7/25/2019 Los Sistemas de Refrigeracin Para Procesos de Baja Temperatura Hoja 94

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Los sistemas de refrigeracin para procesos de baja temperatura

La comprensin de la termodinmica del ciclo de compresin de vaporproporciona la base para el diseo prctico de unidades de refrigeracin reales.

Aqu est la informacin detallada para el diseo de una sola etapa, en varias

etapas y el sistema en cascada.

Los sistemas de refrigeracin son comunes en los procesos relacionados con laindustria de refinacin de petrleo, petroqumica y qumica. La seleccin de unrefrigerante es generalmente base sobre su disponibilidad y enfriamiento gama yla experiencia previa con l.

or e!emplo, en una planta de olefinas, etileno y propileno puro son fcilmentedisponibles" mientras que en una planta de procesamiento de gas natural, etano ypropano estn a la mano. ropano o propileno pueden no ser adecuados en unaplanta de amoniaco debido a los riesgos de contaminacin, mientras que elamoniaco puede muy bien servir al propsito. Los fluorocarbonos se #an utili$adoampliamente debido a sus caractersticas no inflamables.

%ebido a sus propiedades in#erentes de una variedad de refrigerantesenumerados en la &abla ' se utili$an bastante econmicamente en un ampliorango de temperaturas de refrigeracin.

&odos los tipos de compresores de pistn, tornillo y centrfugos(se utili$an para losservicios de refrigeracin. la teora de la refrigeracin se puede aplicar a cualquiercompresor, pero las cargas laterales se considera generalmente slo encompresores centrfugos. or lo tanto, nos limitaremos nuestra discusin amquinas centrfugas.

)l efecto de refrigeracin se puede lograr mediante el uso de uno de los siguientesciclos* a+ compresin de vapor -arnot invertido+, b+ de expansin raytoninvertido+, c+ la absorcin y d+ de c#orro de vapor compresin(vapor de agua+.&odos estos ciclos se #an utili$ado con xito en la refrigeracin industrial, pero lamayora de las instalaciones utili$ar la compresin de vapor. or lo tanto, vamos adiscutir slo el ciclo de -arnot invertido.

Termodinmica de los ciclos

/n ciclo de -arnot se compone de de dos isotrmica y dos procesos isentrpicas,como se representa en la entropa de temperatura &0+ y los diagramas depresin(entalpa 1+ en la 2ig. 'a. Aqu, roceso '(3 representa la reduccin dela expansin o la presin" roceso 3(4 representa rec#a$o de calor a temperaturaconstante" proceso de 4(5 representa compresin o aumento de la presin" y elproceso de 5(' completa el ciclo de la adicin de calor a temperatura constante.ara llevar a cabo un ciclo de -arnot, es necesario disponer de un fluido ideal.

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0in embargo, los ciclos reales, tanto directa como inversa, operar con fluidos quese someten a cambios de fase durante los ciclos. )s importante reconocer que losprocesos reales transfieren el calor a presin esencialmente constante en lugar dela temperatura constante.

/na compresin de vapor o de un ciclo de -arnot invertido incluye los mismosprocesos se producen durante la la expansin de un fluido en el ciclo de -arnotdirecta, pero en un orden inverso. )ste ciclo puede ser representado en losdiagramas &0 y el p1, como se muestra en la 2ig. 'b.

Ciclo de compresin de vapor

/n ciclo de compresin de vapor tambin se puede representar mediante laconexin de equipos en la secuencia mostrada en la 2ig. 3a. -on el fin de ilustrarlos procesos que intervienen en este ciclo de refrigeracin, consideremos cadapaso*

)xpansin procesamiento )l proceso de expansin, punto ' al punto 3 '(3+ en la2ig. 3a, tambin puede ser referido como un proceso isoentlpica. )n un ciclo derefrigeracin, se puede lograr mediante el parpadeo del refrigerante lquido atravs de una vlvula de control o de expansin. )l proceso se puede representaren un diagrama (1, como en la figura 3b.

-ada refrigerante tiene su propio diagrama (1 que representa todas laspropiedades termodinmicas. %esde un punto de vista de refrigeracin, laenvoltura formada por la curva del punto de burbu!eo y la curva del punto de rocode unirse entre s en el punto crtico es muy importante.

La $ona i$quierda de la curva del punto de burbu!a representa refrigerante lquidosubenfriado" el rea entre el punto de burbu!a y las curvas del punto de rocorepresenta la presencia de vapor y de refrigerante lquido, mientras que el rea ala derec#a de la curva del punto de roco es vapor sobrecalentado.