En este artículo abordamos las cualidades que debe tener un buen gas refrigerante y los conceptos básicos que nos permitan entender qué es un sistema de refrigeración y los elementos que lo componen.

Desde hace ya varias décadas los equipos de refrigeración han ido multiplicando su presencia en el mercado, tanto para cubrir necesidades de confort como para garantizar procesos críticos como una cadena de frio para el suministro alimentos o medicamentos. En este sentido resulta importante que los gases que producen finalmente la refrigeración posean ciertas cualidades «deseables» para cumplir su objetivo y garantizarnos al mismo tiempo ciertos márgenes de seguridad. Para abordar esta materia, resulta necesario despejar antes algunas cuestiones previas:

¿Qué es un sistema de refrigeración?

Un sistema de refrigeración se define como un sistema cerrado, en el cuál el proceso de absorción y liberación de calor se realiza por medio de un gas refrigerante que fluye en un ciclo de compresión de vapor. Para realizar el trabajo de compresión, se requiere del consumo de energía y lo más común es encontrarnos que el compresor está accionado por un motor eléctrico. Los conjuntos de refrigeración que son accionados por motores de combustión interna  son bastante menos frecuentes. Lo mismo ocurre con los conjuntos de refrigeración accionados por generadores de absorción que emplean quemadores de combustibles, o colectores solares. 

Los sistemas de refrigeración están muy ligados a la vida diaria y está presente en todos los sectores de la económica y la sociedad, desde el sector residencial donde los sistemas de refrigeración doméstica son comunes en la mayoría de los hogares, ejemplos tenemos en el tradicional refrigerador o el aire acondicionado que climatiza (refresca o calienta) el interior de las habitaciones. En el sector comercial por su parte, la refrigeración asegura la conservación y congelación de los sistemas de almacenamiento y expendio de alimentos. 

En su forma más sencilla, un sistema de refrigeración consta de cinco componentes: Compresor, Condensador, Evaporador, Dispositivo de Expansión y Tuberías. 

Compresor: Es el corazón del sistema, ya que mueve el flujo de refrigerante. Su función es recibir vapor de refrigerante a baja presión (y temperatura) proveniente del evaporador y comprimirlo a alta presión (y temperatura). El vapor a alta presión es convertido a fase líquida en el condensador. 

 Condensador: El condensador absorbe el calor que trae el vapor de refrigerante a alta presión y lo transfiere al aire forzado que recibe de los ventiladores, o hacia el agua de enfriamiento, según sea enfriamiento por aire o por agua. El vapor de refrigerante se condensa dentro de este intercambiado, pasando a la fase líquida. 

Dispositivo de Expansión. En fase líquida el refrigerante generalmente es almacenado y posteriormente llega a la válvula de expansión. El líquido, que permanece a alta presión antes de la válvula, es estrangulado en su paso por este dispositivo y expandido, transformándose en una mezcla líquida gaseosa a baja presión. Este dispositivo separa la zona de alta de la baja presión. 

Evaporador, equipo donde concluye la evaporación de la mezcla de refrigerante líquido – gas, absorbiendo calor del medio que está siendo enfriado. Todo el refrigerante debe pasar al estado vapor. 

Saliendo del evaporador, ya en forma de vapor, con una presión y temperatura baja, el refrigerante regresa a la succión del compresor para nuevamente ser comprimido y recalentado. Por supuesto, la comunicación de los equipos para el transporte de refrigerante, se realiza mediante conductos de tuberías, las que requieren en algunas zonas del sistema, aislarse térmicamente. 

Dado que el dispositivo de expansión regula el flujo de refrigerante hacia el evaporador, su selección es de particular importancia para la operación posterior del sistema de refrigeración.

De acuerdo al tipo y la complejidad del sistema de refrigeración, encontramos distintos medios auxiliares integrados al sistema. Entre ellos los instrumentos de medición y control, tales como manómetros y termómetros indicadores y registradores, los amperímetros y voltímetros para medir los parámetros de la corriente eléctrica y medidores de flujo. Otros medios auxiliares son los filtros, tanque de almacenamiento de refrigerante, visores de líquido, visores de nivel de aceite, válvulas de sobrepresión, etc. También, para los sistemas que emplean agua de enfriamiento en la condensación, o enfrían agua, está presente el sistema de Tratamiento Químico del Agua (TQA). El sistema de TQA se integra al de refrigeración, fusionándose por decirlo, pues su comportamiento y estado técnico influirá directamente en la eficiencia energética del sistema de refrigeración.

¿Qué cualidades debería tener un gas refrigerante?

Como hemos visto anteriormente el fluido térmico que circula en el sistema cerrado de refrigeración, es un gas refrigerante, y en la descripción del sistema realizada en el apartado anterior, hemos conocido que este fluido absorbe o cede calor en las diferentes etapas y equipos por donde va circulando y transformándose.

Entonces un gas portador refrigerante no es más que una sustancia que tiene la capacidad de transportar e intercambiar calor con el medio ambiente, cediendo calor a alta temperatura y absorbiéndolo a baja temperatura. Un buen refrigerante debe cumplir múltiples cualidades, que por desgracia no todas pueden ser satisfechas a la vez. Hasta hoy no se ha logrado un refrigerante «ideal». Seguidamente menciono algunas de las principales cualidades a satisfacer.

Se hace evidente que en la medida que la naturaleza del refrigerante sea tal que las P – T de condensación se aproximen a las del ambiente, necesitaremos menos energía para comprimirlo y para enfriarlo, y con ello el indicador de consumo por unidad frigorífica también será menor. A la vez, si coincidiera que su diferencia en calor latente (respecto al ambiente) fuese lo suficientemente alto para realizar la transferencia de calor, requeriríamos menos cantidad de refrigerante para ejecutar el trabajo y con ello menos compresión. Ambas cualidades son primordiales en el consumo de energía. Se suman otras propias de la naturaleza química del refrigerante, las que proporcionarán poder realizar el trabajo de refrigeración con mayor o menor eficiencia.

Las cualidades que debe cumplir un buen refrigerante son:

a) No debe degradar la atmósfera al escaparse. Debe ser inerte sobre la reducción de la capa de ozono y no incrementar el potencial efecto invernadero.

b) Ser químicamente inerte, no inflamable, no explosivo, tanto en su estado puro como en las mezclas.

c) Inerte a los materiales con los que se pone en contacto, tuberías, sellos, juntas, etc.

d) No reaccionar desfavorablemente con los aceites lubricantes y presentar una satisfactoria solubilidad en él.

e) No intoxicar el ambiente por escapes y ser nocivo a la salud de las personas.

f) La relación P1/P2 debe cumplir con la eficiencia del consumo energético.

g) Poseer un elevado coeficiente de transferencia de calor por conducción.

h) Cumplirse que la relación presión – temperatura en el evaporador sea superior a la atmosférica, para evitar la entrada de humedad o aire al sistema.

Te recordamos que en Veto contamos con un amplio stock de manómetros y otros instrumentos para  refrigerantes, visítalos haciendo click AQUI

Tags: , , ,