Componentes Esenciales del Ciclo de Refrigeración: Funcionamiento y Tipos

Compresores: Función y Tipos

Los compresores aspiran el vapor del evaporador y lo impulsan hacia el condensador. Esto se consigue mediante una aportación de energía mecánica desde el exterior.

Se clasifican según su aplicación y diseño:

Clasificación por Cilindros

• Los de un solo cilindro son utilizados en refrigeradores domésticos.
• Los de varios cilindros son utilizados en instalaciones industriales.

Clasificación por Construcción

• Compresores Herméticos: Son aquellos en los que el motor y el compresor están montados juntos en la misma unidad sellada herméticamente.
• Compresores Semi-Herméticos: Usados en grandes instalaciones. Nota: No pueden utilizar amoníaco como refrigerante, ya que este atasca los motores eléctricos.
• Compresores Abiertos: Usados en plantas frigoríficas muy grandes que utilizan amoníaco. Estos tienen el motor separado del compresor. En estas aplicaciones también se utilizan los compresores de tornillo.

Condensadores: Extracción de Calor

El condensador extrae el calor del refrigerante en estado gaseoso. Este calor es la suma del calor absorbido por el evaporador y el calor producido durante la compresión.

Según el medio utilizado para extraer el calor, se clasifican en condensadores por aire o por agua.

Tipos de Condensadores

• Condensadores Tubulares (por agua): El refrigerante circula por el interior de los tubos, mientras que el agua pasa entre ellos.
• Condensadores Evaporativos: Utilizan agua y aire para el enfriamiento. El aire es movido por ventiladores. El intercambio de calor se realiza entre el agua que cae en forma de lluvia y el aire que circula a contracorriente.
• Torres de Refrigeración: Similares a los condensadores evaporativos, pero incorporan placas deflectoras. Suelen usarse en grandes instalaciones.
• Condensadores de Aire: Para pequeñas instalaciones, se utiliza el aire como único medio de enfriamiento. Sin embargo, se necesitan grandes superficies externas en los tubos de condensación.

Válvula de Expansión: Control de Presión y Flujo

La válvula de expansión proporciona una diferencia de presión entre los lados de alta y baja presión del sistema.

Mecanismos de Expansión

• Tubo Capilar: Se utiliza entre el condensador y el evaporador. Es válido solo en pequeñas instalaciones.
• Válvulas Termostáticas: Se utilizan para regular grandes cantidades de refrigerante. Están dotadas de un bulbo colocado a la salida del evaporador que contiene una pequeña cantidad de líquido.

Funcionamiento de la Válvula Termostática

El resto del bulbo, el tubo capilar y la parte superior de la membrana están llenos de vapor saturado a la presión que corresponde a la temperatura del bulbo. Por debajo de la membrana, la presión es la de la evaporación.

La diferencia entre estas dos presiones determina la apertura de la válvula en relación con la presión del muelle.

El gas saturado aparece cuando se interrumpe la evaporación en la parte superior del evaporador, iniciando un recalentamiento en la salida.

La relación fundamental es:

T_bulbo = T_evaporación + Recalentamiento

Dependiendo de la cantidad de refrigerante en el evaporador, el vapor estará más o menos recalentado. Si la presión del vapor y la temperatura se elevan en el bulbo, esto produce que el diafragma se deforme, abriendo la válvula y dejando pasar más cantidad de líquido al evaporador. En caso contrario, el funcionamiento se invierte.

Evaporador: Intercambio y Absorción de Calor

El evaporador es un intercambiador de calor que absorbe calor del medio en el que se encuentra, enfriándolo. Normalmente opera con circulación forzada de aire mediante ventiladores y utiliza tubos con aletas para aumentar su superficie de intercambio.

Recipiente de Líquido (Acumulador)

Si todo el refrigerante se evaporara en el evaporador, este se vaciaría. Por lo tanto, se debe disponer de un recipiente de líquido.

Este recipiente está sometido a una presión mayor. Debido a esta diferencia de presiones, el líquido pasaría de forma brusca al evaporador. Para evitarlo, se intercala una válvula de estrangulación entre estos dos elementos.

Importancia de la Carga Correcta de Refrigerante

La carga de refrigerante debe ser correcta:

• Si la carga es excesiva, el líquido sobrante se seguirá evaporando después del evaporador.
• Si la carga es insuficiente, el líquido se evaporará antes de llegar al final del evaporador.