CURSO DECURSO DE REFRIGERACIONREFRIGERACION

Principios Físicos Aplicados a la Principios Físicos Aplicados a la

RefrigeraciónRefrigeración

Prof. CARLOS MARQUEZ Y PABLO BIANCHI2013

EQUIPOSEQUIPOS INDUSTRIALESINDUSTRIALES

HELADERASHELADERASCOMERCIALESCOMERCIALES

CAMARASCAMARASFRIGORIFICASFRIGORIFICAS

EQUIPOSEQUIPOSDOMESTICOSDOMESTICOS

HELADERASHELADERASC/FREEEZER

C/CONGELADOR

AIREAIRE ACONDICIONADOACONDICIONADO

SPLITVENTANA

SE ENCARGA DE LOS EQUIPOS QUE EXTRAEN CALOR DE UN LUGAR DETERMINADO Y LO TRASLADAN A OTRO DONDE SU EXISTENCIA NO TIENE

IMPORTANCIA.

LA FUNCION DE ESTE PROCESO TIENE QUE VER CON:

CONSERVACION DE ALIMENTOS – PROCESOS INDUSTRIALES – CLIMATIZACION.

REFRIGERACIÓNREFRIGERACIÓN

• ENERGÍA que naturalmente se transmite desde los cuerpos calientes hacia los más fríos.

•El frío no existe como magnitud física, sino que representa la ausencia de calor. Generalmente se utiliza para comparar entre dos niveles de energía.

CA

LO

R

MO

VIM

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TO

MO

LE

CU

LA

R

CALOR

PROCESO DE REFRIGERACIÓNPROCESO DE REFRIGERACIÓN tenemos que entenderlo como:tenemos que entenderlo como:

UN PROCESO DE ABSORCIÓN DE CALORUN PROCESO DE ABSORCIÓN DE CALOR

NO COMO UN PROCESO DE PRODUCCIÓN DE NO COMO UN PROCESO DE PRODUCCIÓN DE FRÍOFRÍO

TRANSMISIÓNTRANSMISIÓN

DEL DEL

CALORCALOR

RADIACIÓN CONVECCIÓN

CONDUCCIÓN

UNIDADES DE MEDIDA DEL CALOR

KILOCALORIA Cantidad de calor necesaria para elevar 1°C 1Kg agua.

BTU Cantidad de calor necesaria para elevar 1°F1Libra cuadrada de agua. (EEUU e INGLATERRA)

Tn Refrigeración Cantidad de calor absorbida para la fusión de una tonelada de hielo sólido en 24

horas.

1Tn = 12000BTU =3000 Kcal1Tn = 12000BTU =3000 Kcal

1 KCAL/Hora = 1.16 Watt1 KCAL/Hora = 1.16 Watt

• Es una descripción del nivel o intensidad de calor que hay en una sustancia.

• EJ: Si ponemos en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el calor se transmite del cuerpo mas caliente al mas frío hasta un determinado momento en el cual las temperaturas llegan a un estado de equilibrio térmico.

• En nuestro país, usamos la escala de Grados Celsius para medir la temperatura. En otros países como Estados Unidos en grados Fahrenheit (ºF).

• Ambas escalas presentan dos puntos en común: el punto de congelación y el punto de ebullición del agua.

TTEEMMPPEERRAATTUURRAA

• El agua se congela a 0ºC o 32ºF y entra en ebullición a 100ºC o

212ºF.

• La temperatura se mide con un instrumento denominado

termómetro.

• En refrigeración utilizamos termómetros digitales que arrojan

un valor de temperatura por medio de un display. Funcionan variando la resistencia eléctrica

que experimentan algunos materiales ante un cambio de

temperatura. ºCentígrados = 0.55 x ( Fahrenheit - 32 )ºFahrenheit = 1.8 x ( Centígrados ) + 32

MATERIA

Sustancia que ocupa un espacio y tiene un determinado peso.

Se encuentra formada por átomos (porción mas pequeña). Estos se pueden unir y combinar para formar moléculas.

Cuando se forma una molécula, esta no se puede partir sin cambiar el contenido químico de la sustancia.

Molécula de agua formada por dos átomos de hidrógeno y uno de

oxígeno.

Puede presentarse en tres estados: SÓLIDO-LIQUIDO-GASEOSO

EFECTO DEL CALOR SOBRE EL ESTADO EFECTO DEL CALOR SOBRE EL ESTADO FÍSICOFÍSICO DE LA MATERIA (Cambio de estado) DE LA MATERIA (Cambio de estado)

• El cambio de estado en un cuerpo o sustancia se produce cuando ocurre una variación energética.

• La sustancia debe absorber o ceder calor.

PROGRESIVOSPROGRESIVOS::Necesitan ABSORBER Necesitan ABSORBER calor para producirse.calor para producirse.

• FUSION: cambio de estado sólido a liquido.

• EVAPORACIÓN: EVAPORACIÓN: cambio de estado liquido a gaseoso.

REGRESIVOS:REGRESIVOS:Necesitan Necesitan CEDERCEDER calor para producirse.calor para producirse.

• SOLIDIFICACION inversa a la fusión. Pasaje de liquido a sólido.

• CONDENSACIONCONDENSACION pasaje del estado gaseoso a liquido.

CALOR SENSIBLE:CALOR SENSIBLE:

• Puede ser apreciado por nuestro sentido al tacto.• A medida que se agrega calor al sistema, los cambios de

temperatura pueden ser registrados por los termómetros.• No hay cambio de estado.

CALOR LATENTE:CALOR LATENTE:

• Es el calor que se utiliza para cambiar el estado. • Existe pero no se expresa porque la temperatura es

constante.• Toda la energía absorbida por el sistema es utilizada para

romper los enlaces Intermoleculares (no para variar la temperatura).

Vamos a introducir hielo y agua en un recipiente, lo vamosa calentar y estudiaremos que ocurre. Luego trataremos de

volcar los datos obtenidos a un grafico Temperatura vsCalor.

RELACIÓN ENTRE PRESIÓN Y RELACIÓN ENTRE PRESIÓN Y TEMPERATURATEMPERATURA

• El agua hierve a 100°C siempre y cuando la temperatura del aire

sea de 20°C y nos encontremos a nivel del mar (condiciones

normales de presión y temperatura).

Esta afirmación sugiere que el agua tiene otros puntos de

ebullición.Uno puede jugar con el punto de

ebullición de una sustancia variando la presión de vapor que hay por encima de ella.

Es muy importante estudiar la relación entre la

presión/temperatura del refrigerante dentro del equipo es

la base para regular las temperaturas del sistema de

refrigeración.

EJEMPLO Nº1EJEMPLO Nº1

• El punto de ebullición varia, porque se reduce la distancia a la atmósfera. Esto provoca una reducción de la presión (aproximadamente 8 mm Hg/lOO m).

• A 1.900 mts por encima del nivel del mar, la presión atmosférica es de 600 mm Hg. A esta presión, el agua se evapora a unos 94º C.

• Esto hace que sea muy difícil cocinar por ej. Papas ya que estas necesitan una mayor temperatura para su cocción.

EJEMPLO Nº2EJEMPLO Nº2

EJEMPLO Nº3EJEMPLO Nº3Si ahora ponemos las papas en una olla a presión y dejamos que la

presión suba hasta unos 100 kPa por encima de la atmosférica (200

kPa). podremos observar

como se eleva el punto de ebullición del agua a 120 °C.

Estos ejemplos demuestran Estos ejemplos demuestran que cuando la presión se que cuando la presión se incrementa el punto de incrementa el punto de

ebullición aumenta, y que, al ebullición aumenta, y que, al reducir la presión, disminuye reducir la presión, disminuye

el punto de ebullición.el punto de ebullición.

DEFINICION DE REFRIGERANTEDEFINICION DE REFRIGERANTE

•Se puede definir al refrigerante como el medio para transportar calor desde donde lo absorbe por evaporación, a baja temperatura y presión, hasta donde lo rechaza al condensarse a alta temperatura y presión.

•Existen una gran variedad de refrigerantes dependiendo del rango de temperaturas a la que funcione cada equipo.

•Se selecciona el refrigerante mas apropiado para cada aplicación.

• El refrigerante debe ser capaz dé sufrir los cambios de estado de manera repetida sin que sus características se vean alteradas.

• La presión y la temperatura de un refrigerante se corresponderán con las de la tabla cuando haya presentes tanto líquido como vapor bajo dos condiciones.

Cuando esté teniendo lugar el Cuando esté teniendo lugar el cambio de estadocambio de estado (Ebullición o (Ebullición o condensación).condensación).

Cuando el refrigerante esté en Cuando el refrigerante esté en equilibrioequilibrio (No se añade ni se (No se añade ni se elimina calor).elimina calor).