Modelo termodinámico irreversible de un acondicionador de aire

Abstract

Cuando se estudian las máquinas frigoríficas, se pueden usar, en orden desde el más sencillo al más complejo: modelos reversibles, endoreversibles, irreversibles y aquellos en los que se consideran las propiedades termodinámicas del refrigerante. Los tres primeros, son sustancialmente más sencillos que el último, ya que en este último hay que evaluar las propiedades del refrigerante: temperatura, presión, entalpía, entropía, y también aquellas en las que intervienen características constructivas del equipo, como los coeficientes de transferencias de calor, pérdidas de carga etc. Los modelos endoreversibles, consideran un ciclo reversible combinado con las irreversibilidades externas debidas a los flujos de calor en los principales componentes del equipo. El modelo irreversible que se presenta, considera además de las irreversibilidades en los flujos de calor del evaporador y del condensador, la irreversibilidad de la válvula de expansión (o capilar) y del compresor, pero sin evaluar las propiedades del refrigerante, resultando una combinación del primero y segundo principio de la termodinámica y de la ley de Newton de transferencia de calor. El equipo queda caracterizado entonces por sus coeficientes globales de transferencia de calor, que se suponen constantes y por las temperaturas de la fuente de calor. El modelo resultante es muy fácil de resolver aun en forma manual o utilizando cualquier software de cálculo, incluso una planilla de cálculo. A pesar de su sencillez, el modelo captura comportamientos típicos de estos equipos como lo son el consumo de energía operando sin carga térmica, o cuando se invierten las temperaturas de las fuentes de calor.