Refrigeracion

INTRODUCCIÓN

El hielo natural fue usado para enfriar desde tiempos antiguos, transportándose de zonas frías a zonas calientes o se guardaba el hielo en el invierno para usarse en verano. En 1755, William Cullen produjo un poco de hielo en el laboratorio evaporando éter por medio de vacío, este proceso no es cíclico pues cuando el éter se evapora por completo la refrigeración termina.

En 1803, se inventó la “caja de hielo”, primer refrigerador doméstico que funciona poniendo hielo en un lugar elevado generando convección, fue usado por más de un siglo. En 1805, Oliver Evans describió un mecanismo que haciendo uso de un compresor (operado por un motor) permite refrigeración continua, fue construido y patentado por Jacob Perkins, en 1835; por otro lado, en 1810, John Leslie demostró el principio básico de un sistema de refrigeración por absorción de vapor que alimenta al mecanismo con calor y utiliza una pequeña bomba para mantener el flujo dentro del sistema. En 1922, dos estudiantes suizos, Platen y Munters diseñaron un sistema por absorción sin bomba. En 1911, General Electric fabricó el primer refrigerador mecánico doméstico y, en 1931, la compañía Electrolux construyó el primer refrigerador por absorción doméstico basado en el sistema de Platen y Munters. La refrigeración es un proceso que se ha vuelto común en nuestra vida diaria, ha evolucionado a lo largo de los años, tanto en su comprensión como en la fabricación de los dispositivos que la hacen posible y las diversas sustancias que son utilizadas como refrigerantes.

REFRIGERACIÓN

Se define como el proceso de mantener un producto o espacio a una temperatura menor a la de sus alrededores. Este concepto no debe confundirse con el enfriamiento, el cual implica una disminución en la temperatura, no necesariamente menor a la de los alrededores.

Por ejemplo, cuando se deja que una taza de café disminuya su temperatura estamos enfriando pues la mínima temperatura disponible es la del ambiente en ese momento; por otro lado, si agregamos hielo tenemos un proceso de refrigeración pues la temperatura final es menor que la de los alrededores

En general se define refrigeración como cualquier proceso de eliminación de calor, concretamente como la rama de la ciencia que trata con los procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura de un espacio o material a una temperatura inferior con respecto al ambiente exterior.

Para lograr lo anterior, debe sustraerse calor del cuerpo que va a ser refrigerado y ser transferido a otro cuerpo cuya temperatura es inferior a la del cuerpo refrigerado. Debido a que el calor eliminado del cuerpo refrigerado es transferido a otro cuerpo, es evidente que refrigeración y calefacción son en realidad los extremos opuestos del mismo proceso. A menudo, solo el resultado deseado distingue a uno del otro.

TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de calor se produce naturalmente entre dos sustancias de diferentes temperaturas que están en contacto la una con la otra. El calor fluye siempre de una sustancia caliente a otra más fría. El calor hace que los sólidos se transformen en líquidos o gases, o que los líquidos se transformen en gases. El enfriamiento invertiría el proceso.

Modos de transferencia de Calor

• Conducción: ocurre cuando la energía es transmitida por contacto directo entre las moléculas de un cuerpo simple o entre las de dos o más cuerpos. La mayoría de los metales son buenos conductores de calor. Esto explica por qué la mayoría de los metales no calentados dan una sensación de frío y cuando uno los toca el calor de la mano se pierde rápidamente. Los materiales que no son buenos conductores de calor se denominan aislantes, estos son muy importantes en refrigeración para las paredes de las cámaras frías y el aislamiento de las tuberías.

• Convección: ocurre cuando el calor se desplaza de un lugar a otro por medio de fluidos. Las corrientes que se forman se conocen como de convección y son producidas por el cambio de densidad del fluido, el de mayor temperatura es más liviano y tiende a subir dejando lugar al fluido más frío y pesado. El humo que se desprende del fuego es un buen ejemplo. En un recinto donde se usa aire acondicionado, el aire se enfría a nivel superior volviéndose más pesado que el aire circundante y cae al nivel inferior dejando su lugar al aire más caliente que se eleva para seguir con el ciclo.

• Radiación: el principal ejemplo es la irradiación de calor del sol. En refrigeración no se usa este método para desplazar el calor, aunque, por supuesto la radiación solar que se recibe sobre los edificios y a través de las ventanas se tiene en cuenta en el cálculo de la carga de calor para los aparatos de refrigeración y aire acondicionado. Obsérvese que el calor se irradia únicamente de un objeto caliente a su entorno más frío. Nunca se puede hablar de un “radiador de frío”.

REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

En los sistemas de refrigeración o climatización el calor es bombeado del interior al exterior del recinto. Los principios de funcionamiento de la refrigeración por compresión de vapor en forma simplificada pueden dividirse en cuatro operaciones: evaporación, compresión, condensación y expansión.

Durante la evaporación, el calor se absorbe del aire o del proceso que habrá de ser enfriado por el refrigerante que se evapora. Este refrigerante en estado gaseoso es aspirado por el compresor el cual obtiene su energía de un motor eléctrico o de otro medio mecánico motorizado. El compresor comprime el refrigerante gaseoso aumentando su presión, el gas a alta presión va al condensador donde por sus condiciones de presión y temperatura es condensado por la acción del aire ambiente o el agua. Este refrigerante líquido a alta presión es conducido hacia el evaporador nuevamente a través de un dispositivo de expansión en el cual baja su presión disminuyendo su temperatura dejándolo listo para iniciar el ciclo.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

BASICO

INDUSTRIAL

APLICACIONES

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