IX CONGRESO INTERNACIONAL
EXPOFRIO 2,014
Tema: SISTEMAS DE REFRIGERACION
Expositor:
Ing. Ernesto Pablo Sanguinetti Remusgo Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES • Es bueno recordar algunos términos y conceptos cuando hablamos de REFRIGERACIÓN : • Todos los cuerpos ó sustancias que están con temperaturas encima del CERO ABSOLUTO tienen “Energía Interna” la cuál la pueden transmitir hacia otro cuerpo ó sustancia que está a menor temperatura cumpliendo la Segunda ley de la Termodinámica y es a éste tipo de energía transmitida por diferencias de temperatura la denominamos CALOR y cuando un cuerpo entrega calor decimos que se está “enfriando” y aquí aparece el término FRÍO. • Como se comprenderá el FRÍO NO EXISTE pero se usa ese término para denominar a “ la pérdida de calor “. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES
FORMAS DE TRANSMITIR EL CALOR
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES GENERALIDADES • La transferencia de calor ó la pérdida de calor es lo que denominamos “producir FRIO “ y los niveles de la energía interna que alcanzan los cuerpos ó sustancias se miden mediante LA TEMPERATURA. • REFRIGERAR es conseguir que una sustancia alcance una temperatura menor a la del medio que la rodea ó con la que está en contacto. • Hay distintos niveles ó valores de temperaturas muy importantes para la conservación de todo alimento perecible, los cuales aparecen en manuales y tablas que son resultado de la experiencia y pruebas de muchos años.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES ESCALAS DE TEMPERATURAS
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES • El objeto de los métodos y sus respectivos equipos de refrigeración es lograr una transferencia de calor para bajar la temperatura del alimento, cuerpo ó sustancia hasta los niveles deseados que van de acuerdo a la aplicación. • Desde el principio de su existencia el hombre buscó encontrar las formas de conservar el alimento durante las estaciones de abundancia, para vivir en las estaciones de escasez. En su búsqueda fue encontrando procedimientos como el secado, el salado, el ahumado, el escabechado antes de que tuviese conocimiento de las causas del deterioro de los alimentos.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES • La invención del microscopio ayudó a descubrir la existencia de los microorganismos, causa principal del deterioro de los alimentos y permitió además el desarrollo de otro método de conservación: los enlatados, más conocidos como “conservas”. • El salado, secado, ahumado, escabechado solo se puede aplicar a cierto tipo de alimentos y aunque muchas veces mejoran el sabor no lo mantienen como en sus condiciones originales de producto fresco. • Los enlatados son casi inmunes al deterioro, fáciles de procesar y de almacenar, pero aún teniendo un sabor distintivo y delicioso muy propio, difieren en forma notable del producto original.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
GENERALIDADES • Con el tiempo se encontró que el único medio de conservar alimentos en su estado original ó con poquísimo cambio, es bajando la temperatura de la sustancia ó producto alimenticio por refrigeración, es decir enfriándolo ó congelándolo. Esto naturalmente, constituye la ventaja principal que tiene la refrigeración sobre todos los demás métodos de conservación de alimentos. • El objetivo que se persigue en la conservación de alimentos no solo es conservar el alimento en condición ingerible, sino también preservable hasta donde sea posible, manteniendo la calidad con respecto a apariencia, olor , gusto y contenido vitamínico. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN • • • • •
Refrigeración Doméstica Refrigeración Comercial Refrigeración Industrial (Agroindustrial) Refrigeración para el Transporte de Productos Refrigeración de las bajas temperaturas (Criogenia) • Refrigeración para aire acondicionado de “Confort” • Refrigeración para aire acondicionado de “Precisión” Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración Doméstica
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración Comercial
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración Industrial
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración para el transporte terrestre
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración para el transporte aéreo y marítimo
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración Criogénica (Nitrógeno líquido a -190⁰C y CO2 líquido a -90⁰C)
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración para Aire Acondicionado para confort y para precisión
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN: Refrigeración para el Aire Acondicionado – Confort Automotriz
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS SUPLEMENTARIOS DE CONSERVACIÓN • Modificación de la atmósfera ó ambiente de conservación. • Empleo de Agentes Químicos • Empleo de Radiaciones Electromagnéticas • Empleo de Flujo de Electrones
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA •
En 1,985 se realiza la reunión de varios países preocupados por el daño a la atmósfera y se suscribe el Convenio de Viena en Austria.
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En 1,987 los representantes de más de 30 países se reúnen en Canadá y aprueban el PROTOCOLO DE MONTREAL relativo al control de las sustancias que dañan ó agotan a la capa de ozono. En 1,990 se reúnen nuevamente en Londres- Inglaterra para revisar todo lo actuado y aprueban la Enmienda del Protocolo de Montreal y la denominan ENMIENDA DE LONDRES. En 1,992 nuevamente se reúnen en Copenhague – Dinamarca y aprueban la ENMIENDA DE COPENHAGUE.
•
En 1,997 se reúnen en Japón, los representantes de los países para tratar sobre la reducción de la emisión de gases hacia la atmósfera que producen “el efecto invernadero” ó CALENTAMIENTO GLOBAL y se firma el Protocolo de Kyoto. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE • En Estados Unidos de Norteamérica el gobierno crea el Consejo de la Construcción Verde ó US Green Building Council (USGBC) que entre 1,998 y el 2,000 establece y diseña un sistema de calificación para la construcción de Edificios Sostenibles que lo denominan LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) ó Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental) para lograr una mejora global en el impacto entre el medio ambiente y la construcción misma. • Los edificios son la fuente más importante de demanda de energía y materiales, por ello son la mayor fuente de gases invernadero que son los derivados de la energía que consumen y materiales de construcción. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
Qué es el 1998: Reunión de 8 GBC´s
Japón, Reino Unido, Estados Unidos, España, Canadá, Rusia, Emiratos Árabes, Australia.
2002: Establecimiento Oficial Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE (continuación) Tomando como base lo anterior, a partir del 2,007 los países con mayor desarrollo toman muy en serio la protección del medio ambiente y apoyan a otros países para evitar ó por lo menos ir reduciendo el calentamiento global y empiezan a transmitir los sistemas de calificación para que las construcciones tengan un consumo eficiente de la energía, reduzcan toda contaminación, ahorren agua , sean amigables con el lugar donde se construyen y sobretodo sean SOSTENIBLES. Aparece el concepto de EDIFICIO VERDE y EDIFICIO VERDE INTELIGENTE. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN PERÚ El Peru Green Building Council es una ONG (Organización No Gubernamental) sin fines de lucro que la forman un grupo de empresas líderes en arquitectura, ingeniería, consultoria, bienes raíces, industria de la construcción, retailers y tecnología, preocupados por el impacto de nuestra labor en el medio ambiente. El Peru GBC fue fundado en marzo del 2010 y en octubre del 2011 fue nombrado miembro establecido del World Green Building Council , junto a otros 91 países aliados con la misma labor.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN PERÚ Promover la Certificación LEED y otras iniciativas ecológicas LEED (acrónimo de Leadership in Energy & Environmental Design) es un sistema de certificación voluntario de edificios sostenibles, desarrollado por el Consejo de la Construcción Verde de Estados Unidos (US Green Building Council) en 1998.
Se apoyan en tres principios:
1. EDUCACIÓN (Capacitación profesional y orientación) 2. DIFUSIÓN (Procedimientos, materiales, tecnología, tendencias ) 3. RELACIONES INSTITUCIONALES (Ministerios, Municipios, Gremios, Colegios profesionales, etc.)
Objetivo : Una Construcción Sostenible Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN PERÚ LEED evalúa las etapas de diseño, de construcción y de todo el período operativo del edificio y mide sus valores y rendimientos de eficiencia durante todo el tiempo. Ejemplo de un proyecto certificado como Nueva Construcción (puntos posibles: 110) Sitios Sostenibles
26
Pre-requisitos
Eficiencia en Uso de Agua
10
Obligatorios No dan puntos
Energía y Atmósfera
35
Materiales y Recursos
14
Calidad de Ambiente Interior
15
Innovación en Diseño
6
Prioridad Regional
4
Fuente: USGBC
Créditos Voluntarios Dan puntos
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN PERÚ
40 – 49 puntos*
50 – 59 puntos*
60 – 79 puntos*
Más de 80 puntos*
* LEED v3, 2009 Fuente: USGBC
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS PARA PRODUCIR REFRIGERACIÓN Sin usar un fluido refrigerante Sistema Termoeléctrico
Usando un fluido refrigerante
Peltier
Con cambio de fase ó estado
Sin cambio de fase ó estado
Termoiónico Sistema Termomagnético Sistema Termoacústico
Sist. por compresión de vapor
Sistema por ciclo de aire
Sistema por absorción
Sistema Vortex
Sistema por adsorción
Sistema Stirling
Sistema por eyección
Malone (gas)
Vuillemieur (líquido)
Tubo pulsante
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS PARA PRODUCIR REFRIGERACIÓN Usando un fluido refrigerante
Sin usar un fluido refrigerante Sistema Termoeléctrico
Peltier
Termoiónico Sistema Termomagnético Sistema Termoacústico
Con cambio de fase ó estado
Sin cambio de fase ó estado
Sist. por compresión de vapor
Sistema por ciclo de aire
Sistema por absorción
Sistema Vortex
Sistema por adsorción
Sistema Stirling
Sistema por eyección
Malone (gas)
Vuillemieur (líquido)
Tubo pulsante
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS PARA PRODUCIR REFRIGERACIÓN Usando un fluido refrigerante
Sin usar un fluido refrigerante Sistema Termoeléctrico
Peltier
Termoiónico Sistema Termomagnético Sistema Termoacústico
Con cambio de fase ó estado
Sin cambio de fase ó estado
Sist. por compresión de vapor
Sistema por ciclo de aire
Sistema por absorción
Sistema Vortex
Sistema por adsorción
Sistema Stirling
Sistema por eyección
Malone (gas)
Vuillemieur (líquido)
Tubo pulsante
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
SISTEMAS DE REFRIGERACION QUE NECESITAN UNA SUSTANCIA DE TRABAJO 贸 FLUIDO REFRIGERANTE Ing潞 Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR •
La refrigeración por compresión se logra evaporando un refrigerante en estado líquido dentro de un intercambiador de calor llamado evaporador. Para evaporarse este requiere absorber calor latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a vapor. Antes de ingresar al evaporador se hace pasar por un componente denominado dispositivo de expansión que se encarga de bajar la presión del lìquido refrigerante.
•
Durante el cambio de estado el refrigerante en estado de vapor absorbe energía térmica del medio en contacto con el evaporador, bien sea este medio gaseoso o líquido. A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina carga térmica y aquí se produce lo que denominamos FRIO.
•
Luego de este intercambio energético, un compresor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo dentro de otro intercambiador de calor conocido como condensador y hacerlo líquido de nuevo. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR • En este intercambiador se liberan del sistema frigorífico tanto el calor latente como el sensible, ambos componentes de la carga térmica. Ya que este aumento de presión además produce un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del fluido refrigerante -y producir el subenfriamiento del mismo- es necesario enfriarlo al interior del condensador; esto suele hacerse por medio de aire y/o agua conforme el tipo de condensador, definido muchas veces en función del refrigerante. •
De esta manera, el refrigerante en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través de la válvula de expansión, repitiéndose el ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR usando energía solar
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por COMPRESIÓN DE VAPOR usando energía geotérmica
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ABSORCIÓN • El sistema de refrigeración por absorción es otro método de producir frío que, al igual que en el sistema de refrigeración por compresión aprovecha que las sustancias ó refrigerantes, 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 necesita una fuente de CALOR . • Se aprovecha la capacidad que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua que actúa como el refrigerante, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como substancia absorbente (disolvente) y amoníaco que actúa como refrigerante ó substancia absorbida (soluto). Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ABSORCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ABSORCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ABSORCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por ABSORCIÓN usando energía solar
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ADSORCIÓN • La adsorción es el fenómeno en el cual un cuerpo sólido, bajo la liberación de una determinada cantidad de energía en forma de calor, adsorbe o atrapa en su superficie una cantidad de materia gaseosa, cuyo efecto contrario, la separación de la materia gaseosa del cuerpo sólido mediante entrega de calor a dicho cuerpo, se reconoce como desorción.
• Se usan como adsorbentes: las zeolitas, la silica gel, las tierras diatomeas y otras. Para la regeneración del adsorbente se puede utilizar, por ejemplo, vapor de agua ,etanol, metanol o un gas inerte caliente. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por ADSORCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por ADSORCIÓN usando energía solar
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por EYECCIÓN • Este sistema es similar al sistema por compresión de vapor, pero se sustituye al compresor por un elemento que se llama EYECTOR que le dá nombre al sistema. • La succión del vapor producido en el evaporador se efectúa por el efecto del tubo VENTURI, creado por la expansión de un flujo de vapor de agua, en una tobera convergente divergente que produce velocidades supersónicas en la garganta y un pequeño tramo donde aumenta la sección de salida del eyector • La compresión del vapor hasta su nivel de condensación se hace en la parte divergente( aumento de sección del eyector) porque convierte energía cinética ( velocidad ) en energía de presión ( o simplemente aumenta la presión) , por efecto de la onda de choque ( paso de régimen supersònico a subsónico. • Al igual que el sistema de absorción requiere de una fuente de calor. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por EYECCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por EYECCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase:
Refrigeración por EYECCIÓN
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Con cambio de fase: Refrigeración por EYECCIÓN usando energía solar
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS PARA PRODUCIR REFRIGERACIÓN Usando un fluido refrigerante
Sin usar un fluido refrigerante Sistema Termoeléctrico
Peltier
Termoiónico Sistema Termomagnético Sistema Termoacústico
Con cambio de fase ó estado
Sin cambio de fase ó estado
Sist. por compresión de vapor
Sistema por ciclo de aire
Sistema por absorción
Sistema Vortex
Sistema por adsorción
Sistema Stirling
Sistema por eyección
Malone (gas)
Vuillemieur (líquido)
Tubo pulsante
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Sin cambio de fase:
Refrigeración por MÁQUINAS DE AIRE Uno de los sistemas de refrigeración que más se emplean en la aviación es el de ciclo de aire . Se basa en el principio de eliminación de calor por transformación de la energía calorífica en trabajo mecánico, este es empleado en aviones comerciales, transportes militares y aviones de combate, funciona con el aire que se extrae del compresor del turborreactor, dicho aire caliente y a presión, se emplea para calefacción, refrigeración e incluso para la presurización de la cabina.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Sin cambio de fase:
Refrigeración por MÁQUINAS DE AIRE
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Sin cambio de fase:
Refrigeraci贸n VORTEX
Ing潞 Ernesto Sanguinetti Remusgo
Sin cambio de fase:
Refrigeraci贸n VORTEX
Ing潞 Ernesto Sanguinetti Remusgo
SISTEMAS DE REFRIGERACION QUE NO NECESITAN UNA SUSTANCIA DE TRABAJO 贸 FLUIDO REFRIGERANTE Ing潞 Ernesto Sanguinetti Remusgo
MÉTODOS PARA PRODUCIR REFRIGERACIÓN Usando un fluido refrigerante
Sin usar un fluido refrigerante Sistema Termoeléctrico
Peltier
Termoiónico Sistema Termomagnético Sistema Termoacústico
Con cambio de fase ó estado
Sin cambio de fase ó estado
Sist. por compresión de vapor
Sistema por ciclo de aire
Sistema por absorción
Sistema Vortex
Sistema por adsorción
Sistema Stirling
Sistema por eyección
Malone (gas)
Vuillemieur (líquido)
Tubo pulsante
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOELÉCTRICA • Los experimentos de Peltier fueron seguidos a los de Thomas Seebeck, quien en 1821 descubrió que una fuerza electromotriz puede ser producida por el una batería y se generaba diferencia de temperaturas entre los extremos ó uniones de 2 materiales conductores y viceversa.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOELÉCTRICA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOIÓNICA •
La refrigeración ó enfriamiento termoiónico consiste en situar 2 electrodos planos ò placas planas separadas por una pequeñísima distancia medida en micras, colocadas expresamente a diferentes temperaturas dentro de un recipiente al vacío. Lo interesante es que se vá observando el paso natural de la corriente eléctrica del más caliente al más frío, no por conducciòn, ni convección: es una transmisión termoiónica por diferencia de potencial.
•
Pero cuando se aplica energía eléctrica que crea una mayor diferencia de potencial entre ellas, los electrones de una de las placas se aceleran en abandonarla ( inclusive si comenzamos con ambas a la misma temperatura), logrando muy rápidamente enfriar la superficie que inicialmente estaba a la misma temperatura que la otra. Transportan calor en forma de energía cinética. Como es lógico, si inicialmente estaba más caliente mayor será su enfriamiento. La otra placa “ fría” se calienta pero no mucho como sería de esperar. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOIÓNICA •
El procedimiento termoiónico es una vieja idea muy simple: se calienta suficientemente una pieza metálica de manera que algunos electrones lleguen a tener una energía suficiente como para desprenderse del material masivo y así se tiene una emisión termoiónica. Esta es la principal característica de la vieja tecnología de los tubos de vacío, usados, por ejemplo, en los tubos de televisión. Si los electrones son expelidos desde una cátodo caliente o “emisor” y recapturados a lo largo de una pequeña separación en un ánodo más frío y se les permite circular a lo largo del circuito retornando al cátodo, el dispositivo genera electricidad.
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Hace años se propuso que este ciclo se podría invertir para crear un refrigerador termoiónico. En esencia, al lanzar electrones al emisor del dispositivo se enfría esa parte del mismo en tanto que el colector se calienta. Sin embargo, es bastante difícil arrancar a los electrones del metal y conducirlos a la zona de vacío entre el emisor y el colector. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOIÓNICA •
Se ha sugerido que una película delgada semiconductora podría insertarse entre el emisor y el colector para reemplazar al vacío. Como esto evita la separación de carga requerida para impulsar a los electrones desde el metal hacia la zona de vacío, las necesidades energéticas disminuyen substancialmente. Esto significa que un enfriador termoiónico que utilice un semiconductor puede funcionar a temperatura ambiente en vez de tener que hacerlo a altas temperaturas.
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Se ha podido arribar a un enfriamiento de 7°C a una temperatura operativa de 150°C. Mediante la optimización del espesor y la composición de la película semiconductora delgada así como el empaquetamiento de estos microenfriadores, las estimaciones muestran que se podrían alcanzar entre 20 y 30°C de enfriamiento. Se ha experimentado con componentes semiconductores tal como el fosfoarseniuro de indio y galio con fosfuro de indio y silicio con germaniuro de silicio en sus enfriadores termoiónicos.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOIÓNICA •
Además del trabajo termoiónico, se está estudiando una tecnología similar basada en el denominado cátodo emisor frío. Estos dispositivos son creados a partir de estructuras de dimensiones micrométricas de silicio con forma piramidal, dispuestas sobre una plataforma de silicio en un arreglo que contiene miles de ellos por cada centímetro cuadrado. Como estos elementos tienen una forma puntiaguda, se genera un campo eléctrico intenso en el punto, de modo tal que emiten electrones cuando están fríos.
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Estos dispositivos han existido por años, pero los investigadores están ahora comenzando a considerar su uso en las aplicaciones de técnicas de enfriamiento. •
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOMAGNÉTICA •
En el proceso de enfriamiento magnético, se aplica un fuerte campo magnético a un refrigerante, tal como el metal gadolinio, alineando los espines de sus electrones desapareados. Esto disminuye la entropía y hace que el refrigerante se caliente. Cuando se elimina el campo magnético, los espines revierten sus orientaciones en una forma azarosa y el refrigerante se enfría. A una mayor intensidad de campo magnético le corresponde un mayor cambio de temperatura. Este comportamiento se denomina “efecto magnetocalórico”.
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Cambiando la concentración relativa de los componentes de la aleación, o sea la relación silicio/germanio, se logran cambios de temperaturas a las cuales tienen lugar los máximos efectos magnetocalóricos. Para los casos estudiados, el máximo rango de variación alcanzado ha sido –240°C a 15°C. Se pueden usar diferentes aleaciones en combinación en un refrigerador magnético para mantener la eficiencia a bajas temperaturas. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOMAGNÉTICA •
Se ha llegado a descubrir esta clase de materiales ferromagnéticos gigantes con características magnetocalóricas de fórmula general Gd5(SixGel-x)4.
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Hay informes acerca del logro de una potencia de enfriamiento de 600 W, un coeficiente de desempeño cercano a 15, y una eficiencia del 60% del límite de Carnot. Como referencia, baste citar que un refrigerador por compresión de gas típicamente alcanza una eficiencia máxima del 40% del límite de Carnot. Como la refrigeración magnética no debe recurrir a la expansión y compresión de un refrigerante, entonces requiere alrededor de un tercio menos de energía que la tecnología convencional de compresión gaseosa. Esto hace que la refrigeración magnética resulte atractiva para usos intensivos en energía, tales como las unidades de refrigeración de los supermercados, el procesamiento químico o el refinamiento del azúcar.
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOMAGNÉTICA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOMAGNÉTICA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOACÚSTICA • Es de vital importancia el desarrollo de sistemas de bajo consumo y alto rendimiento, esto es debido a que en los últimos años el ahorro de energía y la manera en la que se utiliza se ha vuelto un estudio muy importante no solo en el tema ambiental, también para que los sistemas de consumo de energía estén al alcance de toda la población y de manera análoga creen un bajo consumo para la sociedad. • Así se llega a la implementación de la “Refrigeración Termoacústica”, que es un sistema de variación de temperatura que utiliza ondas sonoras en un medio dopado con un gas presurizado que transfiere calor de un sitio a otro, es una tecnología en desarrollo actualmente y sus principales ventajas se observan en la conservación de la capa de ozono al no utilizar refrigerantes tóxicos, y también en su mecanismo al utilizar ondas sonoras se requieren menos partes mecánicas que otros sistemas de enfriamiento. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOACÚSTICA •
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Consiste en convertir la energía de una onda acústica estacionaria dentro de un tubo con un extremo abierto, donde estará un parlante el cual transmitirá la onda acústica, y en el otro extremo una tapa con un coeficiente de absorción bajo con relación a nuestra frecuencia, y un conjunto de pitillos, los cuales servirán como rendijas en el tubo. La onda acústica estacionaria conduce un flujo de calor de un extremo al otro. Si el extremo que esta a temperatura ambiente, el extremo opuesto se enfriara, este es el sistema que se puede utilizar para refrigerar. Para optimizar y controlar un poco el efecto termo acústico, utilizamos un conjunto de pitillos pequeños, los cuales nos servirán como una rendija, además de separar un extremo del otro, haciendo que el efecto sea más notorio, el calor transitara a través de nuestro conjunto de pitillos, permitiendo que el aire pase por ellas durante la oscilación, pero haciendo suficiente contacto con el aire para intercambiar calor. En un extremo de la rendija se calentara y por ende el otro extremo se enfriara. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
Refrigeración TERMOACÚSTICA
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
SUPERMERCADOS: CONSUMO ENERGร TICO PROMEDIO
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
SUPERMERCADOS
Vitrinas Refrigeradas para Frutas y Verduras Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
SUPERMERCADOS
Vitrina Refrigerada para Carnes Congeladas
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
SUPERMERCADOS
Vitrina Refrigerada para Comidas Preparadas Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
SUPERMERCADOS
Islas Refrigeradas para Lรกcteos
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo
SITUACIÓN ACTUAL Los NO de la situación mundial actual • • • •
NO podemos evitar el aumento de la población NO podemos disminuir el consumo de energía NO podemos bajar costos de la energía producida NO debemos contribuir al daño de la Capa de Ozono que rodea la tierra • NO debemos contribuir al calentamiento de la atmósfera ó calentamiento global
Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
PRESENTE Y FUTURO Qué hacen los fabricantes de equipos Buscan optimizar el consumo de energía • A nivel mundial el sistema de refrigeración por compresión de vapor es el más usado pero se están haciendo esfuerzos para introducir los otros sistemas ó métodos que hemos analizado. • El uso del CO2 como refrigerante vá en aumento. • El uso de refrigeración con refrigerantes secundarios como los GLICOLES también vá en aumento. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
PRESENTE Y FUTURO Qué hacen los fabricantes de equipos por compresión de vapor Mejoran la eficiencia de cada componente del sistema frigorífico • Condensadores con mayor área ó mayor turbulencia. Disminuye DT. • Condensadores enfriados por agua. • Evaporadores con mayor área ó mayor turbulencia. • Válvulas de expansión termostáticas con Igualador externo de Presiones y Válvulas Electrónicas Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
PRESENTE Y FUTURO Qué hacen los fabricantes de compresores • Compresores más eficientes: Pistón con descargadores de cilindros, Pistón con válvulas Discus y con descargadores de cilindros, Pistón con válvulas Discus y digitales, scroll, scroll digital, uso de variadores de velocidad (Inverter), scroll con inyección de líquido/vapor, tornillo con variador de capacidad, centrífugo con variador de capacidad. • Compresores en paralelo ò “rack” de compresores. Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo
GRACIAS POR SU ATENCIร N Ing. Ernesto Sanguinetti R. esanguinetti@coldimport.com.pe
Ingยบ Ernesto Sanguinetti Remusgo