ccarta psicrométrica y termograf

1. Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
“USO DEL DIAGRAMA MOLLIER CON EL
USO DEL SOFTWARE TERMOGRAF”
Universidad Tecnológica de
Panamá Facultad de Ingeniería
Mecánica Licenciatura en Ingeniería
Mecánica
Laboratorio de Aire acondicionado Y
Ventilación
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Nombre: Juan Aguilar
Cédula: 9-756-1027
e-mail: juan.aguilar2@utp.ac.pa
Nombre: Joshua Jaworski
Cédula: 8-890-2351
e-mail: joshua.jaworski@utp.ac.pa
Nombre: César Guerra
Cédula: 9-751-1885
e-mail: cesar.guerra2@utp.ac.pa
Nombre: Ricauter Martínez
Cédula: 6-723-50
e-mail: ricauter.martinez@utp.ac.pa
 Introducción
Se usará el programa termograf y el diagrama de Mollier para determinar los valores de sistemas reales de aire
acondicionado utilizando diferentes refrigerantes para así saber su comportamiento en dicho sistema.
 Objetivo
❖ Identificar en un diagrama de Mollier presión frente a entalpía de un fluido refrigerante.
❖ Obtener la evolución de las propiedades termodinámicas de un fluido refrigerante a lo largo
de un circuito simple de refrigeración.
❖ Aplicar los conocimientos aprendidos sobre el diagrama Mollier en el software Termograf
V5.7
 Marco teórico
El diagrama P-h o diagrama de Mollier para presión entalpía es la representación en una carta semilogarítmica en el
plano Presión/entalpía de los estados posibles de un fluido, en especial para gases refrigerantes. En esta se trazan y se
suelen estudiar los distintos sistemas frigoríficos de refrigeración por compresión.
Los diagramas de Mollier presión-entalpía permiten determinar las propiedades termodinámicas más importantes del
fluido en los procesos de cambio de estado por debajo del punto crítico, donde las curvas de saturación indican la
predisposición del fluido para cambiar de estado, dependientes de la temperatura y la presión. La entalpía indica la
cantidad de energía necesaria para el cambio de estado, la entropía indica la irreversibilidad de dicha transformación, el
volumen específico los procesos expansivos de la transformación y por último el título o fracción másica de gas nos
indica la proporción de fluido que ha cambiado de estado. Una aplicación para los diagramas de Mollier presión-
entalpía es el circuito mecánico de refrigeración, el cual está basado en el ciclo inverso de Carnot para sistemas no
ideales.

2. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
En resumen, se puede utilizar el diagrama P-h, para ciclos ideales de compresión de vapor, como para ciclos no ideales
(reales).
 Procedimiento
❖ Determinar las propiedades termodinámicas que se muestran en la tabla N°1, mediante el diagrama p-h el ciclo de
una instalación frigorífica que trabaja con R-134A, el cual opera en un ciclo real de refrigeración por compresión de
vapor cuya presión a la entrada del compresor es de 0.12 MPa y a la salida es de 0.7 MPa. Emplearemos el diagrama de
Mollier para el R-134 que el software Termograf nos brinda para estudiar el caso planteado.
❖ Calcule el calor rechazado del espacio refrigerado, la entrada de potencia al compresor, y el COP del refrigerante. El
flujo másico del ciclo es de 0.05 kg/s.
❖ Repita los 2 primeros pasos, tomando en consideración un ciclo real que a la entrada del compresor la Temperatura
es de -10°C, mientras que a la salida la temperatura es de 60°C. El refrigerante se enfría en el condensador a 26 °C y
0.72 MPa, y se estrangula a 0.15 MPa. Descarte toda posibilidad de transferencia de calor y caída de presión en las
líneas de conexión entre los componentes.
❖ Repita los 3 procedimientos previos con los refrigerantes R-410, y R-C318.
Desarrollo
1. Refrigerante R134a
Figura 1 datos a la salida del compresor
Figura 2 datos Est3 para entrada al compresor

3. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Figura 3 datos a la salida del condensador
Figura 4 datos en el punto de estrangulamiento
Figura 5 diagrama de Mollier par R-134a

4. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Estado P(Mpa) T°C h(Kj/Kg) S(Kj/Kg°C)
Entrada al
compresor
0.12 -10 244.7 0.9773
Salidadel
compresor
0.7 60 296 1.0167
Condensador 0.72 26 86.17 0.3227
estrangulamiento 0.15 -17.12 81.43 0.3227
𝑄̇𝐿 = 𝑚
̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
(244.7 − 81.43)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 8.16𝑊
̇
̇
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚
̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
(296 − 244.7)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 2.57𝑊
̇

5. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
𝑄̇ 𝐿
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡
=
8.16
2.57
= 3.17
2. Refrigerante R-C318 ajustado
Datos de termograf
Para la salida del compresor:
Para la entrada del compresor:
Para la salida del condensador:

6. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Para el estrangulamiento:
Diagrama de mollier obtenido:

7. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier
De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente:
 Calor rechazado del espacio refrigerado:
𝑄̇𝐿 = 𝑚
̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
∗ (140.429 − 49.7)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 4.54 𝑊
 Entrada de potencia al compresor:
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚
̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
(178.26 − 140.429)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 1.89 𝑊
̇
 COP del refrigerante:
𝐶𝑂𝑃 =
𝑄̇𝐿
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡
=
4.54 𝑊
1.89 𝑊
= 2.4
 Refrigerante R-C318 con datos del laboratorio
Datos de termograf
Para la salida del compresor:
Estado P (Mpa) T (°C) H (kJ/kg) S (kJ/kg.°C)
Entrada al
compresor
0.12 4 140.429 0.52027
Salida del
compresor
0.7 60 178.26 0.57954
Condensador 0.72 26 50.9099 0.18423
Estrangulamiento 0.15 4 49.7007 0.18423

8. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Para la entrada del compresor:
Para la salida del condensador:
Para el estrangulamiento:

9. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Diagrama de mollier obtenido:
Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier.
De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente:
 Calor rechazado del espacio refrigerado:
𝑄̇𝐿 = 𝑚
̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
∗ (12.70 − 49.7)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= −1.85𝑊
 Entrada de potencia al compresor:
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚
̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05
𝑘𝑔
𝑠
(178.26 − 12.70)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 8.3 𝑊
̇
Estado P (Mpa) T (°C) H (kJ/kg) S (kJ/kg.°C)
Entrada al
compresor
0.12 -10 12.7002 0.04938
Salida del
compresor
0.7 60 178.26 0.57954
Condensador 0.72 26 50.9099 0.18423
Estrangulamiento 0.15 4 49.7007 0.18423

10. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
 COP del refrigerante:
𝐶𝑂𝑃 =
𝑄̇𝐿
𝑊
̇𝑒𝑛𝑡
=
−1.85 𝑊
8.3 𝑊
= −0.2229
3. Refrigerante R410A
(se utilizasoloel diagramade Mollieryaque Termograf notiene lascurvaspara este refrigerante)
CicloReal ajustado:
Estado P (MPa) T (C) h (kJ/kg) S (kJ/kgK)
Entrada al compressor(1) 0.12 -48 404 1.92
Salidadel compressor(2) 0.70 23 450 1.92
Condensador(3) 0.70 -4 195 0.97
Estrangulamiento(4) 0.12 -48 190 0.97
De losvalorestabuladosobtenidosdel diagramade Mollier,se puede calcularlosiguiente:
 Calorrechazadodel espaciorefrigerado=𝑚
̇ (ℎ1 − ℎ4) = (
0.05𝑘𝑔
𝑠
)(
404𝑘𝐽
𝑘𝑔
−
190𝑘𝐽
𝑘𝑔
) = 10.7 𝑘𝑊
 Entrada de potenciaal compresor= 𝑚
̇ (ℎ2 − ℎ1) = (
0.05𝑘𝑔
𝑠
) (
450𝑘𝐽
𝑘𝑔
−
404𝑘𝐽
𝑘𝑔
) = 2.3 𝑘𝑊
 COPdel refrigerante =CalorRechazado/ Potenciacompresor=4.65

11. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
CicloReal:
Estado P (MPa) T (C) h (kJ/kg) S (kJ/kgK)
Entrada al compressor(1) 0.15 -10 432 2.03
Salidadel compressor(2) 0.72 60 485 2.03
Condensador(3) 0.72 26 450 1.92
Estrangulamiento(4) 0.15 -40 408 1.92
De losvalorestabuladosobtenidosdel diagramade Mollier,se puede calcularlosiguiente:
 Calorrechazadodel espaciorefrigerado=𝑚
̇ (ℎ1 − ℎ4) = (
0.05𝑘𝑔
𝑠
)(
432𝑘𝐽
𝑘𝑔
−
408𝑘𝐽
𝑘𝑔
) = 1.2 𝑘𝑊
 Entrada de potenciaal compresor= 𝑚
̇ (ℎ2 − ℎ1) = (
0.05𝑘𝑔
𝑠
) (
485𝑘𝐽
𝑘𝑔
−
432𝑘𝐽
𝑘𝑔
) = 2.7 𝑘𝑊
 COPdel refrigerante =CalorRechazado/ Potenciacompresor=0.45

12. Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Mecánica
Instrumentación y Control
CarlosJaramillo
Anibal Vigil
Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org
Conclusiones
Como resultado podemos observar que eluso deldiagrama de Mollier nos ayuda a saber los puntos de operación de nuestro
sistema y así evaluar si se está comportando de manera correcta o no y así hacer correcciones tanto en diseñocomo en el
mantenimiento.