Refrigerante

Circuito Refrigerante

Los términos físicos del proceso de refrigeración han sido tratados con anterioridad, sin embargo por razones prácticas el agua no se usa como refrigerante.

Un circuito simple de refrigeración se construye como muestran los dibujos que siguen. En cada uno de ellos se describen los componentes individuales para aclarar el conjunto final:

Evaporador

Un refrigerante en forma líquida absorverá calor cuando se evapore, y este cambio de estado produce un enfriamiento en un proceso de refrigeración. Si a un refrigerante a la misma temperatura que la del ambiente se le permite expansionarse a través de una boquilla con una salida a la atmosfera, el calor lo tomará del aire que lo rodea y la evaporación se_llevará a cabo a una temperatura que corresponderá a la presión atmosférica.

Si por cualquier circunstancia, se cambia la presión de la salida (presión atmosférica) se obtendrá una temperatura diferente de evaporación.

El elemento donde esto se lleva a cabo es el evaporador cuyo trabajo es sacar calor de sus alrededores y asi producir una refrigeración.

Compresor

El proceso de refrigeración implica un circuito cerrado. A1 refrigerante no se le deja expansionar al afire libre.

Cuando el refrigerante va hacia el evaporador este es alimentado por un tanque. La presión en el tanque será alta, hasta que su presión se iguale a la del evaporador. Por esto la circulación del refrigerante cesará y la temperatura tanto en el tanque como en el evaporador se elevará gradualmente hasta alcanzar la temperatura ambiente.

Para mantener una presión menor y con esto una temperatura más baja, es necesario sacar el vapor del evaporador. Esto lo realiza el compresor el cual aspira vapor del evaporador. En términos sencillos, el compresor se puede comparar a una bomba que transporta vapor en el circuito del refrigerante.

En un circuito cerrado a la larga prevalece una condición de equilibrio. Para ampliar más este concepto tenemos que ver si el compresor aspira vapor más rapidamente, que el que se puede formar en el evaporador, la presión descenderá y con esto la temperatura en el evaporador. Por el contrario, si la carga en el evaporador se eleva el refrigerante se evaporará más rapidamente lo que producirá una mayor presión y por esto una mayor temperatura en el evaporador.

El compresor, forma de trabajo

El refrigerante sale del evaporador, o bien como vapor saturado o ligeramente recalentado y entra en el compresor donde es comprimido. La compresión se realiza igual que en un motor de explosión, esto es por el movimiento de un pistón.

El compresor necesita una energia y produce un trabajo. Este trabajo es transferido al vapor refrigerante y se le llama trabajo de compresión.

A causa de este trabajo de compresión, el vapor sale del compresor a una presión distinta y la energía extra aplicada produce un fuerte recalentamiento del vapor.

El trabajo de compresión depende de la presión y temperatura de la planta. Más trabajo, por supuesto requiere comprimir 1 Kg. de gas a 10 At (~bar) que comprimir la misma cantidad a 5 At. (~bar).

Condensador

El refrigerante deja su calor en el condensador y el calor es tranferido a un medio que se encuentra a más baja temperature. La cantidad de calor que suelta el refrigerante es el absorvido en el evaporador mas el calor recibido por el trabajo de compresión.

El calor se transfiere a un medio que puede ser aire ó agua, el único requisito es que su temperature sea más baja que la correspondiente a la presión de condensación del refrigerante. El proceso en el condensador de otra manera se puede comparar con el proceso en el evaporador, excepto que tiene el "signo" opuesto, es por consiguiente el cambio de estado de vapor a líquido.

Proceso de expansión

El líquido procedente del condensador penetra en un tanque colector, el recipiente. Este tanque se puede comparar al mencionado en el punto 3.1. al hablar del evaporador.

La presión en el recipiente es más alta que la presión en el evaporador a causa de la compresión (incremento de presión) que se lleva a cabo en el compresor. Para disminuir la presión, al mismo nivel del evaporador hay que colocar un dispositivo que lleve a cabo este proceso el cual se llama de estrangulación o expansión, por lo que este dispositivo es conocido por dispositivo de estrangulación o dispositivo de expansión. Normalmente se utiliza una válvula llamada por tanto válvula de estrangulación o válvula de expansión.

Delante de la válvula de expansión el fluido estará a una temperatura por encima del punto de ebullición. Al reducirle rápidamente su presión se producirá un cambio de estado, el líquido empezará a hervir y a evaporarse. La cooperación se lleva a cabo en el evaporador y así se completa el circuito.

Lados de alta y baja presión en una planta de refrigeración

Hay muchas temperaturas diferentes implicadas en el funcionamiento de una planta de refrigeración. De aquí que hay diferentes cosas como líquido su enfriado, líquido saturado, vapor saturado y vapor recalentado. En principio, sin embargo solo hay dos presiones: presión de cooperación y presión de condensación. Las plantas entonces se pueden dividir en Lado de alta presión y Lado de baja presión tal como se muestra en la figura siguiente.

El refrigerante condensado que se encuentra en el recipiente, está en condición A que está situada sobre la línea del punto de ebullición del líquido. El liquido tiene de este modo una temperatura tk (temperatura de condensación), y una presión pk (presión de condensación) y una entalpia ho.

Cuando el líquido pasa a través de la válvula de expansión su estado cambia de A a B. Este cambio de estado se efectua por la ebullición del líquido a causa de la caída de presión hasta po. Al mismo tiempo, se produce un punto más bajo de ebullición del líquido to como consecuencia de la caida de presión.

En la válvula, el calor ni se aplica ni se disipa, por eso la entalpia es ho.

A la entrada del evaporador hay una mezcla de vapor y líquido mientras que en la salida del evaporador punto C, el vapor es saturado. La presión y la temperatura son las mismas que las del punto B pero como el evaporador ha absorvido el calor de sus alrededores, la entalpia ha cambiado a h1.

Cuando el vapor pasa a través del compresor sus condiciones cambian de C a D. La presión se eleva a la presión de condensación pk.

La temperatura se eleva a tov que es más alta que la temperatura de condensación tk, como consecuencia de que el vapor ha sido fuertemente recalentado. Más energia en forma de calor le ha sido también introducido y por

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