tema sobre refrigeración por Compresión de vapor Método por absorción de amoniaco

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educación Superior
Universidad Fermín Toro
Cabudare- Edo Lara
Departamento de Ingeniería Mecánica
Integrantes:
Cristian Escalona
C.I: 17.100.986
Profesor:
Ing. Daniel D.
Aula: Saia A
Asignatura:
Refrigeración y A/A
Barquisimeto mayo del 2015.

2. Investigación
Refrigeración por compresión de vapor:
Es un método de refrigeración que consiste en forzar mecánicamente
la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado creando zonas de alta
y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en el
evaporador y lo ceda en el condensador.
Proceso:
El ciclo de Carnot invertido no es práctico para comparar el ciclo real
de refrigeración. Sin embargo es conveniente que se pudieran aproximar los
procesos de suministro y disipación de calor a temperatura constante para
alcanzar el mayor valor posible del coeficiente de rendimiento. Esto se logra
al operar una máquina frigorífica con un ciclo de compresión de vapor. En la
Figura 3.15 se muestra el esquema del equipo para tal ciclo, junto con
diagramas Ts y Ph del ciclo ideal. El vapor saturado en el estado 1 se
comprime isoentrópicamente a vapor sobrecalentado en el estado 2. El vapor
refrigerante entra a un condensador, de donde se extrae calor a presión
constante hasta que el fluido se convierte en líquido saturado en el estado 3.
Para que el fluido regrese a presión mas baja, se expande adiabáticamente
en una válvula o un tubo capilar hasta el estado 4. El proceso 3-4 es una
estrangulación y h3=h4. En el estado 4, el refrigerante es una mezcla húmeda
de baja calidad. Finalmente, pasa por el evaporador a presión constante. De
la fuente de baja temperatura entra calor al evaporador, convirtiendo el fluido
en vapor saturado y se completa el ciclo. Observe que todo el proceso 4-1 y
una gran parte del proceso 2-3 ocurren a temperatura constante.

3. Fig. 3.15. Esquema de la maquinaria y los
diagramas Ts y Ph de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
A diferencia de muchos otros ciclos ideales, el ciclo de compresión de
vapor que se presentó en la Figura 3.15, contiene un proceso irreversible que
es el proceso de estrangulación. Se supone que todas las demás partes del
ciclo son reversibles.
La capacidad de los sistemas de refrigeración se expresa con base a las
toneladas de refrigeración que proporciona la unidad al operarla en las
condiciones de diseño. Una tonelada de refrigeración se define como la
rapidez de extracción de calor de la región fría ( o la rapidez de absorción de
calor por el fluido que pasa por el evaporador ) de 211 kJ/min o 200 Btu/min.
Otra cantidad frecuentemente citada para una máquina frigorífica es el flujo
volumétrico de refrigerante a la entrada del compresor, que es el
desplazamiento efectivo del compresor.
El coeficiente de rendimiento de un refrigerador se expresa como

4. El coeficiente de rendimiento de una bomba de calor se expresa como
PROCESO DE COMPRESIÓN REAL
El proceso de compresión real incluirá efectos friccionantes los cuales
incrementan la entropía y la transferencia de calor, lo cual puede aumentar o
disminuir la entropía. En un ciclo real puede ocurrir que el refrigerante se
sobrecaliente un poco en la entrada del compresor y se suben ría en la salida
del condensador. Además el compresor no es isoentrópioco. Esto se observa
en la Figura 3.16.
Fig. 3.16. Diagrama T-s para un ciclo de
refrigeración por compresión de vapor con
eficiencia adiabática en el compresor.
La eficiencia adiabática del compresor viene dada por

5. SISTEMAS POR COMPRESION DE VAPOR EN CASCADA Y DE ETAPAS
MÚLTIPLES
Es necesario examinar dos variaciones del ciclo de refrigeración básico
por compresión de vapor. La primera es el ciclo en cascada, que permite
usar un ciclo por compresión de un vapor cuando la diferencia de
temperatura entre el evaporador y el condensador es muy grande. En la
segunda variación se emplea el uso de compresión en etapas múltiples con
enfriamiento intermedio, la cual reduce la entrada necesaria de trabajo.
- Método de Refrigeración por absorción: Es un medio de
producir frío que, al igual que en el sistema de refrigeración por
compresión, aprovecha que las sustancias absorben calor al cambiar
de estado, de líquido a gaseoso. Así como en el sistema de
compresión el ciclo se hace mediante un compresor, en el caso de la
absorción, el ciclo se basa físicamente en la capacidad que tienen
algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra
sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es
emplear el agua como substancia absorbente (disolvente) y
amoníaco como substancia absorbida (soluto).
Funcionamiento:
El ciclo más comúnmente empleado es el de agua-bromuro de litio por
tener mayor eficiencia.2 Se emplea el bromuro de litio porque tiene gran
capacidad de absorber agua y porque puede dehidratarse mediante el calor.
Bajando a los detalles de este ciclo, el agua (refrigerante), que se mueve por
un circuito a baja presión, se evapora en un intercambiador de calor,

6. llamado evaporador. La evaporación necesita calor, que obtiene en
un intercambiador en el que refrigera un fluido secundario (normalmente,
también agua), que se lleva por una red de tuberías a enfriar los ambientes o
cámaras que interese. Tras el evaporador, el bromuro de litio absorbe el
vapor de agua en el absorbedor, produciendo una solución diluida o débil de
bromuro en agua. Esta solución pasa al generador, donde se
separan disolvente y soluto mediante calor procedente de una fuente
externa; el agua va al condensador, que es otro intercambiador donde cede
la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo
al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como
solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo.
Aunque no aparece en la figura, también se suele utilizar
un intercambiador de calor, poniendo en contacto, sin mezcla, los conductos
absorbedor-generador y generador-absorbedor, para precalentar la solución
de agua-bromuro de litio, antes de pasar al calentador (generador), mientras
que, a su vez, la solución concentrada de bromuro de litio se enfría cuando
va hacia el absorbedor, ya que la absorción se realiza mejor a baja
temperatura. De hecho (ver párrafo siguiente) en el absorbedor debe haber
un intercambiador para enfriarlo con la torre de enfriamiento.
Al igual que en el ciclo de compresión, el sistema requiere una torre de
enfriamiento para disipar el calor sobrante (suma del aportado por la fuente
externa y el extraído de los locales o espacios refrigerados). El fluido calor
portador que va a la torre discurrirá sucesivamente por dos intercambiadores
situados en el absorbedor y en el condensador.

7. Como se puede ver en el esquema, los únicos elementos mecánicos
existentes en el ciclo son una bomba que lleva la solución concentrada
al generador y otra, no representada, para llevar el calor portador a la torre
de enfriamiento. El ciclo amoniaco-agua es en todo semejante, salvo que en
este caso el refrigerante es el amoniaco y el absorbente es el agua. Se
utiliza, aunque tiene menor eficiencia energética, porque tiene la ventaja de
poder conseguir temperaturas inferiores a 0 ºC, es decir, en aparatos para
congelar, como frigoríficos.

8. CUADRO COMPARATIVO
COMPARACIONES
REFRIGERACION POR COMPRESION DE
VAPOR
REFRIGERACION
POR ABSORCION
VENTAJAS
Las máquinas de compresión, al estar muy
estudiadas y comercializadas, obtienen unos valores
de COP muy elevados, entre 2 y 4, por lo que
producen entre 2 y 4 veces más energía frigorífica
que la energía eléctrica (o mecánica) que consumen.
Esto hace que las máquinas de compresión resulten
muy competitivas y económicas.
El rendimiento es menor que en el método por
compresión (0,8 frente a 5,5 ), sin embargo en algunos
casos compensa el que la energía proveniente de una
fuente calorífica sea más económica, incluso residual o
un subproducto destinado a desecharse. También hay
que tener en cuenta que el sistema de compresión,
utiliza normalmente la energía eléctrica, y cuando ésta
llega a la toma de corriente lo hace con un rendimiento
inferior al 25% sobre la energía primaria utilizada para
generarla, lo que reduce mucho las diferencias de
rendimiento.
DESVENTAJAS
Las instalaciones de producción de frío por
compresión de vapor suponen un alto porcentaje de
consumo energético, y pueden suponer un alto
impacto económico y medioambiental. Por un lado, el
efecto invernadero indirecto asociado al origen de la
energía utilizada, y por otro, el efecto directo
asociado a las fugas de refrigerante cuando se
utilizan refrigerantes con un elevado potencial de
calentamiento mundial.
- Es muy Ruidosa
- Tiene mucho desgaste a la hora de realizar
mantenimiento.
- Los aparatos son más voluminosos y requieren
inmovilidad (lo que no permite su utilización en
automóviles, lo que sería muy conveniente
como ahorro de energía puesto que el motor
tiene grandes excedentes de energía térmica,
disipada en el radiador).
CARACTERISTICAS - Trabaja con el Ciclo de Carnot
- Mejora la eficiencia energética
- El refrigerante no es comprimido
mecánicamente.
- Se usa cuando una fuente de calor residual o
barata.
- Sistemas de refrigeración de aire

9. APLICACIONES - Industriales acondicionado.
DIFERENCIAS
Un ciclo real de refrigeración por compresión de
vapor difiere de uno ideal de varias maneras, debido
principalmente a las irreversibilidades que suceden
en varios componentes. Dos fuentes comunes de
irreversibilidades son la fricción del fluido (que
provoca caídas de presión) y la transferencia de calor
hacia o desde los alrededores.
En el caso de los ciclos de absorción se basan
físicamente en la capacidad de absorber calor que
tienen algunas sustancias, tales como el agua y
algunas sales como el bromuro de litio, al disolver,
en fase líquida, vapores de otras sustancias tales
como el amoniaco y el agua, respectivamente.
NIVELES DE
TEMPERATURA
- Temperaturas bajas. - Temperaturas de 100 a 200 °C
COSTOS
- Es mas costosa - Mas económica