2. OBJETIVOS
1.Estudiar el ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
2. Determinar los aspectos e impactos ambientales generados en el proceso de refrigeración.
3. Establecer alternativas de solución frente a los impactos generados en el ambiente.
3. Antecedentes
El físico francés Sadi Carnot en los años 20 del siglo XIX, estudiando la máquina de vapor que Watt había
creado en poco tiempo atrás en Inglaterra, desarrolló teorías que fueron la base de la Termodinámica y
planteó las fórmulas de la máquina frigorífica.
4. CÁMARA FRIGORÍFICA
Las cámaras
frigoríficas industriales
son recintos refrigerados por
ciclos de compresión de vapor y
cuya baja temperatura se
mantiene gracias a su
revestimiento con materiales
aislantes.
Pared impermeable
Sistema aislado
7. ELEMENTOS BÁSICOS QUE CONSTITUYEN EL PRINCIPIODE REFRIGERACIÓN
•Aislamiento
a) Aislamiento de cerramientos constituidos por elementos de fábrica:
Los cerramientos verticales se construyen con ladrillos o bloques de hormigón de fábrica y protegidos por un bordillo o murete.
8. b)Aislamiento con paneles prefabricados:
Se caracterizan por su fácil instalación, gran rapidez de montaje, fácil mantenimiento y
precio económico.
9. ELEMENTOS BÁSICOS QUE CONSTITUYEN EL PRINCIPIODE REFRIGERACIÓN
Son necesarias para:
1. Mantener el valor de la conductividad térmica del aislante
2. Evitar deterioros en el aislante y en los paramentos verticales y horizontales.
3. Reducir el consumo energético.
4. Alargar la vida útil de cerramientos, materiales aislantes y de la maquinaria frigorífica.
Barreras antivapor
Revestimientos
Se hacen necesarios por varias razones:
1. Las protecciones evitan la rotura accidental del material aislante.
2. Son una protección contra la penetración del agua, acción de un posible fuego y
3. evitan el crecimiento de microorganismos en el aislante.
4. Presentan superficies lisas que facilitan su limpieza y permiten cumplir con las
5. reglamentaciones técnico-sanitarias.
11. Tipo de sistema
El sistema de refrigeración por su naturaleza es
un sistema cerrado
Existe una transferencia de energía a través de las
paredes
12. Componentes básicos para un ciclo de
refrigeración
Compresor
Evaporador
Condensador
Dispositivo de expansión
13.
14. CICLO DE REFRIGERACIÓN POR
COMPRESIÓN DE VAPOR
1-2 Se transfiere (absorción) calor reversiblemente desde
la región fría TL, de forma isoterma donde el refrigerante
experimenta cambios de fase. (vapor saturado a vapor
sobrecalentado)
2-3 El vapor refrigerante entra a un condensador, de
donde se extrae calor a presión constante hasta que el
fluido se convierte en líquido saturado en el estado 3.
Para que el fluido regrese a presión más baja, se
expande adiabáticamente en una válvula o un tubo
capilar hasta el estado 4.
3-4 Se transfiere calor reversiblemente a la región
caliente a TH, de forma isoterma, donde el refrigerante
experimenta cambios de fase (vapor a líquido).
4-1 Se expande el refrigerante isoentrópicamente hasta,
alcanzar la temperatura mínima TL
15. Principio de funcionamiento de los principales
dispositivos del sistema de refrigeración
Evaporador: Se transfiere calor (absorbe) de la región fría al refrigerante que experimenta un cambio de fase a
temperatura constante. Para que la transferencia de calor sea efectiva, la temperatura de saturación del
refrigerante debe ser menor que la temperatura de la región fría.
Condensador: El refrigerante se condensa al ceder calor a una corriente externa al ciclo. El agua y el aire
atmosférico son las sustanciales habituales utilizadas para extraer calor del condensador. Para conseguir que se
transfiera calor, la temperatura de saturación del refrigerante debe ser mayor que las temperaturas de las
corrientes atmosféricas.
Compresor: Para alcanzar las condiciones requeridas en el condensador logrando la liberación del calor desde el
sistema al ambiente, es necesario comprimir el refrigerante de manera de aumentar su presión y en
consecuencia su temperatura (generalmente temperaturas de sobrecalentamiento), los requerimiento de
potencia de entrada depende de las necesidades de enfriamiento.
Válvula de estrangulamiento: Liberado el calor en el condensador es necesario revertir el proceso del compresor
de manera de obtener bajas temperatura al disminuir la presión (estrangular), logrando las condiciones
requeridas en el evaporador.
16. REFRIGERANTE
Refrigerante es una sustancia que actúa como agente de enfriamiento, con propiedades
especiales de punto de evaporación y condensación.
Mediante cambios de presión y temperatura absorben calor en un lugar y lo disipa en
otro mediante un cambio de líquido a gas y viceversa .
17. PROPIEDADES TERMODINÁMICAS
• se debe operar con presiones positivas
• la presión de condensación debe ser lo suficientemente
bajaPRESION
• Hay tres temperaturas que son importantes
• la de ebullición, la crítica y la de congelación.TEMPERATURA
• Debe tener un valor bajo de volumen específico en fase
vapor
• y un valor alto de volumen en fase líquida.VOLUMEN
18. • Debe tener un valor alto de calor latente de vaporización.
• Sus unidades son kcal/kg
• Para la mayoría de los refrigerantes, se considera que su
entalpia es cero a una temperatura de saturación de -40°C.
ENTALPIA
• La mayoría de los refrigerantes en estado líquido, tienen
una densidad más alta que el agua
• La densidad de cada refrigerante varía con la temperaturaDENSIDAD
19. Propiedades Físicas y Químicas
No debe ser tóxico ni venenoso.
No debe ser explosivo ni inflamable.
Debe ser un compuesto estable.
No debe tener efecto sobre otros materiales.
Fácil de detectar cuando se fuga.
Debe ser miscible con el aceite.
No debe reaccionar con la humedad.
20. CLASIFICACION DE UN REFRIGERANTE
CFC
-Se caracterizan por ser
gases muy estables que
persisten en la atmósfera
muchos años
- Por tanto pueden llegar a
la estratosfera donde
destruyen la capa de ozono
.
HCFC
-Son sustitutos a medio
plazo de los CFC dada su
menor agresividad con la
capa de ozono.
Potencial de destrucción a la
capa de ozono = 0,05.
HFC
-Derivados halogenados
que no contienen cloro en
su molécula oxidándose
con gran rapidez en capas
bajas de la atmósfera .
Potencial de destrucción a la
capa de ozono= 0
pertenecen a este
grupo y son el R-12 o
diclorodifluormetan
o y el R-11 o
triclorofluormetano.
Ejemplo:
R-22
clorodifluormetano
Ejemplo R-152 o
difluormetano.
21. •R407C y R410 :
s el que más se usa en instalaciones de Aire Acondicionado y bombas de calor
•R 404A,
Es el refrigerante que se usa en plantas de congelación donde se necesitan más bajas temperaturas.
•Amoniaco NH3 :
El amoniaco NH3 es usado normalmente en grandes plantas de refrigeración. El amoniaco tiene un olor
característico incluso en pequeñas concentraciones con el aire. No arde, pero es explosivo cuando se mezcla con
el aire en un porcentaje en volumen de 13-28. Es corrosivo el cobre y aleaciones de cobre no se pueden emplear
en plantas de amoniaco.
•R-134:
Es usada como sustituto del refrigerante R-12. No contiene ningún átomo de cloro, responsable de la
descomposición del ozono, según el estado actual de la ciencia. Por eso se le adjudica a esta sustancia el potencial
0, respecto a la destrucción del ozono.
22. •Son los principales responsables de la destrucción del ozono
estratosférico, pues su estabilidad la que les hace ser tan
peligrosos. Los CFCs son virtualmente indestructibles en la
troposfera (cerca del suelo) y por eso difunden muy lentamente a
la estratosfera pueden ser degradados por la radiación
ultravioleta en átomos de cloro libres y diversos radicales. Es este
cloro atómico libre el que destruye al ozono.
REFRIGERANTES
Y LA CAPA DE
OZONO:
•Se ha estimado que por cada Cl se degradan 100
millones de moléculas de ozono, que son
removidas de la atmósfera en prejuicio de la vida
en la tierra.
23. Para evaluar el impacto que tienen sobre el ozono los CFCs, halones y productos similares se
introdujo una nueva magnitud: el Potencial Destructor del Ozono (ODP). Se ha determinado en
relación con el R-12, al que se ha dado arbitrariamente el valor de la unidad.
24. CONSUMO DE ENERGÍA
• corresponde al proceso que se ha de refrigerar.
• Este consumo puede aumentar si el rendimiento del
sistema de refrigeración no es óptimo debido a su
configuración, lo cual puede dar lugar a un aumento
de la temperatura del proceso
DIRECTO
• hace referencia a la cantidad de energía que
consumen todos los equipos (bombas, ventiladores)
del sistema de refrigeración.
INDIRECTO
25. IMPACTOS:
Nuestro actual modo de vida se basa en un modelo energético centrado en el consumo de combustibles
fósiles (petróleo, gas y carbón) y en el uso irracional de la energía. Ello conlleva la emisión a la atmósfera de
importantes cantidades de Gases de Efecto Invernadero (GEI), principales causantes del cambio climático.
Su uso produce la emisión de gases que resultan tóxicos para la vida.
Al ser utilizados contaminan más que otros productos que podrían haberse utilizado en su lugar.
Los combustibles fósiles no se regeneran fácilmente
Se produce un agotamiento de las reservas a corto o mediano plazo.
26. GENERACIÓN DE RUIDO
Las emisiones acústicas constituyen un problema local en las
grandes torres de refrigeración de tiro natural y en todos los
sistemas de refrigeración mecánica. Sin atenuación, los niveles
de presión acústica oscilan entre 70 dB(A) en las torres de tiro
natural y 120 dB(A) en las torres mecánicas. Estas variaciones
se deben a la utilización de diferentes equipos y distintos
puntos de medición (entrada o salida del aire). Las principales
fuentes de emisión son los ventiladores, las bombas y la caída
de agua.
27. FUGA DE REFRIGERANTES:
•Debido a que la toxicidad de los refrigerantes fluorocarbonados es baja, las posibilidades de un
accidente menor o muerte son de baja probabilidad. Sin embargo, no se debe de trabajar en
áreas cerradas, ya que si se tiene un derrame o una fuga grande de gas, inhibirá la presencia de
oxígeno.Riesgos de salud
•Inhalar gran cantidad de vapores es peligroso y puede ser mortal. Exponerse a niveles elevados
de fluorocarbonados por arriba de los permitidos puede ocasionar síntomas de asfixia también es
posible que se presente pérdida de coordinación psicomotriz, aumento del pulso cardiaco,
sensibilización cardiaca, respiración más profunda o inconsciencia.INHALACIÓN
•El contacto del refrigerante líquido sobre la piel puede causar quemaduras por congelación, la
cual se manifiesta con palidez o enrojecimiento, pérdida de sensibilidad o hinchazón. Se debe
lavar la parte afectada con agua abundante durante 15 minutos.
PIEL
•Destruccion de la capa de ozono
AMBIENTE
29. Estrategias para preservar la capa de ozono protocolo de montreal y sus enmiendas
1987: Documento original: Reducción escalonada de CFCs. Eliminación en un lapso de 5 años.
1990: Enmienda de Londres: Eliminación total de CFCs adelantada a 1996 en países
desarrollados. Reducción escalonada de HCFCs hasta su desaparición para el año 2030 en países
desarrollados.
1995: Enmienda de Viena: Desaparición de HCFCs para el año 2020. Incluye a países en
desarrollo en programa de reducción de CFCs y HCFCs:·
2010: Eliminación de CFCs. ·
2015: Congelación de niveles de HCFCs. ·
2040: Eliminación de HCFCs
31. Dentro de la política prevista en el Protocolo de Montreal para esta región, se han
comenzado ha realizar las primeras medidas de control.
32. ESTRATEGIAS PARA PRESERVAR LA CAPA DE
OZONO: RECICLAJE DE CFCS
Tanques de recuperación y reciclaje de CFC. Esta actividad ha permitido recuperar cantidades de
estos productos, evitando así su emisión a la atmosfera (cali chimie).
34. MEDIDAS PARA REDUCIR EL CONSUMO
DIRECTO E INDIRECTO DE ENERGÍA
Medidas para reducir el consumo indirecto de energía son:
- seleccionar la configuración que tenga menor consumo indirecto (en general, sistemas sin recirculación),
- aplicar un diseño con pequeñas aproximaciones, y
- reducir la resistencia al intercambio calorífico mediante un correcto mantenimiento del sistema de refrigeración.
Por ejemplo, si se trata de una industria eléctrica, al pasar a un sistema con recirculación se produce un aumento
del consumo de energía de los equipos auxiliares, así como una merma de eficiencia en el ciclo térmico.
Medidas para reducir el consumo directo de energía son:
Para reducir el consumo directo, existen bombas y ventiladores más eficientes. Se puede reducir la resistencia y
las caídas de presión en el proceso modificando el diseño del sistema de refrigeración o instalando eliminadores
de deriva de baja resistencia y membranas termotécnicas especiales en las torres.
La correcta limpieza química o mecánica de las superficies es esencial para mantener baja la resistencia del
proceso en funcionamiento.
35. MEDIDAS PARA EVITAR FUGA DE
REFRIGERANTES
El mantenimiento preventivo regular ayuda a evitar el problema o a identificarlo en su inicio.
1. Los principales indicios de que hay fugas de gas son:
Pérdida de performance del refrigerador, con compresor funcionando;
Presencia de humedad en el compresor;
Presencia de aceite alrededor de una conexión.
36. Tenemos que saber respecto a los refrigerantes, sus modos de uso ,sus aspectos físicos y
químicos a emplearse para dicha planta ya en cuestión de una evaluación si favorece el costo y
entrar una producción brindada por parte de la empresa además de esto es conveniente usar
para que el tiempo de vida útil del sistema de compresión de vapor ya sea más que todo el
compresor no desarrolle trabajo forzosos .
La preservación de los diferentes recursos con que cuente la industria, depende del
servicio que se le preste en la conservación, por lo que se debe de elaborar un programa en el
que se estipule el tipo de servicio que se le debe de prestar a determinado equipo por medio de
sus horas de servicio.
37. Se sugiere que durante el funcionamiento de las cámaras frigoríficas se sigan los
protocolos para evitar perdida de energía innecesarias .
Se debe tener presente el tipo de refrigerante a utilizar, ya que según la aplicación, se
debe de tener presente no solo sus características de temperatura, sino también el grado de
toxicidad e inflamabilidad que estos pueden tener, para con ello tomar las medidas de seguridad
en la utilización de determinado refrigerante.
