Diseño de un sistema de refrigeración con dos temperaturas de evaporación empleando un solo compresor

摘要

El presente proyecto consiste en un sistema de refrigeración que trabaja con dostemperaturas de evaporación (Ta = 0ºC, alta, y Tb =-15ºC, baja) y un solo compresor. Lascapacidades frigoríficas solicitadas son de 400 W y 200 W en los ambientes de alta y bajatemperatura correspondientemente. Con la configuración empleada, el sistema cuenta conun COP de 2.78.Para obtener el diseño final, primero se realizó un estudio, en catálogos y manuales derefrigeración, de los componentes principales y los accesorios de los sistemas derefrigeración por compresión de vapor para obtener un esquema del sistema con loscomponentes necesarios. A continuación se realizaron los cálculos energéticos en base alAshrae Handbook-Refrigeration, para poder seleccionar los componentes con lascapacidades adecuadas. Luego se realizó el dimensionado y cálculo de la parte estructuralde acuerdo a libros de resistencia de materiales, un cálculo básico de la parte eléctrica paradefinir conductores, dispositivos de protección, y un sistema de arranque adecuado.El sistema, que opera con R134A como sustancia refrigerante, tiene dentro de suscomponentes principales: un compresor reciprocante de dos cilindros, un motor asíncronotrifásico de 0.75 kW, dos evaporadores con capacidades de 418 W y 578 W, dos válvulasde expansión termostáticas con capacidades de 22 kg/h u 11.74 kg/h. Como dispositivosde protección se tienen presostatos de alta y baja presión y válvulas de solenoide, mientrasque para el control se seleccionaron termostatos para ambas temperaturas de trabajo.Como aislamiento se escogieron paneles de poliuretano de 100 mm de espesor, yfinalmente para la estructura se optó por usar perfiles angulares y canales C de aceroestructural A36, y ruedas para poder transportar el módulo entero. Las dimensionesgenerales de todo el sistema resultantes son de 1.7m x 1m x 1.6 m. Los materiales, eldiseño y el ensamblaje en conjunto resultaron en un costo total estimado de S/.17,268.25El trabajo realizado abarcó el diseño térmico, la selección de los componentes; el diseñomecánico de la estructura, y el diseño del sistema de mando y fuerza del sistema.Adicionalmente se realizó un listado con especificaciones técnicas y un presupuesto delcosto total de fabricación del módulo. Se adjunta una guía para la experiencia de laboratorioen los anexos.