P
   • “estrangulación”
                                 3
   • mantiene la diferencia de
     presión
                                             4
• compresor ( 4 )
   • bombeo de refrigeración         .   1
                                     Q
Sistema de refrigeración sencillo

    Lado de alta presión           Lado de baja presión




                       Compresor

Condensador                                   Evaporador




                     Sistema expansor
Sistema de refrigeración sencillo
                          Condensador




Válvula expansión   Cede calor al ambiente
                                             Aumenta la presión




                     Enfria el aire / agua
Reduce presión                                 Compresor




                         Evaporador
Ciclo refrigeración


Recipiente
                Condensador
 Presión




                                    Compresor




                              Entalpia




             Evaporador

100 fundamentos

  • 1.
    Fundamentos de Refrigeración Fundamentos de Refrigeración Material de Educación Básica Módulo 1
  • 2.
    Por qué refrigerar? Para proteger los alimentos contra: • Microorganismos • Bacterias • Descomposición química Para mantener el aire fresco • Crear condiciones de confort
  • 3.
    Sistema de Refrigeración: necesidades 1000000 Crecimiento bacteriano • refrigeración 100000 • disminuye la proliferación 10000 Cantidad de micro- 1000 organismos 100 30°C • reduce la 25°C destrucción 10 20°C de la comida 1 18°C 15°C 0,1 0 10 20 30 40 Tiempo en horas
  • 4.
    Fundamentos de Refrigeración • Enfriamiento evaporativo • Refrigerantes • Diagrama de Molliere • Sistema de Refrigeración
  • 5.
    Enfriamiento evaporativo: historia •Egipto >1000 a.C. • Agua para beber • poros en la cerámica de la vasija • el agua se evapora en la superficie • tejados de las casas • al aire seco evapora bajando la temperatura de las tejas • evaporación superficial • a veces en las capas de hielo
  • 6.
    Enfriamiento evaporativo: natural • Cuerpo humano • sudor • permite temperatura corporal inferior a la temperatura ambiente • Plantas • evaporan 10 veces el agua que necesitan • mantienen el ambiente estable
  • 7.
    Enfriamiento evaporativo: proceso • Evaporación • fuera del recipiente • parte del líquido sale • Transporte de calor • alto calor de evaporación • buen contacto térmico • enfriamiento efectivo ? • ¿Como conseguir la continuidad en este proceso?
  • 8.
    Enfriamiento evaporativo: ebullición 200 150 Temperatura en °C 100 50 0 liquido 2 fases vapor Tiempo de calentamiento • Temperatura constante • calor de evaporación • presión constante = temperatura constante
  • 9.
    Refrigerantes: Puntos deebullición Refrigerante Temp ebullicion Comentarios R 718 +100 °C Agua R 600a -11.7 °C iso-Butano R 717 -33.3 °C Amoniaco R 290 -42.1 °C Propano R 11 +23.8 °C CFC R 12 -29.8 °C CFC R 13 -81.4 °C CFC R 22 -40.8 °C H- CFC R 500 -33.5 °C CFC R 502 -45.4 °C CFC R 134a -26.1 °C CFC sustituye a R 12 R 125 -48.6 °C CFC sin mezcla / sustituye R 502 R 32 -51.8 °C CFC sin mezcla R 404A -45.8 / -46.6 °C CFC sustituye a R 22 / R 502 R 407C -36.7 / -43.8 °C CFC sustituye a R 22 en AC R 410A -51.5 / -51.6 °C CFC nuevo para AC R 507 -47.1 °C CFC sustituye a R 22 / R 502
  • 10.
    Refrigerantes: punto deebullición • Presión de vapor 89°C 3000 m • punto de ebullición diferente • +89 °C • a 675 mbar • 3000 m sobre el nivel del mar • punto de ebullición normal • +100 °C 100°C • a 1013 mbar • presión a nivel del mar Nivel del mar
  • 11.
    Refrigerantes: presiones devapor 25 Vapour de vapor en bar 20 R12 Presión pressure in bar R134a 15 R600a R290 R404A 10 R407C R410A 5 0 Temperatura en °C Temperature in °C
  • 12.
    Refrigerantes: presiones devapor Presión de vapor en bar 25 20 R12 R134a Vapour pressure in bar 15 R600a R290 R404A 10 R407C R410A 5 0 Temperatura°C °C Temperature in en Manómetro Regla de refrigerante
  • 13.
    Punto de ebullicióndel agua Temperatura 2 bar Líquido 120 C Vapor 100 C 1 bar Líquido + Vapor 80 C 0.47 bar Calor Entalpia
  • 14.
    Diagrama de fases Refrigerantes 6.2 bar = 160 ºC Pressión 2 bar = 120 ºC Liquido Liquido + Vapor Vapor Q 0.47 bar = 80ºC 1 bar = 100 ºC
  • 15.
    Refrigerantes: diagrama detrabajo • Diagrama de Molliere ( diagrama h, log p ) • presión ( p ) • temperatura ( t ) • entalpia ( h o i ) • contenido energetico especifico • calor de evaporación • otros valores • entropía, volumen especifico ...
  • 16.
  • 17.
  • 18.
    Sistema de Refrigeración:principio Sumidero caliente • Máquina de refrigeración Ambiente • saca calor de una fuente fria (p. . e. frigorífico) Q • transporta calor a un sumidero caliente (p.e. al ambiente) • eleva la temperatura RM • Necesita un aporte de energía P para el transporte . Q Fuente fría
  • 19.
    Sistema de Refrigeración: flujo de calor • El refrigerador se debe 50 natural heat flow mantener a + 5º C RM • Flujo natural de calor: temperature in °C 25 • de calor a frío • desde el ambiente al frigorífico • desde el frigorífico al 0 evaporador • desde el condensador al -25 ambiente ambient ambient evaporator condenser fridge • Máquina de refrigeración • bombea calor • del evaporador al condensador
  • 20.
    Sistema de refrigeración:proceso • evaporador ( 1 ) • baja temperatura . • baja presión Q • condensador ( 2 ) 2 • alta temperatura • alta presión • tubo capilar ( 3 ) P • “estrangulación” 3 • mantiene la diferencia de presión 4 • compresor ( 4 ) • bombeo de refrigeración . 1 Q
  • 21.
    Sistema de refrigeraciónsencillo Lado de alta presión Lado de baja presión Compresor Condensador Evaporador Sistema expansor
  • 22.
    Sistema de refrigeraciónsencillo Condensador Válvula expansión Cede calor al ambiente Aumenta la presión Enfria el aire / agua Reduce presión Compresor Evaporador
  • 23.
    Ciclo refrigeración Recipiente Condensador Presión Compresor Entalpia Evaporador