guía de laboratorio ciclo de refrigeración
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U.P.T.C. Formación básica profesional. Área complementaria técnica Facultad Seccional Duitama Térmicas II Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020909-07
PRACTICA DE LABORATORIO 7
CICLO DE REFRIGERACION
INTRODUCCION
Un ciclo termodinámico está conformado por varios procesos los cuales se efectúan de una
manera periódica y repetidamente. Todos los ciclos se aplican en máquinas térmicas, ya sea
calefactores o refrigeradoras, aprovechando las características que este posee. Dentro las
cuales están, el trabajo y el rendimiento, siendo este último la base fundamental para
decidir acerca del nivel de aprovechamiento de la energía.
1. OBJETIVOS
Visualizar los procesos que se suceden en un sistema de refrigeración por compresión
de vapor.
Graficar el ciclo de refrigeración por compresión de vapor sobre el diagrama P-h.
Calcular la energía seguida por el condensador, la energía absorbida por el evaporador
y la energía consumida por el compresor.
Obtener el rendimiento.
2. GENERALIDADES
2.1 EL CICLO DE CARNOT
El ciclo de Carnot es un ciclo en el cual el rendimiento es máximo, comparado con otro tipo
de ciclos. Este ciclo es perfecto para comparar otro tipo de ciclos y como base de
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comparación para máquinas reales, esto se realiza al comparar el rendimiento térmico real
con el ideal. Si la diferencia es demasiado grande entre los rendimientos real e ideal,
sugiere que el rendimiento real se debe mejorar.
El ciclo de Carnot consiste en los procesos isotérmicos y los procesos isentrópicos. En la
figura 1 se observa el ciclo de Carnot, la descripción de lo sucedido en el ciclo es la
siguiente:
1. Entre los puntos a y b (proceso isotérmico), se añade calor.
2. Entre los puntos b y c (proceso isentrópico) no se añade ni se retira calor, pero la
sustancia se expansiona.
3. Entre los puntos c y d, se rechaza calor a temperatura constante.
4. Entre los puntos d y a, la sustancia se comprime isentrópicamente hasta el punto inicial.
Figura 1. Ciclo de Carnot.
Los calores añadidos y rechazados y el trabajo se determinan partir del diagrama de
la figura 1 así:
(Ec. 1)
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(Ec. 2)
(Ec. 3)
Para ciclos reversibles se tiene que el área encerrada por la trayectoria de punto de estado
en el plano ST, representa el trabajo, ya que dicha área siempre será igual al calor añadido
menos el calor rechazado. Por tanto rendimiento térmico es igual a:
(Ec. 4)
2.2 CICLO INVERTIDO DE CARNOT
Cada proceso del ciclo de Carnot es interna y externamente reversible. Tomando en cuenta
que un ciclo invertido es una expresión general que incluye todos aquellos ciclos y los
cuales el trabajo neto es una energía consumida y el calor neto es rechazado, es decir que
es mayor que .
El rendimiento térmico de un ciclo invertido está dado por el trabajo neto del ciclo
dividido por el calor trasmitido al cuerpo caliente, es decir:
O bien:
2.3 PRECAUCIONES
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Utilice ropas adecuadas para el laboratorio.
Identifique el equipo, las partes sobre las cuales se van a realizar las mediciones.
Cualquier irregularidad comuníquela al profesor encargado de la asignatura o al
dependiente del laboratorio.
Antes de utilizar el sistema, verifique la limpieza de los serpentines del condensador y
el evaporador, observe que las aspas de los ventiladores no se encuentren obstruidas y
que cada manómetro presente una prisión superior a 40 psi, con esto se verifica que el
sistema no posee fugas.
2.4 AUTOEXAMEN
a. ¿Por qué se toma del ciclo de Carnot como base comparativa para otros ciclos?
b. ¿En que difiere el ciclo de Carnot para calefacción del ciclo de Carnot para
refrigeración?, Justifique su respuesta.
c. ¿Qué condiciones se deben cumplir para que un ciclo sea irreversible?
3. MATERIALES Y EQUIPOS
Para realizar la práctica correspondiente a este tema se utiliza un equipo conocido como
Equipo de refrigeración.
El equipo consta de las siguientes partes:
1. Evaporador.
2. Tubo capilar.
3. Filtro secador.
4. Condensador.
5. Compresor.
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6. Termómetros. Para mediciones temperaturas a la entrada y salida del evaporador, a la
entrada y salida del condensador.
7. Manómetros. Para medición de presiones a la entrada y salida del evaporador, al
entrada y salida del condensador.
8. Ventilador.
Tabla 1. Equipos.
Cantidad Elemento1 Equipo de refrigeración
En la figura 2, se ilustra el esquema del equipo de refrigeración.
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4. PROCEDIMIENTO
1) Con el sistema apagado tome las lecturas de los manómetros de alta presión (de color
rojo) y las lecturas de los manómetros de baja presión (de color azul). Igualmente tome
las lecturas de los cuatro termómetros, el promedio de estas lecturas será la temperatura
ambiente.
2) Sitúe los todos interruptores de la máquina en la posición de apagado (OFF).
3) Una vez realizada la maniobra anterior conecte la máquina y su ministerio de 120
voltios. Observé que en el voltímetro se indique el valor de la tensión.
4) Energice la máquina y observe que en el momento del arranque el agua indicadora, del
amperímetro, no sobrepase los 40 A en los 10 segundos posteriores a la puesta en
marcha. Verifique que la aguja descienda hasta estabilizarse y consigne los valores en la
tabla 2.
5) Con el ventilador del evaporador apagado de funcionarios sistema durante 10 minutos
mientras se estabiliza, luego encienda el ventilador.
6) Transcurridos 30 minutos registre nuevamente todos los datos de cada manómetro y
termómetro. Consigne los valores en la tabla 3.
7) Desenergice el sistema y sitúe todos los interruptores en la posición OFF.
5. TOMA DE DATOS
Tabla 2. Lectura de los aparatos de medición antes de poner a funcionar el sistema.
Elemento Temperatura Elemento PresiónTermómetro a la entrada del evaporador
Manómetro a la entrada del evaporador
Termómetro a la salida del evaporador
Manómetro a la salida del evaporador
Termómetro a la entrada del condensador
Manómetro a la entrada del condensador
Termómetro a la salida del condensador
Manómetro a la salida del condensador
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Tabla 3. Lectura de los aparatos de medición después de
poner a funcionar el sistema.
Elemento Temperatura Elemento PresiónTermómetro a la entrada del evaporador
Manómetro a la entrada del evaporador
Termómetro a la salida del evaporador
Manómetro a la salida del evaporador
Termómetro a la entrada del condensador
Manómetro a la entrada del condensador
Termómetro a la salida del condensador
Manómetro a la salida del condensador
Temperatura ambiente =Tensión de funcionamiento =
Corriente de marcha =
6. CARACTERISTICAS A OBTENER
1) Realice la gráfica correspondiente al ciclo de refrigeración, y ubique los puntos en
un diagrama P-h.
2) Calcule la energía cedida por el condensador, la energía absorbida por el
evaporador y la energía consumida por compresor.
3) Obtenga el rendimiento del ciclo de refrigeración.
7. CUESTIONARIO
1. ¿Qué pérdidas se le pueden atribuir el sistema?, ¿cómo se pueden identificar?,
justifique su respuesta.
2. ¿Si el ciclo se invierte cual es el valor de rendimiento?
3. ¿A qué se requiere el rendimiento térmico combinado?
BIBLIOGRAFIA
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CHAPMAN, Alanj. Transmisión del calor. 3ª ed. Madrid : Librería Editorial Bellisco.
1990.
GOODING, Nestor. Manual de prácticas operaciones unitarias II. 1 ed. Universidad
Nacional de Colombia. 1998. 138p.
KERN, Donald. Procesos de transferencia de calor. 14 ed. Editorial continental. 1980.
KREITH, Franck. Principios de transferencia de calor. 1 ed. Mexico . Herrera hermanos,
sucesores S.A, 1970.
MILLS, Anthony F. Transferencia de calor. Mexico : McGraw-Hill/Irwin, 1999. 932p.
NUNCIRA, Álvaro H. VELANDIA, José L. Guía de prácticas y manual de mantenimiento
para el uso del equipo de refrigeración con el ciclo de compresión de vapor. Duitama 2000.
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