Sistemas de Refrigeración: Principios, Componentes y Tipos Esenciales

Principios y Tipos de Sistemas de Refrigeración

La refrigeración es un proceso fundamental en diversas aplicaciones, desde la conservación de alimentos hasta la climatización de espacios. Comprender sus principios y los diferentes sistemas es clave para su implementación eficiente.

Conceptos Fundamentales en Refrigeración

• Equipo de Refrigeración: Una máquina térmica diseñada para transferir calor desde un foco frío a otro más caliente. Este proceso requiere un trabajo externo y consume energía.
• Bomba de Calor: Una máquina frigorífica que toma calor de un espacio frío y lo transfiere a otro más caliente, gracias al trabajo aportado desde el exterior. Su principio es similar al de un equipo de refrigeración, pero su objetivo principal es el calentamiento.
• Empleo de Ciclos de Refrigeración: Para transportar calor desde un foco a baja temperatura a otro, es necesaria la aportación de energía. En este proceso interviene un fluido refrigerante que sufre transformaciones cíclicas.

Sistemas de Refrigeración por Compresión

Este es uno de los sistemas de refrigeración más comunes, basado en el cambio de estado del fluido refrigerante mediante un compresor.

Componentes Principales de la Refrigeración por Compresión:

• Compresor: Bombea el fluido refrigerante, provocando su movimiento y aumentando su presión y temperatura.
• Condensador: El fluido refrigerante, a elevada temperatura y presión, atraviesa un conducto donde libera calor al ambiente exterior a presión constante, cambiando de estado gaseoso a líquido.
• Válvula de Expansión: Su función es permitir que el refrigerante pase desde la parte de alta presión a la de baja presión, enfriando el fluido al expandirse.
• Evaporador: En esta sección, el refrigerante, a baja presión y temperatura, absorbe el calor del área refrigerada a presión constante, cambiando de estado líquido a gaseoso.

Sistemas de Refrigeración por Absorción

La refrigeración por absorción es un método para producir frío que, al igual que el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que las sustancias absorben calor al cambiar de estado. Sin embargo, en lugar de un compresor mecánico, se basa en la capacidad que tienen algunas sustancias de absorber otras.

Existen dos sistemas principales de refrigeración por absorción:

• Amoníaco-Agua (NH₃+H₂O): Utilizado comúnmente en aplicaciones de baja temperatura.
• Agua-Bromuro de Litio (H₂O+LiBr): Frecuente en sistemas de aire acondicionado y refrigeración de media temperatura.

Componentes Principales de la Refrigeración por Absorción:

• Generador: Calienta la solución para separar el refrigerante del absorbente.
• Condensador: El refrigerante gaseoso libera calor y se condensa.
• Evaporador: El refrigerante líquido absorbe calor del espacio a enfriar y se evapora.
• Absorbedor: El absorbente recupera el refrigerante gaseoso, formando una solución que vuelve al generador.

Sistemas de Refrigeración Evaporativa

La refrigeración evaporativa es un proceso de transferencia de calor y masa basado en la conversión de calor sensible en calor latente. El aire no saturado es enfriado por exposición al agua más fría en condiciones de aislamiento térmico, a entalpía constante, llegando a la saturación adiabática.

Tipos de Refrigeración Evaporativa:

• Directos: El agua se evapora directamente en la corriente de aire que se desea enfriar, aumentando la humedad de la misma. La temperatura del agua se aproxima a la temperatura del bulbo húmedo del aire. Son económicos y eficaces, pero presentan un riesgo de proliferación de Legionella.
• Indirectos: La evaporación se efectúa en una corriente secundaria de aire, la cual intercambia calor sensible con la corriente primaria que no recibe humedad. Esto evita el riesgo de Legionella en el aire tratado.
• Mixtos: Son una mezcla de los dos tipos anteriores, donde se conectan en serie un enfriador indirecto y otro directo. Puede disponerse de una batería de expansión directa de apoyo a las dos etapas. Aunque ofrecen mayor flexibilidad, también conllevan un riesgo de Legionella si no se mantienen adecuadamente.

  La instalación típica incluye:

  • Enfriador indirecto
  • Enfriador directo
  • Batería de expansión directa de apoyo