Fundamentos de Refrigeración Industrial: Procesos, Ciclos y Equipos

1. Procesos Químicos

La refrigeración es fundamental en diversos procesos industriales, tales como:

• Licuefacción del cloro.
• Refrigeración de disolventes por condensación.
• Separación de parafinas del petróleo.
• Separación del aire y sus componentes.
• Control de reacciones orgánicas.

2. Producción de Frío

Se define como aquellos procesos en los que un fluido frigorífico experimenta un enfriamiento al someterse a un proceso físico.

Procesos principales:

• Cambios de fase.
• Expansión de gases.
• Efectos eléctricos o magnéticos.

3. Máquina Frigorífica y Conceptos Básicos

Consiste en la extracción de calor del espacio que se desea enfriar (foco frío) para cederlo al medio ambiente, que se encuentra a una temperatura superior (foco caliente). El fluido que transporta el calor se denomina fluido refrigerante.

Conceptos clave:

• Frigoría: Cantidad de calor que hay que extraer a 1 kg de agua para que baje su temperatura 1 grado.
• Eficiencia: Calor absorbido / (Calor cedido - Calor absorbido).
• Potencia frigorífica: Cantidad de calor absorbido por unidad de tiempo (se mide en frigorías/hora).
• Potencia frigorífica específica: Potencia frigorífica por unidad de potencia absorbida por la instalación.
• Producción frigorífica específica: Cantidad de calor absorbido por unidad de peso de un fluido frigorífico.

4. Características del Fluido Frigorífico

Un refrigerante ideal debe poseer las siguientes propiedades:

• Cambiar de estado con facilidad.
• No formar mezclas explosivas.
• No ser corrosivo ni tóxico.
• Tener un calor latente de vaporización elevado.

Ejemplos: NH3 (amoniaco), SO2 y freones.

5. Refrigeración por Absorción

Su funcionamiento es similar al de compresión: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y se condensa para recomenzar el ciclo. La diferencia radica en que, en lugar de un compresor, el ciclo se cierra mediante la absorción del refrigerante y la posterior separación de la disolución por medio de calor. Existen dos tipos principales: amoniaco-agua y agua-bromuro de litio.

6. Refrigeración por Compresión

El refrigerante en estado líquido pasa al evaporador, controlado por una válvula de expansión. Mediante la estrangulación, se produce una bajada de presión que provoca que el refrigerante hierva, absorba el calor del recinto y lo transfiera al líquido. Posteriormente, el refrigerante entra en el compresor en forma de gas comprimido. Finalmente, llega al condensador donde, mediante un fluido exterior (agua o aire), se extrae el calor, enfriándose y pasando a estado líquido para reiniciar el ciclo.

7. Componentes del Sistema

Equipos principales:

• Compresor: Semiherméticos (una o doble etapa), herméticos, abiertos, de tornillo y scroll.
• Condensador: Aire alrededor de un conjunto tubular o gas a través de un serpentín enfriado por agua.
• Válvula de expansión: Dispositivo (como las termostáticas con bulbo palpador) que proporciona la diferencia de presión necesaria entre los lados de alta y baja presión.