tipos de enfriamientos dela refrigeracion

Métodos de Enfriamiento

Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras.
Más tarde se consiguió el enfriamiento artificial mediante los métodos de compresión y de absorción.
El método por compresión es el más utilizado, sin embargo el método por absorción solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en la trigeneración.
Otros métodos son mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura; mediante una sustancia fría, como antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo.
Otra posibilidad, aún en investigación y sin aplicación comercial, es utilizar el efecto magnetocalórico.¹
Al igual que se puede aprovechar diferencias de temperatura para producir calor, para crear diferencias de calor, se requiere energía. A veces se llama refrigeración simplemente a mejorar la disipación de calor, como en la refrigeración de los motores térmicos, o simplemente la ventilación forzada para sustituir aire caliente por aire más fresco.

Tipos de ciclos.

Ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor.

En este ciclo de refrigeración el refrigerante de evapora y se condensa alternadamente para luego comprimirse en la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos:

• Compresión isentrópica en un compresor.
• Disipación de calor a presión constante en un condensador.
• Estrangulamiento en un dispositivo de expansión.
• Absorción de calor a presión constante en un evaporador.

De acuerdo a los procesos anteriores, el refrigerante entra al compresor en el estado 1 como vapor saturado y se comprime isentrópicamente hasta la presión del condensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión isentrópica, hasta un valor muy superior al de la temperatura del medio circundante. Después el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado en el estado 2 y sale como líquido saturado en el estado 3, como resultado de la disipación de calor hacia el entorno. El refrigerante, como líquido saturado en el estado 3, se dilata hasta la presión del evaporador al pasarlo por una válvula de expansión o por un tubo capilar. La temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra en el evaporador en el estado 4 como vapor húmedo de baja calidad y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado. El refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor completando el ciclo. .²

Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor.

Difiere de uno ideal debido a situaciones irreversibles que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes de irreversibilidad son la fricción del fluido y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores. El proceso de compresión real incluye efectos de fricción, los cuales incrementan la entropía y la transferencia de calor lo cual puede aumentar o disminuir la entropía dependiendo de la reacción.

Sistemas de refrigeración en cascada.

Un ciclo de refrigeración en cascada consiste el efectuar el proceso de refrigeración por etapas es decir dos o más ciclos de refrigeración que operan en serie. En un ciclo de refrigeración de dos etapas, los ciclos de conectan por medio de un intercambiador de calor en medio el cual sirve como el evaporador para el ciclo superior y como condensador en el ciclo inferior. Suponiendo que el intercambiador de calor esta bien aislado y que las energías cinéticas y potenciales son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor del fluido en el ciclo superior. En el sistema de cascada los refrigerantes en ambos ciclos de suponen iguales.³

Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas.

Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor se puede sustituir por una cámara de mezclado puesto que tiene las mejores características de transferencia de calor. A dichos sistemas se les denomina sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas. El proceso de compresión en este sistema es similar a una compresión de dos etapas. Y el trabajo del compresor disminuye.

Sistemas de refrigeración de propósito múltiples con un solo compresor.

Algunas aplicaciones requieres refrigeración a más de una temperatura. Esto puede lograse con una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes, sin embargo un modelo mas práctico es enviar todos lo flujos de salida de los evaporadores a un solo compresor y dejar que este maneje el proceso de compresión para el sistema completo.

Sistemas de refrigeración por absorción.

Otra forma de refrigeración cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a una temperatura de 100 a 200º C es la refrigeración por absorción. Como su nombre lo indica los sistemas se refrigeración por absorción implican la absorción de un refrigerante por un medio de transporte. El sistema de refrigeración por absorción mas utilizado es el sistema amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el agua (H2O) es el medio de transporte