Camara Frigorifica

1.1 Definición

Las cámaras frigoríficas industriales son recintos refrigerados por ciclos de compresión de vapor y cuya baja temperatura se mantiene gracias a su revestimiento con materiales aislantes.

El espesor del aislante depende de factores como la diferencia de temperaturas exterior e interior, o el máximo flujo de calor permitido.

1.2 Aplicaciones Industriales

Las cámaras frigoríficas tienen una importante aplicación en diversas industrias, destacando entre ellas:

• Industria farmacéutica: Muchos de los compuestos utilizados en este sector necesitan ser conservados y almacenados en condiciones estrictas y estables de baja temperatura

• Industria alimentaria: Su uso es muy extendido y toma especial importancia en los subsectores cárnico, pesquero, lácteo y conservero.

• Otros ámbitos: como pueden ser los laboratorios de investigación biotecnológica.

2.1 Calor sensible y calor latente

Calor sensible es el calor que se emplea en variar la temperatura de un cuerpo, en este caso agua o fluido térmico. Está relacionado con el calor específico, que en caso del agua líquida es de 1 kcal/kg ºC.

Calor latente es el calor empleado en producir un cambio de estado en un cuerpo, como por ejemplo la vaporización del agua, cuyo calor latente de vaporización es de 540 kcal/kg (a 100 ºC).

2.2 Ciclo de compresión mecánica de vapor

El ciclo de compresión de vapor permite transferir calor desde un foco frío a uno caliente mediante la utilización de trabajo mecánico de compresión.

Se divide en 4 fases:

1. Compresión de vapor sobrecalentado.

2. Condensación del vapor.

3. Expansión del líquido hasta cierto subenfriamiento.

4. Evaporación y sobrecalentamiento del líquido subenfriado.

2.3 Rendimiento del ciclo de refrigeración por absorción

Es la medida de la eficiencia en la transformación de la energía eléctrica (suministrada al compresor) en capacidad refrigerante de la máquina (o de extracción de calor del evaporador).

Se denomina COP, coeficiente de operación, y viene dado por la relación:

Los aspectos fundamentales que influyen en el valor de este parámetro son:

Pérdidas de calor en el compresor: reducen el COP.

Caídas de presión en el sistema: reducen el COP.

Temperaturas en el condensador y en el evaporador: a menor diferencia entre ellas, menor COP.

Existencia o no de intercambiadores de calor entre el líquido a la salida de la válvula de expansión y el vapor que sale del evaporador. La diferencia de temperaturas después del intercambio no es grande (2 ºC ó 3 ºC) pero reduce sensiblemente el trabajo de compresión y, por tanto, aumenta el COP.

2.4 Materiales aislantes

Los materiales aislantes deben su efecto a la oclusión de burbujas de gas en reposo, con una muy baja conductividad térmica.

Deben tener la menor tendencia a la absorción de agua posible (higroscopicidad) para evitar condensaciones, pero aun así deben ser protegidos ante vapor de agua ya que, al condensar, éste reduce la capacidad aislante del material, pudiendo incluso romper la estructura al congelarse.

Otras características importantes de un buen material aislante son:

• Imputrescible.

• Inatacable por los roedores.

• Inodoro y ausencia de fijación de olores.

• Incombustible.

• Neutro químicamente frente a otros materiales utilizados en la construcción de la cámara y frente a fluidos con los que deba estar en contacto.

• Plástico, adaptándose a las deformaciones de la estructura de la cámara.

• Facilidad de colocación.

• Resistencia a la compresión y a la tracción.

Los tipos de aislantes más utilizados en cámaras frigoríficas son:

Temperaturas máximas y rango de temperaturas de operación de aislantes aplicados en cámaras frigoríficas

Aislante Máxima temperatura (ºC)

Corcho 65

Poliestireno expandido 70

Poliestireno extrusionado 85

Poliuretano 140

Espuma elastomérica -40 a +105

Cubretuberías 120

El corcho no se utiliza en la actualidad para cámaras frigoríficas, pero numerosas cámaras antiguas lo tienen como aislante.

Los aislantes orgánicos como el poliuretano o el poliestireno son los más aptos para el aislamiento frigorífico.

3.1 Compresor

Su función es aumentar la presión del refrigerante en estado vapor e impulsarlo desde el evaporador al condensador.

3.2 Condensador

Extrae el calor del fluido refrigerante en estado vapor hasta llevarlo a líquido saturado. Este calor es transferido a otro fluido que puede ser aire o agua (ésta puede absorber un calor latente de vaporización de 600 kcal/kg, por lo que su capacidad es mucho mayor que la del aire).

3.3 Evaporador

En este componente, el fluido refrigerante extrae calor de la cámara frigorífica, absorbiendo calor sensible y calor latente de vaporización hasta llegar al estado de vapor sobrecalentado.

3.4 Dispositivos y válvulas de expansión

Ejercen una doble función:

• Reducción de la presión en el refrigerante líquido saturado, provocando un subenfriamiento.

• Regulación del caudal de paso de refrigerante.

3.5 Cámara Frigorífica

Sus elementos constitutivos básicos son tres:

• Aislamiento.

• Barrera antivapor.

• Revestimientos.

3.5.1 Aislamiento

Suele ser de poliuretano, poliestireno expandido o poliestireno extrusionado.

El aislamiento de la cámara se puede conseguir con dos tipos de construcciones:

1. Aislamiento de cerramientos constituidos por elementos de fábrica: Los cerramientos verticales se construyen con ladrillos o bloques de hormigón de fábrica y protegidos por un bordillo o murete.

• El interior se chapa con piezas cerámicas o de fácil limpieza como las metálicas o de poliéster.

• Los techos se construyen en materiales ligeros si no han de soportar carga.

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