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M del Carmen Maldonado Susano

Práctica 12Análisis energético en

un compresor

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Conceptos teóricos

M del Carmen Maldonado SusanoM del Carmen Maldonado Susano

Depósito térmico

• Es un sistema incapaz de recibir oefectuar trabajo, mantiene sutemperatura constante y cuentasolamente con la transmisión de calorpara interactuar con otros sistemas.

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No realiza trabajoTemperatura constanteTransmisión de calor


Máquina Térmica

• Son sistemas que operan cíclicamentey por sus fronteras solamente circulancalor y trabajo.

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Calor y trabajoTransmisión de calor


Máquina Térmica

• Se considerará que la máquinatérmica intercambia calor únicamentecon depósitos térmicos.

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Calor y trabajoTransmisión de calor


• Si el depósito térmico cede calor a lamáquina térmica se dice que eldepósito es una fuente de calor.

•

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Máquina Térmica

fuente

depósito térmico máquina térmica


• Si la máquina térmica cede calor aldepósito se dice que es un sumidero.

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Máquina Térmica

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sumidero

depósito térmico máquina térmica


• La máquina térmica contieneuna sustancia de trabajo o agentede transformación que sufrecambios cíclicos y se llamarefrigerante.

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Máquina Térmica

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Pági

na

No

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Depósitocaliente

Depósitofrío

Motor

Calor QA

Calor QB

Trabajo W

La máquina absorbe energíatérmica de un depósitocaliente, libera la energíatérmica al depósito frío yefectúa un trabajo W.

Máquina Térmica


Refrigeración

• La refrigeración ofrece un amplio espectro deaplicaciones en la ingeniería mecánica, así comoen otras muchas disciplinas.

• La máquina de refrigeración utilizada más amenudo es la máquina de refrigeración porcompresión.

• Los refrigeradores y las bombas de calor sonmáquinas térmicas que operan a la inversa.

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Depósitocaliente

Depósitofrío

Motor

Calor QA

Calor QB

Trabajo

La máquina absorbe energíatérmica del depósito frío yentrega energía térmica aldepósito caliente.

Bomba de calor


Proceso reversible

•Si el paso del estado final alinicial es posible sin efectuarningún cambio en el medioambiente.

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Proceso irreversible

•Si el paso del estado final alinicial es imposible sinefectuar ningún cambio en elmedio ambiente.

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2ª Ley de la Termodinámica

“No es posible

construir una máquina capaz de convertir por completo, de

manera continua,

la energía térmica en otra forma de energía”

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Enunciado de Clausius

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“Es imposible que el calor pase por si sólo desde una

región de menor temperaturahacia una zona de mayor

temperatura”


Partes del Ciclo de Refrigeración

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Partes del ciclo de refrigeración

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Q

Q


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Los resultados del vapor saturado (seco)

cuando el agua es calentada al punto de

ebullición (calor sensible) y después

evaporada con calor adicional (calor

latente).

Si este vapor es posteriormente calentado

por arriba del punto de saturación, se

convierte en vapor sobrecalentado (calorsensible)

Vapor Saturado

Fuente:https://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-steam.html#

https://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-steam.html


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Esto ocurrirá si el vapor saturado entra

en contacto con una superficie con una

temperatura más alta.

El vapor sobrecalentado y el agua

líquida no pueden coexistir bajo equilibrio

termodinámico, ya que cualquier calor

adicional simplemente evapora más agua

y el vapor se convertiráen vapor saturado.

Vapor Sobrecalentado




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Se dice que el líquido está saturado si al

agregar energía (calor), una fracción de él

pasa a la fase vapor. A presión ambiente (1

bar) esto ocurre a los 100ºC de

temperatura. La energía agregada produce

un cambio de fase y es un aporte de calorlatente.

Líquido Saturado




Tipo de Refrigerante : R134 A

•Una máquina térmica lleva acierta sustancia de trabajo através de un proceso de unciclo durante el cual:

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❑ La energía térmica se absorbe deuna fuente a alta temperatura.

❑ La máquina realiza trabajo.

❑ La máquina expulsa energía térmicaa una fuente de menor temperatura. 26

Tipo de Refrigerante : R134 A


En este tipo de construcción,tanto el motor como elcompresor están encapsuladosdentro de una cabina de metalsoldada de manera hermética alos gases.

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Compresor


La tarea del condensador consiste en disiparlos flujos térmicos absorbidos durante elciclo de refrigeración al ambiente.

Los flujos térmicos a disipar se dividen en:

• Energía térmica del trabajo del compresor.• Energía térmica absorbida del evaporador.

Al igual que el evaporador, el condensadortambién es calentado por agua.

Sin embargo, en este caso, la energía térmicaabsorbida es cedida al agua, calentando así eldepósito a lo largo del funcionamiento.

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Condensador


La tarea de la válvula de expansión termostática consiste en expandir el refrigerante y mantener el sobrecalentamiento en la salida del evaporador en un valor constante.

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Válvula de expansión


La tarea del evaporador consisteen extraer calor del ambiente.

La extracción de calor se logramediante el cambio de estado(evaporación) del refrigerante en lostubos del evaporador.

Para el cambio del estado líquido algaseoso, se requiere energía, que seextrae del ambiente en forma de calor.

A través de la extracción de calor, sereduce la temperatura del ambiente.

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Evaporador


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1. Seguridad en la ejecución


❑ Identificar los componentes de unaunidad de refrigeración (bomba de calorPT) propuesta para la práctica.

❑ Realizar un balance de energía yentropía para calcular el trabajo querequiere el compresor durante sufuncionamiento.

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2. OBJETIVOS


3. MATERIAL

1 Unidad de refrigeración denominada “Bomba de calor PT”.

2 termómetros de inmersión.

1 termopar

1 agitador de plástico de 30 [cm] de longitud.

1 cronómetro.

8 litros de agua.

1 tabla de propiedades termodinámicas computarizadas (CATT3) del refrigerante R-134a

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3. MATERIAL


Actividad 1

• Identificar las partes quecomponen la unidad derefrigeración.

• Identificar el fluido detrabajo y algunas de lascaracterísticas del mismo.

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ACTIVIDAD 1


Actividad 1

• Llenar las cubetas con aguahasta cubrir la tubería decobre.

• Registrar las temperaturasdel agua antes de poner enoperación la unidad derefrigeración.

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ACTIVIDAD 2


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Temperatura inicial del aguadel condensador: ________

Temperatura inicial del agua del evaporador: ________

ACTIVIDAD 3


Actividad 1

• Poner en funcionamiento launidad de refrigeracióndurante 15 minutos.

• Agitar el aguaconstantemente antes delregistro de la temperatura

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ACTIVIDAD 4


Actividad 1

• Registrar nuevamente las temperaturas del aguatanto del evaporador como del condensador (noolvide agitar el agua constantemente antes delregistro de la temperatura).

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ACTIVIDAD 5

Temperatura final delaguadel condensador: ____

Temperatura final del aguadel evaporador: ____


Actividad 1

• Registrar las presiones del refrigerante en el evaporador y enel condensador, así como las temperaturascorrespondientes, con ayuda de los instrumentos instaladosen la unidad de refrigeración. 2

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9/2

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ACTIVIDAD 6

Temperatura finaldel condensador: ____

Temperatura finaldel evaporador: ____

Presión del refrigerantedel condensador: ____

Presión del refrigerantedel evaporador: ____


Actividad 1

• Calcular los flujos de calor en el evaporador y en elcondensador.

• Registrar los datos en las Tablas 1 y 2.

• Con base la 1ª ley de la Termodinámica, aplicada a un ciclo,calcular el trabajo y la potencia del compresor.

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Actividad 1


TABLA 1

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TABLA 2


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Cálculos


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Cálculos


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Conclusiones

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