Tema 5 uta y mollier

Máquinas y Equipos
Térmicos.
TEMA 5: EL CICLO
FRIGORÍFICO
Prof. Santiago G.

Máquinas y Equipos Térmicos
Tema 5: UTA + CICLO FRIGORÍFICO
Prof. Santiago G.
U.T.A.
(TEMA 4+)
TEMA 5: EL CICLO
FRIGORÍFICO
DIAGRAMA
DE MOLLIER

Tratamientos
del aire
Prof. Santiago G.
U.T.A. = UNIDAD DE
TRATAMIENTO DEL AIRE
Aire
Con Tª y HR
deseada
Aire
EXTERIOR
Aire
INTERIOR

Prof. Santiago G.
U.T.A. = UNIDAD DE TRATAMIENTO DEL AIRE

Prof. Santiago G.
RECORDATORIO:
Mezcla de DOS
caudales de aire
húmedo
V1 / V3 = ( T3 – T2 ) / ( T1 – T2 )
El punto 3 sobre la recta de unión entre 1 y 2

Prof. Santiago G.
SISTEMA FREE COOLING (enfriamiento gratuito)
SISTEMA FREE COOLING:
Apertura motorizada de compuertas del caudal de entrada
de aire, que permite una regulación en función de las
necesidades térmicas.
Caso 1.
Tª Ext. = 18 ºC
Tª int. Requerida = 18 ºC
COMPUERTAS ABIERTAS
AL 100%
Caso 2.
Tª Ext. = 30 ºC
Tª int. Requerida = 18 ºC
COMPUERTAS ABIERTAS
AL MÍNIMO

Prof. Santiago G.
SISTEMA FREE COOLING (enfriamiento gratuito)

Prof. Santiago G.
LOS RECUPERADORES ENTÁLPICOS permiten recuperar
la energía del aire de expulsión mediante intercambiadores
en los cuales los caudales de aire de entrada y salida se
cruzan pero no se mezclan, sólo intercambian energía.

Prof. Santiago G.
* RECUPERADORES ENTÁLPICOS *

Prof. Santiago G.
CICLO FRIGORÍFICO DE COMPRESIÓN DE VAPOR

Prof. Santiago G.

Prof. Santiago G.
COMPRESOR: Aspira refrigerante a
baja presión y Tª y lo expulsa al
condensador (tubería de descarga)
como vapor sobrecalentado a alta
presión y Tª (gracias al motor
eléctrico).
[Ejemplo: Sale a 85-90ºC y en la
tubería de descarga pierde ~10ºC]

Prof. Santiago G.
CONDENSADOR: Se cede calor al exterior
(por calor sensible y luego por calor
latente debido a la condensación)
Tc = Ta + 15ºC
[Ej. Entra ~ 80ºC, sale ~54 en estado líq.]
(considerando Ta = 39ºC)

Prof. Santiago G.
EXPANSOR: El
refrigerante pierde
Presión y Tª. Al salir
del condensador el
líquido refrigerante
sufre un
subenfriamiento de
~6ºC.
Al pasar por la válvula
de exp. ~10% del
líquido pasa a gas.

Prof. Santiago G.
EVAPORADOR: La mezcla líq-vapor absorbe el
calor del medio (a refrigerar) y se completa el
cambio de estado a vapor saturado o
sobrecalentado. La Tª del Evaporador suele ser
5-6ºC menos que la Cámara

Prof. Santiago G.
a) ¿Temp. A la salida del condensador?
En el ciclo IDEAL es la misma que a la
entrada, 40 ºC. El punto de salida está
sobre la línea de saturación porque el
enunciado dice que del consensador sale
líquido saturado, no subenfriado

Prof. Santiago G.
b) ¿PRESIÓN a la salida del condensador?
En el ciclo IDEAL es la misma que a la
entrada, 10 bares ó 1 MPa. En el ciclo ideal
NO se consideran pérdidas de carga.

Prof. Santiago G.
c) CALOR por unidad de tiempo
(POTENCIA) cedido por el refrigerante en
la condensación
H1= 430 (kJ/kg)
H2= 260 (kJ/kg)
ΔH= 170 (kJ/kg)
P= U x ΔH (kJ/s ó kW)
U = Caudal refrigerante (g/s)
U hay que pasarlo a (kg/s):
U = 20 (g/s) x 1/1000 (kg/g) = 0,02 (kg/s)
P = 0,02 (kg/s) x 170 (kJ/kg) =
= 3,4 kJ/s ó kW
P (kcal/h) = 3,4 (kJ/s) x 3600 (s/h) x
1 / 4,18 (kcal/kJ) =
= 2928,2 (kcal/h)

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a) CALIDAD del refrigerante a la entrada y
salida de la fase de expansión.
Calidad entrada expansión: 0
Calidad salida expansión: 0,5
b) CALIDAD del refrigerante a la salidad
del evaporador
Calidad salida evaporador: 1
c) TEMPERATURA entrada/salida
expansor:
Tª ent. EXP. = 55ºC
Tª sal. EXP. = - 27ºC
d) TEMPERATURA entrada/salida
evaporador:
Tª ent. EVAP. = -27ºC
Tª sal. EVAP. = - 27ºC
e) PRESIÓN entrada/salida evaporador:
P = 0,1 Mpa = 1 bar

Prof. Santiago G.
CICLO DE COMPRESIÓN
POTENCIA FRIGORÍFICA: Calor que se absorbe del
medio a refrigerar por unidad de tiempo (Qf), será
equivalente al calor que absorve el evaporador y las
cargas térmicas del medio a refrigerar
Qf = Q (cargas term) = Qevaporador = U x (Hsal – H ent)
COP (Coeficiente de Operación ó Rendimiento frigorífico)
es la relación entre la energía que se absorbe del medio
(evaporador) y la que se aporta al sistema (Compresor)
COP = Q f / W comp

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CICLO DE COMPRESIÓN CON RECALENTAMIENTO
El RECALENTAMIENTO es un aumento de temperatura
(calor sensible) a presión constante, del refrigerante tras la
salida del evaporador y antes de entrar en el compresor.
OBJETIVO del RECALENTAMIENTO: Evitar el llamado
«golpe de líquido», es decir la entrada de refrigerante
líquido en el compresor.

Prof. Santiago G.
CICLO DE COMPRESIÓN CON RECALENTAMIENTO
Consecuencias del recalentamiento:
1. Mayor trabajo del compresor (más Tª -> más volumen
específico ): Se necesita mayor compresor
2. Mayor condensador (se necesita mayor superficie de
consensación, dado que la Tª de entrada al mismo es
mayor.
3. Disminución del COP

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CICLO DE COMPRESIÓN CON SUBENFRIAMIENTO
El SUBENFRIAMIENTO es un descenso de la temperatura
(a P constante) del refrigerante tras su paso por el
CONDENSADOR
OBJETIVO del SUBENFRIAMIENTO: Disminuye la Entalpía
de entrada del evaporador y por tanto aumenta la
diferencia entrada-salida, lo que se traduce en mayor calor
absorbido del medio a enfriar.

Prof. Santiago G.
CICLO DE COMPRESIÓN CON SUBENFRIAMIENTO
El SUBENFRIAMIENTO tiene como objetivos:
a) Se absorve más calor en el evaporador
b) Disminuye el tamaño del compresor, dado que hace
falta menos refrigerante a igualdad de necesidades de
frío
c) Aumenta el COP, el rendimiento frigorífico

Prof. Santiago G.
Ejercicio 5.17 (pág. 82)
• Calor absorbido por
el ref.
• Calor elim. en el
condensador
• Energía aportada por
el compresor
• El Recalentamiento
• El Subenfriamiento
• El COP

Prof. Santiago G.
Ejercicio 5.20 (pág. 83)

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