ciclo frigorífico vfinal.pdf

7/25/2019 Ciclo frigorfico vfinal.pdf

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EXPERIMENTACIN EN INGENIERA DE LA ENERGA I

Prctica TC-CFCiclo frigorfico

Grupo 11

Lola Asenjo MeleroSamantha Elisa Valenzuela Granda

Alfonso Daniel Vega Palenzuela


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EIE I Prctica TC-CF

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Contenido1. Objetivos ............................................................................................................................... 3

2. Clculos, resultados y discusin ............................................................................................ 32.2 Calor intercambiado en el evaporador, trabajo del compresor y entalpa de expansin. . 4

2.3 Calcular el coeficiente de operacin del sistema de refrigeracin. Tendra aplicacin

prctica un sistema de enfriamiento con este coeficiente? Cmo se podra mejorar? ......... 5

2.4 Teniendo en cuenta el caudal de refrigerante empleado y el trabajo que realiza el

compresor, calcular la potencia que ste consume si su eficacia interna es de 0,8. ................ 6

2.7 Calcular el caudal de calor intercambiado en el evaporador a partir de las temperaturas

del agua y comparar este valor con lo obtenido en el punto 2. Comentar el resultado y las

posibles fuentes de error que afectan a las medidas de las variables utilizadas en el clculo

de este caudal de calor ............................................................................................................. 9

2.8 Variacin del caudal de agua............................................................................................. 11

2.9 Ventiladores del condensador apagados .......................................................................... 11

3. Conclusiones........................................................................................................................ 12

4. Bibliografa .......................................................................................................................... 13

5. Anexo................................................................................................................................... 14


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1.ObjetivosLa finalidad de la prctica es el estudio del funcionamiento de un ciclo frigorfico por

compresin de vapor adems de un acercamiento a los componentes reales del sistema aescala laboratorio. De igual forma, se busca analizar la capacidad de refrigeracin del ciclo

analizando el trabajo de compresin, entalpas, eficiencias y potencia, entre otros.

2.Clculos, resultados y discusinLa produccin de fro se da mediante diferentes mtodos, en este caso se estudiar un mtodo

fsico basado en el cambio de estado de un refrigerante, empleado para enfriar un fluido, en

este caso el agua.

Figura 1. Ciclo frigorfico mediante compresin de vapor.

Una vez realizada la toma de datos para los diferentes caudales de agua, se muestra a

continuacin el resumen de resultados obtenidos incluyendo el valor de las entalpas

calculadas por medio del diagrama de Mollier del refrigerante empelado (R-134a).

Tabla 1: Resultados de las medidas experimentales

Q(l/h)1 2 3 4 5 6

48 57,6 67,2 76,8 86,4 96

SalidaEvaporador

T1(C) 20 20 20 20 20 20

P1(bar) 3,2 3,25 3,25 3,2 3,25 3,2

h1(kJ/kg) 414 413 413 414 415 415

SalidaCompresor

T2(C) 60 58 58 56 54 48

P2(bar) 16 16 16 16 15 12,5

h2(kJ/kg) 433 430 430 424 422,5 420

SalidaCondensador

T3(C) 24 24 23 24 23 24

P3(bar) 16 16 16 16 15 12,5

h3(kJ/kg) 228 228 227,7 228 232,5 232,5

Salida T4(C) 7 7,5 7 7,5 7 7


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Q(l/h)1 2 3 4 5 6

48 57,6 67,2 76,8 86,4 96

Vlvula Exp. P4(bar) 3,2 3,25 3,25 3,2 3,25 3,2

h4(kJ/kg) 228 228 227,7 228 232,5 232,5

Agua Entrada T1(C) 20 20 20 20 20 20Agua Salida T2(C) 16 17 17 17 17 18

2.2 Calor intercambiado en el evaporador trabajo del compresor y entalpa de

expansin.

A partir de los diagramas termodinmicos para el refrigerante R-134a realizados previamente,

se procede al clculo del calor intercambiado en el evaporador (q e), el trabajo realizado por el

compresor (-Wc)realy el valor de la entalpa a la que se produce la expansin (h3=h4).

Los ciclos termodinmicos se han llevado a cabo a partir de la variacin del caudal de agua,que van desde 96 (l/h) hasta 48 (l/h).

A continuacin se dispondr un ejemplo del clculo de dichos parmetros para el caso de un

caudal de agua del 96 (l/h) y posteriormente, una tabla en la cual se situarn los valores

obtenidos de calor intercambiado en el evaporador (qe), el trabajo realizado por el compresor

(-Wc)realy el valor de la entalpa a la que se produce la expansin (h3=h4).

Efecto refrigerante (qe)

= 1 4 = 4 1 5 ()232,5 (

) = 182,5

Trabajo realizado por el compresor (-Wc)real

Wcreal= h2- h1 = 420 (Kj/Kg)415 (Kj/Kg) = 5 (Kj/Kg)Entalpa expansin isoentlpica (Kj/Kg)

h3 = h4 = 232,5 (Kj/Kg)

Tabla 2. Medidas experimentales (qe), (-Wc) y h3=h4

Q(l/h) 48 57,6 57,6 (Sin ventilador) 67,2 76,8 86,4 96qe(kJ/kg) 186 185 187 185,3 186 182,5 182,5

(-Wc)REAL(kJ/kg) 19 17 10 17 10 7,5 5

h3=h4 228 228 230 227,7 228 232,5 232,5

Una vez dispuesta la tabla se pueden observar una serie de variaciones, para el caso del efecto

refrigerante, apenas hay variacin en los valores obtenidos, esto se debe a que el valor de

caudal de refrigerante, aunque que se modificara el caudal del agua, apenas se modific, por

lo que el efecto refrigerante del mismo, es similar en todos los casos, incluso en el caso en el

que no se utiliza el ventilador.


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En el caso del trabajo de compresin de la bomba, s se nota una variacin, esta variacin tiene

una tendencia de disminucin a medida que se aumenta el caudal de agua. Debido a que a

mayor caudal de agua, mayor cantidad de calor cedido por el agua al refrigerante, por lo que

se obtiene una mayor cantidad de energa a la salida del evaporador, obteniendo as un menor

trabajo del compresor.

Para el caso de la entalpa a la que se produce la expansin, tampoco es apreciable una

tendencia tan visible como en el caso del trabajo de compresin, pero se nota una pequea

disminucin al disminuir el caudal de agua. Adems en el caso en el que se apaga el ventilador,

se obtiene un valor de entalpa de expansin mayor, esto es as, ya que al apagar el ventilador,

la cesin de calor del condensador al ambiente es menor, puesto que la finalidad de la

utilizacin, es favorecer la transmisin de calor por conveccin por medio de un aumento en el

coeficiente individual de transmisin de calor, lo que quiere decir que el caudal de calor

transmitido sera menor, obteniendo una entalpa del refrigerante mayor.

2.3 Calcular el coeficiente de operacin del sistema de refrigeracin. Tendra

aplicacin prctica un sistema de enfriamiento con este coeficiente? Cmo se

podra mejorar?

El coeficiente de operacin se define como la relacin entre el caudal de calor intercambiado

en el evaporador y el trabajo realizado por el compresor. Este cociente aporta informacin

acerca de la eficacia del enfriamiento. El coeficiente de operacin () se calcula como:

= =

El calor intercambiado en el evaporador se calcula con la diferencia de temperaturas entre lasalida y entrada del evaporador. El trabajo que realiza el compresor se obtiene con la

diferencia de entalpas entre la salida y entrada del compresor. Estas entalpas se obtienen a

partir del diagrama de Mollier que se incluye en el Anexo. A continuacin se muestra un

ejemplo de clculo para el caso en que se trabaj con el mximo caudal de agua, por tanto la

vlvula abierta al 100%, donde el caudal del agua era de 96 l/h. Las entalpas de los puntos

requeridos para el clculo se obtienen consultando la Tabla 2, y sustituyendo en la ecuacin, se

obtiene:

= =

=

415232,5420415 =36,5

A continuacin se muestran los resultados de COP obtenidos para cada caudal:

Tabla 3. Datos del coeficiente de operacin del sistema de refrigeracin.

Con ventilador Sin ventilador

Q(l/h) 48 57,6 67,2 76,8 86,4 96 57,6

COP 9,8 10,9 10,9 18,6 24,3 36,5 18,7

Un ciclo de refrigeracin puede tener un COP de entre dos y seis, dependiendo de lastemperaturas.


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Los valores de COP aceptables industrialmente en ciclos frigorficos por compresin de vapor

oscilan entre 3 y 5,5. Como se puede observar en la tabla de resultados, ninguno de estos

valores se acerca al rango de valores utilizado en la industria. Debido a que los valores de

entalpa a la salida del compresor obtenidos a partir del diagrama de Mollier no se

corresponden con la realidad puesto que los sensores de presin y temperatura se

encontraban a la entrada al condensador, en lugar de situarse inmediatamente a la salida del

compresor, por lo que el clculo del trabajo del compresor no es del todo exacto. El

refrigerante sufre una prdida de su energa calorfica a lo largo de la conduccin, con lo que a

la salida del compresor su temperatura sera mayor y por tanto tambin su entalpa por lo que

el trabajo del compresor es, en realidad, superior. Adems se ha asumido que los intercambios

de calor son isobaros y la expansin isoentlpica, cuando en un ciclo real la presencia de

irreversibilidades suponen una disminucin del rendimiento frigorfico.

Cunto ms alto sea el COP mayor ser la eficiencia del ciclo termodinmico. El significado del

COP hace referencia al calor intercambiado en el evaporador por unidad de trabajo en el

compresor. Teniendo esto en cuenta, entre las posibles mejoras en el ciclo frigorfico estara la

disminucin del trabajo realizado por el compresor, aprovechando al mximo la energa

consumida por el mismo. La eleccin de los equipos ms eficientes y la minimizacin de las

prdidas en el ciclo, garantizan una mayor eficiencia. En concreto, el aislamiento de las

conducciones minimizara las prdidas.

2.4 Teniendo en cuenta el caudal de refrigerante empleado y el trabajo que realiza

el compresor calcular la potencia que ste consume si su eficacia interna es de

0 8.

La potencia del compresor se calcula a partir del caudal msico de refrigerante y el trabajorealizado por el compresor. Puesto que no se trata de un compresor ideal, la potencia

requerida ser mayor puesto que se tendrn prdidas. La potencia se calcular siguiendo la

siguiente relacin:

=

Para obtener la potencia en unidades del S.I.(Wattios) es necesario realizar los cambios de

unidades oportunos, en el siguiente ejemplo se muestra el clculo de la potencia del

compresor para el caso del mayor caudal de agua empleado (96 l/h). En este ensayo el caudal

de refrigerante medido fue de 5,2 l/h.

Se calcular el caudal msico del refrigerante con el dato de su densidad ( =1,22 /:

=5,2 1,22 = 6,34 /

El trabajo realizado por el compresor en este ensayo fue de 5 kJ/kg. Con todas las variables

conocidas se calcula la potencia del compresor:


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= 6,34 5 /

0,8 =39,65

= 39,65

1000

1

3600=11,01

Con estas relaciones se obtiene la potencia del compresor para cada ensayo, incluyendo el

caso sin ventilador y realizando el cambio de unidades oportuno. En la siguiente tabla se

resumen los resultados obtenidos:

Tabla 4. Datos del trabajo de compresin de la bomba y la potencia.


Qagua(l/h) 48 57,6 67,2 76,8 86,4 96 57,6

Qvrefrig(l/h) 5,1 5,1 5,1 5,2 5,15 5,2 11,59

(-Wc)REAL(kJ/kg) 19 17 17 10 7,5 5 10N(kJ/h) 147,773 132,218 132,218 79,3 58,90 39,65 144,88

N(W) 41,048 36,727 36,727 22,028 16,362 11,014 40,243

Tal y como se observa la potencia del compresor obtenida para cada caso est dentro del

mismo orden de magnitud. Excepto en los casos de mayor caudal donde se dio una menor

diferencia de entalpas entre la salida y la entrada del compresor.

Sin embargo los resultados difieren de lo esperado puesto que era de esperar que a mayor

caudal de agua se precisara una mayor potencia en el compresor debido a que se requerira

una mayor cantidad de refrigerante. Sin embargo este valor no ha cambiado

significativamente, excepto en el caso del ensayo sin ventilador.

La potencia del compresor se ha obtenido mediante la diferencia de entalpas a su salida y

entrada, en cuya obtencin viene asociado un importante error en la toma de la temperatura

como se ha explicado anteriormente. Puesto que la potencia del compresor depende de la

diferencia de entalpas y el caudal de refrigerante.

2.5. y 2.6 Calcular el rendimiento isoentrpico. Volver a trazar los 6 ciclos sobre el

diagrama termodinmico suponiendo en un caso ideal con compresin

isoentrpica. Con las nuevas entalpas calculas el trabajo del compresin en

condiciones isoentrpicas.

El clculo de las entalpas presentadas a continuacin se realizar mediante el diagrama de

Mollier. La entalpa real se calcula partiendo de los datos obtenidos de presin y temperatura

a la salida del compresor. El clculo de la entalpa terica se realizar siguiendo las lneas

isoentrpicas, del diagrama.


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Tabla 5. Datos de entalpa real y terica para la compresin isoentrpica.

Q(l/h)1 2 3 4 5 6

48 57,6 67,2 76,8 86,4 96

h2real(kJ/kg) 433 430 430 424 422,5 420

h2terico(kJ/kg) 454 452 454 450 448 450

Los valores de entalpas presentados anteriormente tienen en cuenta que la compresin es

isoentrpica. Si se comparan los valores de la entalpa h2 por la compresin isoentrpica

respecto de los valores reales h2, se observa que estos son valores ms pequeos lo que es

errneo.

El rendimiento isoentrpico del compresor muestra el porcentaje respecto a uno de la

desviacin del sistema real respecto del ideal:

=

Que para el caudal ms alto el resultado es:

= 355 = 7

Donde como se ve el resultado supera en 7 veces el valor terico, este fallo sigue persistiendo

en todo el sistema debido a la construccin del medidor de temperaturas.

Tabla 6. Datos del trabajo de compresin y rendimiento isoentrpico.

Q(l/h)1 2 3 4 5 6

48 57,6 67,2 76,8 86,4 96

(-Wc)REAL(kJ/kg) 19 17 17 10 7,5 5

(-Wc)TERICO(kJ/kg) 40 39 41 36 33 35

nc 2,11 2,29 2,41 3,6 4,4 7

As, se han obtenido valores del trabajo de compresin terico mayor que el real, lo que es

ilgico pues se suele necesitar ms trabajo real de compresin para comprimir la misma

cantidad de lquido refrigerante que en el calculado tericamente.

Esta es la consecuencia de que el rendimiento isoentrpico tenga valores por encima de la

unidad, lo que es imposible. El error se debe principalmente a la toma de datos de la

temperatura pues el termmetro de medida no est justo a la salida del condensador sino casi

llegando a la entrada del compresor; por lo tanto las prdidas de energa por el tubo de cobre

(el cual tiene una elevada conductividad) son muy elevadas.

A pesar de este fallo, los valores del rendimiento disminuyen al disminuir el caudal de agua

intercambiado, lo que es lgico pues el caudal de calor que se transmite es menor ya que el

caudal volumtrico disminuye, con lo que la turbulencia es menor. Esto provoca que lacapacidad de intercambio de calor disminuya y las eficiencias bajen.


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2.7 Calcular el caudal de calor intercambiado en el evaporador a partir de las

temperaturas del agua y comparar este valor con lo obtenido en el punto 2.

Comentar el resultado y las posibles fuentes de error que afectan a las medidas de

las variables utilizadas en el clculo de este caudal de calor.

El caudal intercambiado en el evaporador se ha calculado previamente con la diferencia de

entalpas del fluido refrigerante a la entrada y salida del evaporador. A continuacin se

obtendr el calor intercambiado por el agua, con la diferencia de temperaturas medidas a su

entrada y salida del intercambiador de calor siguiendo la expresin del balance de calor:

= Puesto que la diferencia de temperatura no es muy elevada, se aproximar a que las

propiedades fsicas del agua son constantes para las diferentes temperaturas ( =1 , =4,18

) El caudal msico de agua se obtiene a partir del dato de caudal de aguaempleado en cada experimento, teniendo en cuenta que la apertura de la vlvula al 100%

supone un caudal de 96 l/h. A continuacin se muestra un ejemplo para el clculo del caudal

de calor en el evaporador empleando las temperaturas para el caso del mayor caudal de agua

empelado (96 l/h). Para este caso, tal y como se muestra en la tabla de resultados

experimentales, la temperatura de entrada del agua al evaporador (agua de la red) fue de 20C

y fue enfriada por la accin del refrigerante hasta los 18 C.

El caudal msico de agua se calcula como:

= = 9 6 lh 1 =96 /

= 4,18 96 1820 =802,56

Al igual que en el caso de la potencia, se pasa el caudal de calor a unidades del sistema

internacional:

802,56

1000 1

13600 =222,93

Una vez calculado el calor intercambiado en el evaporador a partir de las temperaturas del

agua, se pasa a la comparacin de los resultados con el clculo del calor intercambiado en el

evaporador a partir de las entalpas del refrigerante. Para la comparacin se realiza el cambio

de unidades oportuno puesto que el calor del evaporador calculado a partir de las entalpas se

encuentra en unidades por unidad de masa y es necesario expresarlo en unidades de tiempo.

El cambio de unidades que se realiza es similar al anterior:

=

1000

1

1

3600


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En el siguiente ejemplo se obtiene el caudal de calor del evaporador para el caso de mayor

caudal de agua empleado donde el caudal de refrigerante medido fue de 6,34 kg/h:

= 182,5 6,34

1000 1

13600 =321,402

En la siguiente tabla se recogen los datos de caudal de calor en el evaporador, tanto el

obtenido con la diferencia de entalpas como el calculado a partir de la diferencia de

temperaturas, incluyendo los valores resultantes del cambio de unidades explicado

anteriormente.

Tabla 7. Calor intercambiado en el evaporador qe, con ventilador en [kJ/kg] y [W]


Qv(l/h) 48 57,6 67,2 76,8 86,4 96 57,6qe(kJ/kg) entalpas 186 185 185,3 186 182,5 182,5 187

qe(kJ/kg) con T del agua -802,6 -722,3 -842,7 -963,1 -1083,5 -802,6 -120,4

Qe(W) entalpas 321,5 319,7 320,3 327,8 318,5 321,6 602,0

Qe(W) con T del agua -222,9 -200,6 -234,1 -267,5 -301,0 -222,9 -33,4

En primer lugar se aprecia que el caudal de calor calculado con la diferencia de entalpas del

refrigerante a la salida y entrada del evaporador es un valor positivo, mientras que el calor

calculado por medio de la diferencia de temperaturas en el agua a su paso por el evaporador

es negativo. Esto se explica con el sistema de referencia empleado por el cual el calor aportadoal sistema es de signo positivo, de este modo el refrigerante a su paso por el evaporador

aumenta su temperatura a consecuencia de tomar parte de la energa calorfica del agua. Por

el contrario, el agua cede parte de su calor al enfriarse en el evaporador.

En cuanto a los resultados obtenidos por ambas metodologas de clculo podemos afirmar que

los valores se encuentran dentro del mismo orden de magnitud aunque destaca el hecho de

que el balance trmico no se cumple, el calor cedido por el agua es inferior al ganado por el

refrigerante. Este resultado difiere de lo esperado, pues lo lgico sera que el calor cedido por

el agua fuese superior al ganado por el refrigerante, debido a las numerosas prdidas por

conduccin en las conducciones de cobre sin aislar. Adems se observ que el agua circulabapor la parte ms externa del evaporador en contacto con el exterior.

Por otro lado cabe destacar la gran diferencia que existe para el caso del ensayo del ciclo

apagando el ventilador en el condensador. El orden de magnitud es muy dispar para ambas

metodologas de clculo. El valor obtenido a partir del clculo empleando las entalpas es

elevado y de un orden de magnitud ms cercano a los resultados correspondientes a los

dems casos. El hecho de que sea superior se explica con el mayor caudal de refrigerante que

se dio en este caso, un valor de 11,59 kg/h frente a los 6 kg/h de media empleados en los

dems casos. Sin embargo el valor resultante a partir de la diferencia de temperatura es

considerablemente inferior debido al escaso cambio de temperatura que experimenta el aguaen este ensayo, pasando de 20C a 19,5C.


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2.8 Variacin del caudal de agua

En este caso, se va a llevar a cabo un anlisis comparativo de las variaciones de los ciclos

realizados en el laboratorio, en los que se modific el caudal de agua.

Para llevar esta comparacin ms visual y sencilla, se van a comparar estas variaciones

numricamente y tambin grficamente, por medio de los distintos ciclos frigorficos llevadosa cabo (diagramas de Mollier dispuestos en el anexo).

La utilizacin de mayor o menor cantidad de agua para ceder calor al refrigerante en el

evaporador no es apenas apreciable, esto puede deberse a la existencia de un mal aislamiento

entre las conducciones del refrigerante y el agua con el exterior, lo que indica que parte del

calor latente para vaporizar el refrigerante en el evaporador, es debido al calor cedido por el

ambiente. Esto es apreciable, a partir de los datos obtenidos, para temperatura de entrada y

salida del agua, y temperatura del refrigerante a la entrada y a la salida del evaporador.

Se puede observar, que hay un aumento apreciable en la temperatura del refrigerante a laentrada del evaporador (T4) y a la salida del mismo (T1), pero en el caso del agua, la diferencia

de temperaturas a la entrada y a la salida no vara excesivamente, lo que incita a pensar que el

calor cedido por el agua al refrigerante no es muy elevado.

Como se estableci previamente, no se observa un cambio apreciable en el ciclo con respecto

a la variacin del caudal de agua, pero este no es el objetivo, ni por tanto, lo lgico. Ya que la

finalidad de la utilizacin de un mayor caudal de agua es conseguir una mayor entalpa a la

salida del evaporador y as evitar aspirar vapor hmedo en el compresor, evitando por lo tanto

daos mecnicos en el compresor.

2.9 Ventiladores del condensador apagados

Al apagar el ventilador, la transferencia de calor en el condensador no se ve tan favorecida, ya

que se reduce la conveccin forzada, lo que quiere decir, que el coeficiente individual de

transmisin de calor en el aire se ve disminuido, reduciendo as, la turbulencia del aire a travs

de las conducciones. Por tanto el refrigerante ceder menos calor al ambiente en su paso por

el condensador. Consecuentemente, ste llegar a la vlvula de expansin a mayor

temperatura, as como al evaporador. Por ello el efecto de refrigeracin se ve reducido puesto

que, aunque el caudal de refrigerante en el ciclo sea mayor que en los casos anteriores, su

capacidad de refrigeracin es inferior por tener una mayor entalpa a la entrada del

evaporador.

Como se estableci previamente, el objetivo del uso de ventiladores en el condensador, es el

de aumentar la turbulencia del medio, para as conseguir una mayor transferencia de calor

desde el fluido refrigerante al medio, obteniendo un mayor subenfriamiento, lo que viene a

ser lo mismo, a obtener una menor entalpa. Los valores obtenidos durante el ensayo ofrecen

evidencias de ello, aunque no muy notorias, ya que en el caso en el que se utiliza el ventilador

(para un mismo caudal de agua) la entalpa obtenida es ligeramente menor que en el caso en

el que se apaga el ventilador.


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Los resultados obtenidos pueden deberse a varios errores:

Los valores de entalpas a la entrada y salida del evaporador pueden incluir ciertos

errores de imprecisin en la representacin grfica del ciclo en el diagrama de Mollier.

El caudal del agua de red fluctuaba constantemente por lo que pueden existir

imprecisiones en su medida que afectaran directamente al caudal de calor. Se han considerado constantes las propiedades fsicas del agua y del refrigerante,

cuando en la realidad estas propiedades dependen de la temperatura.

La toma de medidas de temperaturas y presiones, tanto del circuito de agua como de

refrigerante, pueden incluir cierto error al no estar localizadas en los puntos exactos

correspondientes a las entradas y salidas del evaporador sino en ciertos tramos de la

tubera. Adems se ha de destacar que las conducciones de cobre del circuito suponen

importantes prdidas de calor al exterior que afectaran a los clculos realizados.

3.

Conclusiones Los valores de entalpa a la salida del compresor obtenidos a partir del diagrama de

Mollier no se corresponden con la realidad puesto que los sensores de presin y

temperatura se encontraban a la entrada al condensador, en lugar de situarse

inmediatamente a la salida del compresor.

Mediante la variacin del caudal de agua, se obtiene una serie de cambios en el ciclo,

el objetivo de aumentar el caudal de agua, es la de ceder mayor cantidad de calor al

fluido refrigerante y as alcanzar una temperatura mayor, al lograr este aumento de

temperatura, se disminuye por ello el trabajo del compresor, lo cual produce

beneficios econmicos y energticos.

La entalpa a la salida del condensador es menor a medida que se aumenta el caudal

de agua, por lo que el efecto refrigerante se va a ver contrarrestado por la mayor

entalpa obtenida en el condensador, es por ello, que el efecto refrigerante en todos

los casos es aproximadamente similar.

Se ha calculado el valor del coeficiente de operacin (COP) para cada ensayo,

obtenindose valores muy elevados que se alejan del rango tpico para ciclos

frigorficos por compresin de vapor que oscilan entre 3 y 5,5. Esto se debe,

principalmente a que los valores de entalpa a la salida del compresor obtenidos a

partir del diagrama de Mollier no se corresponden con la realidad puesto que los

sensores de presin y temperatura se encontraban a la entrada al condensador. Lasprdidas de calor a lo largo de las conducciones suponen una peor eficiencia de

refrigeracin, su minimizacin sera una manera de aumentar el rendimiento de

refrigeracin.

Se ha calculado la potencia del compresor teniendo en cuenta su rendimiento y se han

obtenido resultados de similar orden de magnitud. La dependencia de la potencia con

el caudal de agua empleado no est clara y los resultados difieren de la realidad

puesto que a mayores caudales de agua no se ha obtenido una mayor potencia. Esto

se debe a los errores asociados a la toma de temperatura y presin en un punto ms

alejado a la verdadera salida del compresor, lo que supone que existan prdidas de

calor.


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El rendimiento isoentrpico del compresor presenta una disminucin en el valor al

disminuir el caudal de agua para el enfriamiento. Lo que indica que para un mejor

funcionamiento del compresor y aprovechamiento energtico el ciclo ha de trabajar

con caudales no tan bajos de entrada de agua al evaporador.

Del mismo modo ocurre con el trabajo de compresin tanto terico como real, donde

al disminuir el caudal volumtrico de agua entrante en el evaporador, este trabajo

aumenta. As, unas menores eficiencias son consecuencia de un mayor trabajo de

compresin y por tanto un aumento en el gasto energtico del sistema.

Los resultados obtenidos de calor intercambiado en el evaporador por ambas

metodologas de clculo (diferencia de entalpas y diferencia de temperaturas) son de

rdenes de magnitud similares, sin embargo existen diferencias notables que se deben

a una serie de errores experimentales que afectan a los resultados de estas variables.

En concreto, para el caso del ensayo sin ventilador, la diferencia es muy notable,

obtenindose un valor muy reducido en el caudal de calor cedido por el agua debido a

que la diferencia de temperaturas que experimenta es muy pequea. Con respecto a la variacin del caudal de agua, como se estableci previamente, el

objetivo es el de aumentar el calor cedido al fluido refrigerante, pero realmente el

calor cedido por el agua no es muy alto, ya que la disminucin de temperaturas del

agua es mnima, lo que incita a pensar que lo que cede calor al fluido refrigerante en

mayor medida es el ambiente.

Finalmente, para mejorar la eficacia del ciclo, se utilizan ventiladores en el

condensador, con la finalidad de alcanzar un mayor subenfriamiento del fluido

refrigerante y as lograr un mayor efecto refrigerante. Por ello, al parar los

ventiladores, se obtiene una mayor entalpa a la salida del condensador.

4.Bibliografa ngel Luis Miranda Barreras, Pedro Rufes.Ciclos de refrigeracin. 2004.

Fsica Aplicada a la ingeniera de la energa, Universidad Rey Juan Carlos: Tema 6:

Termotecnia

Experimentacin en Ingeniera de la energa, Guin de Prcticas.


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EIE I Prctica TC-CF

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5.Anexo

Ilustracin 1: Diagrama de Mollier, ciclo frigorfico Casos 3-4-5.

Ilustracin 2: Diagrama de Mollier, ciclo frigorfico sin ventilador.


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Ilustracin 3: Diagrama de Mollier, Ciclo frigorfico casos 1-2-6

ciclo frigorífico vfinal.pdf

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