Instalación de refrigeración

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INSTALACIONES DE REFRIGERACIÓN
DESCRIPCIÓN
Las instalaciones de refrigeración se consideran aquellas que eliminan el exceso de
calor de cualquier medio a través de un intercambio térmico con agua o aire, a fin de
reducir la temperatura de dicho medio a niveles próximos al ambiente.
PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS
Las instalaciones de refrigeración basan su funcionamiento en los siguientes
principios:
REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN
Basado en cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) de una sustancia (fluido
refrigerante) que pasa por diferentes fases (Figura 1):
•
Compresión
•
Condensación
•
Expansión
•
Evaporación
En este sistema se utiliza un compresor mecánico para elevar la presión del fluido
refrigerante, confinado a un sistema cerrado herméticamente.
Figura 1. Esquema de refrigeración por compresión
(Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa – EOI, 2008)
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El fluido comprimido se hace circular por un conducto serpenteante llamado
condensador, dotado de aletas donde se enfría y condensa como líquido, al quedar
por debajo de la temperatura de condensación según el diagrama de fases para esas
condiciones de presión y temperatura.
Una alta resistencia al flujo a la salida del condensador representado por el tubo
capilar, frena el libre flujo a través del sistema para permitir, que el compresor
eleve la presión suficientemente, como para que se sobrepase la presión necesaria
para que el refrigerante condense, a temperatura próxima a la ambiente.
El refrigerante condensado circula como líquido por el conducto capilar llega a otro
conducto con forma serpenteante, de mayor diámetro que el capilar, y con muy baja
presión en su interior, conocido como evaporador. En estas condiciones el
refrigerante se evapora rápidamente, enfriando a su vez el evaporador.
El vapor producido en el evaporador, se introduce de nuevo en el compresor,
reiniciando y manteniendo de manera continua el ciclo hasta alcanzar temperaturas
muy bajas en el lado del evaporador.
REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN
Los ciclos de absorción se basan físicamente en la capacidad que tienen algunas
sustancias, tales como el agua y algunas sales como el Bromuro de Litio, para
absorber, en fase líquida, vapores de otras sustancias tales como el Amoniaco y el
agua, respectivamente.
El ciclo necesita calor a una alta temperatura (generador), para obtener efecto
refrigerante a baja temperatura (evaporador); como residuo se ha de extraer calor a
media temperatura (absorbedor y condensador)
Su coste de operación es bajo si el calor es residual. Apenas tienen partes móviles,
no genera vibraciones ni ruidos, y tiene mantenimiento reducido.
Se emplea una mezcla de dos compuestos: el refrigerante y el absorbente. Las
mezclas más utilizadas son: NH3-H2O y LiBr-H2O.
•
El NH3 es el refrigerante y el H2O el absorbente
•
El H2O es el refrigerante, y el LiBr el absorbente (Tevap>0ºC, entre 5 y 10ºC)
La tensión de vapor del refrigerante se ve alterada por la presencia del absorbente
(disminuye al aumentar la cantidad de absorbente). Con la concentración de la
mezcla, se controla la temperatura de evaporación
El esquema siguiente (Figura 2) representa un sistema de refrigeración por absorción
de efecto simple:
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Figura 2. Refrigeración por absorción de efecto simple
(Renedo y Fernández. Frío industrial y aire acondicionado. Producción de frío)
Los equipos de absorción pueden ser utilizados para la refrigeración y climatización
en aplicaciones en las que se dispone de fuentes alternativas de energía, como la
Geotérmica, la Biomasa y la Solar Térmica, que pueden ser empleadas como fuente
de aporte energético a los concentradores de plantas de absorción de efecto simple,
pero con la ventaja que supone la independencia de fuentes convencionales de
energía y, sobre todo, el ahorro de combustibles fósiles y la reducción del impacto
ambiental que su uso lleva aparejado.
REFRIGERACIÓN EVAPORATIVA
Es un proceso de transferencia de calor y masa basado en la conversión del calor
sensible en latente; el aire no saturado es enfriado por la exposición al agua más fría
en condiciones de aislamiento térmico, a entalpía cte, llegando a la saturación
adiabática
La clasificación de los sistemas evaporativos es la siguiente:
•
Directos: el agua se evapora en la corriente de aire que se desea enfriar,
aumentando la humedad
•
Indirectos: la evaporación se efectúa en una corriente secundaria de aire, la
cual intercambia calor sensible con la corriente primaria, que de este modo
no recibe ninguna humedad
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•
Mixtos: mezcla de los dos anteriores
MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA
Entre las medidas a adoptar para la mejora de la eficiencia energética, se
encuentran las siguientes:
La sala de máquinas debe emplazarse en un espacio lo más próximo posible a los
lugares de demanda de frío; cualquier diseño que no esté dirigido en este sentido
penalizará a la instalación frigorífica tanto en rendimientos (pérdidas de presión en
líneas, ganancia de calor, etc.) como en inversión inicial.
Otra medida consiste en que cuando la temperatura exterior sea de 5ºC, hacer pasar
el refrigerante por el condensador para enfriarlo sin necesidad de comprimirlo en el
compresor, evitándose el consumo del mismo.
El equipamiento debe ser diseñado adecuadamente. El sobredimensionamiento lleva
consigo pérdidas excesivas e innecesarias.
Colocar las unidades condensadoras fuera de las zonas a acondicionar.
Instalar un sistema de control que aproveche todas las posibilidades de la instalación
de refrigeración.
Colocar el aislamiento necesario a todas las áreas, partes y superficies que lo
requieran (tuberías de agua fría y refrigerante, en paredes y techos que puedan
considerarse ligeros desde el punto de vista térmico, en canales o conductores de
aire, etc.).
Cuanto más elevada sea la presión de aspiración (o la temperatura de evaporación),
menor es el consumo energético por unidad de refrigeración.
Entre las labores de mantenimiento que se deben realizar, figuran:
•
Verificar el nivel de refrigerante de la instalación.
•
Eliminar fugas en las instalaciones.
•
Reparar los aislamientos dañados
REFERENCIAS TÉCNICAS
Cano, J.M. (2001) Refrigeración por absorción. Interés energético e impacto
ambiental. Energuia. Pp 12
Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa – EOI. (2008). Manual de
eficiencia energética. Gas Natural Fenosa. 331 pp.
Frío industrial y aire acondicionado. Producción de frío. Documentación sobre
producción de frío realizada por Carlos Renedo e Inmaculada Fernández para cursos
del Dpto de Ing. Eléctrica y Energética de la Univ. de Cantabria
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Gas Natural. (1999). Manual de producción de frío por absorción a gas natural. 39 pp.
Gas Natural Fenosa. Catalogo de tecnologías del canal de eficiencia energética de
empresas de Gas Natural Fenosa.
IDAE - ATECYR. (2007). Guía técnica sobre procedimientos para la determinación del
rendimiento energético de plantas enfriadoras de agua y equipos autónomos de
tratamiento de aire. Ahorro y eficiencia energética en climatización, 2. 83 pp.
IDAE - ATECYR. (2007). Guía técnica de torres de refrigeración. Ahorro y eficiencia
energética en climatización, 4. 79 pp.
Neila, F.J.; Bedoya, C. (1997). Técnicas arquitectónicas y constructivas de
acondicionamiento ambiental. Editorial Munilla-Lería. 2ª edición. Madrid. 430 pp.
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