Ciclo de Refrigeración

—INTRODUCCIÓN 

• —La refrigeración es el proceso que consiste en el mantenimiento, supervisión y mantenimiento de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio.

• —Un refrigerante es un producto químico líquido o gas, fácilmente licuable, que se utiliza para servir de medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina térmica, y concretamente en aparatos de refrigeración. Los principales usos son los refrigeradores y los acondicionadores de aire.—

ELEMENTOS DE UN CICLO DE REFRIGERACIÓN

• —Los elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una válvula de Joule-Thompson, un evaporador y un compresor, además del medio refrigerante.

EVAPORADOR 

• En el calentador que muestra la figura, el propósito es vaporizar completamente la corriente “2”. Las corrientes “2” y “3” son de flujos y composiciones iguales, pero el calor suministrado a través del intercambiador de calor hace que sus temperaturas y presiones sean diferentes. Un balance de energía en el evaporador es el siguiente.

                                               

COMPRESOR 

• El compresor que muestra la Figura 1 opera isoentrópicamente. Las corrientes “3” y “4” son de flujos y composiciones iguales pero se requiere un trabajo de compresión que se calcula con la siguiente ecuación:

CONDENSADOR

• El análisis de los grados de libertad el condensador del ciclo de refrigeración de la figura es el mismo del evaporador, es decir, C + 4. En este caso, se especifica la caída de presión y el ciclo converge satisfactoriamente.

TIPOS DE REFRIGERACIÓN

REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN 

• La refrigeración por compresión consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro. 

• La refrigeración por compresión se logra evaporando un gas refrigerante en estado líquido a través de un dispositivo de expansión dentro de un intercambiador de calor, denominado evaporador. 

• Para evaporarse este requiere absorber calor latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a vapor.

• Durante el cambio de estado el refrigerante en estado de vapor absorbe energía térmica del medio en contacto con el evaporador, bien sea este medio gaseoso o líquido. 

• A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina carga térmica. Luego de este intercambio energético, un compresor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo dentro de otro intercambiador de calor conocido como condensador y hacerlo líquido de nuevo.

• En este intercambiador se liberan del sistema frigorífico tanto el calor latente como el sensible, ambos componentes de la carga térmica.

• Ya que este aumento de presión además produce un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del fluido refrigerante -y producir el subenfriamiento del mismo- es necesario enfriarlo al interior del condensador; esto suele hacerse por medio de aire y/o agua conforme el tipo de condensador, definido muchas veces en función del refrigerante. 

• De esta manera, el refrigerante en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través de la válvula de expansión y repetir el ciclo de refrigeración por compresión.

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN

• Es un medio de producir frío , aprovecha que ciertas sustancias absorben calor al cambiar de estado líquido a gaseoso. El ciclo se hace mediante un compresor, se basa físicamente en la capacidad que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua, en fase de vapor.

Máquina de ciclo de efecto simple amoníaco/agua

• En el generador. La solución amoníaco/agua es llevado a ebullición, gracias a una aportación calorífica asegurada por un quemador que funciona a gas natural. El fluido refrigerante (amoníaco) se vaporiza y se separa del agua bajo una presión próxima a 20 bares . Es enviado hacia el condensador. En este, el amoníaco se condensa por enfriamiento gracias al aire exterior.

• El amoníaco líquido luego se dirige hacia el evaporador, donde se detiene. La presión del amoníaco en el seno de este evaporador está próxima a los 4 bares. A causa de la variación de presión, el amoníaco se vaporiza absorbiendo las calorías del circuito de utilización (temperatura en el evaporador está próxima a los + 3 ° C). 

• Estos vapores de amoníaco pasan luego por el aparato de absorción, y son absorbidos por el agua proveniente de la separación amoniaco agua que se produjo en el generador

REFRIGERANTES MAS UTILIZADOS 

• Los refrigerantes HCFC R22, y el HFC R404a / R507 son inofensivos y seguros, las componentes del sistema de refrigeración son simples, comerciales y de fácil instalación, pudiéndose usar prácticamente todas las tecnologías de compresores.