Funcionamiento y Componentes de Máquinas Frigoríficas y Bombas de Calor

Máquina frigorífica: constitución

Las máquinas frigoríficas más extendidas son las de compresión, constituidas por: el compresor, el condensador, el sistema de expansión y el evaporador.

Proceso de funcionamiento

1. Compresión: Se aumenta la presión del fluido en el compresor para facilitar la condensación y posibilitar la circulación del fluido (es necesario aportar trabajo, W).
2. Condensación: El fluido se licúa en el condensador, este cambio supone una cesión de calor de Q1 calorías.
3. Expansión: El fluido es sometido a un proceso de expansión en el sistema de expansión. La válvula de expansión reduce la presión del fluido hasta alcanzar la del evaporador. Este proceso provoca el enfriamiento del fluido.
4. Evaporación: Al llegar al evaporador, el fluido se evapora, y para efectuar este nuevo cambio de estado, ha de tomar una cantidad de calor, Q2, produciéndose el enfriamiento del recinto que queremos refrigerar.
5. Recuperación: Tras la evaporación, el fluido recupera las condiciones iniciales.

Todas las transformaciones se hacen en forma de calor latente.

Tipos de bombas de calor

1. Bomba de calor agua-agua: Se emplean habitualmente para climatizar viviendas, pabellones, almacenes, etc.
2. Bomba de calor aire-aire: El modelo más elemental es el constituido por los equipos de ventana, que funcionan de la siguiente manera:
   • El aire frío procedente del exterior (10ºC) atraviesa el evaporador. El fluido toma calor de él para evaporarse y el ventilador lo devuelve al exterior a 4ºC.
   • El aire del interior del local (20ºC) atraviesa el condensador y el fluido, al condensarse, cede calor a este aire y el ventilador lo devuelve al interior a 32ºC.
3. Suelo-aire y suelo-agua: Utilizan como foco frío el suelo y los tubos del evaporador se entierran en zanjas a una profundidad de 2m. A esta profundidad, la temperatura del suelo es constante, pero el mayor inconveniente es el bajo coeficiente de transferencia térmica entre el suelo y el fluido.

Componentes de los frigoríficos actuales

1. La unidad compresora: Está situada en la parte inferior y está compuesta por el compresor y el motor eléctrico que lo acciona.
2. El condensador: Está situado en la parte posterior y está en contacto con un enrejado metálico. El calor del refrigerante se disipa al entrar en contacto con el aire de la habitación.
3. El expansor: Es un tubo capilar de cobre, de diámetro entre 0.7 mm y 1.2 mm. Se sitúa en la entrada del evaporador, y este tubo regula la entrada del refrigerante y provoca la caída de presión necesaria para que se produzca la evaporación.
4. El filtro secador: Se encarga de eliminar cualquier rastro de humedad para proteger el sistema contra la corrosión interna.
5. El evaporador: Está en el interior y en él se origina la evaporación del refrigerante y la absorción de calor procedente de los alimentos. El refrigerante entra en el evaporador en estado líquido a alta presión y sale de él en estado de vapor a baja presión.