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Ciclo de refrigeracion

En esta entrada hablaremos acerca del ciclo mecánico de refrigeración termodin, cuáles son los tipos y cómo funcionan a través de diversas etapas.

¿Qué es el ciclo de refrigeración?

Es un conjunto de procesos termodinámicos que permiten reducir o mantener el nivel térmico de un espacio o cuerpo.

La refrigeración se puede realizar a través de diversas maneras, como por ejemplo utilizar un fluido que cuenta con el calor sin necesidad de un cambio de fase; o por el contrario, aprovechar el calor de un fluido que cambia de fase (ya sea por evaporación y disipación o evaporación y condensación).

Según el método utilizado existirán diferentes tipos de ciclos, los cuales también dependen de la aplicación que se le quiera dar a la refrigeración. Entre las aplicaciones más comunes es posible hallar:

  • Crear un lugar con las condiciones óptimas de humedad, temperatura y limpieza del aire. Es una de las más utilizadas por las personas cotidianamente mediante los aires acondicionados.

  • Conservar alimentos y todo tipo de productos que puedan verse afectados por el calor. Por ejemplo, las neveras de las casas o centros médicos.

  • Procesos industriales que requieren enfriar materiales o maquinarias para lograr sus objetivos.

Tipos de ciclo de refrigeración

Este ciclo se puede clasificar en seis tipos según los métodos y utilizaciones. Sin embargo, el de compresión, compresión de vapor y absorción son los más utilizados, por lo que nos limitaremos a hablar detalladamente de ellos.

Compresión

Diagrama del ciclo de refrigeración por compresión

El ciclo de refrigeración por compresión es el de mayor uso en la actualidad. Este se caracteriza por la evaporación y condensación del refrigerante, logrando compresión y volviendo a su etapa de vapor.

Para su funcionamiento es necesario la existencia de cuatro elementos que formarán parte de los cuatro procesos que atraviesa.

  • El compresor donde sucede la compresión isentrópica.
  • Un condensador para lograrla disipación de calor a presión constante.
  • Un dispositivo de expansión para realizar el estrangulamiento y conseguir la evaporación.
  • Finalmente, un evaporador para absorber el calor a presión constante.

En relación a los elementos y procesos mencionados, las fases del ciclo real de refrigeración por compresión son:

  1. El refrigerante pasa al compresor como vapor saturado y empieza la compresión isentrópica hasta alcanzar la presión del condensador.
  2. Luego el refrigerante pasa al condensador como vapor sobrecalentado y gracias a la disipación de calor sale como líquido saturado.
  3. Dicho liquido es dilatado por la válvula de expansión hasta alcanzar la presión del evaporador.
  4. Por último, el refrigerando pasa al evaporador en estado de vapor húmedo y se logra evaporar al absorber calor; saliendo como vapor saturado hacia el compresor y reiniciando el ciclo.

Las máquinas más populares que utilizan este método son los equipos de refrigeración, aires acondicionados, refrigeradores, enfriadores de agua, fabricantes de hielo y las cámaras de refrigeración.

Compresión de vapor

También denominado como ciclo real de refrigeración por compresión de vapor, difiere del anterior debido a que cuenta efectos friccionantes; estos se caracterizan por incrementar o disminuir la entropía del ciclo. Además, también se diferencia por el compresor, ya que no es isoentrópico.

Absorción

Diagrama ciclo de refrigeración por absorción

El ciclo de compresión por absorción también aprovecha los fluidos que cambian entre los estados de líquido y gaseoso. Aunque en vez de existir un compresor, se utilizan sustancias capaces de absorber otras.

Además, solo suelen ser utilizado cuando existe una fuente que proporcione energía térmica económica; motivo por el que se utiliza el ciclo por compresión comúnmente.

Las sustancias más utilizadas para este ciclo es el amoniaco y agua o el agua y bromuro de litio. En el primer caso, el amoniaco funciona como refrigerante y el agua como absorbente; mientras que en el segundo se invierte la función del agua, por lo que el bromuro de litio sirve como absorbente. Sin embargo, el agua y bromuro de litio son los más usados.

Las etapas del ciclo de refrigeración por absorción son:

  1. El agua (actuando como refrigerante) se evapora en un evaporador.
  2. El bromuro de litio se encarga de absorber el vapor del agua a través de un absorbedor, lo que produce una solución diluida.
  3. La solución se dirige al generador, el cual se encarga de separar las sustancias gracias a una fuente de calor externa.
  4. Finalmente el agua pasa al condensador y se devuelve al evaporador mediante una válvula de expansión; mientras que el bromuro de litio pasa al absorbedor.

Video del ciclo de refrigeración y PDF

El siguiente vídeo permite entender el ciclo de una manera más didáctica, ideal para aquellas personas que aprenden mejor de forma visual.

Además, a través de este archivo PDF de la Universidad de Cantabria (España) es posible obtener información complementaria y de mayor complejidad para aquellos que están estudiando o investigando acerca de los procesos termodinámico de la refrigeración.

Esperamos que la entrada haya brindado la información necesaria para entender el tema de una forma fácil y sencilla. No obstante, en caso de preguntas, dudas o aportes, recordamos utilizar la caja de comentarios.