MARCO TEORICO:
TERMODINAMICA
La termodinámica es la rama de la física que se dedica al estudio de las relaciones entre el calor y el resto de las froma de energía. Analiza, por lo tanto, los defectos de los cambios de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en los sistemas a nivel macroscópico.
La base de la termodinámica es tdo lo referente a la circulación de la energía, un fenómeno capaz de infundir movimiento a los cuerpos.
Se Aplica: por que en el refrigerador hay una conversion de calor a frio
LEYES DE LA TERMODINAMICA
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: En cualquier proceso termodinámico, el calor neto absorbido por un sistema es igual a la suma del trabajo neto que este realiza y el cambio de su energía interna.
∆Q=∆U+∆W
∆Q=INTERCAMBIO DE ENRGIA TERMICA
∆W=TRABAJO REALIZADO
∆U=INTERCAMBIO DE CALOR
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA: es imposible construir una maquina que, funcionando de manera continua, no produzca otro efecto que la extracción de calor de una fuente y la realización de una cantidad equivalente de trabajo.
TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA:
El tercer principio de la termodinámica o tercera ley de la termodinámica afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto en un número finito de etapas. Sucintamente, puede definirse como:
• Al llegar al cero absoluto, 0 K, cualquier proceso de un sistema físico se detiene.
• Al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante.
LEY DE BOYLE:
El volumen es inversamente proporcional a la presión:
Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
P₁V₁=P₂V₂
P= PRESION ABSOLUTA
V= VOLUMEN
Se Aplica en el refrigerador: cuando una muestra de gas cuya temperatura no cambia.
LEY DE CHARLES:
El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:
•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.
V₁/T₁=V₂/T₂
V= VOLUMEN
T= TEMPERATURA
Se Aplica en el refrigerador: cuando una muestra de gas a presion constante
LEY DE GAY_LUSSAC
La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:
•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
P₁/T₁=P₂/T₂
P= PRESION
T= TEMPERATURA
Se Aplica en el refrigerador: Cuando una muestra de gas a volumen constante
LEY GENERAL DE LOS GASES
Esta ley enseña la manera como se comporta un gas ideal bajo cualquier condición de volumen, temperatura y presión. Esta ley es la combinación de las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, expresándose de la siguiente manera:
V1 P1 = V2 P2
T1 T2
SE APLICA LA LEY DE LOS GASES EN EL REFRIGERADOR:
La ecuación general de los gases es
V1.T1/P1 = V2.T2/P2
Suponiendo que el volumen es constante y aumento la presión de un gas dentro de un cilindro, la temperatura en el estadío 2, va a ser T2= T1.P2/P1 y como la presión P2 es superior a la P1, entonces forzosamente la temperatura tiene que aumentar (el gas irradia temperatura), en cambio si la presión final P2 es inferior a la presión inicial P1, la temperatura tiene que disminuir (el gas absorbe temperatura). Este principio es el que se usa para refrigeración, o sea que el refrigerador en una parte del circuito frigorífico comprime el gas y en la otra lo expande, originando así que el gas "extraiga" el calor de los alimentos, logrando así refrigerar. En el exterior del refrigerador vemos el radiador que no es ni más ni menos el calor de los alimentos que pasa al gas y es irradiado al medio ambiente (por supuesto que el gas siempre se encuentra encerrado en el circuito frigorífico, lo único que cambia es su compresión).
LEY DEL GAS IDEAL
Son entonces cuatro las variables que determinan el estado de un gas:
“V, n, P, T”. El volumen esta condicionado por las otras tres variables. Si se reúnen las leyes de Boyle, Charles y Avogadro en una sola, se obtiene:
V = R 1 (T)(n), entonces reagrupando PV = nRT.
p
La constante R es la constante universal de los gases y es igual a:
0,082 litros. atm/mol.k y es independiente de la naturaleza del gas.
REFRIGERACION
Es el proceso de producir frio, en realidad extraer calor. A diferencia del calor el frio no se puede producir. Tampoco se puede convertir el calor en otra energía para conseguir energía y frio.
Para producir frio lo que se hace es transportar el calor de un lugar a otro. Así, el lugar al que se le sustrae el calor se enfría. Al igual que se pueden aprovechar las diferencias de temperatura para producir calor, para crear diferencias de calor, se requiere energía.
A veces se llama refrigeración simplemente a mejorar la disipación de calor, como en la refrigeración de los motores térmicos, o simplemente la ventilación forzada para eliminar el calor.
UNIDADES DE MEDIDA
En el sistema internacional de medidas (SI) la potencia de los equipos frigoríficos, se mide en vatios (W) o en múltiplos de sus unidades.
En el sistema técnico de unidades se utiliza para la potencia de enfriamiento frigoría/hora que tiene la misma definición que la caloría/hora y la única diferencia es que se emplea para medir el calor extraído, no el aportado.
En la práctica comercial americana la potencia se mide en “toneladas”. Una” tonelada” es la capacidad para extraer 12.000 BTUs de calor por hora. Los acondicionadores de aire centrales residenciales pueden tener una potencia de 15 toneladas.
PROCESOS DE ENFRIAMIENTO
ENFRIAMIENTO SENSIBLE: incremento de la temperatura del refrigerante. El calor fluye del espacio caliente hacia el agua fría. La temperatura del agua aumenta a medida que el agua del espacio dentro del ambiente aislante disminuye. El proceso de la temperatura es discontinuo.
ENFRIAMIENTO LATENTE: Cambio de estado (fusión o vaporización) en el refrigerante. El calor fluye desde el ambiente caliente hacia el hielo frio. La temperatura del ambiente aislado disminuye a medida que el hielo se funde. El hielo permanece a cero grados centígrados. EL calor absorbido por el hielo abandona el espacio aislado por el drenaje.
La transferencia del calor es proporcional al área superficial del hielo y a la diferencia de temperatura entre el ambiente y el hielo.
La refrigeración por enfriamiento latente se emplea para el transporte de verduras frescas, pescados, pollo, etc. Evita la deshidratación.
MATERIALES Y COMPONENTES DE UN REFRIGERADOR
MATERIALES:
COMPONENTES:
Esta máquina térmica tiene al menos los siguientes elementos:
• Compresor: Suministra energía al sistema. El refrigerante llega en estado gaseoso al compresor y aquí se le aumenta su presión.
• Condensador: Es un intercambiador de calor, disipa el calor absorbido en el evaporador (en el ciclo inmediato anterior) y la energía del compresor. En el condensador el refrigerante cambia de fase pasando de gas a líquido (calor latente)
• Sistema de expansión: El refrigerante líquido entra en la zona de expansión donde reduce su presión. Al reducirse su presión reduce bruscamente su temperatura.
• Evaporador: El refrigerante a baja temperatura y presión pasa por el evaporador, que también es un intercambiador de calor, y absorbe el calor del recinto donde esta situado. El refrigerante líquido que entra al evaporador se transforma en gas al absorber el calor del recinto (calor latente).
FUNCIONAMIENTO DEL REFRIGERADOR
EL REFRIGERADOR
ASPECTO HISTORICO SOCIAL
Es un aparato muy antiguo; en una versión primitiva era un armario de madera, aislado, en el que había un compartimento superior, donde se ponía nieve, y de ahí el nombre más antiguo, nevera El nombre de nevera viene por los neveros, que son acumulaciones naturales de hielo, o nieves eternas. y que, en zonas de montañas, se utilizaban para conservar alimentos antes de que se inventaran las primeras neveras artificiales, que en sus primeras versiones no consistían en armarios, sino en cuevas o profundos pozos excavados en el suelo que se llenaban de hielo. Más tarde vendrían las primeras neveras domésticas que, efectivamente, no eran otra cosa que arcones o armarios donde se almacenaba el hielo. La parte inferior servía para almacenar los alimentos que requieren frío para su conservación. El hielo se llevaba a las poblaciones desde los picos cercanos que tuvieran nieves permanentes en verano, y si no en primavera, antes de la fusión, en carros aislados con paja, durante las noches, y se guardaba en unos pozos situados extramuros de la población. En España, por ejemplo, en la ciudad de Madrid, la nieve se bajaba del Guadarrama a los pozos de la nieve situados en la actual glorieta de Bilbao, que antes tenía ese nombre, Puerta de los pozos de la nieve). Hacia los años de 1980 hubo en Granada un pleito instado por el concesionario de las nieves de Sierra Nevada para que los esquiadores le pagasen un canon por el uso de su "concesión". Naturalmente perdió.
La importancia de tener nieve para enfriar y para fabricar refrescos, era tal, que en el siglo XIX se llevaba a Cuba en barcos, ya que no podía obtenerse de las sierras del continente.
Más adelante, cuando empezó la fabricación industrial de hielo, se utilizaba éste en vez del hielo de las nieves permanentes, sobre un armario parecido al antiguo, aunque, generalmente ya era metálico y con mejor aislamiento térmico. La parte superior (donde antiguamente se colocaba la nieve) disponía de un depósito para agua, del cual salía por un serpentín, situado sobre la bandeja donde se ponía el hielo, que terminaba en un grifo desde el que se llenaba la jarra de agua fría.
EVOLUCION
En 1784 William Cullen construye la primera máquina para enfriar, pero hasta 1927 no se fabrican los primeros refrigeradores domésticos (de General Electric). Cuatro años más tarde, Thomas Midgley descubre el freón, que por sus propiedades ha sido desde entonces muy empleado en máquinas de enfriamiento como equipos de aire acondicionado y refrigeradores, tanto a escala industrial como doméstica.
Sin embargo, estos compuestos también conocidos como clorofluorocarburos (CFC), se han demostrado los principales causantes de la destrucción en la capa de ozono, produciendo el agujero detectado en la Antártida, por lo que en 1987 se firma el Protocolo de Montreal para restringir el uso de estos compuestos.
IMPACTO SOCIAL.
El impacto que ha tenido en la sociedad el surgimiento del refrigerador ha sido muy importante desde su invención pues con la aparición de este el hombre puede conservar por largo tiempo los alimentos sin que estos se dañen y puede enfriar alimentos que asi lo requieran.
REPERCUSIONES.
En el futuro los refrigeradores, seguramente serán más pequeños, es posible que surjan muchos cambios con el paso del tiempo, actualmente estos cambios se pueden observar pues están surgiendo mas tipos de refrigeradores para distintos tipos de usos y ahorradores de energía.
La automatización cibernética está avanzando tanto que tal vez se requiera de la intervención humana en una mínima parte para concretar un trabajo. Siguen y serán siendo un eslabón importante en el trabajo.
Dimensión Científica y Técnica
FUNCIONALIDAD.
La función principal de un refrigerador es permitirnos como principal función conservar y enfriar alimentos.
Posibles Usos y Ámbitos de Aplicación.
Aplicación
Ejemplo
Hogares
Negocios
Empresas
En estos ámbitos es utilizado para desempeñar su misma función, enfriar y conservar en buen estado los alimentos.
Utilidad o Frecuencia de Uso con Relación a la Satisfacción de la Necesidad
Este objeto técnico va en proporción directa a la satisfacción de la necesidad que va en aumento, porque algunas personas tienen en sus hogares y negocios etc., como mínimo un refrigerador por su eficiencia y practicidad.
ESTRUCTURA.
IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES QUE COMPONEN EL OBJETO:
Puerta
Congeldor
Ajuste de temperatura.
Motor
Clavija
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS.
Propiedades Generales
Las propiedades que dependen de la cantidad total de materia del cuerpo se llama propiedades generales; entre ellas están la forma, tamaño, peso, temperatura.
Propiedad Gral:
Definición
Donde se manifiesta
Masa
Cantidad de materia contenida en un cuerpo. Se mide en (Kg.)
Al pesar el refrigerador en una bascula.
Volumen
Lugar o extensión que ocupa un cuerpo en el espacio. Se mide en (m3). El volumen no sólo depende de la cantidad de materia, sino también lugar que ocupa el refrigerador en el espacio.
Peso
Fuerza de atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre todos los cuerpos. Es proporcional a la masa. Es la fuerza de atracción gravitacional que ejerce la tierra
sobre el refrigerador.
Inercia
Cualidad que tienen los cuerpos de preservar el estado, de reposo o movimiento en línea recta en que se encuentran hasta que una fuerza externa actúe sobre ellos
Se manifiesta al moverse o cuando esta en reposo.
Impenetrabilidad
Imposibilidad de que dos cuerpos ocupen el mismo espacio simultáneamente
El hierro, plástico y cobre es impenetrable.
Divisibilidad
Propiedad que tienen los cuerpos para fraccionarse en pedazos cada vez más pequeños
Improprobable que se pudieran dañar o quebrarse alguna parte con el trato normal.
Porosidad
Característica de la materia que consiste en presentar poros o espacios vacíos
No hay porosidad porque el acero y el plástico, su estructura atómica es muy densa.
PROCESO DE FABRICACION.
Sistemas y Técnicas de Fabricación.
Sistema
Técnica Donde se manifiesta Unión
Ensamblado
Ensamblar todas las partes del refrigerador.
Soldado
Circuitería interna
Recubrimiento
Pintado
Se pinta todo el objeto técnico para darle presentación.
Esmaltado
Se cubre con esmalte toda la pintura aplicada para darle brillo y protección a la pintura
Conformación
Doblado
Se dobla el acero y el plástico para dar forma.
Herramientas utilizadas en la fabricación del objeto.
Herramientas metalúrgicas y eléctricas.
Elaborar las partes, ensamblarlas y soldar los circuitos eléctricos internos.
CONCLUSION
Todos los gases tienen la propiedad de poderse comprimir, todos los gases al expanderse subitamente absorben el calor de su alrededor. Los sistemas de enfriamiento se basasn en eso comprimes un gas que en estos casos es un freón bastante especial porque ya no perjudican la capa de ozono, lo pasas por un serpentín para que adquiera mayor presión y lo liberan subitamente, esto absorbe el calor circundante y por lo tanto la temperatura se baja violentamente pero este gas que absorbió calor no lo tiras, sino que regresa al sistema de compresión habiendo pasado primero por un serpentín de condensación en donde se enfría con la temperatura ambiente y lo vuelve a comprimir. Son sistemas cerrados recirculantes. Los compresores son de muchos tipos y los mas generalizados son los compresores centrífugos que se usan en toda la refrigeración doméstica
