FIDEL PEREZ GARCIA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN PARA APLICACIONES DIDÁCTICAS.
AUTORES: PEREZ GARCIA FIDEL (UTSOE)
ASESOR: AGUILAR MORENO ANTONIO ALBERTO (UTSOE)
RESUMEN
Este proyecto consiste en desarrollar
un banco didáctico para realizar
pruebas de refrigeración para el taller
mecánico de la institución utsoe.
Es decir una máquina que permita
realizar pruebas de refrigeración en un
sistema
controlado,
observando
digitalmente la variación de presiones
en diferentes puntos del sistema
mediante dispositivos eléctricos que
transforman la presión física en una
señal digital que puede ser leída por un
software en una computadora, este
dispositivo se llama termopar y el
software se llama labview.
Este proyecto cuenta con todos los
elementos básicos de un refrigerador
doméstico, como son; un compresor
hermético, un filtro deshidratador, un
evaporador, un condensador, un
termostato, tubería que conecta todos
los elementos, gas refrigerante 134a
una cámara aislada para el evaporador
y todos estos elementos están
montados
sobre
una
estructura
metálica.
INTRODUCCIÓN
Este equipo muestra el ciclo de
refrigeración los diferentes casos que
se puedan dar de acuerdo a las
variaciones de los estados, presiones y
temperaturas que experimenta el
refrigerante dentro del ciclo de
refrigeración, en este caso, el
Refrigerante R-134 a.
Planteamiento del problema.
Debido a la necesidad de realizar
prácticas de refrigeración y vincular la
teoría con la práctica, poniendo a
prueba los conocimientos de los
estudiantes de ingeniería, y de este
modo
verificar
físicamente
los
fenómenos que se presentan dentro del
sistema de refrigeración, se determinó
diseñar y construir un banco didáctico
de pruebas para un sistema de
refrigeración. Además en el plan de
carrera de la Escuela de Ingeniería
Mecánica constan asignaturas como
termodinámica, transferencia de calor,
aire acondicionado y refrigeración
industrial entre otras que poseen
equipos de laboratorio que relacionan
lo teórico con lo experimental y que sin
duda tienen como objetivo además de
preparar
estudiantes
competitivos
ayudar a la acreditación de la carrera,
ya que éstos equipos instalados son
indicadores de calidad de la misma,
que aportarán significativamente a
llegar a dicha meta.
La refrigeración es un proceso que
consiste en bajar o mantener el nivel de
calor de un cuerpo o un espacio.
Considerando que realmente el frío no
existe y que debe hablarse de mayor o
menor cantidad de calor o de mayor o
menor nivel térmico (nivel que se mide
con la temperatura), refrigerar es
un proceso termodinámico en el que se
extrae calor del objeto considerado
(reduciendo su nivel térmico), y se lleva
a otro lugar capaz de admitir esa
energía térmica sin problemas o con
muy pocos problemas (Lijó, 2006).
Un método o sistema de refrigeración
es la combinación de componentes,
equipos y tuberías; que conectados en
orden secuencial producen el efecto
refrigerante.
Los
componentes
principales
del sistema de refrigeración:
Evaporador: Su función consiste en
proporcionar
una
superficie
de transferencia de calor a través de la
cual el calor pasa del ambiente
refrigerado al refrigerante evaporado.
Compresor: Sus funciones consisten en
extraer el vapor del evaporador y en
aumentar la temperatura y presión del
vapor
para
que
éste
pueda
condensarse con los medios de
condensación
normalmente
disponibles.
Condensador:
Su
función
es
proporcionar
una
superficie
de intercambio de calor a través de la
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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN PARA APLICACIONES DIDÁCTICAS.
AUTORES: PEREZ GARCIA FIDEL (UTSOE)
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cual el calor pasa del vapor refrigerante
caliente a un medio de condensación
(aire o agua, generalmente). (Aire
acondicionado
y
refrigeracion.)
(Ramirez, 2000)
OBJETIVOS
General:
Diseñar y construir un banco didáctico
de refrigeración para realizar pruebas
en el taller mecánico de la institución.
Específicos.
 Definir
los
conceptos
fundamentales del Sistema de
refrigeración.

Diseñar
un
banco
refrigeración con todos
elementos visibles.

Construir e Instalar el Sistema
de refrigeración.

Realizar pruebas en el equipo
instalado y obtener resultados.

Ilustración 1: Ensamble de la estructura metálica
con las bases de madera.
8. Construcción de la cámara
aislada para el evaporador (ver
ilustración 2).
de
sus
Elaborar las guías y manual del
equipo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para la realización del proyecto se
siguió la siguiente metodología de una
manera general:
1. Investigar sobre antecedentes
de bancos de prueba de
refrigeración.
2. Investigar sobre el proceso de
refrigeración.
3. Diseñar un banco de pruebas
en un software en 3D con
medidas reales (se usó el
software llamado solidwork)
4. Realizar planos de fabricación
de cada pieza y de ensambles.
5. Cotización de todo el material a
utilizar para su desarrollo.
6. Construcción
de
la
base
metálica del banco de pruebas.
7. Ensamble de la superficie de
madera del banco ( ver
ilustración 1)
Ilustración 2: evaporador ensamblado dentro de
la cámara aislada.
9. Montaje de todos los elementos
de refrigeración sobre la base
de madera de la estructura.
10. Ensamble de la tubería en el
sistema.
11. Instalación de los dispositivos
eléctricos en el sistema.
12. Carga de gas refrigerante en el
sistema y puesta en marcha.
13. Conexión de los termopares a la
computadora con el software
instalado.
14. Pruebas del sistema y análisis
del mismo.
15. Conclusiones del diseño e
instalación.
El proyecto terminado quedo de la
siguiente manera (como se muestra en
la ilustración 3)
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Ilustración 3: Se observan los componentes ya
montados.
Como se observa en la ilustración 4 es
el proyecto terminado y se observa
cada una de sus partes principales las
cuales son las siguientes:
1. Este elemento es la cámara de
refrigeración aislando en su
interior el evaporador con una
pared de 5cm de espesor de
espuma de poliuretano usada
como aislante.
2. Este elemento es el compresor
reciprocaste y ermetico de
120v, ¼ hp, 1ph, y funciona con
R-134ª.
3. Este
elemento
es
el
condensador por el cual es
sistema libera el calor dentro de
la cámara frigorífica.
4. Termopar: colocado con una T
para gas con tuerca en sus
extremos, este dispositivo se
colocó solo en dos posiciones q
son las más críticas las cuales
están ubicadas a la entrada y
salida del compresor.
Ilustración 4: Ubicación de los elementos de
refrigeración.
RESULTADOS
El
sistema
instalado
funciono
correctamente y en el programa se
pueden observar gráficamente la
variación de presiones dentro del
sistema en tiempo real cuando este se
pone en funcionamiento gracias al
programa de labview que con ayuda de
los
termopares
puede
estar
monitoreando el sistema frigorífico,
aunque analizándolo a fondo ya en
funcionamiento no es del todo eficiente
ya que en las uniones de las tuberías
existe perdidas de presiones debido a
que no es un solo ducto y en su interior
existen imperfecciones que forman un
flujo turbulento, además el sistema no
cuenta con elementos de transferencia
de calor forzada para hacer el sistema
más eficiente como serian ventiladores
en el evaporador y en el condensador,
y un sistema de enfriamiento para el
compresor.
CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN
En conclusión el banco de pruebas de
refrigeración diseñado y construido
será de gran utilidad para los alumnos
ya que con la ayuda de este banco
aprenderán de sus elementos y
funcionamiento físicamente, y no solo
teóricamente lo cual es muy útil
también para el maestro ya que le
servirá de apoyo para transmitir su
conocimiento a sus alumnos.
Además con el sistema digitalizado los
alumnos
podrán
comprobar
los
resultados experimentales con los
resultados dados por la computadora.
El sistema es óptimo y se cumplió el
objetivo general y los específicos pero
dado las circunstancias y observando
su comportamiento en funcionamiento
se podría mejorar para tener un
sistema más eficiente y así evitar al
mínimo la perdida de energía.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aire acondicionado y refrigeracion.
(s.f.). Recuperado el 25 de
JULIO
de
2015,
de
http://www.tuaireacondicionado
web.com/elementos-principalesdel-sistema-de-refrigeracion/
Lijó, J. M. (2006). Manual de
refrigeracion.
ESPAÑA:
REVERTE.
Ramirez, J. A. (2000). refrigeracion.
BARCELONA: CEAC.
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