Ciclo básico de la refrigeración

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Importante proceso dentro del ramo, requiere de diversos elementos para efectuarse; sin embargo, todavía existe un rezago informativo entre quienes lo llevan a cabo

Gildardo Yáñez

Existen dos presiones en el ciclo básico de refrigeración por compresión, la de evaporación o de baja presión, así como la de condensación o de alta presión.

El refrigerante actúa como medio de transporte para mover el calor del evaporador al condensador, donde es despedido a la atmósfera o al agua de enfriamiento, en el caso de sistemas enfriados por agua. Un cambio de estado líquido a vapor, y viceversa, permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor eficientemente.

El ciclo básico de refrigeración opera de la siguiente forma: el refrigerante líquido a alta presión es alimentado al tanque recibidor a través de la tubería de líquido, pasando por un filtro desecante hacia el instrumento de control, que separa los lados de alta y de baja presión del sistema.

Existen varios instrumentos de control de flujo que pueden emplearse, por ejemplo, la válvula de expansión, que controla la alimentación del refrigerante líquido al evaporador y que, por medio de un pequeño orificio, reduce la presión y la temperatura del refrigerante.

La reducción de presión en el refrigerante líquido provoca que éste hierva o se vaporice, hasta que el refrigerante alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la de su presión.

Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a través del evaporador, el calor del elemento a enfriar fluye a través de las tuberías, haciendo que la acción de ebullición continúe hasta que el refrigerante se encuentre totalmente vaporizado.

La válvula de expansión regula el flujo a través del evaporador para mantener el sobrecalentamiento constante, con el propósito de mantener el diferencial de temperatura que existe entre la temperatura de vaporización y el vapor que sale del evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador cambia, el bulbo de la válvula de expansión registra variación y actúa para modular la alimentación a través de la válvula de expansión a fin de adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. El compresor toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando tanto su presión, como su temperatura.

El vapor caliente, al alcanzar una alta presión, es bombeado fuera del compresor a través de la válvula de descarga hacia el condensador. A medida que pasa a través de éste, el gas a alta presión es enfriado por algún medio externo. En sistemas enfriados por aire se suelen emplear un ventilador y un condensador aletado; en sistemas enfriados por agua, un intercambiador de calor refrigerado por agua.

Evaporación del refrigerante

Mientras el vapor del refrigerante alcanza la temperatura de saturación, correspondiente a la alta presión del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibidor como líquido, repitiéndose nuevamente el ciclo.

Calor de compresión
Cuando se comprime el refrigerante en el cilindro del compresor, se aumenta la presión y se reduce el volumen. El calor de compresión se define como aquel “calor agregado al gas refrigerante que resulta de la energía de trabajo usado en el compresor”. Al calor que debe desechar el condensador se le llama calor de rechazo, consiste en el total de calor absorbido por el refrigerante en el evaporador y en el compresor, o en cualquier calor agregado al sistema debido a ineficiencias del motor (este último aplicable únicamente a compresores herméticos y semiherméticos). Para motocompresores herméticos y semiherméticos, el calor de rechazo es el que produce la carga de refrigeración.

Condensación del refrigerante

Efecto del cambio de la presión en la succión
Si se mantienen constantes todos los factores, al reducirse la presión de succión, el volumen específico del gas de retorno al compresor aumenta. La disminución de la densidad del gas de succión merma el peso del refrigerante bombeado, con la consecuente pérdida de capacidad del compresor. Por lo tanto, para obtener la mayor capacidad y economía de operación es de gran importancia que el sistema de refrigeración opere a las presiones de succión más altas posibles.

Efecto del cambio de presión de la descarga
Un aumento en la presión de descarga provoca un incremento en la relación de compresión, con la resultante pérdida de eficiencia volumétrica. Aun cuando la pérdida de capacidad no es tan grande como la causada por una disminución en la presión de succión equivalente, será bastante perjudicial.




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