Por:Ana Cristina CandanedoGiuseppe Colamarco

REFRIGERACION

El trabajo de un sistema de refrigeración es enfriar artículos, productos o espacios y mantenerlos a una temperatura mas baja que la temperatura ambiente.

La refrigeración se puede definir como el proceso que saca y transporta calor.

Refrigeración Industrial La refrigeración industrial son aplicaciones de refrigeración

de alta, media, baja y muy baja temperatura, en compresión mecánica hasta –60ºC, que como regla general son más grandes en tamaño que las aplicaciones comerciales.

La característica que las distingue es que requieren tener unos equipos de mayor potencia y con mayores seguridades que las unidades  empleadas  para los servicios de refrigeración comercial.

Algunas aplicaciones industriales típicas son plantas de hielo, grandes plantas almacenadoras de alimentos (carne, pescado, pollos, alimentos congelados, etc.), cervecerías, lecherías y plantas industriales, tales como refinerías de petróleo, plantas químicas, etc.

Componentes Principales

1. Compresor2. Evaporador3. Condensador4. Válvula de Expansión

Un sistema de refrigeración tiene varios componentes que le permiten funcionar. Uno de los componentes más importantes es el compresor, que controla la regulación de refrigerante en la unidad.

Hay varios tipos de compresores que se usan para diferentes tipos de sistemas de refrigeración

Los compresores administran la distribución del refrigerante, absorbiendo energía de las áreas frías y transfiriéndola a áreas más calientes dentro de la unidad

Los compresores se clasifican como abiertos o sellados Los compresores abiertos se usan para aplicaciones

grandes como los que se usan en instalaciones de producción y tienen un motor eléctrico externo

Los compresores sellados herméticamente están encerrados dentro de la unidad, lo que es ideal para los aparatos caseros

Compresores centrífugos: Los compresores centrífugos entran dentro de la categoría dinámica o compresores de refrigerador, Cuando operan a plena capacidad, estos compresores son muy eficientes; Este compresor no es un sistema común, pero tiene el propósito de administrar un aparato grande en un entorno industrial

Compresores de tornillo: Los compresores de tornillo entran en la categoría de desplazamiento de unidades de compresión, pasando el refrigerante a través de husillos mientras comprimen la entrada de gas. Usadas comúnmente en entornos de producción de alimentos.

La ventaja de los compresores de tornillo es que pueden manejar grandes cantidades de refrigerante en comparación con otros compresores en la categoría de desplazamiento positivo

Compresores scroll: Los compresores scroll también entran en la categoría de desplazamiento positivo y se consideran un tipo de compresor generalmente eficiente y el compresor más común en el mercado de la refrigeración.El compresor scroll es notable por su desempeño de compresión fluido y continuo, que reduce la tasa de fugas y aumenta la eficiencia

Compresores de pistón: Usado comúnmente con propósitos comerciales en entornos de producción, el compresor de pistón es similar a un motor de automóvil en su composición. Usando un motor para succionar y luego comprimir el refrigerante en un cilindro, la unidad usa el pistón para iniciar el proceso, permitiendo que una válvula de entrada se abra y cierre cuando se haya alcanzado el nivel apropiado de presión para enfriar la unida de refrigeración.

Las válvulas de entrada y escape están diseñadas para que el flujo del refrigerante viaje en una dirección a lo largo del sistema

CONDENSADOR

Función:Eliminar el calor del sistema de refrigeración producido por el evaporador y compresor.

Proceso:El calor del gas de descarga se cede al agua, aire o a una combinación de ambos.

EVAPORADORFunción:Enfriar el medio a la temperatura deseada, opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de liquido a vapor.

Proceso:

Cuando el refrigerante esta pasando por el evaporador este utiliza el calor del fluido en su alrededor para cambiar de estado pasando a vapor.

VALVULA DE EXPANSION

Función:Suministrar la cantidad correcta de refrigerante al evaporador.

Cada válvula esta diseñada para un refrigerante especifico.Es un controlador en donde el recalentamiento es mayor cuando la válvula tiene una apertura mayor.

VALVULA DE EXPANSION

TEVVALVULA DE EXPANSION

TERMOSTATICA DE DANFOSS

- Disponible en todos los tamaños de capacidad.

EEVVALVULA DE EXPANSION ELECTRONICA

- Contienen un controlador electrónico que recibe señales de entrada de presión y/o temperatura.

Proceso de Expansión Proceso Evaporación Proceso de Compresión Isoentálpico Inicio del proceso de Enfriamiento Proceso de Condensación

En la expansión Isoentálpico, el refrigerante en estado líquido está listo para evaporarse e iniciar nuevamente el ciclo de refrigeración por compresión, todo esto es posible gracias a la válvula de expansión

Aquí el refrigerante a baja presión y baja temperatura, se calienta a presión y temperatura constante, producto del aire que un ventilador a temperatura y presión ambiente la atraviesa a través del evaporador, ocasionando que el refrigerante se evapore, el mismo al cambiar su estado a vapor absorbe energía térmica la cual es conocida también como carga térmica

El compresor aumenta la presión y temperatura en un proceso Isoentálpico, el cual consiste en la compresión reversible del vapor saturado que entra en el compresor ya que el mismo mediante el aumento de la presión condensa al vapor en busca del intercambio de calor que se da con el objetivo de hacerlo líquido.

Proceso de enfriamiento inicia ya sea por medio de agua o aire esto va conforme el tipo de condensador, el cual es definido en función del refrigerante

Aquí se condensa el vapor saturado convirtiéndose en líquido y desplazándose hacia la válvula de expansión todo esto ocurre a presión y temperatura alta ya que esto es lo que permite el cambio de estado del fluido refrigerante

Sistema de Refrigeración

Refrigeración por compresión de un vapor

En el compresor se eleva la presión de la

sustancia que se encuentra en su fase gaseosa en el cual se eleva su temperatura

también.

Proceso Adiabático

La sustancia liquida entra a la válvula donde se disminuye la presión y la de temperatura en un estado cercano a liquido saturado.

Proceso Isobárico

La sustancia liquida entra a la válvula donde se disminuye la presión y la de temperatura en un estado cercano a liquido saturado.

Proceso Isoentálpico

La sustancia se evapora donde toma la energía necesaria

realizándolo así a presión y

temperatura constante.

Proceso Isobárico

REFRIGERACION POR COMPRESION DE VAPOR

Una vez la sustancia se ha evaporado totalmente, entra en el compresor para iniciar un nuevo ciclo al comprimir el gas y llevarlo a vapor sobrecalentado aumentando la presión y la temperatura.

Refrigeración por Compresión de Vapor

VS, ↓P

VSC, ↑P,T,H VS,

↑P,

VH, ↓P,

VS, ↓P,

Refrigeración por Absorción

El ciclo de refrigeración por absorción se basa en la necesidad que tiene el fluido adoptado como refrigerante, de obtener calor de su entorno para poder cambiar del estado líquido al de vapor cuando pasa de una presión más elevada a otra más baja.

Algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como sustancia absorbente (disolvente) y como absorbida (soluto) amoníaco

Refrigeración por AbsorciónEl sistema consta de cuatro etapas que ocurren en distintos equipos: Evaporador, concentrador/generador, absorbedor y condensador.

La refrigeración por absorción no requiere de un compresor, la energía que usa es en forma de calor, por lo que se disminuye el ruido, vibración y peso.

Éste es sustituido por un tanque de absorción en el cual se mezclan dos sustancias.

Implican la absorción de un refrigerante por un medio de transporte.

El sistema de refrigeración por absorción más utilizado es el sistema de amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como el refrigerante y el agua (H2O) como el medio de transporte. Otros sistemas de refrigeración por absorción son los de agua-bromuro de litio y agua-cloruro de litio, en los que el agua sirve como transporte.

• Generador: La solución de NH3-H2O se lleva a ebullición por aporte calórico externo. El fluido refrigerante NH3 se vaporiza y se separa del agua.

• Condensador: el vapor de NH3 condensa por enfriamiento con aire del ambiente exterior.

REFRIGERACION POR ABSORCIÓN

REFRIGERACION POR ABSORCIÓN

• Evaporador: NH3 liquido se evapora a baja presión absorbiendo calor del circuito de utilización.

• Absorbedor: El vapor de NH3 es absorbido por el agua proveniente de la separación amoniaco-agua que se produjo en el generador.

COMPARANDO SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

VentajasInexistencia de elementos móviles.

Alta fiabilidad.Dilatado número de horas de funcionamiento, sin revisiones ni averías.Escaso mantenimiento y pocos controles.Menores costes de explotación y reducción de la demanda punta de electricidad.Fácil integración en procesos industriales.Uso de refrigerantes no agresivos con la capa de ozono.Imposibilidad total de descargas de gases nocivos o peligros hacia la atmósfera.

DesventajasEl precio del sistema de absorción es mayor que el de un sistema convencional, aunque se amortiza más rápidamente por su bajo consumo de energía y mantenimiento.

Rendimiento menor que en el método por compresión , compensa el que la energía proveniente de una fuente calórica sea más económica.

La cristalización, aunque es un problema que puede resolverse sin sustitución de elementos, únicamente con mano de obra y en cuestión de pocas horas.Los aparatos son más voluminosos y requieren inmovilidad.

REFRIGERACION POR ABSORCION

Materiales de Sistema de Refrigeración

• Tuberías (materiales de pared delgada que se unen entre si roscados en la pared del tubo– La mayor parte de las tuberías se fabrican de

cobre ACR.• Circuitos de Evaporador y Condensador

‒ Se utilizan también el aluminio.• Tubería de Conexión para el refrigerante

‒ No se utiliza el aluminio debido a que la soldadura es difícil por lo que se emplea el cobre por su facilidad.

Materiales de Sistema de Refrigeración

Material de los CondensadoresAcero inoxidable, cobre y níquel

Material de los EvaporadoresTuberías de Cobre se utiliza en grandes

evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amoníaco

Tuberías de Acero se utilizan para los más pequeños

Material de las Válvulas de ExpansiónCobre, aluminio

Aislantes Térmicos

Se identifican en base a:

Las características de conductividad térmica, densidad aparentePermeabilidad al vapor de aguaAbsorción de agua por volumen o pesoPropiedades de resistencia mecánica a compresión y flexiónMódulo de elasticidadEnvejecimiento ante la presencia de humedadCalor y radiacionesCoeficiente de dilatación térmica y comportamiento frente a parásitosAgentes químicos y fuego

Aislantes Térmicos: División MIF = Materiales Inorgánicos Fibrosos (lana de roca, fibra de

vidrio, amianto), para aplicaciones desde 0 ºC hasta 650 ºC, según el material.

MlF-f flexibles, en forma de fieltros o mantas MlF-s semirrígidos, en forma de planchas MlF-r rígidos, en forma de planchas o coquillas

MIC = Materiales Inorgánicos Celulares (vidrio celular), para

aplicaciones desde - 50 °C hasta 100 °C, en planchas rígidas.

MIG = Materiales Inorgánicos Granulares (perlita, vermiculita, silicato cálcico).

MlG-b para aplicaciones de baja temperatura, de 40 a 100 °C

(perlita, vermiculita) MlG-a para aplicaciones de alta temperatura, hasta 800 °C

(silicato cálcico).

Aislantes Térmicos: División

• MOC = Materiales Orgánicos Celulares para aplicaciones desde - 50 °C hasta 100 °C.

Corcho Poliestireno Poliuretano Espumas elastoméricas y fenólicas

MRL = Materiales Reflectantes en Láminas enrollables Aluminio Acero Cobre

Aislante Térmico Corcho

aglomerado (k = 0´039 W/(m ºC)), expandido ( k = 0´036 W/(m ºC) ) en tableros (k = 0´042 W/(m ºC)).

Es el material más tradicional ya que, si se instala adecuadamente, se conserva bien durante largo tiempo.

Tiene una buena resistencia mecánica, siendo adecuado para el aislamiento de suelos de cámaras frigoríficas.

Aislante Térmico

Poliestireno expandido (k = 0´03 a 0´057 W/(m ºC)). Material sintético más moderno, más económico y de

montaje más simple, es uno de los más utilizados en instalaciones frigoríficas.

No debe utilizarse en el aislamiento de suelos, debido a su baja resistencia mecánica.

Se suelen presentar en paneles de 1.20 x 0.60 m con espesores de 60, 120 o 140 mm, siendo los de 120 mm los más comunes.

Aislante Térmico

Espuma de poliuretano (k = 0´023 W/(m ºC))Material sintético económico y de fácil manejo.

Puede obtenerse como: Poliuretano conformado: espuma rígida Poliuretano aplicado in situ: aplicarse en el momento Este último método ha sido muy utilizado, ya que la expansión

puede realizarse en el interior del molde que se desea aislar.

Suele aplicarse únicamente en el intervalo de temperaturas entre –30 ºC y 70 ºC, por lo que no puede utilizarse en túneles de congelación con temperaturas muy bajas ni, por ejemplo, en tuberías de vapor.

Aislante Térmico

Espuma sólida de vidrio (foamglas) o vidrio celular ( k = 0´044 W/(m ºC)).

Se presenta en bloques rígidos que permiten su utilización como elementos resistentes y de cerramiento.

Pueden ser utilizado en suelos y superficies cargadas.

Esto disminuye la obra civil de la cámara, ya que sustituye a los materiales tradicionales más su correspondiente aislamiento.

Aislante Térmico

Fibra de vidrio, lana de vidrio o lana mineral Su aplicación se limita a temperaturas superiores a 0 ºC. Se distinguen hasta seis tipos, dependiendo de su densidad

(desde semirrígidos hasta rígidos), con conductividades entre 0.033 W/(m ºC) y 0.044 W/(m ºC)

Espuma rígida de poliestireno extrusionado 0.033 W/(m ºC).

Se comercializa en paneles de 1.25 m por 0.60 m y espesores de 30 mm, 40 mm y 50 mm

Son mecanizados a media madera para eliminar el puente térmico que se origina al unir unos con otros.

Cortinas de Aire

Son la manera más segura para ahorrar energía en los sistemas de refrigeración

Cortinas de Aire

La infiltración del aire en los sistemas de refrigeración es uno de los factores a considerar para el ahorro de energía

Reducen las pérdidas de energía entre las dos zonas. Cuanta más diferencia de temperatura entre interior y exterior mayor pérdida de energía.

Evita la transferencia de aire a través de  la puerta

Mantiene los productos congelados en perfectas condiciones

Evita molestias y peligros como son la niebla, humedad y formación de hielo en la zona de la entrada.

Cortinas de Aire

Diseñadas para impedir que, a través de una puerta abierta, una zona climatizada se vea afectada por flujos de aire exterior.

Las cortinas de aire reducen los costes de energía preservando la refrigeración del interior.

Una cortina de aire eficaz ahorrará un 80% de las pérdidas y en las cavas de refrigeración hasta un 7%.

Cortinas de Aire

La función de estos equipos es disminuir la entrada de calor Se logra que el aire frío quede adentro y el calor quede afuera

del sistema de refrigeración.

Algunas de los beneficios de las cortinas de aire son:- No son focos de infección.- Disminuye notablemente el ingreso de aire desde el exterior.- No interfieren en el ingreso y salida de mercancía.- Son de fácil instalación.- Se pueden instalar de manera horizontal y vertical.

Gracias