7/24/2019 Qu Se Hace Para Producir El Frio

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QU SE HACE PARA PRODUCIR EL FRIO?

Sistemas de refrigeracin

La refrigeracin es el proceso de producir fro, en realidad extraer calor. Para producir fro lo que

se hace es transportar calor de un lugar a otro. As, el lugar al que se le sustrae calor se enfra. Al igual que se puede aprovechar diferencias de temperatura para producir calor, para creardiferencias de calor, se requiere energa.

Se consigue producir fro artificial mediante los mtodos de compresin y de absorcin.

Refrigeracin por compresin

El mtodo convencional de refrigeracin, y el ms utilizado, es por compresin. Mediante energamecnica se comprime un gas refrigerante. Al condensar, este gas emite el calor latente queantes, al evaporarse, haba absorbido el mismo refrigerante a un nivel de temperatura inferior.Para mantener este ciclo se emplea energa mecnica, generalmente mediante energa elctrica.

Dependiendo de los costos de la electricidad, este proceso de refrigeracin es muy costoso. Porotro lado, tomando en cuenta la eficiencia de las plantas termoelctricas, solamente una terceraparte de la energa primaria es utilizada en el proceso. Adems, los refrigerantes empleados hoyen da pertenecen al grupo de los fluoroclorocarbonos, que por un lado daan la capa de ozono ypor otro lado contribuyen al efecto invernadero.

Un ciclo simple frigorfico comprende cuatro procesos fundamentales:

1. La regulacin

2. La evaporacin

3. La compresin4. La condensacin

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1. La regulacin

El ciclo de regulacin ocurre entre el condensador y el evaporador, en efecto, el refrigerantelquido entra en el condensador a alta presin y a alta temperatura, y se dirige al evaporador atravs del regulador.

La presin del lquido se reduce a la presin de evaporacin cuando el lquido cruza el regulador,entonces la temperatura de saturacin del refrigerante entra en el evaporador y ser en estelugar donde se enfra.

Una parte del lquido se evapora cuando cruza el regulador con el objetivo de bajar latemperatura del refrigerante a la temperatura de evaporacin.

2. La evaporacin

En el evaporador, el lquido se vaporiza a presin y temperatura constantes gracias al calorlatente suministrado por el refrigerante que cruza el espacio del evaporador. Todo el refrigerantese vaporizada completamente en el evaporador, y se recalienta al final del evaporador.

Aunque la temperatura del vapor aumenta un poco al final del evaporador debido alsobrecalentamiento, la presin se mantiene constante.

Aunque el vapor absorbe el calor del aire alrededor de la lnea de aspiracin, aumentando sutemperatura y disminuyendo ligeramente su presin debido a las prdidas de cargas aconsecuencia de la friccin en la lnea de aspiracin, estos detalles no se tiene en cuenta cuandouno explica el funcionamiento de un ciclo de refrigeracin normal.

3. La compresin

Por la accin del compresor, el vapor resultante de la evaporacin es aspirado por el evaporadorpor la lnea de aspiracin hasta la entrada del compresor. En el compresor, la presin y la

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temperatura del vapor aumenta considerablemente gracias a la compresin, entonces al vapor aalta temperatura y a alta presin es devuelto por la lnea de expulsin.

4. La condensacin

El vapor atraviesa la lnea de expulsin hacia el condensador donde libera el calor hacia el aire

exterior.Una vez que el vapor ha prescindido de su calor adicional, su temperatura se reduce asu nueva temperatura de saturacin que corresponde a su nueva presin. En la liberacin de sucalor, el vapor se condensa completamente y entonces es enfriado.

El lquido enfriado llega al regulador y est listo para un nuevo ciclo.

Refrigeracin por absorcin

Un mtodo alternativo de refrigeracin es por absorcin. Sin embargo este mtodo por absorcinsolo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, por lo que la produccinde fro es mucho ms econmica y ecolgica, aunque su rendimiento es bastante menor.

En estos sistemas la energa suministrada es, en primer lugar, energa trmica.

El refrigerante no es comprimido mecnicamente, sino absorbido por un lquido solvente en unproceso exotrmico y transferido a un nivel de presin superior mediante una simple bomba. Laenerga necesaria para aumentar la presin de un lquido mediante una bomba es despreciableen comparacin con la energa necesaria para comprimir un gas en un compresor. A una presinsuperior, el refrigerante es evaporado desorbido del lquido solvente en un proceso endotrmico,o sea mediante calor. A partir de este punto, el proceso de refrigeracin es igual al de un sistemade refrigeracin por compresin. Por esto, al sistema de absorcin y desorcin se le denominatambin "compresor trmico".

En este sistema de refrigeracin, al igual que en el de compresin se aprovecha que ciertas

sustancias absorben calor al cambiar de estado lquido a gaseoso. En el caso de los ciclos deabsorcin se basan fsicamente en la capacidad de absorber calor que tienen algunassustancias, tales como el agua y algunas sales como el bromuro de litio, al disolver, en faselquida, vapores de otras sustancias tales como el amoniaco y el agua, respectivamente.

Ms en detalle, el refrigerante se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador, elcual enfra un fluido secundario, para acto seguido recuperar el vapor producido disolviendo unasolucin salina o incorporndolo a una masa lquida. El resto de componentes eintercambiadores de calor que configuran una planta frigorfica de absorcin, se utilizan paratransportar el vapor absorbido y regenerar el lquido correspondiente para que la evaporacin seproduzca de una manera continua.

Ciclo de refrigeracin por absorcin

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En los sistemas de refrigeracin por absorcin se diferencia entre dos circuitos, el circuito delrefrigerante entre compresor trmico, condensador y evaporador, y el circuito del solvente entreel absorbedor y el separador. Una ventaja notable de los sistemas de absorcin es que elrefrigerante no es un fluoroclorocarbono. La mezcla de refrigerante y solvente en aplicaciones deaire acondicionado y para temperaturas mayores a 0C es agua y bromuro de litio (LiBr). Enaplicaciones para temperaturas hasta -60C es amoniaco (NH 3 ) y agua. Hasta hoy no se hanencontrado otras mezclas apropiadas para estas aplicaciones, aunque se estn desarrollandosistemas de adsorcin , en los que el refrigerante es absorbido en matrices slidas de ceolitos

Ventajas e inconvenientes de la refrigeracin por absorcin.

El rendimiento es menor que en el mtodo por compresin (0,8 frente a 5,5 ), sin embargo enalgunos casos compensa el que la energa proveniente de una fuente calorfica sea ms

econmica, incluso residual o un subproducto destinado a desecharse. Tambin hay que teneren cuenta que el sistema de compresin, utiliza normalmente la energa elctrica, y cuando stallega a la toma de corriente lo hace con un rendimiento inferior al 25% sobre la energa primariautilizada para generarla, lo que reduce mucho las diferencias de rendimiento.

Al calor aportado al proceso de refrigeracin se le suma el calor sustrado de la zona enfriada.Con lo que el calor aplicado puede volverse a reutilizar. Sin embargo, el calor residual seencuentra a una temperatura ms baja (a pesar de que la cantidad de calor sea mayor), con loque sus aplicaciones pueden reducirse.

Los aparatos son ms voluminosos y requieren inmovilidad (lo que no permite su utilizacin enautomviles, lo que sera muy conveniente como ahorro de energa puesto que el motor tienegrandes excedentes de energa trmica, disipada en el radiador).

Ventajas y desventajas de las sustancias pares en sistemas de absorcin

Agu a / Brom uro d e Li t io (LiBr)

Ventajas Inconvenientes

El refrigerante agua tiene una altacapacidad calorfica

El sistema no puede enfriar atemperaturas menores del puntode congelacin de agua

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La solucin de bromuro de litio noes voltil

El bromuro de litio es solvente enagua slo limitadamente

Las sustancias no son txicas niinflamables

El vaco demanda una altaimpermeabilidad del sistema

Am oniac o (NH3 ) / Agua

Ventajas InconvenientesEl refrigerante amoniaco tiene unaalta capacidad calorfica

Presin muy alta del refrigerante(tuberas ms gruesas)

Aplicaciones de temperaturas muybajas, hasta -60C

Volatilidad del solvente (esnecesaria una rectificacin)

Propiedades muy buenas detransferencia de calor y masa

Toxicidad del amoniaco