Frío: es la relativa ausencia del calor.
Refrigeración: es la transferencia de calor desde un lugar donde no deseo tenerlo hacia otro lugar donde no me importa cederlo.
Las principales formas de energía que generan calor:
•Luz → sol
•Electricidad → calentadores
•Magnetismo →
histéresis del hierro
•Químico → combustión
•Mecánicos → compresión, fricción, percusión.
Métodos para la producción del frio
•Existen tres métodos principales para la producción del frio
•a- Mezclas refrigerantes.
•b- Expansión de un gas comprimido.
•c- Evaporación de un liquido puro.
El calor se mide en calorías* o en BTU**.
*Caloría=Unidad de energía térmica, de símbolo cal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua en condiciones atmosféricas normales.
**BTU (british thermal unit)=Unidad térmica, de símbolo BTU o BTu, que representa la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.
Grado de la transferencia de calor:
El grado de la transferencia de calor puede ser aumentado o disminuido según las necesidades, por el uso de materiales adecuados . El cobre es un buen conductor y el corcho es un mal conductor o un buen aislador.
Conducción: es la transferencia de calor de partícula a partícula de una sustancia, sin movimiento de éstas entre sí. El fenómeno de conducción tiene lugar especialmente en los sólidos , pero también puede existir el líquidos y gases.
Ejemplo de conducción.
Convección: es la transferencia de calor a través de un fluido. Tiene lugar solamente en líquidos y gases.
Ejemplo de convección.
Radiación: se propaga en formas de ondas de calor y su movimiento es similar al de la luz. No requiere de ningún medio específico para propagarse.
Ejemplo de radiación.
Presión atmosférica
Es la presión ejercida sobre la superficie de todos los cuerpos por la capa gaseosa que constituye la atmosfera. En el nivel del mar la presión es mayor pero a mayor altura la presión disminuye debido a la densidad del aire. Se mide con un barómetro.
Presión absoluta
Se mide a partir del vacío absoluto.
Presión relativa= es aquella presión que se mide por encima de la presión atmosférica. Se mide con un manómetro.
Principio de funcionamiento de un manómetro.
Presión absoluta = presión relativa + presión atmosférica
Calor específico: es la cantidad de calorías necesarias para aumentar la temperatura de una sustancia 1º C.
Calor sensible: es el calor que cambia la temperatura de una sustancia.
Calor latente: es el calor que convierte un sólido en líquido o un líquido en vapor sin cambiar su temperatura.
Temperatura de saturación: es otra manera de denominar el punto de ebullición.
Sobrecalentamiento: es el calor añadido a un gas , después de que todo el líquido se ha evaporado. Se mide en ºC o ºF
2º Principio de la termodinámica: para obtener trabajo mecánico del calor, deberá disponerse de dos fuentes de distinta temperatura.
Fuentes: son aquellos elementos, equipos o cuerpos que pueden entregar calor permanentemente a una misma temperatura.
Frigorífica: quita calor a la fuente fría.
Bomba de calor: entrega calor a la fuente caliente.
Ciclo: es un conjunto de transformaciones por las que pasa una sustancia, en el cual el estado final coincide con el estado inicial.
TONELADA DE REFRIGERACIÓN
La tonelada de refrigeración (TRF) es la unidad nominal de potencia empleada en algunos países, para referirse a la capacidad de extracción de carga térmica (enfriamiento) de los equipos frigoríficos y de aire acondicionado. Puede definirse como la cantidad de calor latente absorbida por la fusión de una tonelada de hielo sólido puro en 24 horas; en los equipos, esto equivaldría a una potencia capaz de extraer 12 000 BTUs por hora, lo que en el Sistema Internacional de Unidades (SI) equivale a 3517 W.
No obstante que es una unidad llamada a desaparecer con la adopción global del SI, actualmente se sigue empleando de manera convencional en el medio. El cambio se está dando de manera gradual, pues los fabricantes e ingenieros ahora especifican la capacidad de los equipos tanto en BTU/h como en watt o vatios, mientras que algunos ya sólo lo hacen en watt.
ENTALPÍA:
1.Energía a nivel molecular que tiene la sustancia cuando entra a un sistema abierto.
2.Es la suma de energía interna y trabajo producido.
3.Cantidad de calor que la sustancia de trabajo intercambia con el medio exterior cuando evoluciona a presión constante entre la temperatura inicial y final.
ENTROPÍA:
En
termodinámica, la entropía (simbolizada como S), es una magnitud
termodinámica que indica el grado de desorden molecular de un sistema.
Mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un
incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura
del sistema.
Es un parámetro que se utiliza para la investigación y desarrollo en la industria.
RESEÑA HISTÓRICA
En Roma, se bajaba nieve de los Alpes envuelta en paja y se utilizaba para conservar alimentos.
En 1755, William Cullen consiguió un poco de hielo con vapor de agua en una campana de vidrio en vacío. Dos años más tarde, Gérald Nairne agregó a estos experimentos, ácido sulfúrico y así logró ciertos adelantos.
En 1866, Edmond Carré construyó un aparato que enfriaba garrafas con líquidos.
En 1805 en Filadelfia Olivier Evans inventó una máquina que funcionaba por compresión de éter y funcionaba por circuito cerrado. Jacob Pérkins la patentó en 1834.
La primera máquina industrial frigorífica por compresión de éter la patentó en 1855 James Harrison.
John Gorrie creó una máquina para producir hielo durante cualquier época del año y logró su patente en 1851.
En 1859, aparece la primera máquina frigorífica por absorción, inventada por Ferdinand Carré. Esta máquina fue industrializada en 1944 por una compañía suiza.
Entre 1872 y 1877 se hicieron varios experimentos con refrigeración basada en la compresión del amoníaco. Primero el norteamericano David Boyle patentó un compresor, que fue perfeccionado más tarde por el alemán Karl von Linde, quien perfeccionó dichas máquinas y las comercializó.
En 1874 Raoul Picter usó el óxido de azufre para lograr un sistema de refrigeración por compresión. Con este sistema, en 1876, se realizó en Londres, la primera pista de patinaje sobre hielo.
En 1876, Coleman creó una máquina frigorífica de aire y en 1877, se realizó el envío de un buque de carne congelada que partió desde la Argentina hacia Europa.
En 1913, en Chicago, se fabricó el Domelre, que fue el primer refrigerador doméstico.
El "Kelvinator" se comercializó alrededor de 1918 y lo inventó Nathaniel Wales.
En el año 1919 apareció en el mercado la marca "Frigidaire".
Munters y von Platen inventaron una heladera funcional y silenciosa que patentaron en 1920.
General Electric, en 1926, logró fabricar una nevera hermética, y en 1939 saca al mercado una heladera con dos temperaturas y dos compartimientos.
Tiempo después apareció el "freezer" para el mantenimiento de alimentos congelados durante mayor período, en el uso doméstico.
COMPONENETES DE UN EQUIPO DE FRÍO
•Grupo compresor: está formado por una bomba movida por un motor eléctrico, que comprime el gas a alta presión y se le hace pasar por el condensador , licuándose.
•Condensador: está formado por un serpentín, que está fuera del recinto a enfriar y cede el calor producido en la condensación. Este calor lo puede absorber el medio ambiente. Del condensador pasa a través de un filtro deshidratante que le absorbe la humedad que puede llevar al evaporador.
•Evaporador: después de pasar el gas licuado a alta presión a través de la válvula de expansión, entra en el serpentín de expansión, evaporándose y robando calor de su alrededor. Este serpentín está dentro de la cámara que queremos enfriar. Al evaporarse pierde la presión y va al compresor en forma de gas a baja presión. El compresor lo comprime y repite el proceso, hasta que se alcance el recinto de refrigeración la temperatura deseada. Los frigoríficos para usos domésticos se clasifican según la capacidad del recinto o cámara refrigerante. Así se dice frigoríficos de 160 l., 180 l., 200 l., 360 l., etc., El control de los frigoríficos es automático y el circuito eléctrico está formado por:
•Termostato: es un interruptor automático que colocado próximo al congelador o evaporador, abre el circuito del motor-compresor al bajar la temperatura. Estos termostatos son regulables según la temperatura que se quiera conseguir. Suelen ser del tipo de cámara de gas.
•Pulsador: que se acciona con la puerta , y así, cuando la puerta está cerrada, el contacto se abre y la luz interna se apaga, al abrir la puerta se cierra el contacto y haciendo la luz interior.
•Relé de Arranque: es un mecanismo electromagnético que tiene por misión desconectar el devanado de arranque o auxiliar, una vez puesto en funcionamiento el motor-compresor.
•Klison: Es el mecanismo que protege al motor de las sobreintensidades o de la alta temperatura que alcanza el grupo motor-compresor a través de un lámina bimetálica que se deforma, interrumpiendo el circuito de alimentación al motor-compresor.
Introducción
El campo de la refrigeración incluye los refrigeradores domésticos, la congelación de carnes, frutas y legumbres, enfriamento de locales, fabricación de hielo, procesos industriales y plantas criogénicas, por mencionar sólo algunas. Para lograr esto, lo que se hace es un proceso mediante el cual un dispositivo retira energía de un depósito de temperatura baja para llevarlo a un depósito de temperatura alta, sin embargo, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, esto es imposible de lograr a menos que se utilice trabajo.
El éter etílico fue el primer refrigerante utilizado para el comercio de sistemas por compresión de vapor en 1850, le siguieron otros como el amoniaco, dióxido de carbono, cloruro metílico, butano, etano y gasolina, entre otros.
Los problemas presentados como consecuencia de las fugas de los primeros refrigerantes que causaron lesionados y muertos, en la década de los veinte, trajo como consecuencia la limitación y finalmente la prohibición del uso de los primeros refrigerantes.
En 1928, la compañía Frigidaire Corporation, desarrolló el R-21, el primer miembro de la familia de los refrigerantes de clorofluorocarbonos. Después de algunos años, esta empresa eligió al R-12 como el refrigerante más adecuado para uso comercial y le dio a esta familia de compuestos el nombre comercial de “freón”. Sin embargo, los refrigerantes R-12 y R-22 se han identificado como contribuyentes en la degradación de la capa de ozono y en el efecto invernadero, por lo que los refrigerantes R-134a y R-123 se han usado como reemplazos de los anteriores.
Descripción del ciclo
Este ciclo aprovecha la entalpia de transformación de las sustancias al cambiar de fase líquida a fase de vapor.
En la figura podemos ver las partes que componen un refrigerador sencillo: el evaporador, lo que corresponde al congelador o hielera en un refrigerador doméstico; el condensador-enfriador, que es un serpentín con tubos con aletas ubicado en la parte posterior; el compresor que es un aparato cilíndrico que se ubica normalmente en la parte inferior de refrigerador y la válvula de expansión que es un tubo capilar.
El diagrama que representa los cuatro elementos mencionados con anterioridad y que conforman el ciclo es:
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