Download - Bomba de Calor Agua-Agua[1]

Ingeniera Mecnica y Elctrica INFORME DE LABORATORIO: BOMBA DE CALOR Y REFRIGERACION CON VALVULA DE INVERSIONDE CICLO "

Curso: TERMODINAMICA I INTEGRANTES:ANGELES FLORES, Miguel Eduardo MARTINEZ GAMARRA, Dennis Omar GUARDIA USURIAGA, Giancarlo SANTOS PAREDES, Nicodemos Teodoro 2008200239 2008100113 2007200134 2007200141

Profesor:ESQUERRE VERSTEGUI, Jorge Eduardo.

Lima Per

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA

2011

BOMBA DE CALOR Y REFRIGERACION CON VALVULA DE INVERSION DE CICLO

OBJETIVOS-

El objetivo principal de este laboratorio es determinar la potencia de entrada, la tasa de calor producido y el coeficiente de rendimiento de la bomba calorfica.

-

Se emplea agua como fuente de calor.

INTRODUCCIN: La bomba de calor, equipo de refrigeracin o aire-acondicionado desarrollados por EDIBON, S.A. tienen como objetivo introducir al estudiante al complejo mundo de instalaciones con bombas de calor, as como el estudio y determinacin de los parmetros de operacin caractersticos del equipo en funcin de las demandas ambientales (calor, temperatura, refrigeracin, etc.).

La bomba de calor, equipo de refrigeracin o aire-acondicionado estn formadas, bsicamente, por un circuito de refrigeracin. A lo largo de l hay tres circuitos complementarios que modifican las caractersticas termodinmicas que permiten el estudio del rendimiento de la bomba de calor. La unidad ha sido diseada, adems, para estudiar los cambios en las condiciones del refrigerante, aire y agua, que permiten estudiar el ciclo de refrigeracin.

UNTECS - 2011 Pgina 2


MARCO TEORICO BOMBA DE CALOR Denominamos bomba de calor a una mquina trmica capaz de transferir calor de una fuente fra a otra ms caliente. Podramos definirlo como un equipo de aire acondicionado, que en invierno toma calor del aire exterior, a baja temperatura y lo transporta al interior del local que se ha de calentar; todo este proceso se lleva a cabo mediante el accionamiento de un compresor.



Sus ventajas fundamentales son su consumo. El ahorro de energa, que es lo mismo que decir, ahorro de dinero. Sirva como ejemplo: por 1 KW de consumo de la red elctrica, da 3KW de rendimiento en calor; lo cual equivale a decir que consumiendo la misma energa elctrica, la Bomba de Calor suministra 3 veces ms calor que un aparato de calefaccin elctrica.

Una meta importante en ingeniera es proyectar sistemas que realicen las conversiones deseadas entre los distintos tipos de energa. Todos los fundamentos necesarios para el anlisis termodinmico de los sistemas de generacin de energa son los principios de conservacin de masa y energa, elUNTECS - 2011 Pgina 4

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA segundo principio de la Termodinmica y la determinacin de propiedades termodinmicas. Estos principios pueden aplicarse a los componentes individuales de un sistema, tales como turbinas, bombas e intercambiadores de calor, as como al conjunto del sistema, por complicado que sea. El objetivo de una bomba de calor es mantener la temperatura dentro de una vivienda u otro edificio por encima de la temperatura ambiente, o proporcionar calor a ciertos procesos industriales que tienen lugar a temperatura elevada.

Calor y trabajo (Basado en el 1er principio de la termodinmica) Las definiciones y naturaleza del Calor y Trabajo se tratan detalladamente en todos los modernos libros de termodinmica. No obstante, los puntos que siguen son de vital importancia y se repiten para facilitar la comprensin de los principios dela Bomba Calorfica. Si bien el calor y el trabajo son formas de energa que pueden medirse en las mismas unidades, su naturaleza es muy diferente. Calor se define como la energa transferida hacia (+) o desde (-) un sistema debido nicamente a la diferencia de temperatura entre el sistema y sus proximidades. Trabajo se define como la energa transferida hacia (-) o desde (+) un sistema por la accin de una fuerza motriz. Por ejemplo: fuerza lineal y movimiento lineal, par torsor y movimiento de rotacin, fuerza electromotriz y corriente elctrica.


UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA Por convencin el trabajo realizado sobre el sistema es negativo, por tanto, el trabajo realizado por el sistema es positivo. A la inversa, el calor suministrado al sistema es positivo y el calor cedido por el sistema es negativo FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA DE CALOR El calor fluye de forma natural desde las altas temperaturas a las bajas temperaturas. Sin embargo, la Bomba de Calor es capaz de hacerlo en direccin contraria, utilizando una cantidad de trabajo relativamente pequea. Las Bombas de Calor pueden transferir este calor desde las fuentes naturales del entorno a baja temperatura (foco fro), tales como aire, agua o la propia tierra, hacia las dependencias interiores que se pretenden calentar o bien para emplearlo en procesos que precisan calor. Es posible tambin aprovechar los calores residuales de procesos industriales como foco fro, lo que permite disponer de una fuente a temperatura conocida y constante que mejora el rendimiento del sistema. Las Bombas de Calor tambin pueden ser utilizadas para refrigerar. En este caso la transferencia de calor se realiza en el sentido contrario, es decir desde la aplicacin que requiere fro al entorno que se encuentra a temperatura superior. En algunas ocasiones, el calor extrado en el enfriamiento es utilizado para cuando se necesita calentar algo. Para transportar calor desde la fuente de calor al sumidero de calor, se requiere aportar un trabajo. Tericamente, el calor total aportado por la Bomba de Calor es el extrado de la fuente de calor ms el trabajo externo aportado. El principio de funcionamiento de las Bombas de Calor proviene del establecimiento por Carnot en 1824, de los conceptos de ciclo y reversibilidad, y por la concepcin terica posterior de Lord Kelvin. Un gas que evoluciona en ciclos, es comprimido y luego expansionado y del que se obtiene frio y calor. El desarrollo de los equipos de refrigeracin tuvo un rpido progreso, en aplicaciones como la conservacin de alimentos y el aire acondicionado. SinUNTECS - 2011 Pgina 6

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA embargo las posibilidades de utilizar la otra fuente trmica, el calor o el fro y calor simultneamente no se aprovecharon. Esto fue debido por una parte a las dificultades tecnolgicas que presentaba la construccin de la Bomba de Calor y por otra al bajo precio de la energa, que haca que sta no fuera competitiva con los sistemas tradicionales de calefaccin a base de carbn, fuel-oil o gas, que presentaban una clara ventaja en relacin con sus costes. Pero la crisis del petrleo y la subida de los precios de los combustibles a partir de 1973, benefici el desarrollo de la Bomba de Calor. En el momento actual la utilizacin de Bombas de Calor supone un ahorro energtico y que se reduzcan las emisiones de CO2. Las Bombas de Calor consumen menos energa primaria que cualquier otro sistema pero hay que tener en cuenta como se genera la energa elctrica que consumen las bombas de calor para saber si de verdad no contaminan. Si la energa elctrica proviene de fuentes como la hidroelctrica elica, entonces la contaminacin es nula, pero si son de otras como las trmicas es evidente que existe esa contaminacin, que de todas maneras es mucho menor que otros aparatos


UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA BOMBA DE CALOR AGUA-AGUA Utilizan como fuente de calor el agua superficial de ros, lagos, etc. o agua subterrnea. La temperatura de estas fuentes es prcticamente constante durante toda la estacin de calefaccin, lo que permite mantener un COP constante y elevado durante toda la temporada. En este tipo, tanto la calefaccin como la refrigeracin se efectan mediante la inversin de los circuitos de agua entre el evaporador y el condensador de una planta enfriadora de agua. Este sistema precisa de una reserva de agua que se utiliza en verano para la condensacin y en invierno como fuente de calor. Puede utilizarse con estos fines agua de un grifo, de pozos, lagos, etctera. Las maquinas de refrigeracin centrifugas o a pistn son ideales para este tipo de sistema. El cambio de la produccin de fro a la de calor se efecta gracias a un simple sistema de vlvulas.



HERRAMIENTAS A USAR Equipo TB22B Manual de prcticas.

PROCEDIMIENTO 1. Seleccione agua como fuente de calor abriendo la vlvula AV-1 y AV-4 de modo que el evaporador y el condensador con el que trabajemos sea el de agua (AV-2 y AV-3 quedan cerradas).



2. Ajuste el caudal de agua en el evaporador al 50% del caudal mximo, operando sobre el C-3. 3. Ajuste el caudal de agua en el condensador al 50% del mximo del caudal, operando sobre el C-2. 4. Permita que el sistema se estabilice. 5. Haga las medidas que se indican en la tabla 3.7.1, manteniendo constante el caudal de agua. 6. Anote en la tabla 3.7.1 los valores obtenidos.

RESULTADOS Y TABLAS. Valor obtenido Energa consumida por el compresor Temperatura en la entrada de agua del condensador Temperatura en la salida de agua del condensador Caudal de entrada de agua en el condensador Temperatura de entrada en el evaporador de agua Tiempo del funcionamiento de la bomba de calor KWh ST-5 (C) ST-6 (C) C-2 (l/min) ST-5 (C) TIME (Seg.) 0.795 18.5 17.3 1.8 18.5 850


UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA Para calcular el trabajo producido por el compresor, es decir, la energa transferida al sistema hay que tener en cuenta que y que 1kWh es la potencia

consumida en 1h y teniendo en cuenta que: La potencia, en kW-h hay que multiplicarla por el factor de conversin: lo mismo, los J/s: para hallar los Watts, o lo que es

& Welectrico =

(0.795 kWh *

103W h 3600s * ) (795Watts *3600 s ) J 1 kWh 1h = = 3367.06 t s 850 s

Para calcular el calor producido en el agua hay que tener en cuenta el valor su calor especfico y calcular el caudal msico introducido en el condensador:

Usando los valores anteriores, la tasa de calor producido ser:


UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA Por tanto, el COP ser:

J s COP = J 3367.06 s 7912.74

COP 2.35

Conviene saber que el COP de una bomba de calor es siempre 1 Qtransferido> 0 y Welctrico< 0 y esto ocurre siempre.

DATOS :



DISCUSIN DE LOS RESULTADOS: La cantidad de calor que se puede bombear depende de la diferencia de temperatura entre los focos fro y caliente. Cuanto mayor sea sta diferencia, menor ser el rendimiento de la mquina.

En modo calor el COP es mas alto que en modo fro. Esto es bastante lgico ya a diferencia del modo fro, en modo calor se aprovecha el calor aportado por el compresor.

CONCLUSIONES:


UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA Una bomba de calor es una mquina trmica capaz de suministrar calor a una fuente caliente absorbindolo de una fuente fra. La mayora basan su funcionamiento en el ciclo termodinmico de compresin, siendo sus componentes internos bsicos el compresor, el condensador, la vlvula de expansin y el evaporador. En este informe se evalan las bombas de calor con; El COP (Coefficient of Performance) como el cociente entre la energa trmica cedida por el sistema y la energa de tipo convencional absorbida. Cuanto mayor es el COP de una mquina trmica, mayor es su rendimiento, lo que indica que cede ms energa trmica por unidad de energa utilizada.

Las bombas de calor aire-aire son las ms utilizadas en climatizacin; las aireagua se usan tanto en el sector terciario como industrial para satisfacer las necesidades de agua fra (refrigeracin) o caliente (sanitaria y calefaccin); una aplicacin muy desarrollada de estas ltimas es el uso para calentamiento de agua de piscinas; las agua-aire y agua-agua se usan en el sector industrial bsicamente como recuperadores de calor. BIBLIOGRAFIA:

http://www.ihobe.net/Paginas/Ficha.aspx? http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calor

http://www.caloryfrio.com/200712262563/aire-acondicionado/bomba-decalor http://www.soliclima.com/Bomba_de_calor.htm


Download - Bomba de Calor Agua-Agua[1]

Top Related