Refrigeración ¿Qué es la refrigeración?

Refrigeración

¿Qué es la refrigeración?

Una de las principales áreas de aplicación de la termodinámica es la refrigeración, que es la transferencia de calor de una región de temperatura inferior hacia una temperatura superior. Los dispositivos que producen la refrigeración se llaman refrigeradores, y los ciclos en lo que operan se denominan ciclos de refrigeración por compresión de vapor, donde el refrigerante se evapora y condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor. Otros ciclos de refrigeración conocidos son los ciclos de refrigeración de gas en la que el refrigerante permanece todo el tiempo en fase gaseosa y el de absorción de amoniaco donde existe mezcla de amoniaco y agua en algunos procesos en el ciclo.

Se entiende por "refrigeración a todo proceso por el cual se puede obtener y mantener dentro de un recinto, teóricamente aislado, a una temperatura inferior a la del medio ambiente circundante. La obtención y mantenimiento de una baja temperatura implica la absorción o extracción de calor ya sea de un recinto, fluido o producto enfriado. La función de un equipo frigorífico es producir una "transferencia de calor" desde un lugar de baja temperatura (recinto aislado) a un lugar de mayor temperatura (medio ambiente). El término comúnmente utilizado “Producción de frío” se refiere básicamente a la capacidad de enfriar o extraer calor de un sistema de refrigeración.

Ciclo de refrigeración

¿Qué es el ciclo de refrigeración por compresión de vapor?

Es un método de refrigeración que consiste en forzar mecánicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado dividido en dos zonas: de alta y baja presión, con el propósito de que el fluido absorba calor del ambiente, en el evaporador en la zona de baja presión y lo ceda en la de alta presión, en el condensador.

En el proceso de compresión de vapor se realizan modificaciones al ciclo de Carnot basados en las siguientes consideraciones:

• En el proceso de compresión, el fluido de trabajo solo debe estar en la fase de vapor.

 • Para expansionar el refrigerante es recomendable utilizar un dispositivo más económico y con cero mantenimientos (válvula de estrangulamiento o tubo capilar).

• La temperatura de condensación no debe limitarse a la zona de saturación. Muchos aspectos imprácticos asociados con el ciclo invertido de Carnot, se eliminan al evaporar el refrigerante completamente antes de que se comprima y al sustituir la turbina con un dispositivo de estrangulamiento, tal como una válvula de expansión o tubo capilar.

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Consta de 4 componentes principales:

1. Evaporador
2. Compresor
3. Condensador
4. Dispositivo de expansión

1. Evaporador: Intercambiador de calor ubicado dentro del recinto que se desea enfriar al cual el refrigerante entra en estado líquido o mayoritariamente líquido a baja presión y por consiguiente a una baja temperatura de ebullición. Al entrar en contacto con las paredes del evaporador, comienza su evaporación con la consiguiente absorción de calor. Dicha absorción provoca el enfriamiento de las paredes del aparato y por consiguiente, el enfriamiento del medio que lo rodea. A la salida del evaporador nos encontramos con vapor refrigerante a baja presión el que se encuentra "cargado" con la energía térmica absorbida a las paredes del aparato y al medio ambiente. Como todo intercambiador de calor, este aparato deberá presentar el mínimo de resistencia al paso de calor desde el recinto o producto enfriado a las paredes del aparato y enseguida desde allí al refrigerante. Se puede afirmar que este aparato es el "productor de frío".

1. Compresor: Succiona los vapores del refrigerante desde el evaporador y los comprime, o sea, eleva la presión a una temperatura tal que permita licuar posteriormente en el condensador. En este elemento es donde debemos entregar la fuerza motriz necesaria para el funcionamiento del sistema, es decir, aquí se realiza el gasto de energía.

1. Condensador: Segundo intercambiador de calor, fundamental dentro del sistema. Tiene por finalidad condensar los vapores refrigerantes a alta presión provenientes del compresor. La condensación de estos vapores significa convertirlos en líquidos y para ello debemos extraerles calor, o sea, enfriarlos. El calor retirado a los vapores refrigerantes en este elemento, es el mismo calor que se absorbió en el evaporador más una pequeña cantidad aportada al refrigerante por el funcionamiento del compresor. El calor extraído al refrigerante es entregado al medio ambiente, ya sea por un enfriamiento de este elemento mediante agua o aire. Debe cumplir con las mismas condiciones del evaporador desde el punto de vista del intercambio de calor. A la salida del condensador nos encontramos con líquido refrigerante a alta presión.

1. Dispositivo de expansión: Tiene como finalidad reducir la presión del líquido refrigerante proveniente del condensador y entregarlo como líquido a baja presión al evaporador. Esta reducción de presión es fundamental para poder lograr la evaporación del refrigerante en el evaporador. En algunos casos actúa como regulador de la cantidad de líquido que entra al evaporador.

Analizando el sistema desde el punto de vista de las presiones existentes en él, es usual dividirlo en dos sectores bien definidos:

 a) El lado de alta presión que va desde la salida del compresor a la entrada del aparato de expansión.

 b) El lado de baja presión que va desde la salida del aparato de expansión a la entrada del compresor.

¿Cuáles son los tipos de refrigerantes?

El refrigerante es la sustancia empleada para realizar el ciclo de refrigeración actuando como agente enfriador absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Bajo refrigerante se entiende en general aquellas sustancias cuya temperatura de ebullición a presión normal es inferior a la temperatura ambiente y cuyas restantes propiedades permiten un aprovechamiento práctico del bajo punto de ebullición para la “producción industrial de frío”. Todos los refrigerantes tienen códigos numéricos en un Sistema Internacional. Los refrigerantes más comunes en uso son:

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