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 acondicionadores de aire residenciales y comerciales. También se utilizan en sistemas de refrigeración industrial, como los que se utilizan 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, el cual es fundamental para que se lleve a cabo el proceso de refrigeración. En este proceso, el compresor aumenta la presión y la temperatura del refrigerante, haciendo que absorba calor del aire o líquido circundante.
La cantidad de trabajo realizado por un compresor se puede calcular utilizando la fórmula del trabajo de compresión, que viene dada por `W = h * q`. En esta fórmula, W representa el trabajo de compresión en Btu/min, h representa el calor de compresión en Btu/lb y q representa el refrigerante que circula en lb/min.
La fórmula del trabajo de compresión es una herramienta simple pero poderosa que se puede utilizar para determinar la eficiencia de un sistema de refrigeración. Conociendo el trabajo de compresión y la cantidad de refrigerante circulado, es posible calcular el coeficiente de rendimiento (COP) del sistema, que es una medida de su eficiencia energética.
Caballos de fuerza de compresión
La potencia de compresión es una medida de la potencia requerida para comprimir el refrigerante en un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Se puede calcular utilizando dos fórmulas diferentes, ambas basadas en el trabajo de compresión realizado por el compresor.
La primera fórmula para la potencia de 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 la potencia 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 la potencia 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 Desempeño
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 de refrigeración neto 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 entra 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 comprimido por 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 de refrigeración neto.
La fórmula para el desplazamiento del compresor es:
`d = c * v / NRE`
Donde d es el desplazamiento del compresor en ft3/min, c es la capacidad en Btu/min, v es el volumen de gas que ingresa al compresor en ft3/lb y NRE es el efecto de refrigeración neto 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 comprime el refrigerante. Es la diferencia entre la entalpía del vapor que sale del compresor y la entalpía del vapor que entra al compresor.
La fórmula del 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 entra 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 de la eficiencia volumétrica es:
`μ = (100 * (wa)) / (peso)`
Donde μ es la eficiencia volumétrica, wa es el peso real de refrigerante comprimido por el compresor y wt es el peso teórico de 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 refrigerante es comprimido por 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.
