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

Abstract

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