actividades 03,04,10 y 11 de refrigeración materia de la universidad fermin toro

1. Universidad Fermín Toro
Escuela de Ingeniería
Cabudare, Estado Lara
Actividad 03
Alumno: Gustavo Suarez
CI:25142717

2. Sistema de refrigeración por
absorción es un medio de producir
frío que, al igual que en el sistema
de refrigeración por compresión,
aprovecha que las sustancias
absorben calor al cambiar de
estado, de líquido a gaseoso. Así
como en el sistema de compresión
el ciclo se hace mediante un
compresor, en el caso de la absorción, el ciclo se basa físicamente en la capacidad
que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia,
tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como
substancia absorbente (disolvente) y amoníaco como substancia absorbida (soluto).
Su funcionamiento
El ciclo más comúnmente empleado es el de agua-bromuro de litio por tener
mayor eficiencia.2 Se emplea el bromuro de litio porque tiene gran capacidad de
absorber agua y porque puede deshidratarse mediante el calor.
Bajando a los detalles de este ciclo, el agua (refrigerante), que se mueve por
un circuito a baja presión, se evapora en un intercambiador de calor, llamado
evaporador. La evaporación necesita calor, que obtiene en un intercambiador en el
que refrigera un fluido secundario (normalmente, también agua), que se lleva por
una red de tuberías a enfriar los ambientes o cámaras que interese. Tras el
evaporador, el bromuro de litio absorbe el vapor de agua en el absorbedor,
produciendo una solución diluida o débil de bromuro en agua. Esta solución pasa
al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante calor procedente de
una fuente externa; el agua va al condensador, que es otro intercambiador donde
cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo
al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como solución
concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo.
Aunque no aparece en la figura, también se suele utilizar un intercambiador
de calor, poniendo en contacto, sin mezcla, los conductos absorbedor-generador y
generador-absorbedor, para precalentar la solución de agua-bromuro de litio, antes
de pasar al calentador (generador), mientras que, a su vez, la solución concentrada
de bromuro de litio se enfría cuando va hacia el absorbedor, ya que la absorción se
realiza mejor a baja temperatura. De hecho en el absorbedor debe haber un
intercambiador para enfriarlo con la torre de enfriamiento.

3. Al igual que en el ciclo de compresión, el sistema requiere una torre de
enfriamiento para disipar el calor sobrante (suma del aportado por la fuente externa
y el extraído de los locales o espacios refrigerados). El fluido caloportador que va
a la torre discurrirá sucesivamente por dos intercambiadores situados en el
absorbedor y en el condensador.
Como se puede ver en el esquema, los únicos elementos mecánicos
existentes en el ciclo son una bomba que lleva la solución concentrada al generador
y otra, no representada, para llevar el caloportador a la torre de enfriamiento.
El ciclo amoniaco-agua es en todo semejante, salvo que en este caso el
refrigerante es el amoniaco y el absorbente es el agua. Se utiliza, aunque tiene
menor eficiencia energética, porque tiene la ventaja de poder conseguir
temperaturas inferiores a 0 ºC, es decir, en aparatos para congelar, como
frigoríficos.
Comparaciones entre absorción y compresión
El ciclo termodinámico de enfriamiento por absorción, al igual que el de
compresión, se basa en la necesidad del fluido usado como refrigerante de
obtener calor del líquido a enfriar para poder pasar del estado líquido al de
vapor al reducirse la presión a la que está sometido. En los equipos de
refrigeración, el fluido en estado líquido se encuentra a más alta presión en
el condensador y se le hace fluir al evaporador a baja presión donde obtiene
de su entorno el calor necesario para poder evaporarse. Este refrigerante en
estado vapor se devuelve a alta presión al condensador donde se le sustrae
el calor que ha obtenido volviendo al estado líquido para empezar de nuevo
el ciclo. Con ello se logra el objetivo de sacar calor de un espacio, el
evaporador, enfriándolo, para disiparlo en otro, el condensador.
Mientras que en el ciclo de compresión, la circulación del fluido y el efecto
de la presión se obtiene con un compresor mecánico, en el ciclo de absorción
ello se logra aportando calor al generador donde el refrigerante está
mezclado con otro fluido denominado absorbente cuya función es absorber
el vapor en la zona de baja presión para poder devolverlo en forma líquida
al generador.
Las diferencias fundamentales son:
El ciclo de vapor consume energía mecánica, mientras que el ciclo de
absorción consume energía térmica.

4. En igualdad de condiciones, por cada unidad de efecto refrigerante, se
requiere más energía calorífica en el sistema de absorción que energía
mecánica en el sistema de compresión de vapor.
El precio de la energía mecánica es superior al de la energía térmica, que a
menudo proviene de una fuente residual prácticamente gratuita.
Rendimiento del ciclo de absorción
Los refrigerantes y absorbentes presentan las siguientes propiedades

5. Ventajas y Desventajas de las Sustancias en Sistemas de Absorción
Medidas de Eficiencia
Aislamiento
El aislamiento es el factor más importante, las pérdidas mínimas se obtendrían en
una envolvente cúbica.
Cuanto mayor sea la altura de las cámaras, menor será la superficie aislada.
El tamaño en planta de los bloques de cámaras adyacentes conviene que sea el
mayor posible.

6. Un valor medio aceptable es de 2,2m3/m2, para almacenes de volumen
importante.
Sistemas de Producción
Compresores
Cambiar los compresores de tipo hermético por otros de tipo abierto.
Considerar la posible aplicación de compresores de tornillo, conjuntamente con
compresores alternativos, para ajustar mejor la capacidad del sistema a las
necesidades a carga parcial.
Emplear sistemas de compresión en doble escalón, con refrigeración intermedia
con separación de líquido.
En plantas de funcionamiento de temporada deben disponerse un número de
compresores que hagan frente al enfriamiento masivo de fruta en verano, y que
permitan un funcionamiento económico en invierno.
Condensadores
Ampliar la capacidad de los condensadores.
Permitir que la presión de condensación descienda tan bajo como sea posible.
Sustitución de condensadores húmedos por condensadores por aire, en el caso de
climas templados y húmedos.
Emplear un tratamiento de agua adecuado para evitar incrustaciones y
ensuciamiento en los condensadores.
Alumbrado
En las cámaras de conservación y congelación, cambiar el sistema de alumbrado
de incandescencia a fluorescencia.
Utilizar los sistemas de alumbrado de las cámaras de conservación solamente
cuando sea estrictamente necesario.
Motores
Emplear motores eléctricos dotados de sistemas de regulación de la velocidad.

7. Emplear motores eléctricos ajustados a las necesidades.
Bombas
En las bombas centrifugas ajustar el tamaño del rodete a las necesidades reales de
presión.
En los sistemas de bombeo, mantener limpios los filtros.
Mantenimiento
Revisar la selección de las válvulas termostáticas de expansión, para que trabajen
entre límites de presión más próximos.
Revisar el aislamiento de tuberías y equipos, valorando adecuadamente la
importancia de la barrera de vapor como posible fuente de pérdidas.
Mantener limpios los filtros de las líneas de refrigerante líquido.
Reparar las fugas de agua o salmuera.
Comprobar y ajustar periódicamente la purga continua en las torres, para evitar
pérdidas de agua y productos químicos.
Establecer un buen programa de mantenimiento preventivo.
Comprobar, ajustar y equilibrar las instalaciones.
Instalación
Favorecer la instalación de equipos centralizados.
Valorar la conveniencia de los sistemas de enfriamiento rápido, desde el punto de
vista energético.
En cuanto a la congelación por aire, cuyo consumo energético es el más
importante, debe valorarse sobre todo el consumo de ventiladores, que es un
factor importante que debe tratar de reducirse.
Considerar la posibilidad de utilizar las horas nocturnas para la generación de frío.
En el caso de tener producciones de frío a distintas temperaturas, se instalarán
circuitos independientes a cada una de ellas.
Considerar la posibilidad de elevar la temperatura de evaporación hasta valores
compatibles con la calidad de los productos, o con los procesos de enfriamiento.

8. Si se posee una central generadora de vapor a alta presión, estudiar la posible
utilización de turbinas de vapor para accionar los equipos mecánicos.
En el tratamiento de aguas, no utilizar mayor cantidad de productos químicos que
los necesarios.
Regulación y Control
Comprobar con frecuencia el calibrado de los aparatos de regulación.
Automatizar las instalaciones con control manual.
Mantener los aparatos de control de temperatura fuera del alcance de personas no
autorizadas.
En las cámaras de conservación, comprobar que los relojes programadores
funcionan correctamente y mantienen los ventiladores parados, cuando se elimina
el agua de desescarche, y se enfrían los evaporadores.
En los evaporadores con desescarche eléctrico, montar un termostato de control de
desconexión de las resistencias.
Universidad Fermín Toro

9. Escuela de Ingeniería
Cabudare, Estado Lara
Actividad 04
Alumno: Gustavo Suarez
CI:25142717

10. Ejercicio #1
Diagrama de equipo
qh
(R – 12) wc
ql
Diagrama T- S
T
2
3
Condensador
23
Evaporador
14

11. 4
S
Datos
T3 = 37, 8°C = 1,8 x 37,8 + 32 = 100°F
T1= T4= -17,8°C = 1,8 (-17,8) + 32 = 0°F
ṁ = 95 Kg / h =
95𝑘𝑔
ℎ
𝑥
2,2 𝑙𝑏𝑚
1𝑘𝑔
= 209 lbm/h
Sustanciade trabajo:R-12
Entrada del compresor (vapor saturado):
T1 = 0°F
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑡
h1= hg = 77,27 Btu/lbm
S1 = sg= 0,1689 Btu/lbm
P1= 23,849 Psi
V1= vg = 1,6089 pie³/lbm
Salida del condensador (liquido saturado)
T3= 100°F
𝑡𝑎𝑏𝑙 𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑡
h3= hf= 31,10 Btu/lbm
P3=131,86Psi
V3= vf=0,01269 pie³/lbm
Salida de la valvula de expansión
H4=h3 h4= 31,10Btu/lbm
Salida del compresor (vapor sobrecalentado)
P2=P3= 131,86Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑅−12
𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝐶
h2= 90,28 Btu/lbm
S2= S1= 0,1689Psi

12. Diagrama P –H
P(Psi)
131,86 3 2
23,849
4
31,10 77,27 90,28 h(Btu/lbm)
a) Coeficiente de realización
β=
𝑞𝑙
𝑤𝑐
β=
ℎ1−ℎ4
ℎ2−ℎ1
β=
(77,27−31,10) 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚
(90,28−77,27) 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚
𝛽 = 3,549
b) Capacidad de la planta en ton. De refrigeración
Cap= ṁ . ql
Cap= 209lbm/h x (h1-h4)
Cap= 209
𝑙𝑏𝑚
ℎ
x (77, 27 – 31, 10)
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏𝑚
x
1 𝑡𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟.
12000𝐵𝑡𝑢/ℎ

13. Cap = 0,804 ton de refrigeracion
c) Cantidad de liquidoque sale del condensador
VL = ṁ. V3 = 209lbm/h x 0, 01269 pie³/lbm
VL = 2,652 pie³/h
d) Cantidad de gas que sale del evaporador
Vg= ṁ. V1 = 209lbm/h x 1,6089 pie³/lbm
Vg= 336,26 pie³/lbm
Ejercicio# 2
Datos
ṁ= 200kg/h x
2,2𝑙𝑏𝑚
1𝑘𝑔
= 440 lbm/h
P1= 1,76kg/cm2 x 14,223 Psi = 25Psi
T1 = -6,67°C = 1,8 x (-6,67) + 32 = 20°F
P2' = 17,6 kg/cm² x
14,223𝑃𝑠𝑖
1𝑘𝑔/𝑐𝑚²
= 250Psi
T2'= 138℃ = 1,8 x 138 + 32 = 280℉
P5= 11,6 kg/cm²x
14,223𝑃𝑠𝑖
1𝑘𝑔/𝑐𝑚²
= 165Psi
T5 = 37,8= 1,8 x 37,8 + 32 = 100℉
P8= 2,1 kg/cm² x
14,223𝑃𝑠𝑖
1𝑘𝑔/𝑐𝑚²
= 30Psi
T8 = -12,4℃ = 1,8 x (-12,4) +32 = 9,7℉
a) Diagrama T-S

14. T
2
3
4
5
6 7 1
8
S
b) Diagrama de equipo
Qh
Wc
Ql
Determinaciónde entalpias
P1=25Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙 𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑏𝑟𝑒𝐶
h1= 80,084 Btu/lbm
T1=20℉
Condensador
Evaporador
6 3
2
7
1
8

15. P2= 250Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑏𝑟𝑒𝐶
h2= 116,03 Btu/lbm
T2=280℉
P5=165Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑏𝑟𝑒𝐶
h5= hf= 31,10 Btu/lbm
T5= 100℉
P8= 30 Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑡
h8=78,45Btu/lbm
T8= 9,7℉ v8= 1,2964Pie³/lbm
P4= P2 = 250Psi
𝑡𝑎𝑏𝑙 𝑎 𝑅−12
𝑠𝑎𝑡
h4=hf= 43,91 Btu/lbm
V4= vf=0,0141Pie³/lbm
c) Coeficiente de realización
β=
𝑞𝑙
𝑤𝑐
β=
ℎ8−ℎ7
ℎ2−ℎ1
; h7≈ h6 = h5 = 31,10Btu/lbm
β=
(78,45−31.10) 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚
(116,03−80,04) 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚
β= 1, 32
d) Capacidad de la planta en toneladasde refrigeración
Cap= ṁ. Ql = 440 lbm/h .(h8-h7)
Cap= 440lbm/h (78,45 – 31,10) Btu/lbmx
1𝑡𝑜𝑛
12000𝐵𝑡𝑢/ℎ
Cap= 1,736 ton de refr.

16. e) Volumende liquidoque sale del condensadoren Pie³/h
VL= ṁ . v4 = 440Btu/lbm . 0,0141 pie³/h
VL= 6,204pie³/h
f) Volumende vapor que sale del evaporador enpie³/lb
Vv= ṁ.V8
Vv= 440lbm/h . 1,2964Pie³/h
Vv=570, 42 Pie³/h
Universidad Fermín Toro

17. Escuela de Ingeniería
Cabudare, Estado Lara
Actividad 11
Alumno: Gustavo Suarez
CI:25142717

18. a) Flujototal para seleccionarel tamañodel ventilador
Diagrama de flujos(enCFm)
F 400
E 500
D 500
el 0 1 2
A B 600
600 c 400
Q = ∑ flujo= 600 + 600 + 400 +500 + 500 + 400
Q= 3000 cFm
b) Flujode aire encada ventilador
Q E – F = 400 cFm
Q 0= E = 900cFm
Q 2 – 0 = 1400 cFm
Q B – c = 400 cFm
Q 2 – B = 1000 cFm
Q 1 – 2 = 2400 cFm
Q 1 – A = 600 cFm
Q 0 – 1 = 3000 cFm
c) Diámetrosequivalentes
V = 155 pie/min

19. Con v = 1500 pie/min y Q = 3000cFm entoncesenlacorta de friccion,
obteniendo
Friccion= 0,15pulg de Ca/100pie
Entrandoen laducteriacon la mismafriccionse obtiene el diámetroequivalente
para cada turno
Tabla de diámetroequivalente
Tramo flujo(cFm) De (pulg)
E-F 400 9
D - E 900 12
2-D 1400 14
B-C 400 9
2-B 1000 13
1-2 2400 18
1-A 600 11
0-1 3000 21
d) Secciónrectangularde cada ducto

20. Entoncesenla tablade secciones,rectangularesde ductos,conel diámetroequivalente,
se obtiene el ductorectangularadecuadoparacada tramo
Tramo flujo(cFm) De (pulg) seccionesrectangular
E-F 400 9 14x6”
D - E 900 12 14x10”
2-D 1400 19 14x12”
B-C 400 9 14x6”
2-B 1000 13 16x10”
1-2 2400 18 20x14”
1-A 600 11 14x8”
0-1 3000 21 28x14”
e) Para cada tramo, la fricciones=
0,15𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑑𝑒 𝐶.𝐴
100 𝑝𝑖𝑒𝑠
Universidad Fermín Toro

21. Escuela de Ingeniería
Cabudare, Estado Lara
Actividad 10
Alumno: Gustavo Suarez
CI:25142717
Los ductos o también llamados conductos son utilizados en el ámbito de
los sistemas de aire acondicionado para distribuir y extraer aire en los

22. diversos ambientes que forman un conjunto de salas o cuartos. Entre los
flujos de aire que circulan por los conductos se distinguen por
ejemplo, alimentación de aire, el "de retorno",1 el aire de recirculación, y
la extracción de aire.2 Los conductos también permiten distribuir el
suministro de aire para ventilación. Por lo tanto, los conductos para aire son
un método utilizado para asegurar se dispone de una adecuada calidad del
aire interior como también de confort térmico.
Un sistema de conductos a menudo es denominado red de ductos. La
planificación, dimensionamiento, optimización, ingeniería detallada, y
cálculo de las caídas de presión a lo largo del sistema de conductos es
denominado el diseño de conductos.3
Existen diversas tipologías de conductos atendiendo a su composición y/o
su geometría. En referencia a la composición los conductos más habituales
son los metálicos, los fabricados en material aislante (fibras de vidrio y
lanas de roca principalmente), los textiles e incluso los flexibles de aluminio
reforzado. En cuanto a su geometría los hay de sección rectangular, de
sección circular y ovalada
Tipos de ductos: Existen diversas tipologías de conductos atendiendo a su
composición y/o su geometría. En referencia a la composición los
conductos más habituales son los metálicos, los fabricados en material
aislante (fibras de vidrio y lanas de roca principalmente), los textiles e
incluso los flexibles de aluminio reforzado. En cuanto a su geometría los
hay de sección rectangular, de sección circular y ovalada
En los tipos de ductos Básicamente pudiéramos encontrar estos tipos de
ductos:
 Espiro liso
 Metaluflex Espiro rib
 Rectangular Estándar.
 Aluflex

23. Clasificación:Estos sistemas se clasifican en función de la velocidad y de
la presión en los conductos. En  función de la velocidad del aire tenemos:
Conductos de baja velocidad (<12 m/s, entre 6 y 12 m/s) y conductos de
alta velocidad (>12 m/s)  En función de la presión del aire en el conducto,
se clasifican en baja, media y alta presión. Esta  clasificación corresponde
a la misma que utilizan los ventiladores:  - Baja presión (clase I): Hasta 90
mm.c.a.  - Media presión (clase II): Entre 90 y 180 mm.c.a.  - Alta presión
(clase III): Entre 180 y 300 mm.c.a.
Los principales tipos de materiales para su construcción  Composición:
Lana de vidrio en rollos de textura uniforme con barrera de vapor tipo FRK,
foil de aluminio reforzado con hilos de vidrio y papel Kraff.  Referencia
Térmica R: R=1.044 ºC m2/w: 5.80 (Hr. ºF ft2/BTU).  Conductividad
Térmica: K= 0.039 w/m2 ºC a 24ºC es decir 0.260 BTU/hr. Ft2 (ºF/in) a
75ºF.
AEROCOR REFORZADO Es un aislamiento térmico utilizado como
recubrimiento interno de ductos metálicos en sistemas de aire
acondicionado y de ventilación. Fabricado con lana de vidrio semirrígida,
en forma de lámina de color gris, con refuerzo en malla poliéster chicopee
o fieltro en fibra de vidrio endurecido con acetato de vinilo.
 Métodos de diseño Entre ellos, encontramos:
 Método de reducción de velocidad
 Método de pérdida de carga constante
 Método de recuperación estática
 Método T
Los más empleados suelen ser el método de pérdida de carga constante
(para conductos de impulsión baja velocidad, retorno y ventilación) y el
método de recuperación estática (principalmente en conductos de
impulsión de baja y alta velocidad). El método de reducción de velocidad

24. no se suele utilizar porque para resolver el problema con una precisión
razonable se necesita mucha experiencia y conocer perfectamente el
cálculo de conductos. El método T permite una optimización del diseño que
no permiten los otros métodos. Sin embargo, no es tan común como los
anteriores.
El Método de pérdida de carga constante Este método se utiliza en
conductos de impulsión, retorno y extracción de aire. Consiste en calcular
los conductos de forma que tengan la misma pérdida de carga por unidad
de longitud a lo largo de todo el sistema.
En la selección de los ventiladores el punto de funcionamiento será la
intersección de la característica del circuito (ΔP=kQ2) y la característica
del ventilador (dado por el fabricante). Se puede variar el punto de
funcionamiento bien variando la característica del circuito (compuertas,
etc.) o bien variando el régimen de giro del ventilador.
La selección de los ventiladores Los criterios para seleccionar un
ventilador son las dimensiones, el ruido, la facilidad de mantenimiento y
coste inicial. El ruido y el rendimiento están ligados entre sí, en el sentido
de  que el mínimo nivel sonoro se corresponde con el rendimiento
máximo.
Cálculos de pérdidas:
Primeramente revisaremos algunos conceptos:
Propiedades físicas del aire: Obviamente las propiedades físicas del aire
van a depender de la temperatura y de la presión. En el diseño de
conductos, las propiedades más utilizadas son la densidad y la
viscosidad. La densidad se puede aproximar como:
Diámetro equivalente: Los conductos utilizados en la distribución del aire
pueden ser circulares o rectangulares, Debido a que la mayoría de las
tablas y expresiones se dan para conductos circulares, resulta muy útil el
concepto de diámetro equivalente.
Pérdidas de carga: dentro del conducto el fluido experimenta una pérdida
de presión por rozamiento, denominándose ésta pérdida de carga. Estas
pérdidas de carga se dividen en pérdidas en el conducto y pérdidas en

25. singularidades. Pérdidas en conducto  Se produce una pérdida de carga
por el paso del aire en el conducto, la cual suele expresarse por metro de
longitud como: siendo f el factor de fricción (adimensional) del material.
Pérdidas en singularidades: Habitualmente estas pérdidas se miden de
forma experimental y se determinan por expresiones del tipo:  siendo K
el factor de forma de la singularidad.