circuitos frigoríficos

Unidad 10. Circuitos frigoríficos. Bomba de calor

UNIDAD 10. CIRCUITOS FRIGORÍFICOS. BOMBA DE CALOR
1. INTRODUCCIÓN
Ya hemos visto en un tema anterior, que las máquinas
frigoríficas tienen la misión de transportar calor de forma
cíclica desde un foco frío (cuerpo que se enfría) a un foco
caliente. Este proceso no es espontáneo, por lo que, según
el segundo principio de la Termodinámica,se requiere
efectuar un trabajo desde el exterior (para lo que se usará
normalmente un compresor). Aplicando el primer principio
de la Termodinámica, se cumplirá:

Foco caliente

Q1
Máquina
Frigorífica

W
Q2
Foco frío

Q1 = W + Q2
El objetivo de una máquina frigorífica puede ser extraer calor del foco frío (frigoríficos,
máquinas de aire acondicionado, máquinas de fabricar hielo,instalaciones de licuación de
gases para su transporte, etc) o ceder calor al foco caliente (se denominan entonces bombas
de calor y se usan en viviendas, en secaderos, en invernaderos, en granjas de aves, piscinas
climatizadas, etc.).
2. CONCEPTOS BÁSICOS

2.1. Calor sensible y calor latente
Cuando transferimos calor a una sustancia y ésta aumenta su temperatura, se está aplicando
calorsensible. Por ejemplo, el calor específico del agua es 1 cal/g·ºC, por lo que para
aumentar la temperatura de 1 g de agua 1 ºC hay que aplicarle 1 caloría. Sin embargo, cuando
se aplica calor a una sustancia y ésta no varía su temperatura sino que cambia de estado, se
está aplicando calor latente (de vaporización, si pasa de líquido a vapor o de licuefacción si es
de vapor a líquido). Para elcaso del agua, el calor latente de vaporización es 537 cal/g, por lo
que para que 1 g de agua líquida pase a vapor debe absorber 537 calorías.
Para todos los fluidos, el calor latente es siempre mucho mayor que el calor específico, por lo
que es evidente que resulta mucho más rentable extraer calor de un recinto mediante el cambio
de estado de un fluido que con el simple calentamiento delmismo.

2.2. Temperatura y presión de saturación
La temperatura y presión de saturación son aquellas a las que se produce el paso de líquido a
vapor o viceversa de una sustancia. Estos dos valores están íntimamente relacionados,
dependiendo el uno del otro. Cuanto mayor es la presión a que está sometido un líquido, mayor
es la temperatura que debe alcanzar para pasar al estado vapor. Por ejemplo,a la presión de 1
atm, el agua hierve a 100 ºC; sin embargo, a la presión de 2,3 atm hierve a 125 ºC y a la
presión de 0,5 atm hierve a 82 ºC.
De lo anterior se desprende, que cualquier vapor puede ser licuado subiendo su presión hasta
el valor necesario. Esto es lo que ocurre con sustancias como el butano o el oxígeno que
estamos acostumbrados a verlos en forma gaseosa pero que se encuentraen estado líquido
en el interior de botellas a alta presión para su almacenamiento y transporte.

Tecnología Industrial II. IES Bellavista

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Unidad 10. Circuitos frigoríficos. Bomba de calor

2.3. Principio de funcionamiento de la máquina frigorífica
El funcionamiento de las máquinas frigoríficas se basa en la vaporización y licuefacción de
fluidos con un bajo punto de ebullición,denominados fluidos refrigerantes, en un circuito
cerrado. Mediante una disminución de la presión del fluido en un expansor, se consigue un
líquido a baja presión y temperatura. A continuación, se produce el paso de líquido a vapor
(vaporización) absorbiendo calor del ambiente que se quiere mantener frío (foco frío); dicho
proceso tiene lugar en el evaporador. Posteriormente, el vapor, trasaumentar su presión (e
inevitablemente su temperatura) con un compresor (aporta trabajo), vuelve a pasar a estado
líquido (condensación o licuefacción) en un elemento denominado condensador, cediendo
calor al ambiente (foco caliente), para que pueda volver a utilizarse de nuevo.
3. FLUIDOS REFRIGERANTES O FRIGORÍGENOS
Las principales cualidades que deben poseer los líquidos frigoríficos son:...