Este documento describe el ciclo termodinámico de refrigeración, incluyendo la relación entre presión y temperatura de un refrigerante, el diagrama entálpico, y el ciclo de refrigeración simple. El ciclo consta de cuatro procesos: compresión, condensación, expansión y evaporación. Se explican los principios de las leyes de la termodinámica y cómo se aplican al ciclo de refrigeración para transferir calor desde un espacio frío a uno más cálido.

1. CURSO DE REFRIGERACIÓN
TEMA 2
CICLO TERMODINÁMICO DE REFRIGERACIÓN
(Diagrama de Molliere)
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2. INDICE TEMA 2
1. Leyes de la termodinámica
2. Sistema de Compresión Simple
3. Diagrama Entálpico
4. Ciclo de Refrigeración Simple
5. Efectos sobre el Ciclo de Refrigeración Simple
6. Otros Ciclos de Refrigeración
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3. 1 PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
• La primera ley de la Termodinámica define la función de
estado entalpía (H), que tiene que ver con la cantidad y la
transformación de la energía de una forma a otra sin importar
la calidad. Por ejemplo, nos dice cuánta energía se emplea
para realizar un determinado trabajo: potencia de una
bomba, capacidad de una máquina de refrigeración, etc.
Sin embargo, en la práctica no siempre se puede hacer ese
intercambio: no siempre se puede transformar toda la energía
de una clase (calor) en la otra (trabajo).
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4. 1 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
• la segunda ley de la Termodinámica define la función de
estado entropía (S), que se relaciona con el grado de
desorden del sistema; dice qué cambios son posibles y cuáles
no lo son, y con cuánta eficiencia se puede convertir la
energía de una forma a otra. Es decir, permite determinar la
calidad de la energía así como el nivel de degradación de la
energía durante el proceso. Por ejemplo, la segunda leyes útil
en la determinación de las máximas eficiencias de
refrigradores y bombas de calor.
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5. 1 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
• Existen determinados efectos físicos, llamados Irreversibles,
que causan la pérdida de energía disponible. Estos efectos
no se pueden evitar, pero se deben reducir al mínimo:
• Diferencia de temperatura en la transmisión de calor
• Rozamiento
• Viscosidad
• Mezcla de sustancias.
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6. 1 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
• Cuando un proceso se lleva a cabo sin incluir alguno de los
efectos anteriores, se llama proceso reversible. Aunque un
proceso reversible es un caso ideal imposible de lograr,
siempre se tratará de reducir al mínimo los efectos irreversibles
(reales) en interés de la conservación de energía. Algunos
procesos que pueden idealizar:
• Movimiento sin fricción (en mecánica).
• Estiramiento elástico de un sólido.
• Procesos de cambio de rase (vaporización,
condensación, fusión, etc.).
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7. 2.1 RELACIÓN PT Y RECIPIENTE
• Para explorar el funcionamiento de un sistema de
refrigeración, se utiliza un refrigerante R-134 como referencia.
La presión y temperatura de saturación de un refrigerante se
corresponde cuando hay presente tanto líquido como vapor
bajo dos condiciones.
• Cuando este teniendo lugar el cambio de estado
(vaporación o condensación)
• Cuando el refrigerante este en equilibrio (ni se añade ni se
elimina calor)
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8. 2.2 RELACIÓN PT Y RECIPIENTE
• La presión de una botella se estabiliza hasta conseguir la
temperatura donde se encuentre.
• En una habitación a una temperatura de 24ºC, la botella y su
contenido se estabiliza a 646 Kpa
• Al introducir la botella en una cámara frigorífica que esté a
4ºC, la botella alcanzará una nueva presión absoluta de 338
kPa.
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9. 2.3 RELACIÓN PT Y RECIPIENTE
• Si la botella estuviera en una furgoneta a 50 ºC, su presión
aumentaría hasta los 1.318 kPa. En este caso, parte del líquido
de la botella se vaporiza creando, por tanto más vapor,
aumentando así la presión.
• Si se abre la válvula de la botella lentamente, dejando
escapar vapor a la atmósfera la presión de la botella
desciende hasta la presión atmosférica, por ejemplo de 102
kPa, con lo que la botella se congela al alcanzar los -26
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10. 2.4 VAPORIZACION DEL REFRIGERANTE
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11. 11

12. 2.5 CONTROL TEMPERATURA VAPORIZACIÓN
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13. 13

14. 2.7 MANTENIMIENTO LIQUIDO EVAPORADOR
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15. 15

16. 2.8 RECUPERACIÓN DE REFRIGERANTE
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17. 17

18. 3 DIAGRAMA ENTÁLPICO
18
Calor
Entalpia
Temperatura
120 C 2 bar Vapor
100 C
Líquido
+ Vapor
Líquido
1 bar
80 C 0.47 bar

19. 19

20. 3 DIAGRAMA ENTÁLPICO
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21. 21

22. 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN SIMPLE
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1
4
3
2
Q .
Q .
P

23. 23

24. 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN SIMPLE
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Compresor
Condensador
Evaporador
Válvula expansión
Aumenta la presión
Cede calor al ambiente
Enfria el aire / agua
Reduce presión

25. 25

26. 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN (teorico)
26

27. 27

28. 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN (expansión)
• En el ciclo saturado simple se supone que no hay cambio
propiedades de líquido refrigerante a medida que éste fluye
a través de la tubería de líquido, desde el condensador hasta
el dispositivo de expansión; por tanto, el refrigerante líquido a
la entrada del dispositivo de expansión tiene la misma
condición que la que se tiene en el punto 3.
• En el proceso 3-4 se produce una expansión adiabática (Q =
O), es decir, la entalpía del fluido no cambia durante todo el
proceso (h4 ~ h3).
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29. 29

30. 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN (vaporización)
• Balance energético en el evaporador
• Caudal másico de refrigerante
• Producción frigorífica volumétrica
• Caudal volumétrico desplazado (real) por el compresor
• Caudal volumétrico teórico del compresor
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