Aire Acondicionado y Refrigeracion

 

AIRE ACONDICIONADO Y  REFRIGERACION. REFRIGERACION. 

CALCULO DE UNA CARGA TERMICA.



INTEGRANTES DE EL EQUIPO:

  

 

RONMEL FLORES REYES. MIGUEL ANGEL VAZQUEZ CORTEZ. LUCIO MISAEL PEREZ PEREZ. LUCIO MISAEL PEREZ PEREZ.

 

INDICE

     

          

 

1.Introducción. 1.1.Definición de refrigeración 1.2.- Carga de calor 1.3.- Refrigerante Refrigerantess 1.3.1.- El amoniaco 1.4.- Consideraciones sobre los refrigerantes según el reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas. 1.5.Componentes de la instalación. 1.6.- Clasificación de los evaporadores. 2.- Calculo de una carga total de refrigeración. 2.1.- Perdidas a través de las paredes 2.2.- Perdidas por calor debido a motores eléctricos. 2. 3.- Perdidas por la carga de género. 2. 4.- Obtención de la carga total. 3.- Problema (calculo de una carga de refrigeración). 4.- TABLA 7.1 5.- FIGURA 7.1 6.- TABLA 7.2

 

1.- Introducción: 





 

1.1.- Definición de refrig eración: refrigeración: Refrigeración es laderama de la ciencia que trata del proceso reducir y mantener mas baja que su alrededor, la temperatura de un espacio dado o de un producto.  Ya que el calor es la cantidad calor es absorbido se transfiere a otro de cuerpo, evidente que el proceso de rrefrigeración efrigeración es opuesto al de calefacción.

 

1.2.- Carga de calor: 



Carga de calor es la cantidad de calor que debe retirarse del espacio por refrigerar, para reducir o mantener la temperatura deseada. En la mayoría de los casos, la carga de calor es la suma del calor que se fuga al espacio etc., más el acalor refrigerado través quedeproduce paredes, algún rendijas, producto ranuras, por alumbrado, refrigerar o motores eléctricos, alumbrado, personas, etcétera.

 

 

1.3.- Refrig erantes Refrigerantes 





 

Un refrigerante es cualquier fluido que actúa como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de un foco caliente evaporarse. refrigerante en una instalación instala insta lación ción frigoríficaaldebe tener lasElsiguientes características: Calor latente de evaporación alto: cuanto mayor sea su valor menor cantidad de refrigerante hay que utilizar en el proceso de refrigeración para obtener una temperatura determinada. Presión de evaporación superior a la atmosférica: at a tmosférica: mosférica: para evitar que entre aire en el circuito de refrigeración, r efrigeración, lo que acarrearía el problema de que el agua a gua contenida en el a lgún conducto. aire se solidificase y obturase algún

 









 

Punto de ebullición lo suficientemente bajo   para que sea inferior a la temperatura de trabajo del evaporador.  Temperaturas y presión de condensación bajas: así se evitan trabajar con presiones de condensación altas en el compresor lo que se traduce en un considerable ahorro tanto de energía como en el coste de la instalación. Inercia química: es decir que no reaccione con los materiales que componen el circuito ni inmiscible con el aceite del compresor. Ha de ser o totalmente miscible con el aceite del compresor: la solubilidad parcial da origen a problemas de depósitos de aceite en el evaporador. de aceite en el evaporador.

 





 

Debe de ser químicamente estable: hasta el grado de no ser inflamable ni explosivo. Ha de ser soluble en agua: de esta forma se evita que el agua libre pueda formar cristales de hielo. Por este motivo los circuitos de refrigeración van provistos de filtros deshidratantes. Debe ser no tóxico para el hombre. Debe tener un impacto ambiental bajo o nulo   en el caso de ser liberado por posibles fugas.





 

Debe ser fácilmente detectable porseel olfato olfato   para poder localizar las fugas que produzcan en el sistema. Debe ser barato.

 



Los procesos de refrigeración se clasifican en sensibles y latentes. El proceso es sensible, cuando la temperatura de refrigerante varía al absorber calor. Es latente cuando la temperatura del refrigerante, al absorber calor, permanece constante y causa cambio de estado. En los dos procesos, la temperatura de refrigeración es menordel queagente la temperatura del espacio por refrigerar.

 

 

1.3.1.- El amoniaco: 

El amoniaco hoy en día se sigue empleando en instalacionesconocido de gran tamaño debido a quefrigorífico es el refrigerante que tienen el efecto más alto. Es uno de los más baratos y fáciles de estabilidad stabilidad química. Es conseguir y tiene gran e inmiscible con el aceite, por lo tanto debe usarse un separador de aceite en la tubería de descarga del compresor hacia el condensador. inconveniente : es tóxico, algo inflamable y puedeComo llegarinconveniente: a ser explosivo en grandes concentraciones, pero puede ser detectado fácilmente por el olor por lo que estos inconvenientes tiene poca importancia en industrias con alto nivel de control. Las fugas de amoniaco se detectan con velas de azufre, formándose unsehumo denso en una presencia de vapor de NH3 o también puede aplicar solución de jabón en el punto donde se cree que puede haber una fuga formándose burbujas en caso positivo.

 

 

1.4.- Consideraciones sobre los refrig erantes según el reglamento de refrigerantes seg seguridad uridad para plantas e instalacion instalaciones es oríficas. frig frigoríficas. 

1. Denominación simbólica de los refrig refrigerantes erantes: según este reglamento los erantes:además de por su fórmula química pueden identificarse por un código adoptado internacionalmente siguiendo las siguientes reglas: el código va precedido de una R, a continuación aparecen unas cifras relacionadas con la formula química del refrigerante que indican lo siguiente:

 

 











 

primera cifra de de la derecha en los los · La primera compuestos que carezcan de Br indica el número de átomos de F en sus moléculas. · La segunda segunda cifra de la la derecha es el número de átomos de H+1. · A la indica con con la izquierda izquierda de la anterior anterior se indica otra cifra el número de átomos de C-1. R R-(C-(C1)-(H+1)-(F). · Si la molécula contiene átomos de Br se procede según lo visto añadiendo luego a la derecha una B seguida del numero de átomos. cíclicos se expresan según ·dichos Los derivados la regla general, encabezándolos por una C a la izquierda del número del refrigerante.

 





· Los compuestos no saturados siguen las mismas reglas anteponiendo el numero 1 como cuarta la derecha. ·cifra Lascontada mezclasdesde determinadas de refriger refrigerantes antes o aceótropos (disolución de 2 o más líquidos cuya composición no cambia por destilación) se expresan por las denominaciones de sus componentes intercalando entre paréntesis el porcentaje en peso correspondiente a cada uno.  También pueden designarse por un número de la serie 500 completamente arbitrario.



·seLos refrigerantes refriger antes de losacompuestos identifican añadiendo la cifra 700 inorgánicos el peso molecular de los compuestos.

 

 



2. Criterios de seg uridad: el reglamento de seguridad seguridad de plantas e instalaciones frigoríficas los fluidos en tres categorías ydivide recomienda el uso de aquellos que sean menos tóxicos y menos inflamables. Estas categ orías son: categorías







·incluyen Refrig Refrigerantes erantes derefrigerantes alta seguridad: seguridad : se todos los halogenados más utilizados actualmente. · Refrig erantes de media seguridad: es el Refrigerantes amoniaco y otros residuos en desuso como el SO2 y el CH3Cl. · Refrig erantes de baja seguridad: son los Refrigerantes hidrocarburos gaseosos como el propano, butano y etileno no utilizados habitualmente.

 

 

1.5.- Compo nentes de la instalación. Componentes 

resor: es una maquina que tiene El comp compresor la misión de aumentar la presión de los gases, es decir, comprimirlos al disminuir el volumen que dicho gas ocupa. La función del compresor es aspirar el refrigerante en estado vapor y aumentar su presión al disminuir el volumen que dicho gas ocupa.

 

 





Condensadores multitubulares: esta formado como los de inmersión por un recipiente cilíndrico que tiene en su interior multitud de tubos rectos o incluso con aletas que lo recorren longitudinalmente paralelos los unos a los otros y por cuyo interior circula el agua de enfriamiento. El inconveniente que presenta este tipo de condensadores es el alto consumo de agua, que en grandes instalaciones frigoríficas encarece mucho el proceso. En estos casos el recircular ircular y reutilizarla en su agua se recupera para hacerla rec función condensadora enfriándola en equipos auxiliares denominados En torres deelenfriamiento o que torres dedel refrigeración. ellas agua caliente sale condensador es atomizada o rociada desde la parte superior cayendo por gravedad hacia la parte inferior. Mediante la circulación de aire por el interior de la torre se consigue reducir la temperatura del agua al ceder este su calorpasa al aire también por evaporación de una parte de que a lay corriente de aire que se crea, tomando el ella calor necesario del resto del agua. El agua así enfriada es bombeada de nuevo al condensador donde absorbe el e l calor de condensación procedente del refrigerante. Las perdidas de agua por evaporación se compensan con una aportación de agua nueva.

   





orador: es un intercambiador de calor donde se · Evap Evaporador efectúa la ebullición del refrigerante líquido que procede del compresor con la consiguiente absorción de calor del medio en el del querefrig se encuentra. erante por el evaporador: el refrigerante Paso refrigerante líquido a alta presión atraviesa la válvula de regulación convirtiéndose en liquido a baja presión. Al efectuarse este descenso de presión tiene lugar la ebullición con la consiguiente absorción de calor originando las clásicas burbujas. de líquido Mientras que contiene avanza burbujas a lo largo de vapor del evaporador se convierte la m masa enasa una masa de vapor que arrastra arr astra gotas de líquido, mezcla que se denomina vapor húmedo. Finalmente cuando todo el líquido se ha evaporado este se denomina vapor saturado. La temperatura de este vapor saturado sigue aumentando en el tramo final del evaporador debido al calor que absorbe del ambiente a enfriar alcanzando un punto mas alto que la temperatura de saturación a la presión de evaporación existente, denominándose vapor sobrecalentado o recalentado.

   

oradores: 1.6.- Clasificación de los evap evaporadores 

 

seg ún como circule el refrigerante: según · Evaporadores de expansión seca. · Evaporadores de tipo inundado.



  

construidos: seg según ún como estén construidos: · Evaporadores de tubos lisos. · Evaporadores de placas. · Evaporadores de tubos con aletas.

   



 



 

ún el método de circulación del aire: seg según · Evaporadores Evaporadores de convección natural. · Evaporadore Evaporadoress de convección forzada. ún enfríen aire o liquido: seg según · Enfriadores Enfriadores de aire. · Enfriadore Enfriadoress de líquido

   





· Seg ún como circula el refrigerante:   Según · Evap Evaporadores oradores delíquido expansión seca seca:: son aquellos en los que todo el refrigerante que penetra en el evaporador se convierte completamente en vapor en el intervalo de tiempo que media desde que entra hasta que sale por el otro extremo, llegando a la tubería de aspiración del compresor en forma de vapor. Para su funcionamiento suele utilizarse una válvula de expansión termostática que regula el paso del líquido de acuerdo con la solo aspiración del la compresor de forma que deja entrar cantidad que puede ser vaporizada totalmente. Para conseguir este efecto es necesario un recalentamiento al final del evaporador de aproximadamente 10 ºC.

   



oradores de tipo inundado o seminundado: · Evap Evaporadores trabajan completamente llenos de liquido refrigerante y los vapores que salen de él son saturados e incluso pueden arrastrar algo de liquido. El nivel de líquido en el evaporador se controla mediante una válvula de flotador y el vapor generado en la evaporación se separa del liquido enantes un separador de vapor o deposito cilíndrico de su salida a la tubería de aspiración del compresor. Este tipo de evaporadores esta formado por una serie de tubos cuyo extremo esta conectado a un colector o tubolade diámetro un poco mayor por donde hace entrada común de refrigerante liquido.se El otro extremo de los tubos desemboca en otro colector de mayor diámetro que el anterior en el que se efectúa la aspiración de manera uniforme. u niforme.

   



 

Seg ún enfriamiento de liquido o aire: Según





·forzada, Enfriadores tubosde lisos, aire: aireplacas... : baterías de convección · Enfriadores de liqu ido: se utiliza en la industria liquido de la leche, mosto, vino, cerveza... pueden consistir en serpentines de diversos diseños totalmente sumergidos enlos el intercambiadores liquido a enfriar o pueden estar basados en de calor de doble tubo concéntrico y en los de superficie rascada donde el fluido enfriado circula por el tubo interior y el refrigerante fluye en comprendido entre contracorriente por los el espacio 2 tubosanular o enfriadores multitubulares o de carcasa y tubo.

   

a total de 2.- Calculo de una carg carga refrig refrigeración. eración. 



 



La carga total de una instalación frigorífica es el número de frigorías que deben obtenerse. O dicho de manera más correcta, lalacantidad de calor que deben extraerse a fin de mantener temperatura deseada en la cámara a enfriar. Dicha cifra procede del total de calor que entra en el espacio a refrigerar por el conjunto de las tres causas siguientes: 1.- Pérdidas a través de las paredes. 2.- Perdidas por servicio (uso de puertas, alumbrado, calor personal, u otras fuentes de calor). 3.- Perdidas por la carga de género que entra diario.

   

2. 1.- Perdidas a través de las p aredes: paredes: 



 



La cantidad de calor por perdidas las paredes depende de tres factores:a través de a) superficie total exterior de la cámara. Nevera o recipiente. b) Aislamiento empleado. c) Diferencia dese temperatura entre del ambiente a mbiente exterior donde halla instalada la la cámara, mueble o recipiente y la que debe obtenerse en su interior.   Como es natural, cuanto mayor sea la superficie total exterior, mayor será la cantidad que deberá extraerse. Si el aislamiento es de de calor mayor espesor, menores serán las perdidas a través del mismo, mas calor deberá absorberse cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior del espacio a refrigerar.

   



 



El primer paso para obtener las pérdidas por paredes consiste en determinar la superficie total de la cámara, nevera o depósito. Para obtener dicha superficie puede emplearse la siguiente formula: S= 2[(a x b)+(b x c)+(c x a)] a = ancho exterior. b = fondo exterior exterior.. c = alto exterior Conocido ya este dato, determinado el espesor aislamiento con que se recubrirádel la cámara, mueble o deposito, se buscara entonces el coeficiente de transmisión correspondiente a dicho aislamiento, en relación a la tabla 7.1 7.1..

   



Estos coeficientes varían en relación con la cada da temperatura y grado de compresión de ca sustancia, por lo que, desde un punto de vista de sustancia, orden practico, por lo que, los desde valoresun indicados punto dedeben vista aumentarse alrededor de un 25% para obtener cifras reales. Así pues, en el caso particular del corcho expandido se han adoptado, como norma generalizada los siguientes coeficientes Espesor en mm.

Coeficiente (K)

50 75

0.97 0.66

100

0.50

125

0.4

150 200

0.33 0.25

   





  

Se pasará a establecer la diferencia de temperatura entre el ambiente exterior y el interior de la cámara. Para la primera debe calcularse siempre la temperatura media en la época más calurosa. Y en cuanto a la temperatura que que debe mantenerse en el interior depende naturalmente de la naturaleza del producto que se almacena, para lo que han de tenerse en cuenta recomendables qué se detallan enlas la temperaturas tabla 7.2. Así pues conocidos los factores representados `por: S= Superficie exterior de la cámara en metros cuadrados. K= Coeficiente de transmisión del aislante. (T-t) = Diferencia de temperatura.. Se obtendrá la cantidad de frigorías o vatios a producir por día, usando la formula siguiente:

   





S X K X (T-t) x 24 horas= frigorías o vatios en 24 horas por perdidas a través de paredes. Si existe alguna parte de la cámara o mueble que se halle aislada con cristales (como es el caso de lasEntonces conocidas conocidas vitrinas-mostradores vitrinas-mostradores cerradas). deberá deducirse de la superficie total que corresponde a dicho espacio, calculando las perdidas a través de los cristales por la misma formula anterior.

   

2. 2.- Perdidas p or calor debido a por motores eléctricos. 

En el cálculo de perdidas debe tenerse en cuenta el calor que aportan los motores y los ventiladores en los sistemas empleando evaporadores de aire forzado. De acuerdo con la relación conocida por