Principios de Refrigeración: Procesos y Sistemas

Procesos Químicos y Refrigeración

Aplicaciones en la Industria

Los procesos químicos juegan un papel crucial en diversos sistemas de refrigeración. Algunos ejemplos notables incluyen:

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

Producción de Frío

La producción de frío se basa en procesos físicos que enfrían un fluido frigorífico. Estos procesos se dividen en dos categorías principales:

2.a Cambios de Fase

Estos procesos implican la transición del fluido frigorífico entre diferentes estados, como líquido a gas, para absorber calor del entorno.

2.b Otros Procesos

Además de los cambios de fase, otros procesos como la expansión de gases y los efectos eléctricos o magnéticos también pueden utilizarse para generar frío.

Máquinas Frigoríficas

3.a Principio de Funcionamiento

Una máquina frigorífica extrae calor de un espacio específico (foco frío) y lo transfiere al medio ambiente (foco caliente). El fluido responsable de transportar este calor se denomina fluido refrigerante.

3.b Terminología Clave

• Frigoría: Cantidad de calor necesaria para bajar la temperatura de 1 kg de agua en 1 grado Celsius.
• Eficiencia: Relación entre el calor absorbido y el calor cedido.
• Potencia Frigorífica: Cantidad de calor absorbido por unidad de tiempo (frigorias/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 del fluido frigorífico.

Características del Fluido Frigorífico

Un fluido frigorífico ideal debe poseer las siguientes características:

• Facilidad para cambiar de estado
• No formar mezclas explosivas
• No ser corrosivo ni tóxico
• Elevado calor latente de vaporización

Ejemplos comunes de fluidos frigoríficos incluyen amoníaco (NH3), dióxido de azufre (SO2) y freones.

Refrigeración por Absorción

Este sistema funciona de manera similar a la refrigeración por compresión, pero utiliza un proceso de absorción y separación para cerrar el ciclo en lugar de un compresor. Existen dos tipos principales:

• Amoníaco-agua
• Agua-bromuro de litio

Refrigeración por Compresión

Ciclo de Refrigeración

1. El refrigerante líquido pasa a través de una válvula de expansión, lo que reduce su presión y lo hace hervir.
2. Al hervir, el refrigerante absorbe calor del entorno.
3. El compresor comprime el refrigerante gaseoso, aumentando su temperatura.
4. En el condensador, el refrigerante caliente transfiere calor al medio ambiente y se condensa de nuevo a líquido.
5. El ciclo se repite.

7.a Componentes Principales

• Compresor: Disponible en varios tipos, como semiherméticos, herméticos, abiertos, de tornillo y scroll.
• Condensador: Enfría el refrigerante gaseoso mediante aire o agua.
• Válvula de Expansión: Controla el flujo de refrigerante y la diferencia de presión entre los lados de alta y baja presión. Las válvulas termostáticas son un tipo común.

7.b Función de la Válvula de Expansión

La válvula de expansión es esencial para mantener la diferencia de presión necesaria para que el ciclo de refrigeración funcione correctamente.