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Fundamentos de Refrigeración
Material de Educación Básica
Fundamentos de Refrigeración
Por qué refrigerar ?
Para proteger los alimentos contra:– Microorganismos– Bacterias– Descomposición química
Para mantener el aire fresco – Crear condiciones de confort
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Refrigeration Fundamentals 3
Sistema de Refrigeración: necesidades
Crecimiento bacteriano
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 10 20 30 40Tiempo en horas
Can
tidad
30°C25°C20°C18°C15°C
• refrigeración– disminuye la
proliferación de micro-organismos
– reduce la destrucción de la comida
Refrigeration Fundamentals 4
Fundamentos de Refrigeración
• Enfriamiento evaporativo• Refrigerantes• Diagrama de Molliere• Sistema de Refrigeración
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Refrigeration Fundamentals 5
Enfriamiento evaporativo: historia
• Egipto >1000 a.C.– Agua para beber – poros en la cerámica de la vasija
• el agua se evapora en la superficie
– tejados de las casas• al aire seco evapora bajando la
temperatura de las tejas
– evaporación superficial• a veces en las capas de hielo
Refrigeration Fundamentals 6
Enfriamiento evaporativo: natural• Cuerpo humano
– sudor– permite temperatura
corporal inferior a la temperatura ambiente
• Plantas– evaporan 10 veces el
agua que necesitan– mantienen el ambiente
estable
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Refrigeration Fundamentals 7
Enfriamiento evaporativo: proceso• Evaporación
– fuera del recipiente– parte del líquido sale
• Transporte de calor– alto calor de evaporación– buen contacto térmico– enfriamiento efectivo
• ¿Como conseguir la continuidad en este proceso?
?
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Enfriamiento evaporativo: ebullición
• Temperatura constante– calor de evaporación– presión constante = temperatura constante
0
50
100
150
200
Tiempo de calentamiento
Tem
pera
tura
en
°C
liquido 2 fases vapor
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Refrigerantes: Puntos de ebulliciónRefrigerante Temp ebullicion Comentarios
R 718 +100 °C AguaR 600a -11.7 °C iso-ButanoR 717 -33.3 °C AmoniacoR 290 -42.1 °C PropanoR 11 +23.8 °C CFCR 12 -29.8 °C CFCR 13 -81.4 °C CFCR 22 -40.8 °C H- CFCR 500 -33.5 °C CFCR 502 -45.4 °C CFCR 134a -26.1 °C CFC sustituye a R 12R 125 -48.6 °C CFC sin mezcla / sustituye R 502R 32 -51.8 °C CFC sin mezclaR 404A -45.8 / -46.6 °C CFC sustituye a R 22 / R 502R 407C -36.7 / -43.8 °C CFC sustituye a R 22 en ACR 410A -51.5 / -51.6 °C CFC nuevo para ACR 507 -47.1 °C CFC sustituye a R 22 / R 502
3000 m89°C• Presión de vapor
• punto de ebullición diferente• +89 °C• a 675 mbar
• 3000 m sobre el nivel del mar
100°C
Nivel del mar
• punto de ebullición normal• +100 °C• a 1013 mbar
• presión a nivel del mar
Refrigerantes: punto de ebullición
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Temperatura en °C
Pres
ión
de v
apor
en
bar
Refrigerantes: presiones de vapor
Manómetro
Regla de refrigerante
Refrigerantes: presiones de vapor
Temperatura en °C
Pres
ión
de v
apor
en
bar
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Punto de ebullición del agua
CalorEntalpia
Tem
pera
tura
100 C
Líquido+ Vapor
Líquido
0.47 bar80 C
2 bar120 C Vapor1 bar
Diagrama de fasesRefrigerantes
Liquido Liquido + Vapor Vapor
0.47 bar = 80ºC
Q
Pres
sión
6.2 bar = 160 ºC
1 bar = 100 ºC
2 bar = 120 ºC
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Refrigeration Fundamentals 15
Refrigerantes: diagrama de trabajo• Diagrama de Molliere ( diagrama h,
log p )– presión ( p )– temperatura ( t )– entalpia ( h o i )
• contenido energetico especifico• calor de evaporación
– otros valores• entropía, volumen especifico ...
Refrigeration Fundamentals 16
Diagrama de Molliere
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Refrigeration Fundamentals 17
Diagrama de Molliere
Refrigeration Fundamentals 18
Sistema de Refrigeración: principio
• Máquina de refrigeración– saca calor de una fuente fria
(p. e. frigorífico)– transporta calor a un sumidero
caliente (p.e. al ambiente)– eleva la temperatura– Necesita un aporte de energía
para el transporteFuente fría
Sumidero calienteAmbiente
RM
Q.
Q.
P
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Refrigeration Fundamentals 19
Sistema de Refrigeración:flujo de calor
• El refrigerador se debe mantener a + 5º C
• Flujo natural de calor:– de calor a frío– desde el ambiente al frigorífico– desde el frigorífico al evaporador– desde el condensador al ambiente
• Máquina de refrigeración– bombea calor– del evaporador al condensador
-25
0
25
50
ambi
ent
frid
ge
evap
orat
or
cond
ense
r
ambi
ent
tem
pera
ture
in °C
natural heatflow
Refrigeration Fundamentals 20
Sistema de refrigeración: proceso• evaporador ( 1 )
– baja temperatura– baja presión
• condensador ( 2 )– alta temperatura– alta presión
• tubo capilar ( 3 )– “estrangulación”– mantiene la diferencia de presión
• compresor ( 4 )– bombeo de refrigeración 1
43
2Q.
Q.
P
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Sistema de refrigeración sencillo
Compresor
Condensador Evaporador
Sistema expansor
Lado de baja presiónLado de alta presión
Sistema de refrigeración sencillo
Compresor
Evaporador
Condensador
Válvula expansiónAumenta la presión
Cede calor al ambiente
Enfria el aire / aguaReduce presión
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Ciclo refrigeración
Entalpia
Compresor
CondensadorRecipiente
Pres
ión
Evaporador