Ciclos de refrigeración CAPÍTULO 10 Ciclos de refrigeración

10-1 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-1 El objetivo de un refrigerador es eliminar calor (QL) del medio frío; el de una bomba de calor, suministrarlo (QH) a un medio caliente. Medio CALIENTE Casa Espacio refrigerado FRÍO Wneto, en = entrada requerida QL = salida deseada QH QL a) Refrigerador b) Bomba de calor

Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A. de C Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-2 Esquema de un refrigerador de Carnot y diagrama T-s del ciclo inverso de Carnot. Medio CALIENTE a Tu Tu Condensador Turbina Compresor Evaporador Medio FRÍO a TL 10-2

10-3 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-3 Esquema y diagrama T-s para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor. Medio CALIENTE Condensador Válvula de expansión Compresor Evaporador en Líquido saturado Vapor saturado

Serpentines del evaporador Tubo capilar Compartimiento congelador 10-4 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-4 Refrigerador doméstico típico. Serpentines del evaporador Tubo capilar Aire de la cocina 25°C del condensador Compartimiento congelador

10-5 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-5 Diagrama P-h de un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor. en

10-6 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-7 Esquema y diagrama T-s para el ciclo real de refrigeración por compresión de vapor. Medio CALIENTE Condensador Válvula de expansión Compresor Evaporador Espacio refrigerado FRÍO en

10-7 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-9 Una bomba de calor puede usarse para calentar una casa en el invierno y para enfriarla en el verano. Operación de la bomba de calor – Modo calentamiento Operación de la bomba de calor – Modo enfriamiento Serpentín exterior Válvula de inversión Serpentín interior Ventilador Compresor Válvula de expansión Líquido de alta presión Líquido-vapor de baja presión Vapor de baja presión Vapor de alta presión

Intercambiador de calor 10-8 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-10 Sistema de refrigeración de dos tiempos en cascada con el mismo refrigerante en ambas etapas. Medio CALIENTE Condensador Intercambiador de calor Evaporador Calor Espacio refrigerado FRÍO Compresor Válvula de expansión Disminución en el trabajo del compresor Incremento en la capacidad de refrigeración

10-9 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-12 Sistema de refrigeración por compresión de dos etapas con cámara intermitente. Medio CALIENTE Espacio refrigerado FRÍO Condensador Evaporador Válvula de expansión Cámara de evaporación Compresor de baja presión alta presión

10-10 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-14 Esquema y diagrama T-s para un refrigerador-congelador con un compresor. Válvula de expansión Condensador Aire de la cocina Refrigerador (Trayectoria alterna) Compresor Congelador

FIGURA 10-15 Sistema Linde-Hampson para licuefacción de gases. 10-11 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-15 Sistema Linde-Hampson para licuefacción de gases. Líquido extraído Intercambiador de calor Compresor de etapas múltiples Gas compuesto Regenerador Vapor recirculado

FIGURA 10-16 Ciclo simple de refrigeración por gas. Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-16 Ciclo simple de refrigeración por gas. 10-12 neto, en Medio CALIENTE Intercambiador de calor Espacio refrigerado FRÍO Turbina Compresor

10-13 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-17 Ciclo inverso de Carnot que produce más refrigeración (área bajo B1) con menor entrada de trabajo (área 1A3B). Ciclo de refrigeración de gas Carnor invertido

FIGURA 10-18 Sistema de enfriamiento de ciclo abierto de una aeronave. 10-14 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-18 Sistema de enfriamiento de ciclo abierto de una aeronave. Turbina Intercambiador de calor Compresor Salida de aire frío Entrada de aire caliente neto, en

FIGURA 10-19 Ciclo de refrigeración por gas con regeneración. 10-15 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-19 Ciclo de refrigeración por gas con regeneración. Regenerador Espacio refrigerado FRÍO Intercambiador de calor neto, en Medio CALIENTE Compresor Turbina

FIGURA 10-21 Ciclo de refrigeración por absorción de amoniaco. 10-16 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-21 Ciclo de refrigeración por absorción de amoniaco. Medio CALIENTE Condensador Evaporador Válvula de expansión NH3 puro Espacio refrigerado FRÍO Rectificador Generador Energía solar Regenerador Absorbedor Agua de enfriamiento Bomba Wbomba

10-17 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-22 Determinación del máximo COP de un sistema de refrigeración por absorción. Fuente TS Ambiente T0 Motor de calor reversible Refrigerador ambiente TL espacio refrigerado rev, absorción

Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A. de C Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. 10-18 FIGURA 10-23 Cuando se calienta una de las uniones de dos metales diferentes fluye una corriente I a través del circuito cerrado.

Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A. de C Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-24 Cuando se rompe un circuito termoeléctrico se genera una diferencia de potencial. 10-19

10-20 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-25 Esquema de un generador de potencia termoeléctrico simple. Fuente de alta temperatura TH Sumidero de baja temperatura TL Unión caliente Unión fría neto

FIGURA 10-26 Generador termoeléctrico de potencia. 10-21 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FUENTE Placa caliente Placa fría Sumidero neto FIGURA 10-26 Generador termoeléctrico de potencia.

Calor rechazado absorbido 10-22 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-27 La unión de dos metales distintos se enfría cuando una corriente pasa por ella. Calor rechazado absorbido

FIGURA 10-28 Refrigerador termoeléctrico. 10-23 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar. FIGURA 10-28 Refrigerador termoeléctrico. Medio CALIENTE Placa caliente Placa fría Espacio refrigerado