Sistema de refrigeración mecánico

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO
PROFESIONAL DE
INGENIERÍA
AGROINDUSTRIAL
NUEVO CHIMBOTE - PERÚ
"AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN
PRODUCTIVA Y DEL
FORTALECIMIENTO DE LA
EDUCACIÓN"
“SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN
MECÁNICO”
CURSO:
ING. DE PROCESOS
ALIMENTARIOS
CICLO:
VII
DOCENTE:
Ing. G. Rodriguez Paucar.
INTEGRANTES:
 CORTEZ CRUZ Cristhian.
 MUÑOZ ROJAS, Andrea Gisela.
 VEGA VIERA, Jhonas Abner

INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS
GiselaVEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 1
INDICE
I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................2
II. OBJETIVOS.............................................................................................................2
III. MARCO TEÓRICO .............................................................................................2
3.1. PARTES DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN...................................4
IV. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................5
V. PROCEDIMIENTO EN LA OBSERVACIÓN DEL LIOFILIZADOR. ..............6
5.1. LOS BENEFICIOS DE LA LIOFILIZACIÓN ...............................................6
VI. RECONOCIMIENTO DE SISTEMAS DE GENERACION DE FRIO ........ 10
6.1. SISTEMA DE REFRIGERACION DE LA PLANTA PILOTO................ 13
6.2. SISTEMA DE REFRIGERACION II DE LA PLANTA PILOTO............ 15
6.3. REFRIGERADOR ESPECIALIZADO PARA LABORATORIO:
NEVERA, CONGELADOR Y CONSERVADOR .................................................. 17
6.4. MONITOREO DE LAS ZONAS EN EL REFRIGERADOR DE
LABORATORIO...................................................................................................... 19
VII. DISCUSIONES.................................................................................................. 22
VIII. CONCLUSIONES ............................................................................................. 23
IX. BIBLIOGRAFIA............................................................................................... 24

I. INTRODUCCIÓN
Una excelente información es muy importante para el lector teniendo en cuenta esto
hemos tratado de recaudar una concreta información, con ardua investigación sobre el
trabajo a desempeñar.
Hubo inquietudes que nos preocupaban y que nos hicieron recurrir al Internet, módulos y
textos para despejar nuestras dudas y no plasmarlas erróneamente en nuestro informe.
En este documento encontraremos todo acerca de SISTEMAS DE REFRIGERACION
MECANICO. A partir de estos instantes sometemos el desarrollo de este informe a sus
observaciones y apreciaciones que pueden contribuir a nuestro esfuerzo en el desarrollo
del tema ya mencionado.
Conscientes de la responsabilidad al desarrollar este informe, le ofrecemos lo mejor de
nuestra ardua investigación del tema a tratar en las siguientes páginas.
II. OBJETIVOS
• Reconocer los sistemas de generación de frió a nivel domestico e
industrial.
• Comparar los sistemas de generación de frió.
III. MARCO TEÓRICO
Los denominados sistemas frigoríficos o sistemas de refrigeración corresponden a
arreglos mecánicos que utilizan propiedades termodinámicas de la materia para trasladar
energía térmica en forma de calor entre dos -o más- focos, conforme se requiera. Están
diseñados primordialmente para disminuir la temperatura del producto almacenado en
cámaras frigoríficas o cámaras de refrigeración las cuales pueden contener una variedad
de alimentos o compuestos químicos, conforme especificaciones.
Cabe mencionar la radical diferencia entre un sistema frigorífico y un circuito de
refrigeración, siendo este último un mero arreglo para disminuir temperatura el cual se
define como "concepto", ya que su diseño (abierto, semi abierto, cerrado), fluido (aire,
agua, incluso gas refrigerante), flujo (sólo frío o "bomba de calor") varían conforme la
aplicación. Estos varían desde el clásico enfriamiento de motores de combustión interna
por medio de agua hasta el water cooling utilizado en enfriamiento de computadores. Los
sistemas frigoríficos tienden a ser bastante más complejos que un circuito de refrigeración
y es por eso que se presentan aparte.
En el estudio acabado y diseño de estos sistemas frigoríficos se aplican diversas ciencias,
tales como la química, en las propiedades y composición de los refrigerantes; la
termodinámica, en el estudio de las propiedades de la materia y su energía interna; la

transferencia de calor, en el estudio de intercambiadores de calor y soluciones técnicas; así
como la ingeniería mecánica, en el estudio de compresores de gas para lograr el trabajo de
compresión requerido. Se han mencionado estas disciplinas dejando de lado la
electricidad, desde los tradicionales conocimientos en corrientes trifásicas para la
alimentación de los equipos, hasta conocimientos relativamente avanzados en
automatización y PLC, para el control automático que estos requieren cuando están
operando en planta frigorífica.
Los sistemas frigoríficos se diferencian entre sí conforme su método de inyección de
refrigerante y configuración constructiva, ambos condicionados
por sus parámetros de diseño. De esta manera, y haciendo un adecuado balance de masas
y energías, es posible encontrar la solución adecuada a cualquier solicitación frigorífica.
En un sistema de refrigeración se necesitan controles sobre el nivel de líquido del
refrigerante y sobre la temperatura del espacio refrigerado. El control del líquido regula el
flujo de refrigerante hacia el evaporador y también sirve como barrera de presión entre la
alta presión de operación del condensador y la presión más baja de operación del
evaporador. En este punto, el tubo capilar y la válvula de expansión, entre otros
dispositivos de expansión, adquieren importancia llegándose a considerar estrictamente
necesarios en toda instalación automática de refrigeración. Estos dispositivos constituyen
principalmente una restricción colocada en el sistema, la cual hace posible que el
compresor por medio de su efecto de bombeo mantenga cierta diferencia de presión.
Además, controlan la velocidad de flujo del refrigerante desde el lado de alta presión hacia
el de baja. Dada la importancia que revisten, será objeto de la presente práctica la
descripción y conocimiento del principio de funcionamiento de los dispositivos de
expansión más ampliamente usados como lo son el tubo capilar y la válvula de expansión.
Cabe en este punto señalar que el control del líquido por tubo capilar está restringido en
gran parte a las unidades relativamente pequeñas, armadas y cargadas en la fábrica y en
particular para los sistemas sellados en forma hermética. La válvula de expansión a
presión constante que mantiene una presión constante en el evaporador y la válvula de
expansión térmica que mantiene un sobrecalentamiento constante al salir del evaporador,
son controles estándar del líquido para la mayor parte de las aplicaciones comerciales.
Se pretende además entender cómo se ve afectado el comportamiento de un ciclo de
refrigeración cuando se modifica la carga del sistema así como cuando existe exceso o falta
de refrigerante en el mismo, de manera que se destaque la importancia que tiene el
control de estos parámetros, entre otros, para el normal y óptimo funcionamiento del ciclo
en cuestión.

3.1. PARTES DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
Compresor: La tarea del compresor es aumentar la presión del vapor recalentado que
viene del evaporador para que más tarde pueda condensar se por medio de un fluido
normal como agua o aire. La presión de descarga (presión de condensación) se
determina por el medio que se utilice en el condensador (agua/aire). La presión de
condensación no se determina con el compresor. La capacidad del compresor
normalmente se controla con la presión de aspiración. El control de capacidad se
puede realizar cargando y descargando cilindros o controlando las revoluciones de un
motor eléctrico. En plantas pequeñas el compresor se controla con el termostato, sin
ningún control de capacidad.
Evaporadores: La tarea principal del evaporador es enfriar e l l medio a la
temperatura deseada. Cuando el refrigerante está pasando por el evaporador este
utiliza el calor del fluido en su alrededor para cambiar de estado pasando a vapor. Este
es el “efecto de enfriamiento” y por esto se dice que la tarea del evaporador es enfriar
algo. Normalmente el flujo de los fluidos es en contracorriente. Las aletas del
evaporador al aumentar significativamente la superficie de transmisión de calor,
hacen que éste sea más efectivo. Para asegurar una eficiencia y capacidad de
enfriamiento del evaporador alto, es necesario realizar desescarches cada cierto
tiempo.
Condensadores: Enfriado con agua Enfriado con aire evaporativo. El condensador es
un intercambiador de calor donde el calor del evaporador y compresor se elimina del
sistema de refrigeración. En el condensador el calor del gas de descarga se cede a l
agua, aire o a una combinación de ambos (evaporativos).
Válvula de expansión: La tarea de la válvula de expansión termostática (TEV) es
suministrar al evaporador la cantidad correcta de refrigerante en cada momento. Esto
asegura que el refrigerante se evapora y el vapor tiene un recalentamiento adecuado
cuando deja el evaporador. Por lo tanto aseguramos que el evaporador esté trabajando
óptimamente y sal e líquido del evaporador hacía el compresor. Una válvula TEV está
diseñada para un refrigerante específico. La válvula TEV es un controlador
proporcional, lo cual significa que el recalentamiento es mayor cuando la válvula tiene
una apertura mayor. TEV

IV. MATERIALES Y MÉTODOS
Cámara de congelación del
liofilizador
Refrigeradora doméstica

V. PROCEDIMIENTO EN LA OBSERVACIÓN DEL
LIOFILIZADOR.
5.1. LOS BENEFICIOS DE LA LIOFILIZACIÓN
El secado convencional hace que el material se encoja o contraiga, dañando las células.
Sin embargo, en el proceso de liofilización, los componentes sólidos son retenidos en su
lugar por el hielo rígido. La sublimación del hielo deja vacíos, preservando así la
integridad de las actividades y estructura biológica y químicas del producto. Debido a
sus cualidades preservantes, la liofilización tiene mucho y variados usos en el
laboratorio. Se ha convertido en un medio indispensable en muchas aplicaciones
bioquímicas y farmacéuticas. Se usa para lograr la estabilidad en almacenamiento a
largo plazo de los materiales biológicos tales como los cultivos microbianos, las
enzimas, la sangre y productos farmacéuticos. La liofilización se usa también para
preparar muestras tisulares para la microscopía electrónica.
Además, la liofilización tiene aplicaciones en el análisis químico donde es muy
conveniente tener la muestra en forma seca o donde la concentración de la muestra
aumenta la sensibilidad del análisis.
Distribución de
grupos
Esquematización
del sistema
Anotar
refrigerante usado
Explicación de los
equipos
Verificación de la
potencia mecánica
Verificación de
temperaturas frías
Reconocimiento
de los equipos

Se observaron los siguientes equipos de sistema de refrigeración mecánico:
LIOFILIZADOR
Liofilizador
Evaporador 01: En la figura
se muestra el evaporador este
absorbe calor (por medio del
refrigerante) que entra a la
cámara frigorífica con objeto
de que pueda transferirse al
condensador.
Se aprecia el condensador parte del
sistema de refrigeración, generalmente este
se ubica expuesto al medio ambiente, es el
dispositivo que transfiere calor del sistema
frigorífico al medio ambiente.
Evaporador 03: se observa que
el evaporador sistema de
refrigeración se encuentra en la
parte superior del condensador.
En la parte trasera del
liofilizador se encuentra el
compresor del sistema de
refrigeración.
Evaporador 02: En la figura
se muestra otro sistema de
refrigeración en donde el
condensador y el compresor
no se pueden observar por que
se encuentran en su interior.

La cámara del enfriamiento vertical de acero inoxidable
incluye un enfriador para acelerar y simplificar la
congelación. Un enfriador eléctrico que rodea la cámara,
enfría hasta producir hielo acumulado.
El pre-congelador incorporado opcional permite la
preparación de la muestra mientras se liofilizan otras
muestras. El baño tiene dos rodillos para girar los frascos
de hasta 1200 ml en tamaño en una solución
termotransferente. El sistema de refrigeración exento de
CFC separado asegura la precongelación rápida
Se tiene acceso a la manguera de desagüe del
colector por la parte delantera para fácil
descongelación. La manguera que se extiende unas
9 pulgadas, se retrae dentro del gabinete cuando
no está en uso. Una segunda manguera está a
disposición para el pre-congelador opcional.

Tres sondas monitorean la
temperatura de las muestras la cual
aparece indicada digitalmente.
Puerta de acrílico transparente
permite total visibilidad de las tres
repisas de proceso
Dos repisas grandes aceptan lotes de botellas
de suero, frascos, viales o ampollas. Las
muestras se pueden liofilizar y después sellar
con tapones, si se desea, en dos repisas
grandes ajustables, cada una con un espacio
de aprox 196 pulgadas cuadradas, para las
capacidades de las botellas de suero.

VI. RECONOCIMIENTO DE SISTEMAS DE GENERACION DE
FRIO
El compresor succiona el refrigerante a baja presión y temperatura proveniente del evaporador,
creando una diferencia de presión entre el lado de baja y lado de alta, enseguida lo comprime
elevándole la presión y la temperatura para enviarlo al condensador, aqui el refrigerante llega en
estado de vapor, que al ir pasando por el serpentín va perdiendo el calor hacia el medio ambiente
y se convierte a líquido por el agente condensante que en éste caso es aire forzado o el aire del
medio ambiente cuando es un refrigerador con escarcha. Luego pasa por la linea de liquido para
que se conduzca al filtro deshidratador donde se elimina humedad y se filtra el refrigerante,
pasando enseguida al control de flujo en donde se le reduce la presión y la temperatura
controlando el paso del refrigerante hacia el evaporador dependiendo de la temperatura de los
productos a conservar; una vez que el refrigerante esta dentro del evaporador primero se expande
y enseguida se evapora por la diferencia de diámetro de tubería y por la absorción de las calorías
del espacio, enseguida se conduce por la línea de succión hacia el compresor para completar el
ciclo mismo que se repetirá las veces que el equipo este funcionando.
CICLO IDEAL DE UNA REFRIGERADORA DOMESTICA
EVAPORADOR
Medidor de
presion
CONDENSADOR
COMPRESOR

compresor
Se analizo el ciclo de refrigeración del
sistema de refrigeración piloto y se
pudo concluir lo sgte:
El Evaporador capta el calor del
ambiente y el refrigerante pasa de
estado liquido a gaseoso, luego
mediante una línea pasa al
compresor, en donde aumenta la
presión y la temperatura,luego pasa
al condensador (las rejillas sirven
para aumentar el área de
transferencia de calor) y llega a un
punto de conexión, donde existen
dos salidas: uno que es hacia los
manometros que regulan la presión y
otro que va hacia el evaporador, pero
antes pasa por una valvula de
expansión, en este caso la línea que
va hacia el evaporador esta pegada a
la línea que va hacia el compresor,
esto se hizo para aprovechar el calor
al máximo, al mismo estilo de
intercambiadores de calor en
cascada.

6.1. SISTEMA DE REFRIGERACION DE LA PLANTA PILOTO
Refrigerador en desuso,
fabricado con madera para
aislarlo de la °T del
ambiente

Observamos que hay mas de un evaporador dentro de esta
cámara, esto es porque al no haber muchos ventiladores, se
dispone de mas evaporadores para enfriar mas rápido los
productos.

6.2. SISTEMA DE REFRIGERACION II DE LA PLANTA PILOTO
VENTILADOR
Podemos observar la
formación de escarcha en la
parte alta donde se
encuentra el evaporador
El ventilador sirve para
homogenizar el aire dentro
de la cámara, es decir, para
que el aire frio llegue a
todos los productos que se
encuentren dentro.

COMPRESOR

6.3. Refrigerador especializado para laboratorio: nevera,
congelador y conservador
REFRIGERADOR
El refrigerador en los laboratorios es uno de los equipos más importantes. Su función
consiste en mantener, en un ambiente controlado –espacio refrigerado–, diversos
fluidos y sustancias, para que los mismos se conserven en buenas condiciones
mientras más baja sea la temperatura, menor actividad química y biológica. Para
lograr esto se requiere que la temperatura interior del refrigerador sea inferior a la
temperatura ambiente. En el laboratorio se utilizan diversas clases de refrigeradores
que podrían agruparse dentro de los siguientes rangos:
• Refrigeradores de conservación funcionan en el rango de 0 °C a 8 °C.
• Refrigeradores de baja temperatura funcionan en el rango de 0 °C a –30 °C.
• Refrigeradores de ultra-baja temperatura funcionan en el rango de 0 °C a –86 °C.
Dependiendo de las actividades que realice el laboratorio, debe seleccionarse el
refrigerador que resulte apropiado a sus funciones. Por ejemplo: si se requiere
conservar sangre entera, basta utilizar un refrigerador conocido como de Banco de
sangre, que proporciona temperaturas comprendidas entre los 0 °C y los 8 °C. Por el
contrario, si se requiere conservar una cepa particular, es necesario un refrigerador de
ultra-baja temperatura. Los refrigeradores resultan indispensables para conservar
sustancias biológicas y reactivos. En el presente capítulo se tratarán los aspectos de
operación y mantenimiento de los refrigeradores de conservación y de los
refrigeradores de ultra-baja temperatura.
 Circuito de refrigeración
A continuación, se presenta el circuito básico que explica cómo funciona un
refrigerador. En la parte izquierda es posible diferenciar los siguientes componentes:
evaporador, condensador, compresor, válvula de expansión, filtro y tuberías de
interconexión. Dentro de cada uno de estos componentes, circula un fluido
refrigerante de características especiales

En la parte derecha de la figura, se presenta una gráfica de temperatura [T] contra
entropía [S] que muestra el funcionamiento de un ciclo de refrigeración ideal
identificando, con los mismos números del esquema básico de la izquierda, en qué puntos
se presentan los procesos adiabáticos (compresión [1-2] y estrangulamiento [3-4]) y los
procesos que involucran transferencia de calor (en el evaporador - ambiente refrigerado
[4-1] y en el condensador [2-3], al exterior). El ciclo completo se describe como la
secuencia de procesos [1-2-3-4-1].
 Mecanismo de Refrigeración

6.4. MONITOREO DE LAS ZONAS EN EL REFRIGERADOR DE
LABORATORIO
Colocar los sensores en 3 zonas
distintas del refrigerador,
específicamente en una zona alta,
media y baja para monitorear la °T
durante un tiempo de aprox 1h
Colocar los sensores de tal manera
que no tope con las paredes del
refrigerador ya que lo que se quiere
monitorear son las temperaturas del
aire dentro del refrigerador

6.5. MONITOREO DE LAS TEMPERATURAS DEL REFRIGERADOR DE LABORATORIO EN 3 ZONAS DISTINTAS
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Refrigeracion del refrigerador de Laboratorio
T (zona baja)
T (zona media
T (zona alta)

En la gráfica antes mostrada podemos ver que la zona alta es la más fría ya que es en esa
zona donde se encuentra el evaporador y la zona media y baja que se van enfriando en ese
orden con la ayuda del ventilador con el que cuenta el refrigerador pero siempre
marcando sus gradientes de temperaturas para cada zona.
A continuación analizaremos la gráfica:
 La parte encerrada con color amarillo vemos la presencia de un pico en la curva de
la zona media del refrigerador; esto se pudo deber a que el sensor choco con una
de las paredes del refrigerador, o al flujo de aire transmitido por el ventilador.
 Encerramos los círculos naranjas para notar lo picos verdes bien pronunciados,
¿Qué nos dan a entender? Lo que estos picos nos dan a entender es que en ese
lapso en el que se formó el pico el sistema de frio dejo de funcionar por unos
segundos y volvió a funcionar y esto ocurre porque:
- El control electrónico de la temperatura de muchos refrigeradores permite
establecer un punto específico de temperatura para el refrigerador y el
congelador. La unidad entonces se adapta para mantener esa temperatura
específica y se apaga cuando la alcanza, encendiéndose de nuevo cuando sea
necesario para descongelar el sistema o mantener la temperatura.
 En los círculos naranjas también podemos ver que en el momento de la formación
de los picos verdes a la vez existen unas pequeñas protuberancias en las líneas de
la zona media baja, y esto es porque el ventilador distribuye todo el aire frio a
través del refrigerador por tanto existe un pequeño intento de formación de picos
pero al estar más alejados del evaporador no llegan a percibir ese gradiente de
temperatura necesario como para formar los picos a diferencia de la zona alta
 En el enmarcado con negro vemos que hasta que el sistema de refrigeración llegue
a una temperatura determinada el sistema de frio se apaga y al volverse a
encender tiene el mismo comportamiento como la gráfica anterior; es decir; los
picos antes encontrados volverán a formarse una vez encendido el refrigerador.
 Según la gráfica podemos decir que este refrigerador trabaja desde los 5°C hasta los -
17°C aproximadamente.

 De la uniformidad de la Temperatura:
Observando el Excel podemos ver que este pico fluctua entre los valores de -12 a -15
apartir de ello podemos sacar analíticamente la uniformidad de °T de este
refrigerador es de: ±2.5
VII. DISCUSIONES
 La FDA recomienda mantener la temperatura del refrigerador a 40 grados
Fahrenheit (4 grados Celsius) o menos, lo que ralentiza el crecimiento de
bacterias y mantiene la calidad de los alimentos, algo que también
concuerda con lo recomendado por el servicio de extensión de la
Universidad de Nebraska.
 Los sistemas de compresión emplean cuatro elementos en el ciclo de
refrigeración: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.
En el evaporador, el refrigerante se evapora y absorbe calor del espacio que
está enfriando y de su contenido. A continuación, el vapor pasa a un
compresor movido por un motor que incrementa su presión, lo que
aumenta su temperatura (entrega trabajo al sistema). El gas sobrecalentado
a alta presión se transforma posteriormente en líquido en un condensador
refrigerado por aire o agua. Después del condensador, el líquido pasa por
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 10 20 30 40 50
Pico de Uniformidad de °T
Series1

una válvula de expansión, donde su presión y temperatura se reducen hasta
alcanzar las condiciones que existen en el evaporador.
Fuente:(http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap07_
ciclos_termicos.php )
 En refrigeración doméstica pueden ser empleados equipos que funcionen
tanto por el sistema de compresión como por el sistema de absorción, los
que difieren fundamentalmente en sus procesos de funcionamiento. Los
equipos del sistema a compresión pueden ser del tipo denominado abierto,
en los que el compresor se halla separado del motor que lo acciona, o del
denominado hermético, sellado o blindado en los cuales el motor está
directamente acoplado al compresor, y ambos se hallan encerrados dentro
de un blindaje de acero formando una unidad sellada.
 FUENTE: http://www.mailxmail.com/curso-refrigeracion-domestica-
manual-tecnico/refrigeracion-componentes-mecanicos
VIII. CONCLUSIONES
 Se logró reconocer también los sistemas de refrigeración de frio a nivel
doméstico este se desarrolló en el laboratorio de investigaciones donde se
reconoció e identifico las partes de un sistema de refrigeración y que
funciones cumplen cada uno de estos
 Se logró conocer un sistema de refrigeración simple por compresión de
vapor de un compuesto refrigerante, consta de dos intercambiadores de
calor: el evaporador y el condenador, además de válvulas de expansión y el
compresor.
 Los equipos de refrigeración y de cocción deben poseer un termómetro o
termógrafo -instrumento de registro y medición de la temperatura de
funcionamiento-, de fácil lectura y ubicado a la vista del elaborador/
manipulador, inspector y consumidor

IX. BIBLIOGRAFIA
 http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd29/laboratorio/cap18.pdf
 http://www.ehowenespanol.com/control-temperatura-del-
refrigerador-apaga-temperatura-adecuada-info_297069/
 http://www.mailxmail.com/curso-refrigeracion-domestica-manual-
tecnico/refrigeracion-componentes-mecanicos
 (http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap07_
ciclos_termicos.php )
 https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/guia-
tecnica-electiva1.pdf

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