ciclo refrigeración

1. Ciclo de Refrigeración por
Compresión
Ejemplo Ciclo ideal

2. Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de
vapor, que usa refrigerante R134a como fluido de
trabajo, mantiene un condensador a 10 bar y el
evaporador a 4°C.
Determinar:
a) qútil ; qcond ; wcomp
b) COP del ciclo y COP de Carnot
c) Potencia de compresión necesaria para
proporcionar un enfriamiento de 400kW por
parte del evaporador.

3. Ciclo ideal

4. Punto 1
• T1= 4°C
• X1= 1 (vapor saturado)
1

5. Punto 1
• T1= 4°C
• X1= 1 (vapor saturado)
→𝑃1 = 3,4 𝑏𝑎𝑟
→ℎ1 = 400
𝑘𝐽
𝑘𝑔
→ 𝑠1 = 1,72
𝑘𝐽
𝑘𝑔𝐾

6. Punto 2
• P2= 10 bar
• 𝑠2 = 𝑠1 = 1,72
𝑘𝐽
𝑘𝑔𝐾
1
2

7. Punto 2
• P2= 10 bar
• 𝑠2 = 𝑠1 = 1,72
𝑘𝐽
𝑘𝑔𝐾
→𝑇2 = 43°𝐶
→ℎ2 = 423
𝑘𝐽
𝑘𝑔

8. Punto 3
• P3= 10 bar
• X3= 0 (líquido saturado)
3
2
1

9. Punto 3
• P3= 10 bar
• X3= 0 (líquido saturado)
→𝑇3 = 39°𝐶
→ℎ3 = 255
𝑘𝐽
𝑘𝑔

10. Punto 4
• P4= 3,4 bar
• h4= h3
1
2
3
4

11. Punto 4
• P4= 3,4 bar
• h4= h3
→𝑇4 = 4°𝐶
→ℎ4 = 255
𝑘𝐽
𝑘𝑔

12. a) qútil
𝑞ú𝑡𝑖𝑙 = ℎ1 − ℎ4
𝑞ú𝑡𝑖𝑙 = 400
𝑘𝐽
𝑘𝑔
− 255
𝑘𝐽
𝑘𝑔
𝑞ú𝑡𝑖𝑙 = 145
𝑘𝐽
𝑘𝑔

13. a) qcond
𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑 = ℎ2 − ℎ3
𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑 = 423
𝑘𝐽
𝑘𝑔
− 255
𝑘𝐽
𝑘𝑔
𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑 = 168
𝑘𝐽
𝑘𝑔

14. a) wcomp
𝑤𝑐𝑜𝑚𝑝 = ℎ2 − ℎ1
𝑤𝑐𝑜𝑚𝑝 = 423
𝑘𝐽
𝑘𝑔
− 400
𝑘𝐽
𝑘𝑔
𝑤𝑐𝑜𝑚𝑝 = 23
𝑘𝐽
𝑘𝑔

15. b) COP del ciclo y COP de Carnot
COP Ciclo COP Carnot
𝐶𝑂𝑃 =
𝑞ú𝑡𝑖𝑙
𝑤𝑐𝑜𝑚𝑝
𝐶𝑂𝑃 = 6,3
𝐶𝑂𝑃𝐶𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 =
𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝
𝑇𝑐𝑜𝑛𝑑 − 𝑇𝑒𝑣𝑎𝑝
𝐶𝑂𝑃𝐶𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 = 7,91

16. c) Potencia de compresión necesaria para
proporcionar un enfriamiento de 400kW por parte
del evaporador.
• 𝑄ú𝑡𝑖𝑙 = 400 𝑘𝑊 𝑚 =
𝑄ú𝑡𝑖𝑙
𝑞ú𝑡𝑖𝑙
• 𝑄ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑚 ∙ 𝑞ú𝑡𝑖𝑙 𝑚 = 2,76
𝑘𝑔
𝑠
• 𝑊
𝑐𝑜𝑚𝑝 = 𝑚 ∙ 𝑤𝑐𝑜𝑚𝑝
𝑊
𝑐𝑜𝑚𝑝 = 63,48 𝑘𝑊

17. Resolución con SOLKANE 8.0

18. Resolución con SOLKANE 8.0

19. Resolución con SOLKANE 8.0

20. Resolución con SOLKANE 8.0

21. Comparación Refrigerantes
Refrige
rante
Características 𝑊
𝑐𝑜𝑚𝑝
[kW]
R134a Alternativo al R12; Utilizado en refrigeradores domésticos y a.a. en
automóviles; Evitar su uso en aleaciones de zinc, magnesio, plomo y
aluminio con un porcentaje de magnesio superior al 2%.
62,1
R125 Limitada temperatura de condensación; Se utiliza en mezclas de
refrigerantes; Utilizado en casos de refrigeración a baja temperatura de
evaporación
90,4
R143a No es utilizado en estado puro por su alta inflamabilidad; Utilizado en
cámaras frigoríficas, plantas de refrigeración de supermercados y en el
transporte refrigerado.
67,4
R152a Es un buen refrigerante sustitutivo para el R12 pero no se utiliza en
estado puro por su inflamabilidad.
74,8
R404A Compuesto HFC; Utilizado en centrales frigoríficas de gran superficie y
refrigeración de alimentos; En altas concentraciones puede producir
problemas respiratorios; ODP=0
68,5
Tevap = 4°C Tcond = 39,39°C 𝑄ú𝑡𝑖𝑙 = 400 𝑘𝑊

22. Refrige
rante
Características 𝑊
𝑐𝑜𝑚𝑝
[kW]
R407A Mezcla, sustituta de R22 en algunas aplicaciones; Precaución con las
fugas ya que el refrigerante fugado es rico en componentes con una baja
temperatura de ebullición.
63,2
R507 Compuesto HFC; Utilizado en refrigeración industrial; No tóxico; ODP=0 69,4
R32 Inflamable; No debe considerarse su uso de R32 en estado puro ya que
la presión del vapor y la temperatura de descarga de la condensación
son excesivamente elevadas; Utilizado en mezclas.
64,2
R22 Compuesto HCFC; Alto calor latente de vaporización; utilizado para
acondicionamiento de aire; Prohibido su uso totalmente desde 2015;
ODP= 0,055
61,6
R12 ODP=0,9 60,9
Comparación Refrigerantes
Tevap = 4°C Tcond = 39,39°C 𝑄ú𝑡𝑖𝑙 = 400 𝑘𝑊

23. Refrigerante R125