Laboratorio de Termodinámica Aplicada SISTEMA DE REFRIGERACION-VARIACION DEL CADAL DE AGA EN EL CONDENSADOR CONDENSADOR !"-a#o-!$% I T&rmino '(!$-'(!) Ronny MART*NE+ Rodríguez Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del itoral (ESP!) "uaya#uil $ Ecuador r%&artin'espoleduec
Re,men En esta práctica se procedió a deter&inar el e%ecto sore el siste&a de re%rigeración del %lu*o de agua agua a tra+és tra+és del conden condensad sador or,, el cual cual inter interact actuó uó direc directa& ta&ent entee con el re%rig re%rigera erante nte a altas altas te&per te&peratu aturas ras Para Para esto esto se utiliz utilizó ó un so%t-a so%t-are re #ue per&it per&itió ió +er el co&por co&porta& ta&ien iento to de las te&peraturas de entrada y salida del condensador por donde el agua y el re%rigerante realizaan un proceso de interca&io de calor Para oser+ar la +ariación de las te&peraturas se procedió a poner la o&a de agua nu&ero . al .//0 la cual se encuentra situada en el condensador, a continuación se puso la o&a nu&ero 1 al 2/0 la cual es la o&a del e+aporador, cae &encionar #ue el porcenta*e estalecido está relacionado con la +elocidad #ue circula el %luido de agua por el condensador y e+aporador 3espués de la co&proación del paso del %luido de agua, se procedió a realizar el a*uste del co&presor al 4/0 de su capacidad per&itiendo #ue el re%rigerante %luya por el siste&a Posterior&ente de tener el siste&a estale, se procedió a deter&inar el caudal ópti&o para carga estalecida Para esto se redu*o la +elocidad de la o&a de agua del condensador en pasos de ./0 5asta #ue la te&peratura 67 logre los 248C En conclusión, cae &encionar #ue para esta práctica la te&peratura &á9i&a 67 llego a los 27.8C, constatando un procedo ópti&o de la planta de aire acondicionado condensador, e+aporador, e+aporador, o&as, %lu*o, te&peraturas, co&presor .alabra, Cla/e0 condensador,
Ab,tract
In t5is practice -e proceeded to deter&ine t5e e%%ect on t5e cooling syste& o% t5e -ater %lot5roug5 t5e condenser, -5ic5 interacted directly -it5 t5e re%rigerant at 5ig5 te&peratures For t5is, a so%t-are -as used t5at allo-ed to see t5e e5a+ior o% t5e te&peratures in and out o% t5e condenser -5ere t5e -ater and t5e re%rigerant carried out a process o% 5eat e9c5ange 6o oser+e t5e +ariation o% t5e te&peratures, t5e -ater pu&p nu&er . -as placed at .//0, -5ic5 is located in t5e condenser, t5en t5e nu&er 1 pu&p 2/0 is placed, -5ic5 is t5e e+aporator pu&p, it is -ort5 &entioning 65at t5e percentage estalis5ed is related to t5e +elocity circulating t5e -ater %luid y t5e condenser and e+aporator :%ter c5ec;ing t5e %lo- o% -ater, t5e co&pressor -as ad*usted to 4/0 o% its capacity allo-ing t5e re%rigerant to %lo- t5roug5 t5e syste& Suse#uent to 5a+ing t5e syste& stale, -e proceeded to deter&ine t5e opti&u& %lo- rate %or estalis5ed load For t5is, t5e speed o% t5e condenser -ater pu&p -as reduced y ./0 steps until t5e 67 te&perature reac5ed 24 8 C In conclusion, it is -ort5 &entioning t5at %or t5is practice t5e &a9i&u& te&perature 67 reac5ed 27. 8 C, noting an opti&u& process o% t5e air conditioning plant
1e23ord,0 condenser, e+aporator, pu&ps, %lo-, te&peratures, co&pressor
TA4LA DE CONTENIDOS
Introducción 7 E#uipos, Instru&entación y procedi&ientos4 Resultados 2 :nálisis de resultados 2 Conclusiones < Reco&endaciones< Re%erencias =iliográ%icas < :ne9os >
Introdcci5n Se tiene co&o o*eti+o in+estigar el e%ecto sore el siste&a de re%rigeración del %lu*o de agua a tra+és del condensador y deter&inar el caudal ópti&o para una carga, para lo cual se utilizó el e#uipo R:.$M?II
3onde está co&puesto por cuatro partes principales #ue se detallan a continuación@
El compre,or$ de +elocidad +ariale con un &otor integro #ue se encuentra en la parte posterior del soporte Este co&presor tiene la %unción de ele+ar la presión del re%rigerante (R:.A7:) #ue lo 5ace circular alrededor de todo el siste&a En el &ercado e9isten +arios tipos de co&presores, para este siste&a &oderno se utiliza un co&presor de un rotor e9céntrico con una sola paleta deslizante #ue es accionada directa&ente por un &otor eléctrico El co&presor co&inado y el &otor de acciona&iento están 5er&ética&ente sellados dentro de un recipiente &etálico con cone9iones de entrada y salida para el re%rigerante y cone9iones eléctricas al &otor El &otor tri%ásico de CC dentro del ote es accionado a tra+és de un regulador de +elocidad situado dentro de la consola eléctrica #ue per&ite #ue la +elocidad del co&presor sea +ariada por el operador estaleciendo la +elocidad re#uerida en el PC Bna ali&entación %i*a de 17 3C al &otor y una deri+ación de corriente #ue &ide la corriente eléctrica su&inistrada al &otor per&ite #ue se deter&ine la potencia eléctrica para accionar el co&presor
El conden,ador6- es un e#uipo #ue tiene la capacidad de condensar un %luido de estado gaseoso a lí#uido, en un siste&a de re%rigeración el condensador recie el gas co&pri&ido por un co&presor
para realizar un proceso ter&odiná&ico a %unción del condensador es en%riar el +apor re%rigerante caliente y condensarlo de nue+o en el lí#uido para la circulación a tra+és del siste&a El condensador consiste en un interca&iador de calor de placa soldada #ue utiliza agua a te&peratura a&iente, desde el gran depósito de agua, para condensar el re%rigerante El uso de agua con sensores apropiados de te&peratura y %lu*o per&ite deter&inar la trans%erencia de calor en el condensador El uso de un depósito para recircular el &is&o agua eli&ina continua&ente la necesidad de #ue el agua %luya continua&ente a un desagDe y aísla el siste&a de la %luctuación en la presión del agua, el caudal y la te&peratura para dar un %unciona&iento estale del siste&a
Vál/la de e7pan,i5n6- tiene co&o %unción principal reciir el re%rigerante en estado lí#uido, El %luido re%rigerante en estado lí#uido procedente del condensador se introduce en el e+aporador a tra+és de la +ál+ula de e9pansión Esta lti&a inyecta de %or&a continua re%rigerante en condiciones adecuadas para #ue éste se &antenga per&anente&ente a la presión de e+aporación #ue corresponda a la te&peratura #ue se desee alcanzar en el interior del 5aitáculo #ue se #uiere re%rigerar Bna +ál+ula de e9pansión consta de un ele&ento ter&ostático, separado del cuerpo de +ál+ula por una &e&rana El ele&ento ter&ostático está en contacto con el ulo a tra+és de un tuo capilar, un cuerpo de +ál+ula con asiento de +ál+ula y un &uelle
El e/aporador6- tiene co&o %unción del e+aporador es trans%erir calor del proceso al re%rigerante y e+aporar cual#uier lí#uido #ue #uede en el re%rigerante después de la +ál+ula de e9pansión para #ue el +apor sólo entre en el co&presor El e+aporador consiste en un interca&iador de calor de placa soldada #ue utiliza agua a te&peratura a&iente desde el gran depósito de agua para e+aporar el re%rigerante El uso de agua con sensores adecuados de te&peratura y %lu*o per&ite deter&inar la trans%erencia de calor en el e+aporador El uso de un depósito para recircular el &is&o agua eli&ina continua&ente la necesidad de #ue el agua %luya continua&ente a un desagDe y aísla el siste&a de la %luctuación en la presión del agua, el caudal y la te&peratura para dar un %unciona&iento estale del siste&a
Ciclo de re8ri#eraci5n0 En este ciclo, el re%rigerante (R.A7a) ingresa en el co&presor co&o +apor y es co&pri&ido y sorecalentado (Puntos 6A a 67), por lo tanto, se ele+a por enci&a de la te&peratura de saturación El +apor re%rigerante sorecalentado pasa a tra+és del condensador #ue pri&ero se en%ría y pierde energía trans&itiendo calor al %luido (agua) #ue está 5aciendo interca&io de calor, por lo tanto, condensa el +apor en lí#uido eli&inando a presión y te&peratura constantes (puntos 67 a 64) El calor del re%rigerante se trans%iere a la corriente de agua en el condensador El re%rigerante lí#uido pasa entonces a tra+és de la +ál+ula de e9pansión (ta&ién lla&ada acelerador +ál+ula), donde se e9pande y la presión dis&inuye en gran &agnitud, de a#uí se otiene una &ezcla de lí#uido y +apor a te&peratura y presión &ás a*as (puntos 62 a 6<) a &ezcla (lí#uido +apor re%rigerante) +ia*a a tra+és del e+aporador y es co&pleta&ente +aporizado por la trans%erencia de calor del agua en el e+aporador (Puntos 6< a 6A) El +apor re%rigerante #ue sale del e+aporador +uel+e a la entrada del co&presor y se co&pleta el ciclo ter&odiná&ico
Fi#ra ' Ciclo de re8ri#eraci5n
E9ipo,% In,trmentaci5n 2 procedimiento, EGBIP!S@ Siste&a de Re%rigeración@
EGBIP ! Marca Modelo
R:.$ M?II :r&Field ISSBE 1
So%t-are :.$M?II
PR!CE3IMIEH6!@ :*uste la o&a de agua del condensador (+elocidad de la =o&a .) al .//0 y la o&a de agua del e+aporador (+elocidad de la =o&a 1) al 2/0 Co&pruee #ue 5ay un %lu*o de agua a tra+és del condensador y del e+aporador indicados por F. (típica&ente A,/ l &in) y F1 (típica&ente 4,4 l &in) en el diagra&a de &í&ico :*uste la +elocidad del &otor del co&presor a 4/0 (típica&ente A1// RPM) y 5aga clic en 'Compressor On' (.) El co&presor %uncionará a A/// RPM durante A/ segundos y luego ca&iará a la +elocidad estalecida Co&pruee #ue el re%rigerante %luya alrededor del siste&a indicado por el caudalí&etro de área +ariale FA en el R:.$M?II Con%igure las opciones de &uestra co&o :uto&ático ./ segundos de inter+alo y 5aga clic en el otón J GOJ para registrar las lecturas de los sensores er los grá%icos de 6., 6A y 6< en el e*e K pri&ario y P. y P1 en el e*e K secundario 3e*e #ue el siste&a %uncione 5asta #ue las te&peraturas y las presiones sean razonale&ente estales, luego reduzca la +elocidad de la o&a de agua del condensador en un ./0, espere a #ue el siste&a se estailice
Repita el procedi&iento reduciendo la +elocidad de la o&a de agua del condensador en pasos de ./0 5asta #ue la te&peratura 67 alcance los 24oC (Hota@ si se indican ad+ertencias en el ordenador, se dee +ol+er a au&entar el %lu*o o to&ar las &edidas adecuadas para e+itar #ue el co&presor se apague) 3e+uel+a la +elocidad de la o&a de agua del condensador al 4/0 y de*e #ue el siste&a se asiente Si el tie&po lo per&ite, ca&ie el %lu*o de agua a tra+és del e+aporador y luego opti&ice el %lu*o de agua a tra+és del condensador
Re,ltado, CONDICIONES AM4IENTALES0 Temperatra0
'):C
Esta práctica duro A> &inutos con .. segundos en los cuales se otu+ieron 1A/ datos en el so%t-are, el cual estaa enlazado con el siste&a de re%rigeración a o&a . inicio con una capacidad operati+a del .//0, la cual dis&inuyo cada 1/ datos otenidos apro9i&ada&ente en un rango de ./0 5asta llegar a una capacidad del ./ de la o&a, donde se otu+o una te&peratura 67 de 27.8C, donde se puede oser+ar un &argen de error del .A>0 para llegar a la te&peratura deseada (248C) En el ane9o se puede oser+ar la gra%ica coe%iciente de rendi&iento contra el caudal de agua del condensador
Análi,i, de re,ltado, Esta práctica consiste en analizar el proceso ter&odiná&ico #ue pasa en el condensador, el cual consiste en el interca&io de calor #ue e9iste entre el agua y el re%rigerante En pri&er lugar pudi&os oser+ar #ue la te&peratura de ingreso de agua al co&presor para este proceso %ue a te&peratura a&iente (1<8C) #ue per&itió asorer energía del re%rigerante, de tal %or&a #ue ca&ie de estado gaseoso a lí#uido el re%rigerante y poda&os entender el principio del condensador El re%rigerante ingreso al condensador con una te&peratura inicial 67 de 1>48C y una te&peratura de salida 64 de 1>.8C con una capacidad operati+a de la o&a de agua al .//0, lo cual, no es ópti&o para realizar un interca&io de calor entre los %luidos Para esto se %ue regulando el %lu*o de ingreso de agua de la o&a . 5asta #ue se logró llegar a 1A/ datos y se pudo e+idenciar #ue la 67 llego a 27.8C co&o ingreso y una te&peratura de salida 64 de AL48C, por lo tanto pode&os oser+ar #ue este rango de te&peraturas es idóneo para realizar un proceso de condensación del re%rigerante y poder cu&plir con el ciclo de re%rigeración, ade&ás la salida de agua suió su te&peratura a 74.8C #uitándole energía al re%rigerante Cae &encionar #ue un condensador es un interca&iador de calor #ue se lo dee utilizar de la %or&a adecuada para realizar un e9celente proceso ter&odiná&ico entre %luidos, por lo tanto, es reco&endale conocer los tipos de %luidos #ue se +an a e&plear para proceder a utilizar una adecuada +elocidad del %luido y apro+ec5ar este proceso, es decir todo proceso ter&odiná&ico en un interca&iador de calor es &uy i&portante el caudal del %luido
Concl,ione,
Se procedió a deter&inar el e%ecto sore el siste&a de re%rigeración del %lu*o de agua a tra+és del condensador, por lo tanto, se pudo e+idenciar el co&porta&iento de la te&peratura del re%rigerante con la +ariación del caudal de agua #ue ingreso por el condensador Se procedió a determinar el caudal óptimo para una carga dada, por lo
tanto, sirvió para establecer las condiciones que se debe utilizar el sistema de refrigeración del laboratorio.
Mediante la otención de los 1A/ datos otenidos en la práctica, nos per&itió +er el co&porta&iento del siste&a por &edio de grá%icas y la i&portancia del caudal de agua en el condensador
Recomendacione,
Se dee leer la práctica antes de proceder 5acerla para realizar los pasos correcta&ente y cu&plir con el o*eti+o estalecido Se reco&ienda cu&plir estricta&ente con el procedi&iento de la práctica para e+itar daos en el siste&a de re%rigeración Realizar las grá%icas necesarias para +er los co&porta&ientos de la te&peratura y poder e&itir críticas sore los conoci&ientos ad#uiridos en clase Se dee tener claro co&o es un proceso de re%rigeración para 5acer esta práctica
Re8erencia, 4iblio#rá8ica, N.O ESP!, "uía de la práctica = Q SIS6EM: 3E REFRI"ER:CI!H, :gosto 1/.< [2] apour Co&pression Re%rigeration Bnit (1/.A) En RA1-MKII (pág 41) :r&Field [3] Kunes : Cengel Mecánica de %luidos <&a Edición [4] White F.M., “Mecánica de fuidos”, McGraw-Hi, M!"ico, #$%3. [&] Faires, '()M*+M/, 0ta edicon. #$%3. [0] Mott, (.LL2) Mecánica de Fluidos :plicadas, 7ta ed Prentice$Tall
Ane7o,
Figura A 3iagra&a Bnidad de re%rigeración
Figura 7 3iagra&a 6 +s P
Tra;ar el #rá8ico de Coe8iciente de Rendimiento
) n i m 2.1 / l ( 1 #.& F
#.1 1.& 1.1 #.11
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