Sistema Termodinamico de Refrigeración.
Buenas Noches Amigos de Steemit, en esta oportunidad explicare el proceso Termodinamico que interviene en los Metodos de Refrigeracion que utilizamos a diario cuando encendemos nuestros aires acondicionados, neveras para conservar nuestros alimentos o sistema de refrigeracion de los carros, todas actividades conllevan un fin que es el de bajar la temperatura en un area determinada por ciclo de Refrigeracion.
Métodos de Refrigeración
La refrigeración, conocida comúnmente como un proceso de enfriamiento, se define más correctamente como la remoción de calor de una sustancia para llevarla o mantenerla a una temperatura convenientemente baja, inferior a la temperatura del ambiente. El método más utilizado para producir refrigeración mecánica se conoce como el sistema de refrigeración por compresión de vapor. En este sistema, un refrigerante líquido volátil se evapora en un evaporador; este proceso da como resultado una remoción de calor (enfriamiento) de la sustancia que se debe enfriar.
En la figura se muestra la disposición del equipo y de la tubería de interconexión del sistema básico de compresión de vapor. Los cuatros componentes básicos del sistema son: el dispositivo de expansión (también se llama dispositivo de control de flujo), evaporador, compresor y condensador
Dispositivos de control de flujo (de expansión) del refrigerante
El dispositivo de control de flujo debe realizar dos funciones en un sistema de refrigeración por compresión de vapor.
Debe regular el flujo del refrigerante líquido que se alimenta al evaporador, según sea la demanda.
Debe crear una caída de presión, desde el lado de alta al lado de baja del sistema. Esta caída de presión da como resultado la expansión del refrigerante que fluye, haciendo que una pequeña cantidad del mismo se evapore, de manera que se enfríe hasta la temperatura de evaporación.
En la mayoría de los casos, el dispositivo de control de flujo debe alimentar al evaporador el refrigerante líquido en la misma proporción en que el compresor lo bombea desde el evaporador. Esto es, el evaporador no debe sobrealimentarse ni subalimentarse. El dispositivo de control de flujo debe reaccionar ante un cambio en las condiciones, las que requieren a su vez, un cambio en el flujo. Cuando aumenta la carga térmica en el evaporador, el dispositivo de control de flujo debe reaccionar y alimentar más refrigerante, y debe reducir el flujo cuando disminuye la carga.
En el mercado existen diferentes tipos de dispositivos de control de flujo, que ejecutan su función de forma diferente, y que algunos de ellos no lo hacen de un modo satisfactorio bajo ciertas condiciones, es por ello, que cada uno tiene aplicaciones diferentes.
Todos los dispositivos de control de flujo tienen una abertura o pasaje restringido, el cual crea la diferencia de presión necesaria para llevar a cabo sus funciones de expansión. La mayoría de los dispositivos se construyen como de válvulas; esto es, el pasaje restringido puede abrirse o cerrarse, y en algunos casos puede regularse entre totalmente abierto y totalmente cerrado. Entre estos tipos se encuentran la válvula de expansión manual, válvula de expansión termostática, válvulas de flotador de lado de alta y de baja y válvula de expansión automática.
Evaporadores
El evaporador constituye (junto con el condensador) un ejemplo del tipo de equipo conocido como intercambiador de calor. Tiene como objetivo proveer una transferencia continua y eficiente de calor desde el medio que se desea enfriar, al fluido refrigerante. El medio que se desea enfriar puede ser un gas, un líquido o un sólido. En los evaporadores más comunes el refrigerante fluye por los tubos, mientras que el fluido que se desea enfriar circula por el exterior de los mismos, como se observa en la siguiente Figura.
El refrigerante entra a la tubería del evaporador a baja temperatura y baja presión, como resultado de la expansión que experimenta al pasar a través del dispositivo de control de flujo. Una pequeña porción del refrigerante se evapora debido a la súbita caída de presión, enfriando el líquido restante, así como el propio gas de vaporización súbita. La temperatura del refrigerante se controla a un valor deseado, por debajo de aquel al que se desea enfriar el otro fluido, mediante la selección del equipo apropiado y el uso de dispositivos de control.
Una manera de clasificar los evaporadores es según la cantidad relativa de refrigerante en forma de líquido y vapor que fluye a través del evaporador. En el tipo de evaporador de expansión seca, la cantidad de refrigerante alimentado por el dispositivo de control de flujo es justamente la suficiente para que se evapore en su totalidad antes de salir del evaporador
Si bien probablemente existen cientos de formas y disposiciones diferentes de la superficie de transferencia de calor del evaporador, casi siempre pueden clasificarse en dos tipos: de forma tubular o de placa. Las superficies tubulares de transferencia de calor se pueden subclasificar en tipos de tubo liso y tubos con aletas. Se utilizan las aletas en los tubos o tuberías con el fin de aumentar el área superficial, aumentando así la transferencia de calor por unidad de longitud de tubo
Compresores
La principal función de un compresor de refrigeración es aumentar la presión de vaporización, hasta la presión a la cual el gas puede ser condensado. La presión debe aumentarse hasta alcanzar la presión de saturación correspondiente a la temperatura de condensación. La elevada presión de descarga proporciona la energía necesaria para hacer que el refrigerante circule a través de la tubería y el equipo. Además, el gran diferencial de presión creado motiva la expansión súbita en el dispositivo de control de flujo, causando una caída de temperatura.
Los compresores de refrigeración pueden clasificarse en dos grupos principales, dependiendo de cómo se logra el aumento de presión del gas. A los del primer grupo se les llama de desplazamiento positivo y a los del segundo se les llama compresores dinámicos. Existen tres tipos de compresores de desplazamiento positivo: reciprocantes, rotatorios y helicoidales. Solo hay un tipo de compresor dinámico que se usa en procesos de refrigeración, llamado compresor centrifugo.
Condensador
En el condensador la operación es justamente contraía a la del evaporador, en el sucede que el vapor refrigerante, al ser comprimido en el compresor y entrar al condensador en forma de vapor (gas refrigerante) a una alta presión y también elevada temperatura, permite el intercambio de temperaturas con el aire, el agua o con cualquier fluido; esto logra que se ceda todo el calor del refrigerante que absorbió del evaporador, que ahora se desechará al medio ambiente (o cualquier otro fluido). El condensador debe pasar el refrigerante de vapor a líquido saturado (líquido sub-enfriado), a fin de que se mantenga siempre líquido en su camino hacia el evaporador.
La función del condensador es transformar en su interior el gas refrigerante comprimido en el compresor en líquido refrigerante. En el interior del condensador el gas refrigerante pierde el calor que absorbió durante el proceso de su evaporación desde el espacio a enfriar, así como también hace entrega del calor absorbido durante su circulación a través de la línea de retorno al compresor y el calor absorbido durante el fenómeno de compresión en el interior del compresor. Debido a esta entrega o pérdida de calor y a la elevada presión a que se lo somete, el gas se condensa y constituye una fuente de agente refrigerante en estado líquido en condiciones de ser entregado repetidamente en el interior de un equipo de refrigeración, produciendo en consecuencia el efecto de enfriamiento buscado.