Fundamentos y Aplicaciones de la Tecnología Frigorífica

Etapas de la Máquina Frigorífica de Carnot

El ciclo de Carnot describe el funcionamiento ideal de una máquina frigorífica, compuesto por las siguientes etapas:

• El compresor: Movido por un motor, aumenta de forma adiabática la presión del fluido refrigerante de P2 a P1 y la temperatura de T2 a T1.
• El condensador: El fluido llega al condensador, que se refrigera por agua fría circulando a contracorriente. El fluido se licúa, cediendo una cantidad de calor Q1 al agua de refrigeración, que de esta forma se calienta.
• El expansor: En el expansor, el líquido enfriado se expande adiabáticamente, disminuyendo su presión y temperatura, con lo cual se vaporiza parcialmente.
• El evaporador: El fluido llega al evaporador, donde se vaporiza casi en su totalidad a presión constante, absorbiendo una cantidad de calor del recinto que se desea enfriar o de una disolución de cloruro de sodio que circula a contracorriente con el vapor a una temperatura mayor. Esta última etapa es una expansión isotérmica del fluido.

Una máquina refrigeradora reversible poseerá la máxima eficiencia, siendo su valor el mismo para todas aquellas que funcionen reversiblemente entre las mismas temperaturas.

Instalaciones Frigoríficas de Absorción

Su fundamento se basa en la capacidad que presentan algunas sustancias para absorber los vapores de otras. En este proceso de absorción se desprende calor, quedando de esta forma el evaporador a baja presión y temperatura. Por el contrario, suministrando calor a la sustancia absorbente, se desprende la sustancia absorbida en forma de vapor.

Máquina Frigorífica de Compresión Mecánica

Diferencias con el ciclo de Carnot:

• La compresión se suele verificar en la región de sobrecalentamiento, ya que resulta prácticamente imposible que la evaporización finalice en el punto A del ciclo de Carnot.
• El líquido condensado se somete a un subenfriamiento antes de sufrir la correspondiente expansión.

Bomba de Calor

El funcionamiento de la bomba de calor es diferente al de una máquina frigorífica. El agua fría que circula por una conducción se enfría en el evaporador, cediendo una cantidad de calor al fluido frigorífico, el cual se evapora. Y el vapor, una vez atravesado el compresor, llega al condensador donde se licúa, cediendo calor al agua caliente que circula a través de un sistema de radiadores.

Aplicaciones Industriales del Frío

El frío industrial tiene diversas aplicaciones, entre las que destacan:

• Conservación de productos alimenticios y agrícolas.
• Conservación de productos biológicos y farmacéuticos.
• Climatización de edificios e instalaciones.
• Obtención de gases.
• Uso en industrias metalúrgicas, químicas, mecánicas, etc.
• Aplicaciones en criocirugía.

Fluidos Frigoríficos

Las propiedades deseables en los fluidos frigoríficos incluyen:

• Elevado calor latente de vaporización.
• Presión de vaporización superior a la atmosférica.
• Baja presión de condensación.
• Elevada conductividad térmica.
• Baja viscosidad.
• Inercia química y estabilidad química.
• Ha de ser inmiscible o totalmente miscible en el aceite del compresor.
• Ha de ser soluble en agua.

Bomba de Calor Reversible

También se puede usar como refrigerador solo con dotar al equipo de una válvula reversible que permita intercambiar las funciones del evaporador y el condensador.