DISPOSITIVOS DE ENFRIAMIENTO

La refrigeración es el proceso de extraer el calor del aire interior de un edificio mediante una sustancia refrigerante cuya temperatura es inferior. De esa manera se produce la cesión de calor de la fuente de mayor temperatura, que es el interior del local, a la de menor temperatura que es el refrigerante.

Para efectuar la refrigeración mecánica se aplican las propiedades de cambios de estado físico de las sustancias, como ser la vaporización cuando absorbe calor, pasando del estado liquido al vapor, o la condensación cuando se produce el proceso inverso.

Siguiendo el principio de la producción de frio se basa en las Leyes Fundamentales de los Gases

PRESIÓN – VOLÚMEN- TEMPERATURA

Gay - Lussac

V (Constante) = P/T (Constante)

Boyle - Mariotte

Temperatura Constante

P x V = Constante

Este ciclo se realiza por:

o   Compresión, donde el vapor es aspirado o succionado por un compresor

o   Absorción, donde el vapor es absorbido por otra sustancia.

o   Evaporativa,

CICLO DE REFRIGERACION POR COMPRESION

Se utiliza un refrigerante (R22) que hierve a presión atmosférica normal a – 40°C y para controlar que se vaporice a 5 °C se lo comprime hasta 6 atmosferas, aproximadamente.

El procedimiento consiste en succionar el vapor refrigerante y comprimirlo hasta 20 atmosferas. Esto calienta el gas a 50°C. Este gas a alta temperatura y presión se lo expone a una temperatura de aire exterior de 35°C donde se fuerza el intercambio de calor latente mediante un ventilador. (35°C constituye normalmente la condición de diseño exterior de una instalación de A°A° en verano para Bs As, son datos tabulados). El gas se condensa al ceder su calor latente al exterior, que es más frio, pasando del estado de vapor a líquido, a la misma temperatura de 50°C y a la misma presión de 20 atmosferas.

Esta temperatura surge porque debe estar 15°C por encima de la temperatura exterior facilitando la transferencia de calor latente.

Este líquido se lo devuelve al recipiente inicial a través de una válvula de expansión que provoca una brusca reducción de presión de 20 a 6 atmosferas, en su expansión repentina hace que el líquido caliente se enfríe generándose un vapor con una pequeña cantidad de líquido denominado flash-gas.

Este flash-gas se lo hace pasar por una serpentina de cobre con aletas de aluminio en contacto con el aire interior, donde, ventilador mediante, absorbe calor sensible calentándose y vaporizándose lo poco que se filtro como liquido, generándose así nuevamente un gas a 6 atmosferas de presión y 5°C que nuevamente es absorbido por el compresor.

La temperatura del evaporador debe no ser menor a 5°C porque se genera el riesgo del congelamiento del agua de condensado producida por la deshumectación aire interior.

Se distinguen las siguientes partes del ciclo:

o   Refrigerante: R22, R410, R407c y variables, todos deben tener:

o   Temperatura de ebullición bajas.

o   Bajas presiones de trabajo.

o   No deben ser toxico, explosivos, inflamables, corrosivos ni irritantes.

o   Deben ser inodoro.

o   Debe ser miscible, con el aceite de lubricación empleado.

o   El compresor: los más utilizados son:

o   Alternativo o a pistón.

§  Herméticos (bocha negra, el más utilizado).

§  Semihermeticos.

§  Abiertos.

o   Rotativo

o   A espiral.

o   Axihelicoidal o tornillo.

o   Centrífugos.

o   Condensador:

o   Enfriados por aire: Serpentina de cobre con aletas de aluminio al cual se fuerza pasar aire exterior mediante un ventilador helicoidal o centrífugo. La descarga de vapor caliente entra por el lado superior y sale como liquido a la misma temperatura y presión. Su principal desventaja es la de estar condicionado con la temperatura exterior que es muy variable y cuando es muy elevada decrece su eficiencia.

o   Enfriados por agua: son recipientes que entran en contacto con el agua a temperatura ambiente vinculadas a una torre de enfriamiento que quita el calor ganado en el contacto pudiendo volver a utilizarla. Se los puede clasificar en:

§  Tubo en tubo

§  Casco y tubo o casco y serpentín

§  Placas

Torre de enfriamiento.

Es un dispositivo que recibe el agua impulsada por una bomba circuladora, desde el condensador del equipo frigorífico y la distribuye finalmente pulverizada sobre una superficie plástica laberíntica expuesta a la circulación de aire de un ventilador en sentido contrario para facilitar su evaporación y enfriamiento, siendo recogida en una batea e impulsada nuevamente.

o   Dispositivos de expansión: pueden ser:

o   tubo capilar o,

o   La válvula de expansión termostática, consta de un diafragma en la que actúa por un lado, la presión de un resorte y por el otro, la de un bulbo termostático fijado a la línea de succión en la salida del evaporador. El bulbo se regula de modo que el vapor salga alrededor de 3 a 6°C y si ese valor prefijado aumenta, se refleja en el bulbo que incrementa la presión de un lado del diafragma, abriendo la válvula para permitir la expansión de más cantidad de refrigerante que ingrese al evaporador.

o   Evaporador:

o   Expansión DIRECTA: es un serpentín en la zona de baja presión que produce la reducción de temperatura y extracción de humedad del aire interior que circula mediante un ventilador centrifugo. El evaporador puede captar el calor y humedad interior

o    Expansión INDIRECTA: mediante agua fría, llamas Maquinas Enfriadoras de Líquidos (M.E.L.) estas enfrían agua entre 5 a 10 °C en un intercambiador.

Las unidades enfriadoras con bomba de calor pueden producir agua fría o caliente. Estos equipos logran eliminar calderas  de las sala de maquinas.

INVERSION DEL CICLO FRIGORIFICO  o BOMBA DE CALOR

La inversión del ciclo, lo que hace es invertir el sentido de circulación del refrigerante mediante una válvula inversora de cuatro vías del tipo corredera, accionada por una solenoide. La válvula inversora conmuta el ciclo en invierno y el serpentín del evaporador en contacto con el aire interior pasa a tener gas a 50°C  y sale como un liquido a 50°C entregando al ambiente interior frio, calor latente.

Con solo invertir una válvula estos sistemas permite pasar de un ciclo a otro, tomando el calor del aire exterior. Debe restringirse su uso en zonas de baja temperatura, ya que baja mucho el rendimiento.