Investigacion N4

TERMODINÁMICA I

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN NO4

Docente Ing. Frank Reinoso

Integrantes Sebastián Abril Holger Baño Steven Córdova Juan Malla Brian Torres Valentín Veintemilla

GRUPO 1

CUENCA - ECUADOR

PERIODO 52

1. TEMA La 2da. Ley de la Termodinámica establece que los procesos se dan en una cierta dirección definida. Un proceso no sucederá a menos que se satisfaga tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica, en el cual un cuerpo puede absorber o desechar calor. Por otro lado, el trabajo puede convertirse en calor directamente; pero, el calor puede convertirse en calor solo mediante un dispositivo llamado máquina térmica; en la cual la transferencia de energía involucra una eficiencia. 2. OBJETIVOS    

Identificar los principales tipos refrigerantes utilizados en el medio Conocer las características, propiedades y el campo de aplicación de cada uno de ellos. Desarrollar la destreza de poder aplicar la teoría de la segunda ley de la Termodinámica y complementarla con la práctica. Resolver ejercicios prácticos referentes al tema de la segunda ley de la termodinámica.

3. MARCO TEÓRICO

Refrigerantes

Concepto: Es cualquier cuerpo o substancia que actúe como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o substancia.

Identficacion: Los refrigerantes se identifican por números después de la letra R, que significa "refrigerante".

Requerimientos: Para que un líquido pueda ser utilizado como refrigerante, debe reunir ciertas propiedades, tanto termodinámicas como físicas.

Selecccion de refrigerante adecuado: Una adecuada elección del refrigerante depende de la situación específica. De éstos, los refrigerantes tales como R-11, R-12, R-22, R-134a y R-502 son los mas usados.

Otra característica deseable de un refrigerante es que no sea tóxico, corrosivo o inflamable, pero que sea estable químicamente; que tenga alta entalpía de vaporización (minimizando el flujo másico) y, por supuesto, que se obtenga a bajo costo.

Refrigerantes: Propiedasdes Termodinámicas

Presión: Debe operar con presiones positivas Temperatura: Debe tener una temperatura crítica por arriba de la temperatura de condensación. Debe tener una temperatura de congelación por debajo de la temperatura del evaporador. Debe tener una temperatura de ebullición baja. Volumen: Debe tener un valor bajo de volumen específico en fase vapor, y un valor alto de volumen en fase líquida.

Entalpia: Debe tener un valor alto de calor latente de vaporización.

Densidad: Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego.

Entropia: Es una magnitud física para un sistema termodinámico en equilibrio.

Refrigerantes: Propiedasdes Fisicas y Quimicas

No debe ser tóxico ni venenoso

No debe ser explosivo ni inflamable.

No debe tener efecto sobre otros materiales.

Fácil de detectar cuando se fuga..

Debe ser miscible con el aceite.

No debe reaccionar con la humedad.

Debe ser un compuesto estable.

Refrigerantes: Clasificacion

COMPOSICION QUIMICA Inorganico: Agua, Amoniaco Organico: Hidrocarburos y sus derivados PERJUDICALES PARA LA CAPA DE OZONO HCFC's.Hidrocloroflurocarbonados. HC: Hidrocarburos (alcanos y alquenos) Mezclas, azeotrópicas o no azeotrópicas, de los anteriores

GRADO SE SEGURIDAD Grupo 1: no son combustibles ni tóxicos. Grupo 2: tóxicos, corrosivos o explosivos a concetraciones mayores de 3,5% en volumen mezclados con el aire. Grupo 3: tóxicos, corrosivos o explosivos a concetraciones menores o iguales a 3,5% en volumen. Estos refrigerantes son muy inflamables y explosivos. Presion de Trabajo: Bajo, medio, alto y muy alto.

Refrigerantes: Aplicaciones

Los CFC también se usaron en los aerosoles, los aislamientos de espuma, y en la industria electrónica como solventes para limpiar chips de computadora.

El R-11 se utiliza principalmente en enfriadores de agua de gran capacidad que sirven como sistemas de acondicionamiento del aire en edificios. El R-12 se usa en refrigeradores domésticos y congeladores, así como en acondicionadores de aire en automotores. El R-22 se usa en acondicionadores de aire tipo ventana, en bombas de calor, acondicionadores de aire de edificios comerciales y en grandes sistemas de refrigeración industrial; y ofrece una fuerte competencia al amoniaco. El R-502 (una mezcla del R-115 y del R-22) es el refrigerante dominante que se usa en los sistemas de refrigeración comerciales como los de los supermercados debido a que permite bajas temperaturas en evaporadores, mientras opera en una sola etapa de compresión. Estos agentes son en su mayoría clorofluorocarbonos (CFCs) e hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), sustancias utilizadas en sistemas de aire acondicionado, refrigeración y aerosoles.

4. APLICACIÓN 6-181 Usando un cronómetro (o reloj) y un termómetro, lleve a cabo el siguiente experimento para determinar la tasa de ganancia de calor de su refrigerador. Primero, asegúrese de que la puerta del refrigerador no se abra durante al menos unas pocas horas, de modo que se establezcan condiciones estacionarias de operación. Ponga en marcha el cronómetro cuando el refrigerador deje de funcionar, y mida el tiempo Δt1 durante el cual permanece apagado antes de volver a arrancar. Luego mida el tiempo Δt2 durante el cual permanece funcionando. Observe que el calor que se quita durante Δt2 es igual a la ganancia de calor del refrigerador durante Δt1 + Δt2, y usando la potencia consumida por el refrigerador cuando está funcionando, determine la tasa promedio de ganancia de calor para su refrigerador, en W. Tome el COP (coeficiente de desempeño) de su refrigerador como 1.3, si no está disponible. Datos recolectados      

Tiempo sin funcionamiento (Δt1) = 30 min Tiempo funcionando (Δt2) = 12 min Consumo energético = 2.4 KWh TΔT1 = 11oC TΔT2 = 3oC Refrigerante R134a

a) Datos Refrigerador R134a COP = 2 TH = 20oC TL = 3oC b) Determinar QH c) Suposiciones Proceso ̶ Flujo Estable : ΔEc cv = 0 ΔEp cv = 0 d) Esquemas

e) Análisis 𝑊𝑒𝑛𝑡 =

𝐾𝑊ℎ 𝑡𝑓𝑣𝑛

𝑊𝑒𝑛𝑡 =

2.4 6.8

𝑊𝑒𝑛𝑡 = 0.353𝐾𝑊

𝐶𝑂𝑃𝑅 =

𝑄𝐿 𝑊

𝑄𝐿 = 𝐶𝑂𝑃𝑅 ∗ 𝑊 𝑄𝐿 = 2 ∗ 0.353 𝑄𝐿 = 0.706𝐾𝑊

𝑊 = 𝑄𝐻 − 𝑄𝐿 𝑄𝐻 = 𝑊 + 𝑄𝐿 𝑄𝐻 = 0.706 + 0.353 𝑄𝐻 = 1.059𝐾𝑊 𝑄𝐻 = 63.54

𝐾𝐽 𝑚𝑖𝑛

5. CONCLUSIONES Hemos podido identificar y conocer cada uno de los tipos de refrigerantes utilizados en el medio, de modo que conocemos sus características y cualidades, así como sus diversos campos de aplicación, lo cual nos indica donde y como utilizar cada uno de ellos. Una vez conocida la teoría sobre la segunda ley de la termodinámica y conociendo también más sobre los refrigerantes utilizados podemos deducir como aplicarlos en problemas prácticos. Identificado el equipo que utilizamos para la parte experimental nos damos cuenta que cada sistema funciona de diferente modo, por lo cual los resultados varían en una y otra experimentación, esto según el equipo utilizado, teniendo en cuenta su tiempo de vida útil, su modelo, etc.

6. BIBLIOGRAFÍA Libros:   

Yunus A. Çengel, M. A. (2011). Termodinámica. McGraw-Hill Companies, Inc. Edward G. Pita. (1991) Principios y sistemas de refrigeración. Editorial Limusa S.A Segura J., y Rodríguez J: Problemas de Termodinámica Técnica. Ed. Reverte, 1990

Sitios Web: Recuperado de: 

https://www.mundohvacr.com.mx/mundo/2008/07/co2-un-refrigerante-delfuturo/

Recuperado de: 

http://www.datacenterconsultores.com/consideraciones-a-la-hora-de-elegir-unrefrigerante

Recuperado de: 

http://www.indubel.com.ar/pdf/gases/refrigerantes.pdf