Estudio de la transmisión de calor en refrigeración

Abstract

I N T R O D U C C I O N Debido a los variados efectos que produce el frio sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas de la materia, la Refrigeración es una ciencia que tiene gran influencia en el desenvolvimiento de procesos de orden humano e industrial. En líneas generales podemos dividir sus aplicaciones en cuatro ramas: a) En la preparación, almacenamiento y distribución de productos alimenticios. b) En procesos industriales y químicos. c) En el aire acondicionado, tanto industrial como para el confort humano. d) En usos especiales como en el tratamiento de metales, en la medicina, etc. Refrigerar significa producir temperaturas menores que las del medio ambiente y mantenerlas en ese estado. Para efectuar el proceso de extracción de calor de un cuerpo se pueden utilizar diferentes métodos. Siendo fundamental para el estudio de cada uno de ellos el análisis de la termodinámica del proceso, de la transmisión del calor y del flujo de sustancias involucradas en el mismo. El sistema de refrigeración que más se emplea y el de mejor rendimiento es el de compresión mecánica de vapores, el cual se basa en las ventajas que ofrecen ciertos fluidos al evaporarse con facilidad a bajas temperaturas; absorbiendo enormes cantidades de calor y permitiendo un control adecuado del proceso. El fluido refrigerante realiza una función continua y controlada a través de un circuito cerrado, tal como se muestra en el diagrama #1, compuesto principalmente por: 1.- El evaporador, en el cual se efectúa la extracción de calor por un líquido capaz de evaporarse a baja presión y temperatura. 2.- La tubería. o línea. de succión, que conduce el vapor a baja presión, desde el evaporador al compresor. 3.- El compresor, cuya función es extraer el vapor del evaporador y elevar su presión y temperatura, de manera que pueda ser condenado por un medio normalmente disponible. La tubería de descarga, que conduce el vapor a alta presión desde el compresor al condensador. 5.- El condensador, cuya finalidad es proveer una superficie de transferencia de calor a través de la cual éste puede pasar desde el vapor en condensación hasta el medio condensante. 6.- El tanque de almacenamiento para el condensado. 7.- La tubería de refrigerante líquido que lo conduce desde el tanque de almacenamiento hasta la válvula de control. 8.- La válvula de control de flujo de refrigerante líquido, cuya función es medir la cantidad de refrigerante que pasa al evaporador y reducir su presión para que pueda evaporarse a baja temperatura. El fluido que se enfría en el evaporador puede a su vez hacer las veces de agente enfriador en otro intercambiador, dando lugar a una refrigeración indirecta. Una vez que hemos enfriado un cuerpo, tenernos que impedir que el calor fluya nuevamente hasta él, de sus alrededores a mayor temperatura. Es decir, debemos aislarlo para mantener su temperatura baja. En el presente estudio se expondrán los principales conceptos de la Transmisión del Calor que se aplican en la solución de los problemas de Refrigeración (bajar la temperatura de un cuerpo o espacio y mantenerla en dicho nivel). En la primera parte del tema se explicarán las formas de transmisión del calor, incluyendo las fórmulas básicas aplicables en la Refrigeración. En la segunda parte se tratará sobre los materiales aislantes y conductores del calor que se utilizan en las instalaciones frigoríficas. Y, en la tercera se explicará el ciclo básico del sistema de comprensión de vapores y el cálculo de los coeficientes de transmisión del calor en la evaporación y condensación del refrigerante.