Empezamos la
semana recordando los temas anteriores que hemos visto tales como: hacer vacío a
un equipo de refrigeración, triple vacío, pruebas con nitrógeno, purgar, como
utilizar el vacuo metro, circuitos en serie y paralelo, transferencia de calor.
A mí me toco
exponer un tema sobre la primera y la segunda ley de la termodinámica. Esto es
lo que dije.
La primera
ley de la termodinámica establece que la
energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa
que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido
por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Es decir Q =
W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el
trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.
Un ejemplo
sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente,
le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio
ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio
sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que
no sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).
Signos del
calor y el trabajo
Si el medio
suministra calor sobre el sistema, el calor será positivo y si recibe calor del
sistema será negativo. Si el medio realiza trabajo sobre el sistema, el trabajo
será negativo y si recibe trabajo de parte del sistema, el trabajo será
positivo.
Ley de
conservación
La primera
ley de la termodinámica es entonces la ley de conservación de la energía, que
asegura que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.
Esta ley ha
sido confirmada en numerosos e interminables experimentos y hasta hoy no ha
habido uno solo que la contradiga. Por esto cuando una persona como Stephen
Hawking busca explicar un fenómeno físico, debe asegurarse de que sus
conclusiones no violen la primera ley de la termodinámica.
El segundo
principio de la termodinámica o segunda ley de la termodinámica.
La cantidad
de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo.
Es una de
las leyes más importantes de la física; aún pudiéndose formular de muchas
maneras todas llevan a la explicación del concepto de irreversibilidad y al de
entropía. Este último concepto, cuando es tratado por otras ramas de la física,
sobre todo por la mecánica estadística y la teoría de la información, queda
ligado al grado de desorden de la materia y la energía de un sistema. La
termodinámica, por su parte, no ofrece una explicación física de la entropía,
que queda asociada a la cantidad de energía no utilizable de un sistema. Sin
embargo, esta interpretación meramente fenomenológica de la entropía es
totalmente consistente con sus interpretaciones estadísticas. Así, tendrá más
entropía el agua en estado gaseoso con sus moléculas dispersas y alejadas unas
de las otras que la misma en estado líquido con sus moléculas más juntas y más
ordenadas.
El primer
principio de la termodinámica dictamina que la materia y la energía no se
pueden crear ni destruir, sino que se transforman, y establece el sentido en el
que se produce dicha transformación. Sin embargo, el punto capital del segundo
principio es que, como ocurre con toda la teoría termodinámica, se refiere
única y exclusivamente a estados de equilibrio. Toda definición, corolario o
concepto que de él se extraiga sólo podrá aplicarse a estados de equilibrio,
por lo que, formalmente, parámetros tales como la temperatura o la propia
entropía quedarán definidos únicamente para estados de equilibrio. Así, según
el segundo principio, cuando se tiene un sistema que pasa de un estado de
equilibrio A a otro B, la cantidad de entropía en el estado de equilibrio B
será la máxima posible, e inevitablemente mayor a la del estado de equilibrio
A. Evidentemente, el sistema sólo hará trabajo cuando esté en el tránsito del
estado de equilibrio A al B y no cuando se encuentre en uno de estos estados.
Sin embargo, si el sistema era aislado, su energía y cantidad de materia no han
podido variar; si la entropía debe de maximizarse en cada transición de un
estado de equilibrio a otro, y el desorden interno del sistema debe aumentar,
se ve claramente un límite natural: cada vez costará más extraer la misma
cantidad de trabajo, pues según la mecánica estadística el desorden equivalente
debe aumentar exponencial mente.
Ejemplo:
Aplicado
este concepto a un fenómeno de la naturaleza como por ejemplo la vida de las
estrellas, las mismas, al convertir el hidrógeno, su combustible principal, en
helio generan luz y calor. Al fusionar los núcleos de hidrógeno en su interior
la estrella libera la energía suficiente para producirlos a esa intensidad; sin
embargo, cuando intenta fusionar los núcleos de Helio no consigue liberar la
misma cantidad de energía que obtenía cuando fusionaba los núcleos de
hidrógeno. Cada vez que la estrella fusiona los núcleos de un elemento obtiene
otro que le es más inútil para obtener energía y por ende la estrella muere, y
en ese orden de ideas la materia que deja atrás ya no servirá para generar otra
estrella. Es así como el segundo principio de la termodinámica se ha utilizado
para explicar el fin del universo.
En la siguiente
semana nos habló de algo nuevo llamado u.c. (unidad condensadora) u.m.(unidad
manejadora o evaporador).
Primero hablare
de la unidad condensadora:
Esta parte
del equipo solo está el condensador toda
la parte de lado de alta para saber su desempeño de la u.c. tienes que medir
con el termómetro el aire natural del ambiente y anotar la temperatura ya una
vez echo ahora tienes que medir la temperatura de la parte del condensador y
tiene que haber un 30° de diferencia.
Unidad manejadora
o evaporadora:
En esta
parte tienes que tomar la temperatura de descarga del evaporador y tienes que
sacar una medida de bajo, medio, alto depende de donde lo pongas.
También nosLa utilización de métodos químicos mediante
mezclas refrigerantes se puede considerar como una etapa intermedia entre el
frío natural y el frío artificial, ya se conocía antiguamente, que añadiendo
nitrato sódico, al agua, se consigue disminuir su temperatura.
Estas mezclas permitieron experimentos a bajas temperaturas;
En 1715,utilizando una mezcla de nieve y nitrato amónico, Daniel Gabriel
Fahrenheit estableció el cero de su termómetro; en 1760 von Braun solidificó el
mercurio a -40ºC. En el siglo XIX numerosos científicos estudiaron las leyes
que rigen las mezclas frigoríficas, y las mezclas de hielo y sal común, que
permiten disminuir la temperatura hasta -20ºC. Sin embargo, los métodos de
refrigeración por estos productos, son discontinuos y de capacidad muy
limitada, por lo que no se puede hablar de refrigeración hasta la invención de
la refrigeración mecánica.
La primicia de la obtención de frío por evaporación se
adjudica a William Cullen, que hacia 1750 consiguió producir hielo
mecánicamente con agua como refrigerante. Pocos años después, en 1754, Joseph
Priestley descubrió el amoníaco y el dióxido de carbono, que mostraron poseer
propiedades termodinámicas convenientes para ser usados en refrigeración.
En el siglo XVIII, numerosos físicos y químicos, entre los
que destaca Antoine Baumé, empleaban mezclas refrigerantes en el laboratorio.
Baumé publicó Disertation sur l'éther,2 donde expone como consiguió hielo
artificial. Sin embargo, ni Cullen ni Baumé explotaron su descubrimiento para
fabricar hielo. Alrededor de 1761, Joseph Black, alumno de Cullen, desarrolló
su teoría del calor latente de fusión y evaporación.
En 1834 Jacob Perkins utilizó éter sulfúrico a baja presión
como procedimiento de refrigeración en la primera máquina de compresión de
vapor.
En 1859 Ferdinand Carré patenta su máquina de absorción con
amoníaco.
En Australia fue James Harrison3 quien construyó la primera
máquina, que fue instalada en la cervecería de Glasgow & Thunder, en
Berdigo, Victoria, en 1860 y allí funcionó durante muchos años.
En 1863 Charles Tellier patentó el éter metílico.
En 1872, Robert Boyle investiga las mezclas refrigerantes y
patenta el primer compresor con amoníaco. Por las mismas fechas Thadeus S.C.
Lowe introduce el CO2. Poco después , en 1874, Raoul-Pierre Pictet patenta un
compresor con SO2 y en 1878 el francés Vincent utiliza el cloruro de metilo
CH3Cl
Se puede ver cómo el éter, muy peligroso, dio paso al
amoníaco, al dióxido de azufre, al cloruro de metilo y al dióxido de carbono,
pero siguieron teniendo graves inconvenientes; El amoníaco es tóxico,
inflamable y ataca al cobre, el cloruro de metilo es tóxico y explosivo en
mezcla con el 10 a 15 % de aire, el dióxido de azufre es tóxico y agresivo con
los metales, por lo cual, continuó la búsqueda de refrigerantes más seguros y
de mejor rendimiento. Esta búsqueda culminó en 1930 cuando Thomas Midgley de
Dupont, anunció el primer fluorocarbono, el Freon-12, que condujo a la familia
que ha dominado la refrigeración por compresión hasta finales de los 80.
hablaron de algunos refrigerantes que existen
Estos son los refrigerantes más utilizados:
El amoníaco o R717.
El glicol
R11.
R12
R22.
R23.
R32.
R123.
R124.
R134a.
R502.
R404.
R407C.
R410A.
R507.
R517.
R600a.
Clasificación
En general los refrigerantes son: orgánicos e inorgánicos
Los inorgánicos, como el agua o el NH3: Amoníaco
Los de origen orgánico:halocarbonos/hidrocarburos
CFC: halocarbono completamente halogenado (exento de
hidrógeno) que contiene cloro, flúor y carbono, perjudiciales para la capa de
ozono
HCFC: halocarbono parcialmente halogenado que contiene
hidrógeno, cloro, flúor y carbono.
HFC: halocarbono parcialmente halogenado que contiene
hidrógeno, flúor y carbono.
PFC: halocarbono que contiene únicamente flúor y carbono.
HC: hidrocarburo que contiene únicamente hidrógeno y
carbono.
Mezclas
Azeotrópicas: mezcla de fluidos refrigerantes cuyas fases
vapor y líquido en equilibrio poseen la misma composición a una presión
determinada.
Zeotrópicas: mezcla de fluidos refrigerantes cuyas fases
vapor y líquido en equilibrio y a cualquier presión poseen distinta
composición.
Según el Reglamento de Instalaciones Frigoríficas,5 los
refrigerantes se clasifican en función de sus efectos sobre la salud y la
seguridad, en dos grupos: Por su inflamabilidad y por su toxicidad
Por su inflamabilidad[editar]
Grupo 1.- Refrigerantes no inflamables en estado de vapor a
cualquier concentración en el aire.
Grupo 2: Refrigerantes cuyo límite inferior de
inflamabilidad,6 cuando forman una mezcla con el aire, es igual o superior al
3,5 % en volumen (V/V).
Grupo 3: Refrigerantes cuyo límite inferior de
inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, es inferior al 3,5 % en
volumen (V/V).
Por su toxicidad[editar]
Grupo A: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo
no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que pueden estar
expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40
horas semanales y cuyo valor es igual o superior a una concentración media de
400 ml/m³ [400 ppm. (V/V)].
Grupo B: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo
no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que puedan estar
expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40
horas semanales y cuyo valor es inferior a una concentración media de 400 ml/m³
[400 ppm. (V/V)].
Cada refrigerante pertenece a un grupo de seguridad indicado
por dos dígitos: en primer lugar A ó B según el grado de toxicidad y a
continuación 1, 2 ó 3 según su inflamabilidad y se definen tres grupos:
L1 - alta seguridad: Los que sean tipo A1
L2 - media seguridad: Los de los tipos A2, B1 y B2
L3 - baja seguridad: Los de los tipos A3 y B3
Por su función[editar]
Primario o fluido frigorígeno: si es el agente transmisor en
el sistema frigorífico, y por lo tanto realiza un intercambio térmico principalmente
en forma de calor latente.
Secundario o fluido frigorífero: Sustancia intermedia
(p.ej., agua, salmuera, aire, etc.) utilizada para transportar calor entre el
circuito frigorífico (circuito primario) y el medio a enfriar o calentar.
Todas las demás
semanas atuvimos con nuestro proyecto llamado franky el cual es un sistema de refrigeración
con partes de muchos refrigeradores.
aquí una imágenes cuando estuvimos haciendo el proyecto con mi equipo.
aquí una imágenes cuando estuvimos haciendo el proyecto con mi equipo.
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