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El Ciclo Básico de Refrigeración por Compresión

Existen dos presiones en el ciclo básico de refrigeración por compresión: la de evaporación o de baja presión y la de condensación o de alta presión.

 

El refrigerante actúa como medio de transporte para mover el calor del evaporador al condensador, donde es despedido a la atmósfera o al agua de enfriamiento, en el caso de sistemas enfriados por agua. Un cambio de estado líquido a vapor, y viceversa, permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor en forma eficiente.

 

El ciclo básico de refrigeración opera de la siguiente forma: el refrigerante líquido a alta presión es alimentado al tanque recibidor a través de la tubería de líquido, pasando por un filtro desecante al instrumento de control, que separa los lados de alta y de baja presión del sistema.

 

Existen varios instrumentos de control de flujo que pueden emplearse, pero en la Ilustración 16 se considera únicamente la válvula de expansión, la cual controla la alimentación del refrigerante líquido al evaporador, y por medio de un pequeño orificio reduce la presión y la temperatura del refrigerante.

 

La reducción de presión en el refrigerante líquido provoca que éste hierva o se vaporice, hasta que el refrigerante alcanza la
temperatura de saturación, correspondiente a la de su presión.

 

Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a través del evaporador, el calor del elemento a enfriar fluye a través de las tuberías del mismo hacia el refrigerante, haciendo que la acción de ebullición continúe hasta que el refrigerante se encuentre totalmente vaporizado.

 

La válvula de expansión regula el flujo a través del evaporador para mantener el sobrecalentamiento constante, para mantener la diferencial de temperatura que existe entre la temperatura de vaporización y el vapor que sale del evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador varía, el bulbo de la válvula de expansión registra variación y actúa para modular la alimentación a través de la válvula de expansión, y así adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. El compresor toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando, tanto su presión, como su temperatura.

 

El vapor caliente, al alcanzar una alta presión, es bombeado fuera del compresor a través de la válvula de descarga hacia el condensador. Conforme pasa a través de éste, el gas a alta presión es enfriado por algún medio externo. En sistemas enfriados por aire se usa generalmente un ventilador y un condensador aletado. En sistemas enfriados por agua se emplea por lo regular un intercambiador de calor refrigerado por agua.

 

Conforme el vapor del refrigerante alcanza la temperatura de saturación, correspondiente a la alta presión del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibidor como líquido, repitiéndose nuevamente el ciclo.

Calor de compresión.

Cuando se comprime el refrigerante en el cilindro del compresor, se aumenta la presión y se reduce el volumen. El calor de compresión se define como: “el calor agregado al gas refrigerante que resulta de la energía de trabajo usado en el compresor”. El calor que debe desechar el condensador se llama calor de rechazo y consiste en el total de calor absorbido por el refrigerante en el evaporador, en el compresor, y cualquier calor agregado al sistema debido a ineficiencias del motor (este último aplicable únicamente a compresores herméticos y semiherméticos). Para motocompresores herméticos y semiherméticos, el calor de rechazo es además el que produce la carga de refrigeración.

Efecto del cambio de la presión en la succión.

El volumen específico del gas de retorno al compresor aumenta, si se mantienen constantes todos los factores, al reducirse la presión de succión. La disminución de la densidad del gas de succión merma el peso del refrigerante bombeado, con la consecuente pérdida de capacidad del compresor. Por lo tanto, para obtener la mayor capacidad y economía de operación, es de gran importancia que el sistema de refrigeración opere a las presiones de succión más altas posibles.

Efecto del cambio de la presión de la descarga.

Un aumento en la presión de descarga provoca un incremento en la relación de compresión, con la resultante pérdida de eficiencia volumétrica. Aún cuando la pérdida de capacidad no es tan grande como la causada por una disminución en la presión de succión equivalente, será de todas maneras bastante perjudicial.

 

Autor: Gildardo Yañez

Especialista en Refrigeración
Miembro ASHRAE


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Sitio actualizado el: 31-10-2014

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