produccion de frio

PRODUCION DE FRIOLuz Milagros Follegatti Romero

RefrigeracinRefrigeracin se define como cualquier proceso de eliminacin de calor.

Estudia los procesos de reduccin y mantenimiento de la temperatura de un espacio o material por debajo de la temperatura del ambiente que lo rodea.

Si el calor eliminado del cuerpo que esta siendo refrigerado es transferido a otro cuerpo cuya temperatura es inferior, este se calentara y por lo tanto refrigeracin y calentamiento son los extremos opuestos de la misma propiedad.

En el estudio del frio se distinguen 4 fases importantes: a) produccin de frio, b) conservacin de frio, c) transporte de frio; y d) aplicaciones.

SISTEMAS DE PRODUCCION DE FRIOMedios qumicos.Se basan en la propiedad de tener ciertas sales de disolverse en determinados lquidos con absorcin de calor del medio que las rodea.

La solucin, por lo tanto, ser productora de frio, estos procesos se caracterizan por ser endotrmicos.

SISTEMAS DE PRODUCCION DE FRIOEstas mezclas reciben el nombre mezclas frigorficas o mezclas crioscopicas.

Las temperaturas que se pueden conseguir con ellas dependen de la temperatura inicial a la que se encuentren los productos a mezclar y el punto eutectico de la mezcla.

Estas disoluciones constituyen sistemas discontinuos de produccin de frio

SISTEMAS DE PRODUCCION DE FRIOCuadro 1: Mezclas refrigerantes

Componentes(%) enPesoEnfriamiento producido

Desde (C) Hasta (C)Ac. ClorhdricoNieve

Ac. Clorhdrico (n/10)Nieve

Ac. Ntrico (n/10)Acido sulfricoNieve53

47

1120 -32

0 -34

-22 -48



Desde (C) Hasta (C)Ac. ClorhdricoNieve

Ac. Ntrico (n/10)Acido sulfricoNieve

Ac. Ntrico (n/10)Acido sulfricoNieve53

337

113-16 -40

-23 -49

-19 -40



Desde (C) Hasta (C)Ac. Nitrico (n/10)Nieve

Acido sulfrico (n/10)Nieve

AguaNitrato amonico11

23

1.31-14 -34

0 -30

16 -17.5



Desde (C) Hasta (C)Cloruro calcicoNieve

Cloruro calcicoNieve

Cloruro sodicoNieve54

21

120 -40

-18 -54

0 -20

Medios fsicosCambios de estadoExpansinEfectos especiales

Cambios deestadoFusin:

HieloMezclas eutecticasSublimacin:CO2 solidificadoVaporizacin:-Por medio directo (N2 liq CO2 liquido)Por medio indirecto

ExpansinCon produccin de Trabajo exterior (maquina de aire)Sin produccin de trabajoExterior (Efecto Joule Thompson)

Efectos especialesEnfriamiento termoelctrico(Efecto Peltier)Enfriamiento magnetoelctrico(Efecto Haas Keenson)Enfriamiento magnetotermicoElctrico (Efecto Ettins Hausen)Enfriamiento por torbellino(Efecto Ranque - Hilsch)

Sistemas discontinuos

-Fusin de hielo

Fusin de mezclas eutecticas.

Sublimacin

Vaporizacin directa

Fusin de hieloEste sistema de produccin de fro se basa en la propiedad que tienen los cuerpos de absorber calor para pasar de estado slido a liquido. Cada unidad de masa absorbe, para poder efectuar ese proceso, una cantidad de calor constante e igual a su calor latente de fusin.Se eligen sustancias o mezclas de sustancias que posean baja temperatura de fusin.Normalmente se utiliza el hielo o bien las denominadas soluciones eutcticas.

Fusin de mezclas refrigerantesLa utilizacin de hielo como elemento refrigerante esta limitada, para la obtencin de bajas temperaturas, debido a su punto de fusin , no lo suficientemente bajo para ciertos usos.Las mezclas eutecticas conseguidas con determinadas soluciones se congelan para poder utilizarlas, beneficindose del calor absorbido en su fusin y del bajo punto de fusin.

Cuadro 2: Soluciones eutecticas

SalConcentracin(% en peso)T de congelacinCalor de Fusin (Kcal/kg)Cloruro amnicoCloruro calcicoCloruro magnesicoCloruro potsicoCloruro sodicoCarbonato sodicoHidroxido potasicoNitrato sodicoSulfato de magnesioSulfato de zinc18.729.920.619.722.435.531.536.919.027.2-15.8-55.0-33.6-11.1-21.2-37.1-65.5-18.5-3.9-6.573.850.8-71.956.4--57.558.220.9

SublimacionLa sublimacin se produce de forma espontnea en las condiciones ambientales normales, en ciertos productos, entre los que se encuentra el anhdrido carbnico slido, conocido mas comnmente como nieve carbnica o hielo seco

Sistemas continuos

-Instalaciones frigorficas de compresin simple.

Instalaciones frigorficas de absorcin.

Eyeccin

Refrigeracin por compresin de vaporSuponemos un ciclo ideal.El ciclo comienza en el evaporador.El coeficiente de operacin es:

REFRIGERACIN POR ABSORCINDos diferencias con respecto a los otrosMenos potencia para la compresinNecesitamos una fuente de calor alta

Sistemas Especiales

Principios fsicos que intervienen en los fenmenos termoelctricosCuando se sueldan dos metales distintos y se mantienen las uniones a temperaturas diferentes, ocurren simultneamente 5 fenmenos que intervienen en la refrigeracin termoelctrica.

Efecto SeebeckAl mantener las dos uniones soldadas a temperaturas diferentes ser registra una diferencia de potencial entre las uniones soldadas que es funcin de la diferencia de temperaturas entre ellas.

Efecto PeltierSi en el circuito anterior imponemos una FEM entre las dos uniones soldadas se registra un flujo de calor entre las juntas metlicas. El sentido de dicho flujo depende del sentido de la corriente. El efecto neto de este fenmeno es la absorcin de calor en una junta y la eyeccin en la otra.

Efecto JouleEs la disipacin de calor por el pasaje de una corriente elctrica a travs de una resistencia

Efecto FourierEs el flujo de calor que se produce a travs del conductor debido a la diferencia de temperatura entre los extremos del mismo.

Efecto Thomson Dado un par termoelctrico, la conduccin elctrica a travs de los alambres produce una absorcin o generacin de calor en el conductor mismo en forma independiente al efecto Joule. Este fenmeno produce una alteracin en la distribucin de temperaturas a lo largo del alambre. Para restablecer la condicin inicial se debe ceder o extraer una cantidad de calor (aparte del calor Joule) llamada Calor Thomson.

AplicacionesRango de temperaturas de utilizacin:

Temperatura de fuente fra > -40 C Temperatura de fuente caliente < 70 C

Potencia trmica evacuada por mdulo: < 500 W

Aplicaciones comercialesSe utiliza en:Refrigeracin de componentes electrnicosEquipamiento mdico (analizadores de sangre y DNA)Pequeos refrigeradoresRefrigeracin de precisin (lser, microprocesadores, etc)

Aplicaciones comerciales

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