Ciclos frigoríficos







Los denominados sistemas frigoríficos o sistemas de refrigeración corresponden a arreglos mecánicos que utilizan propiedades termodinámicas de la materia para trasladar energía térmica en forma de calor entre dos o más focos, conforme se requiera. Están diseñados primordialmente para disminuir la temperatura del producto almacenado en cámaras frigoríficas o cámaras derefrigeración las cuales pueden contener una variedad de alimentos o compuestos químicos, conforme especificaciones.
Cabe mencionar la radical diferencia entre un sistema frigorífico y un circuito de refrigeración, siendo este último un mero arreglo para disminuir temperatura el cual se define como "concepto", ya que su diseño (abierto, semi-abierto, cerrado), fluido (aire, agua, incluso gasrefrigerante), flujo (sólo frío o "bomba de calor") varían conforme la aplicación. Estos varían desde el clásico enfriamiento de motores de combustión interna por medio de agua hasta el water cooling utilizado en enfriamiento de computadores. Los sistemas frigoríficos tienden a ser bastante más complejos que un circuito de refrigeración y es por eso que se presentan aparte.
En el estudio acabado y diseño deestos sistemas frigoríficos se aplican diversas ciencias, tales como la química, en las propiedades y composición de los refrigerantes; la termodinámica, en el estudio de las propiedades de la materia y su energía interna; la transferencia de calor, en el estudio de intercambiadores de calor y soluciones técnicas; así como la ingeniería mecánica, en el estudio de compresores de gas para lograr eltrabajo de compresión requerido. Se han mencionado estas disciplinas dejando de lado la electricidad, desde los tradicionales conocimientos en corrientes trifásicas para la alimentación de los equipos, hasta conocimientos relativamente avanzados en automatización y PLC, para el control automático que estos requieren cuando están operando en planta frigorífica.
Los sistemas frigoríficos se diferencianentre sí conforme su método de inyección de refrigerante y configuración constructiva, ambos condicionados por sus parámetros de diseño. De esta manera, y haciendo un adecuado balance de masas y energías, es posible encontrar la solución adecuada a cualquier solicitación frigorífica.

Ciclo de Carnot
Al ser la maquina frigorífica la inversa de un motor térmico, el ciclo de Carnot, tendrá unsentido de recorrido inverso.


Refrigeración por compresión
Ciclos frigoríficos con régimen húmedo:
El líquido pasa por una válvula reductora de presión, donde se estrangula en forma irreversible, sin recuperación de trabajo.
Este tipo de ciclos, no es tan empleado como los de régimen seco, ya que llega liquido al cilindro, golpeándolo y produciendo un deterioro en el compresor.

La expansiónisoentálpica (CD) no es rentable y, por lo tanto, a partir del estado C del diagrama se efectúa la expansión de forma irreversible, sustituyendo el expansor por una válvula de estrangulamiento, por la que el fluido circula a entalpía constante, Fig XIV.5; esto está motivado por una serie de dificultades técnicas y prácticas debido a que:
a) El posible trabajo que se puede obtener en el expansor sería unapequeña fracción del que debería suministrar el compresor, por cuanto el volumen específico del fluido (líquido) que se expande de C a D es más pequeño que el del fluido (vapor) que se comprime de A a B; el expansor debería trabajar con un fluido condensable de título muy pequeño, prácticamente cero, (líquido).
b) Hay dificultades en la lubricación cuando existe un Ciclos frigoríficos.XIV. -228Fig XIV.5.- Compresión en régimen húmedo Fig XIV.4.- Ciclo de Carnot de un fluido condensable fluido de dos fases, por cuanto la parte líquida puede llegar a la solidificación.
c) La potencia recuperada en el expansor raras veces justifica el coste del mismo, lo que entraña, respecto al ciclo de Carnot, una disminución de la producción de frío, dada por el:
área (dDMmd) = iM - iD
y un aumento...