Las fórmulas de refrigeración son ecuaciones matemáticas que se utilizan para calcular las propiedades termodinámicas y el rendimiento de los sistemas de refrigeración. Estas fórmulas y sus aplicaciones se utilizan en sistemas de refrigeración y aire acondicionado, incluidos refrigeradores, congeladores y aires acondicionados residenciales y comerciales. También se utilizan en sistemas de refrigeración industrial, como los utilizados en el procesamiento de alimentos, productos farmacéuticos y producción química.
También es importante tener en cuenta que estas fórmulas se basan en condiciones ideales y el rendimiento real del sistema puede ser diferente de los valores calculados.
Trabajo de compresión
El trabajo de compresión es un concepto fundamental en el campo de la refrigeración y el aire acondicionado. Se refiere al trabajo que realiza un compresor para comprimir el refrigerante, fundamental para que se lleve a cabo el proceso de refrigeración. En este proceso, el compresor aumenta la presión y la temperatura del refrigerante, lo que hace que absorba calor del aire o líquido circundante.
The amount of work done by a compressor can be calculated using the compression work formula, which is given by `W = h * q`. In this formula, W represents the compression work in Btu/min, h represents the heat of compression in Btu/lb, and q represents the refrigerant circulated in lb/min.
La fórmula del trabajo de compresión es una herramienta simple pero poderosa que puede usarse para determinar la eficiencia de un sistema de refrigeración. Conociendo el trabajo de compresión y la cantidad de refrigerante que circula, es posible calcular el coeficiente de rendimiento (COP) del sistema, que es una medida de su eficiencia energética.
Caballos de fuerza de compresión
Los caballos de fuerza de compresión son una medida de la potencia requerida para comprimir el refrigerante en un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Se puede calcular mediante dos fórmulas diferentes, ambas basadas en el trabajo de compresión realizado por el compresor.
La primera fórmula para los caballos de fuerza en compresión es:
`P = W / 42,4`
Donde P es la potencia de compresión en caballos de fuerza (hp) y W es el trabajo de compresión en Btu/min.
La segunda fórmula para los caballos de fuerza de compresión es:
`P=c/(42,4*COP)`
Donde P es la potencia de compresión en caballos de fuerza (hp), c es la capacidad en Btu/min y COP es el coeficiente de rendimiento.
La tercera fórmula para caballos de fuerza de compresión por tonelada es:
`p = 4,715 / (COP)`
Donde p es la potencia del compresor por tonelada (hp/Ton) y COP es el coeficiente de rendimiento.
COP – Coeficiente de rendimiento
El coeficiente de rendimiento (COP) es una medida de la eficiencia de un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Se define como la relación entre la cantidad de enfriamiento proporcionado por el sistema y la cantidad de energía requerida para operar el sistema.
La fórmula para COP es:
`COP = NRE / h`
Donde COP es el coeficiente de rendimiento, NRE es el efecto neto de refrigeración en Btu/lb y h es el calor de compresión en Btu/lb.
Efecto de refrigeración neto
El efecto de refrigeración neto (NRE) es una medida de la cantidad de calor que absorbe el refrigerante a medida que fluye a través de un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Es la diferencia entre la entalpía del vapor que sale del evaporador y la entalpía del vapor que entra al evaporador.
La fórmula para NRE es:
`NRE = hl – él`
Donde NRE es el efecto de refrigeración neto en Btu/lb, hl es la entalpía del vapor que sale del evaporador en Btu/lb y he es la entalpía del vapor que ingresa al evaporador en Btu/lb.
Capacidad
La capacidad es una medida de la cantidad de enfriamiento proporcionado por un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Es el producto del refrigerante circulado y el efecto de refrigeración neto.
La fórmula de la capacidad es:
`c = q * NRE`
Donde c es la capacidad en Btu/min, q es el refrigerante que circula en lb/min y NRE es el efecto de refrigeración neto en Btu/lb.
Desplazamiento del compresor
El desplazamiento del compresor se refiere al volumen de refrigerante que comprime el compresor por unidad de tiempo. Es el producto del volumen de gas que ingresa al compresor y la capacidad del compresor dividido por el efecto neto de refrigeración.
La fórmula para el desplazamiento del compresor es:
`d = c * v / NRE`
Donde d es el desplazamiento del compresor en pies3/min, c es la capacidad en Btu/min, v es el volumen de gas que ingresa al compresor en pies3/lb y NRE es el efecto neto de refrigeración en Btu/lb.
Calor de compresión
El calor de compresión es una medida de la cantidad de calor que el compresor agrega al refrigerante a medida que lo comprime. Es la diferencia entre la entalpía del vapor que sale del compresor y la entalpía del vapor que entra al compresor.
La fórmula para el calor de compresión es:
`h = (hlc) – (hec)`
Donde h es el calor de compresión en Btu/lb, hlc es la entalpía del vapor que sale del compresor en Btu/lb y hec es la entalpía del vapor que ingresa al compresor en Btu/lb.
Eficiencia volumétrica
La eficiencia volumétrica es una medida de la eficacia con la que un compresor puede comprimir el refrigerante. Se define como la relación entre el peso real de refrigerante comprimido por el compresor y el peso teórico que se comprimiría si el compresor estuviera funcionando al 100% de eficiencia.
La fórmula para la eficiencia volumétrica es:
`μ = (100 * (wa)) / (peso)`
Donde μ es la eficiencia volumétrica, wa es el peso real del refrigerante comprimido por el compresor y wt es el peso teórico del refrigerante que podría comprimirse si el compresor estuviera funcionando al 100% de eficiencia.
Índice de compresión
La relación de compresión (CR) es la relación entre la presión de cabeza y la presión de succión de un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Es una medida de cuánto comprime el refrigerante el compresor.
La fórmula para la relación de compresión es:
`CR = (ph) / (ps)`
Donde CR es la relación de compresión, ph es la presión de cabeza absoluta en psia (libras por pulgada cuadrada absoluta) y ps es la presión de succión absoluta en psia.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The COP of a refrigeration system can be calculated using the formula: COP = Qc / W, where Qc is the heat removed from the cold side and W is the work input to the compressor. This formula is based on the first law of thermodynamics and provides a measure of the system’s efficiency. A higher COP indicates a more efficient system.
The compression ratio is a critical parameter in refrigeration systems, as it affects the system’s efficiency and performance. It is defined as the ratio of the discharge pressure to the suction pressure. A higher compression ratio can lead to increased energy consumption, reduced efficiency, and potential compressor damage. On the other hand, a lower compression ratio can result in reduced capacity and efficiency. Optimal compression ratio depends on the specific application and refrigerant used.
The net refrigeration effect can be calculated using the formula: Net Refrigeration Effect = Qc – Qh, where Qc is the heat removed from the cold side and Qh is the heat rejected to the hot side. This formula takes into account the heat transfer between the system and its surroundings, providing a more accurate representation of the system’s cooling capacity.
Volumetric efficiency is a measure of the compressor’s ability to compress refrigerant gas. It is defined as the ratio of the actual volume of gas compressed to the theoretical volume. A higher volumetric efficiency indicates a more efficient compressor, resulting in reduced energy consumption and increased system performance. Factors such as compressor design, suction and discharge valve performance, and refrigerant properties affect volumetric efficiency.
The heat of compression can be calculated using the formula: Heat of Compression = mc \* Cp \* (Td – Ts), where mc is the mass flow rate of the refrigerant, Cp is the specific heat capacity of the refrigerant, Td is the discharge temperature, and Ts is the suction temperature. This formula provides a measure of the energy required to compress the refrigerant, which affects the system’s overall efficiency and performance.
Refrigeration formulas have numerous applications in various industries, including food processing, pharmaceuticals, and chemical production. They are used to design and optimize refrigeration systems, ensuring efficient and reliable operation. For example, in cold storage facilities, refrigeration formulas are used to calculate the required cooling capacity, compressor sizing, and heat transfer rates. In industrial processes, these formulas are used to optimize refrigeration systems for specific applications, such as cryogenic cooling or temperature control.
