Cuestionario Previo No. 11

Badillo Martínez Esteban Antonio
Grupo Teoría: 09
Grupo Laboratorio: 24
Cuestionario Previo
“Ciclo de Refrigeración por Compresión de Vapor”
1. Defina el coeficiente térmico de un refrigerador.
El funcionamiento de un refrigerador R y de las bombas de calor HP se expresa
en términos del coeficiente de comportamiento, que se define como:
QL
efectosde enfriamiento
COPR 

trabajode entrada
Wneto,e
QH
efectosde enfriamiento

trabajode entrada
Wneto,e
Estas relaciones pueden ser expresadas también reemplazando las cantidades
QL (Calor removido), Q H (Calor aplicado) y Wneto por Q L , Q H y W neto ,
respectivamente. Note que ambos COPR y COPHP pueden ser mayores que uno.
2. ¿Qué diferencia existe entre una bomba térmica que funciona como calefactor
y una que funciona como refrigerador?
Son esencialmente lo mismo, su diferencia está en los objetivos que persiguen.
El objetivo de un refrigerador es mantener el medio refrigerado a una baja
temperatura removiendo calor de él. Descargar calor a una temperatura mas alta
que la del medio, es una parte necesaria de la operación, no a propósito. Sin
embargo, el objetivo de una bomba térmica que funciona como calefactor es
mantener el medio a una temperatura alta. Esto se logra absorbiendo calor de
una fuente de baja temperatura, como el aire frío de afuera, dando calor a un
medio más templado como una casa.
3. Escriba los procesos que componen un ciclo de refrigeración por la compresión
de un vapor.
COPHP 
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4. Defina el concepto de la “tonelada de refrigeración” y señale su valor en el SI.
La capacidad de enfriamiento de un sistema de refrigeración (que es el rango del
calor removido de un espacio refrigerado), es comúnmente expresado en
términos de toneladas de refrigeración.
La capacidad de un sistema de refrigeración que puede congelar 1 tonelada de
agua líquida a hielo a 0 ºC en 24 h se llama tonelada de refrigeración, y es
equivalente a 211 (KJ/min) o 200 (Btu/min).
5. El refrigerante se estrangula entre el condensador y el compresor ¿Cómo debe
ser el coeficiente de Joule-Thomson del refrigerante positivo o negativo? ¿Por
qué?
Es negativo. Como se ve en la gráfica de la pregunta 3 la temperatura disminuye
de tres a cuatro, lo cual implica que  sea negativa.
6. En la respuesta 3 se necesita una expansión ¿Sería conveniente reaizarla en
una turbina para obtener trabajo y hacer así más rentable el ciclo? Explique.
Si sustituimos el instrumento de estrangulación y lo reemplazamos por una
turbina isentrópica, el refrigerante entrará al evaporador en el estado 4’ en lugar
de en el estado 4 (gráfica T-s del problema 3). Como resultado, la capacidad de
refrigeración se incrementará (por el area bajo la curva en el proceso 4’-4) y el
trabajo neto de entrada disminuiría (por la cantidad de trabajo de salida de la
turbina).
7. ¿Qué ventajas tiene un estrangulador (válvula o capilar) sobre una turbina en
el ciclo de refrigeración por compresión de un vapor?
Es más sencillo utilizar válvulas de expansión, que turbinas, pues los beneficios
no se justifican con el costo y la complejidad.
Si se realza con válvulas se mantiene el modelo más realista para el verdadero
ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
8. Señale los procesos del ciclo de refrigeración por compresión en un diagrama
(h,P)
En este diagrama, 3 de los 4 procesos aparecen como líneas rectas, y el calor
transferido al condensador y al evaporador es proporcional a las longitudes de
las curvas de los procesos correspondientes.
Donde los procesos son:
1-2 Compresión isentrópica (compresor)
Isobárico
Isentálpico, Proceso de estrangulación
Isobárico
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9. Investigue las cualidades que son deseables en un buen refrigerante y señale los
dos criterios (por lo menos) para la selección de este en una aplicación dada.
Las características deseables en un refrigerante incluyen que estos no sean
tóxicos, no sea corrosivo y que no sea flamable y químicamente estable;
teniendo un alto valor de la entalpía de vaporización, y por supuesto que no sea
muy costoso.
Dos importantes parámetros se consideran en la selección de un refrigerante son
la temperatura media (la temperatura del espacio refrigerado y del ambiente)
con el cual el refrigerante intercambia calor.
Para tener un rango razonable en la transferencia de calor, a una diferencia de
temperaturas de 5 a 10 ºC que se va a mantener entre el refrigerante y el medio
con el cual está intercambiando calor. Si un espacio refrigerado se mantiene a –
10 ºC, por ejemplo la temperatura del refrigerante restante se mantendrá
alrededor de los –20 ºC el cual absorbe calor en el evaporador. La más baja
presión en el ciclo de refrigeración ocurre en el evaporador, y esta presión debe
estar por arriba de la atmosférica para prevenir cualquier fuga de aire dentro del
sistema de refrigeración. Por lo tanto un refrigerante podría tener una presión de
saturación de una atmósfera o más a –20 ºC en este caso particular.