CICLO DE REFRIGERACION POR COMPRECION C. COMP POR CASCADA D. SITEMAS DE MULTIPLES EVAPORADORES

CICLOS DE REFRIGERACIÓN POR SISTEMAS DE COMPRESION DE VAPOR EN CASCADA Y DE ETAPAS EVAPORADORES

Es necesario examinar dos variaciones del ciclo de refrigeración básico por compresión de vapor. La primera es el ciclo en cascada, que permite usar un ciclo por compresión de un vapor cuando la diferencia de temperatura entre el evaporador y el condensador es muy grande. En la segunda variación se emplea el uso de compresión en etapas múltiples con enfriamiento intermedio, la cual reduce la entrada necesaria de trabajo.

CICLO DE CASCADA

En algunas aplicaciones industriales son necesarias temperaturas moderadamente bajas, y el intervalo de temperatura que implican es demasiado grande para que un ciclo simple de refrigeración por compresión de vapor resulte práctico. Un gran intervalo de temperatura significa también un gran nivel de presión en el ciclo y un pobre rendimiento en un compresor reciprocante. Una manera de enfrentar esas situaciones es efectuar el proceso de refrigeración en etapas, es decir, tener dos o más ciclos de refrigeración que operen en serie. Dichos ciclos reciben el nombre de ciclos de refrigeración en cascada.

 

Los dos ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio de ambos, el cual sirve como el evaporador en el ciclo superior  (ciclo A) y como el condensador en el ciclo inferior (ciclo B). Si se supone que el intercambiador de calor está  bien aislado y las energías cinética y potencial son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor al fluido en el ciclo superior. De modo que la relación de los flujos de masa en cada ciclo debe ser.

 Ademas,

En el sistema en cascada, no es necesario que los refrigerantes en ambos ciclos sean iguales ya que no se produce mezcla en el intercambiador de calor.

Características:

Ø Es como tener ciclos de refrigeración sencillos operando en serie.

Ø Se utiliza cuando se requiere temperaturas relativamente bajas y un gran diferencial de temperatura. Esto a su vez implica manejar una gran diferencial de presión, que en un compresor reciprocante, afecta negativamente el rendimiento del mismo.

Ø El calor que desprende el condensador del ciclo inferior es igual al calor que absorbe el calor del ciclo superior.

Ø El refrigerante del ciclo inferior y superior, pueden ser distintos, ya que nunca se mezclan.

CICLO DE REFRIGERACIÓN, SISTEMAS DE MULTIPLES EVAPORADORES

Videos Explicativos:

Ciclo de refrigeracion de vapor por comprecion en cascada.

Ciclo de refrigeracion por compresion de vapor.

SISTEMA DE REFRIGERACION DE PROPOSITO MULTIPLE CON UN SOLO COMPRESOR

Algunas aplicaciones requieren a más de una temperatura. Esto puede lograrse utilizando una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes. Sin embargo, un sistema de esas características será voluminoso y quizá antieconómico. Un planteamiento más practico y económico seria enviar todos los flujos de salida de los evaporadores a un solo compresor, y dejar este maneje los procesos de compresión para el sistema completo.

Considere, una unidad ordinaria de congelador-refrigerador.

Un esquema simplificado de la unidad y el diagrama T vs s del ciclo se presentan.

El compartimiento del congelador se mantiene a -18°C por consiguiente, el refrigerante debe entrar al congelador  a -25°C para tener una transferencia  de calor a una taza razonable en el congelador. Si se usara una sola válvula de expansión y un evaporador, el refrigerante tendría que circulas en ambos compartimientos a casi -25°C lo que provocaría la formación de hielo en la vecindad de los serpentines del evaporador y la deshidratación del producto. Este problema se elimina estrangulando el refrigerante a una presión más alta para su uso en el espacio refrigerado y después estrangulando hasta la presión mínima cuando se utilice el congelador. La totalidad del refrigerante que sale del compartimiento del congelador se comprime después con un solo compresor hasta la presión del condensador.