Funcionamiento y Componentes de Sistemas de Refrigeración por Compresión

Funcionamiento del Ciclo de Refrigeración por Compresión

El vapor saturado proveniente del evaporador llega al compresor, donde se realiza una compresión adiabática con aumento de temperatura (100°C) y de presión (0,6-8 bar). Esta transformación se realiza con la aportación de trabajo externo (W).

En el condensador, el vapor está a una temperatura mayor que la del ambiente, por tanto, cede calor (Qc), manteniendo constante la presión, mientras se produce, primero, un enfriamiento seguido de una condensación hasta convertirse en líquido saturado. Al pasar de vapor a líquido hay una gran reducción de volumen, con lo cual el fluido pasa a un estado líquido a alta presión.

El refrigerante pasa por el secador para evitar que la válvula de expansión se bloquee por la humedad residual de la compresión.

Se hace pasar el fluido por la válvula de expansión (tubo capilar), donde se produce una transformación adiabática con un ligero aumento del volumen y gran disminución de presión (8-0,6 bar) y temperatura (-23°C). Debido a la gran reducción de presión, el líquido ahora hierve a -23°C. Una parte del líquido se vaporiza, y en el punto 4 hay vapor húmedo.

El vapor húmedo, a su paso por el evaporador, que se encuentra en el recinto que queremos refrigerar, absorbe calor del foco frío (Qf) por encontrarse a menor temperatura que éste. Se completa la vaporización del fluido a medida que aumenta su volumen hasta llegar a la entrada del compresor (25°C), donde comienza de nuevo el ciclo.

Componentes Principales de un Sistema de Refrigeración

Compresor

• Aspira los vapores de fluido frigorífico procedentes del evaporador para aumentar su presión y temperatura y llevarlos al condensador.

Generalmente está movido por un motor eléctrico y es el dispositivo del circuito que recibe el trabajo externo. Pueden ser centrífugos o volumétricos y, a su vez, alternativos o rotativos. Los volumétricos basan su funcionamiento en la compresión del fluido; los centrífugos en el aumento de su velocidad.

En las instalaciones de refrigeración por compresión, los compresores más utilizados son los alternativos de émbolo. Los rotativos se emplean cuando el caudal de fluido refrigerante es grande y el salto de presiones es moderado. Los centrífugos se utilizan cuando el caudal es muy elevado y la relación de compresión es pequeña.

En los circuitos frigoríficos domésticos se emplea un compresor de pistón hermético. Encerrado en una cápsula de chapa, el grupo hermético se compone de motor eléctrico y el compresor de pistón. El depósito está parcialmente lleno de aceite para engrasar el compresor y el volumétrico estante hace de despótico del líquido refrigerante.

Condensador

• Es un intercambiador de calor que permite que los gases que salen del compresor, a alta presión y temperatura, pasen de estado gaseoso a líquido, cediendo calor al ambiente.

El enfriamiento del condensador para realizar el cambio de estado puede realizarse en el aire o al agua. En las instalaciones más simples, el enfriamiento se produce sin medios mecánicos adicionales; en instalaciones más potentes puede usarse un ventilador para forzar la corriente del aire o puede ir sumergido en el agua.

Válvula de Expansión

• Debe asegurar la alimentación automática del evaporador a una presión constante; se encarga de dosificar el refrigerante que va hacia el evaporador.

Evaporador

• Enfría el medio a la temperatura deseada (misma forma que el condensador): es un tubo por el que circula el fluido que funciona como intercambiador de calor.

En las bombas de calor, evaporador y condensador intercambian su función para actuar como sistema frigorífico o calefacción.

Aplicaciones de los Sistemas de Refrigeración

• En la industria agroalimentaria para conservación de alimentos (refrigerados o congelados).
• Distribución de productos perecederos (camiones frigoríficos).
• En la pesca: conservación de pescados frescos a bajas temperaturas (sin congelar); o conservación durante mucho tiempo mediante la ultracongelación (se pueden envasar directamente del mar y comercializar).
• Sistemas de acondicionamiento de aire.
• En medicina para preservar sangre, órganos, vacunas y medicamentos.

Funcionamiento de la Válvula de 4 Vías en Bombas de Calor

• Las flechas indican el flujo (sentido) de circulación del refrigerante.
• La bobina no está activa, el émbolo donde está la bobina eléctrica es empujado por el muelle.
• Este émbolo a su vez empuja la campana de comunicación de dos de las tres tuberías que salen por la parte baja dejando en comunicación dos tubitos por la parte de baja presión y dos por la parte de alta presión.
• Uno que es el superior que viene de la tubería de alta del compresor y el otro el que nos queda en la parte baja.
• Como consecuencia de esto, la presión llega a la parte derecha del armazón y empuja la corredera hacia la izquierda comunicando los dos tubos gruesos que son el evaporador y la aspiración del compresor.
• De esta manera queda por los otros dos la descarga del compresor y la salida hacia el condensador.

Importante: en modo verano, el evaporador está dentro del local, y el condensador está fuera en la calle. Sin embargo, en modo invierno, el condensador pasa a ser el aparato que está dentro del local y el evaporador el que está en la calle.

Otra cosa muy importante es que cada fabricante puede poner la función verano o la función invierno de la válvula de 4 vías como le apetece. No hay norma establecida, es decir, algunos fabricantes ponen la función verano con la bobina activada y otros con la bobina desactivada.