1DESARROLLO DE PROTOTIPO DIDCTICO DE UNAMQUINA FRIGORFICA

FONTANARROSA, Leandro NicolsEscuela Provincial de Enseanza Media N 391 "Zapata Golln", Santa FeFRADELLN, Mara Elena

Objetivo: Lograr que se les facilite la comprensin de un ciclo frigorfico a alumnos de clasede 2 ao de polimodal, mediante el uso de las herramientas tericas de la termodinmica y lainteraccin con el prototipo propuesto

Propuesta de trabajo: Realic un estudio de factibilidad de distintas alternativas para laconstruccin del prototipo, tratando de utilizar los elementos mas simples (de fcil obtencin encualquier comercio o ferretera del pas), de menor costo y sencillez de armado.

Luego de depurar algunas ideas me concentr en un prototipo que utilice aire como mediorefrigerante, de all surgi la idea de realizar un ciclo frigorfico abierto de gas con estrangulamiento(inspirado en el mtodo Linde de licuacin de aire).

Desarrollo: Esquematic distintas alternativas hasta lograr una que sea aceptabletcnicamente, de bajo costo y de materiales disponibles en los comercios de la zona.

Este prototipo (ver figura 1) usa como compresor del medio refrigerante (el aire) un inflador

de bicicleta, como intercambiador de calor a lafuente caliente usamos agua, como y acumuladordel medio refrigerante, dos botellas descartables,tambin es necesario contar con una vlvula decmara de bicicleta (preferentemente tipo deretencin, sin gomn, ver figura 3), y elementosde instalacin de agua de polipropileno roscadosde y , como ser codos, reducciones,accesorio T, abrazaderas, manguera negra y unavlvula esfrica (ver figura 2).

Figura 1Figura 2

Figura 3

2El concepto que se quiere explicar a la clase es el ciclo frigorfico, en este caso en particular sedesarrollar un ciclo frigorfico abierto de gas con estrangulamiento.

El prototipo tiene dos posibilidades de uso ya que permite que la etapa de compresin sepueda realizar en forma adiabtica o solo cambiando la posicin del equipo realizar una compresinisotrmica. Ambos procedimientos sern detallados a continuacin:

CICLO FRIGORFICO ABIERTO DE GAS DE COMPRESIN ADIABTICA YESTRANGULAMIENTO:

Para ello se esquematiza el artefacto que se usar segn se muestra en la figura 4 y 7.Se van a producir tres etapas (ver diagrama TS de figura 6a) en la etapa 1-2 ocurre la

compresin del aire en el inflador y se van llenado las botellas de aire, esta compresin esadiabtica debido al corto tiempo que dura la compresin del aire podemos suponer que no hayintercambio trmico entre el aire y las paredes del compresor. Luego se procede a agitar el equipo,producindose el enfriamiento del aire (etapa 2-3) en las botellas debido a que estas poseen unaporcin de agua a temperatura ambiente. Este enfriamiento es a presin constante tal se observa enla figura 6 . Luego en la etapa 3-4 se procede a la apertura de la vlvula esfrica que permite pasarel aire comprimido y enfriado por la vlvula de estrangulamiento, de manera que la presin delmismo desciende hasta la atmosfrica (P1), produciendo por efecto Joule-Thomson un descenso en

Figura 2

Figura 4

Figura 5

3la temperatura del aire evacuado, inferior a la ambiente (T4

4BIBLIOGRAFA:Tratado Moderno de Termodinmica (Teora y Aplicaciones Tcnicas)Dr. Ing. Hans D. Baehr Jos Montes, Barcelona, 1979 ISBN: 84-7186-101-1

Termodinmica Tcnica Tercera edicinCarlos A. Garca Librera y Editorial Alsina, Buenos Aires, 1984 ISBN 950-553-010-2

Figura 8Figura 7