guía 1 - laboratorio de refrigeración 2012

GUÍA NÚMERO UNO PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN LOS EQUIPOS DE

REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

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GUÍA NÚMERO UNO PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN LOS

EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

1 Título de la práctica

Reconocimiento de componentes del equipo de refrigeración

NOMBRE DEL GRUPO DE TRABAJO__________________________________

2 Competencias práctico-experimentales

Aprender a interpretar el modelo básico de un sistema de refrigeración por

compresión de vapor.



2

Identificar cada uno de los componentes y comprender sus funciones.

Relacionar el funcionamiento del sistema de refrigeración y los diagramas P Vs

h y T Vs s

3 Objetivos de la práctica

Verificar de manera real la función de cada uno de los componentes de los

equipos de refrigeración.

Visualizar el funcionamiento de los equipos y analizar el comportamiento de las

variables de presión y temperatura.

Analizar el domo termodinámico del refrigerante utilizado en el equipo en

condiciones normales de funcionamiento.

4 Conceptos básicos previos

En el momento de la práctica el estudiante debe tener claridad sobre:

Sistemas de unidades de presión y temperatura, conversiones entre unidades.

Elementos básicos de los equipos de refrigeración y sus funciones.

Transferencia de calor por convección.

Que es un fluido refrigerante y sus propiedades, (térmicas y físico-químicas).

Obtención de valores numéricos de un ciclo ideal de compresión de vapor en

diagramas T Vs s o P Vs h.

Manejo del software refutil.

5 Recomendación



3

Realizar algunos de los ejercicios de complementación antes de hacer la práctica

para lograr con mayor facilidad las competencias de la misma.

6 Recursos

Equipo de refrigeración Modelo: CAJ4461.

Cronómetro.

Termómetro digital

Flexómetro

7 Procedimiento metodológico

En una hoja de papel bond de 0.70m x 0.35m dibujar el equipo de

conservación y congelación.

Determine la capacidad de la cava de conservación y de congelación en litros,

metros cúbicos y pies cúbicos.

Con el equipo apagado identifique cada uno de los componentes y recuerde

sus funciones. (apoyo didáctico: ver anexo 1).

Identifique los puntos en la máquina de refrigeración relacionados con: el punto

de vapor saturado a baja presión, el punto de liquido comprimido a alta presión,

y el punto de vapor sobrecalentado a alta presión y punto de mezcla saturada a

baja presión.



4

Escriba en la tabla 1 los valores que indican los manómetros de alta y baja

presión y la temperatura indicada por los termómetros de las líneas de succión

y descarga.

Verifique que el equipo no tenga elementos extraños en las partes móviles que

afecten su funcionamiento.

Encienda el equipo de refrigeración y en intervalos de 5 minutos tome los datos

de temperatura a las entradas y salidas del compresor, evaporador,

condensador y válvulas de expansión de alta y de baja, escriba los valores en

la tabla 1 (tomar mínimo 3 lecturas y evite que el exceso de aire de los

ventiladores obstaculice la medida a tomar y defina las presiones y

temperaturas de alta y de baja).

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ACONDICIONADO

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8 Tabla 1. Registro de los datos del experimento equipo de refrigeración

Compresor Evaporador Condensador Válvula de expansión

Estado Del

equipo

Succión Descarga Entrada Salida Succión Descarga Succión Descarga

T (°C) P (Psi) T (°C) P (Psi) T (°C) P

(Psi) T (°C)

P (Psi)

T (°C) P

(Psi) T (°C)

P (Psi)

T (°C) P

(Psi) T (°C)

P (Psi)

Apagado

A los 5

min

A los 10

min

A los 15

min

A los 20

min



6

Análisis de la tabla 1

Con los datos de temperatura obtenidos en la tabla 1 construya el ciclo de

refrigeración sobre la gráfica termodinámica P Vs h (use el programa Refutil) y

con los valores de presión – temperatura (Alta y Baja) tomados, compárelos con

los valores de las gráficas realizadas con el software, analice su aproximación y

justifique sus diferencias.

Recuerde que las presiones en el software Refutil son absolutas y las presiones

en el laboratorio son manométricas.

aatmosféricaManométricAbsoluta PPP

9 Indicadores para detectar el logro de la competencia

Justifique el comportamiento energético de cada uno de los elementos del

sistema, con base en los principios termodinámicos.

Analice los cambios de fase del refrigerante en el condensador, evaporador,

válvula de expansión y compresor componentes del sistema.

Determine las causas por las cuales se presenta el fenómeno de condensación

y escarche en el lado de baja presión de los equipos, antes de llegar al

evaporador.

Analice y explique por qué el equipo de refrigeración tiene elementos

adicionales a los del equipo de aire acondicionado y cuales son sus funciones.

Si la diferencia de temperatura entre HQ y LQ disminuye, ¿que influencia tiene

sobre el COP del compresor?



7

En el ciclo ideal de refrigeración el proceso es reversible. En el ciclo real el

proceso interno en el sistema es irreversible; ¿porque? Explique.

Compare los ciclos de refrigeración de los refrigerantes

,717,502,22,12,11,134a y con la ayuda del software refutil determine ventajas y

desventajas termodinámicas y la variación del COP según el refrigerante.

10 Auto evaluación

¿Qué dificultades tuvo para analizar el funcionamiento del equipo?

¿Considera que las propiedades de cada fluido refrigerante influyen en el

funcionamiento del equipo y en su capacidad frigorífica? ¿Porque?

¿Considera que logró los objetivos?

¿Tiene alguna sugerencia que enriquezca esta práctica?

11 Ejercicios complementarios

11.1 Se va a enfriar refrigerante 134a con agua en un condensador. El refrigerante

entra al condensador con una tasa de flujo másico de 6 kg/min a una presión de

1MPa y 70ºC y lo abandona a 35ºC. El agua de enfriamiento entra a 300 kPa y

15ºC y sale a 25ºC. Si se desprecia cualquier caída de presión en el

intercambiador determine:

la tasa de flujo másico del agua de enfriamiento requerida

la tasa de transferencia de calor del refrigerante al agua



8

11.2. Un refrigerador usa refrigerante a134 y opera en un ciclo ideal de

refrigeración por compresión de vapor entre MPay 2.128.0 , si la tasa de flujo

másico del refrigerante es seg

kg06.0 , determine: a) la tasa de remoción de calor del

espacio refrigerado y la entrada de potencia al compresor, b) la tasa de liberación

de calor al ambiente y el COP del refrigerador.

11.3 Al condensador de un refrigerador de Carnot de flujo permanente entra

refrigerante 12 como un vapor sobrecalentado a psi100 y sale con una calidad

de 05.0 , la absorción de calor del espacio refrigerado sucede a psi30 . Muestre el

ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine:

el COP del refrigerador, la calidad del refrigerante al inicio del proceso de

absorción de calor y la entrada neta de trabajo.

11.4 An ice-making machine operates on the ideal vapor-compression cycle,

using refrigerant-134ª. The refrigerant enters the compressor as satured vapor at

20 psia and leaves the condenser as saturated liquid at 80 psia. Water enters the

ice machine at 55°F and leaves as ice at 25°F. For an ice production rate of 15

lbm7h, determine the power input to the ice machine(169 BTU of heat needs to be

removed from each lbm of Water at 55°F to turn it into ice at 25°F)

11.5 ¿Un sistema de refrigeración por compresión de vapor con un solo

compresor puede manejar varios evaporadores que operen a diferentes presiones

y temperaturas? ¿Cómo?



9

12. En la lectura siguiente se mensionan las reacciones entre los refrigerantes

con la humedad y el aceite, realizar la lectura y completar la tabla que aparece al

final de ella.

REACTION OF REFRIGERANTS WITH MOISTURE AND OIL

A refrigeration system should be charged with only de refrigerant compound

intended. However however, it is extremely difficult to prevent traces of moisture

from existing in system. Various refrigerants react differently in presence of water.

The two principal effects resulting from moisture in refrigeration system are

corrosion and freeze-up of expansion devices. Almost all refrigerants will form

corrosive acids or bases in the presence of water; these corrosive compounds may

be highly destructive to valves, seals, and other metallic parts.

When water comes in contact with a refrigerant, it may go into solution with the

refrigerant or it may remain as free water. Water is soluble in ammonia in all

proportions so that free water does not occur in ammoniua systems. Water is also

higly soluble in carbon dioxide and sulfure dioxide. Any water in excess of the

soluble amount would occur as free water. freeze-up of expansión valves and

formation of ice in evaporators result from presence of free water. Refrigerant-12

systems are particulary susceptible to this difficulty, which is one reason why

Refrigerant-22 systems has replaced Refrigerant-12 in most applications.

An importan practical problem is to keep a refrigeration system dry. Any system

should be thoroughly cleaned and dehydrated before being charged with a

refrigerant. The refrigerant and the compressor oil that are used should be

moisture free, Every precaution should be observed to prevent possible entry of

moisture, both during erection and during the operation of a system. As further

protection, many systems employ permanently installed dryers. The dryer element

typically uses a desiccant such as silica gel or activated alumina. In some driers a

color change is used to indicated the need for replacement of the dryer.



10

In most refrigeration compressors the refrigerant comes into direct contact with

lubricating oil. depending upon the mutual solubility characteristics with the

refrigerant and of the oil, some oil may go into solution with the refrigerant vapor

and some refrigerant may be dissolved into the oil. Some oil may also be picked up

physically by the vapor without going solution. Therfore, the working fluid in the

system is not pure refrigerant, but a mixture of refrigerant and oil.

Reaction of refrigerants with oils is important in several ways. Oil carried from the

compressor into other parts of the system may reduce heat transfer in the

condenser and evaporator The pressure-temperature characteristic of the

refrigerant-oil solution may differ from that of the pure refrigerant. Also, lubrication

of the compressor may be affected, since viscosity of the oil changes by dilution

with the refrigerant.

Some refrigerants are fully miscible with oil. The solution formed is homogeneus,

and oils tends to stay with the refrigerant throughout the system. misible

refrigerants include Refrigerants 11, 12, 21, and 113.

On the other hand, many refrigerants are immiscibles with oil. If oil is picked up by

the refrigerant vapor, a heterogeneous mixture is formed. In such a case , the oil is

mechanically separable from the refrigerant. Refrigerants which are inmiscible with

oil include ammonia, sulfur dioxide, carbon dioxide, and Refrigerants 13 and 14.

A few refrigerants are intermediate in their action with oil. Such a refrigerant may

be fully miscible with oil above some critical solution temperature but only partially

miscible at lower temperatures. Examples are Refrigerants 22 an 114.

The problem of oil miscibility is primarily one of system desing. A system using an

immisible refrigerant must be equipped with an efficient oil separator after the

compressor. Systems using a miscible refrigerant must be designed for sufficient

velocity of the flow in evaporators and suction lines. The greatest of desing occurs



11

with refrigerants which are intermediate in miscibility. Oil may come out of solution

in the cold evaporator and may remain in the evaporator unless adecuate velocities

are present to drag the oil back into the compressor.

No Refrigerante Nombre Miscible en

aceite/agua

Fórmula

estructural

1 R11 Triclorofluorometano Si/No

2 R113

3 R114

4 R1150

5 R12

6 R123

7 R1270

8 R13

9 R134a

10 R14

11 R152a

12 R170

13 R21

14 R22

15 R23

16 R290

17 R401A

18 R401B

19 R401C

20 R402A

21 R402B

22 R404A



12

23 R406A

24 R407A

25 R407B

26 R407C

27 R408A

28 R409A

29 R410A

30 R410B

31 R50

32 R500

33 R502

34 R507

35 R508A

36 R600

37 R600a

38 R717

39 R718

40 R728

41 R729

42 R732

43 R740

44 R744

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