Preguntas Frecuentes sobre el Ciclo de Refrigeración
¿Cuál es el primer proceso del ciclo de refrigeración y por qué?
El primer proceso es la compresión. Se considera el inicio porque en la etapa previa, al finalizar el proceso de vaporización, el fluido refrigerante ya ha cumplido su función de absorber energía. En la etapa de compresión, el fluido refrigerante reinicia su ciclo, lo que exige invertir energía (trabajo) para comprimirlo y elevar su presión y temperatura.
De acuerdo con lo discutido en clases, ¿qué resulta de la ineficiencia del compresor? En caso de que en la empresa en la que usted trabaja usaran un compresor ineficiente, ¿cómo resolvería esta situación?
Si un compresor es ineficiente, parte de la energía eléctrica suministrada se pierde en forma de calor en lugar de convertirse en trabajo útil para el proceso de compresión. Esto se manifiesta a través de un sobrecalentamiento del equipo y un consumo energético mayor al especificado.
Para resolver esta situación, se debe evaluar la sustitución del equipo por uno de mayor eficiencia y calidad, que cumpla con las especificaciones de rendimiento requeridas para la aplicación. La selección no debe basarse en el costo inicial, sino en el costo del ciclo de vida, que incluye el consumo energético. Por ejemplo, se debería evitar un compresor que no cuente con certificaciones de eficiencia o cuya ficha técnica no garantice los parámetros de operación necesarios, independientemente de su marca u origen.
En lo que respecta al proceso de enfriamiento, ¿es posible utilizar distintos tipos de fluido refrigerante para un mismo equipo de condensación?
No, no es recomendable ni seguro. Cada equipo de refrigeración está diseñado para operar con un refrigerante específico. Utilizar un fluido diferente, con un punto de ebullición distinto, tendría consecuencias negativas:
- Fluido con punto de ebullición más elevado: Si el punto de ebullición es mayor que el del refrigerante de diseño, la capacidad de enfriamiento de la planta se reducirá. Al fluido le tomará más tiempo y requerirá una menor presión para pasar a fase gaseosa en el evaporador, disminuyendo la tasa de transferencia de calor y, en consecuencia, afectando la producción.
- Fluido con punto de ebullición más bajo: Si el punto de ebullición es menor, el sistema operará a presiones más altas para las que no fue diseñado, lo que representa un riesgo de seguridad. Además, es probable que no todo el líquido se evapore en el evaporador, ya que se necesitaría menos masa para extraer la misma cantidad de energía. Esto podría provocar que llegue líquido al compresor (golpe de líquido), causando daños severos. El condensador también podría operar al límite de su capacidad o ser insuficiente para condensar completamente el refrigerante.
En lo referido a la válvula de expansión isoentálpica, ¿por qué el producto obtenido de este proceso es un fluido bifásico?
El producto es un fluido bifásico (mezcla de líquido y vapor) porque la válvula de expansión provoca una caída brusca de presión. Al reducirse la presión sobre el fluido refrigerante líquido, su temperatura de saturación disminuye. Como el proceso es muy rápido y se considera adiabático (sin intercambio de calor con el entorno) y isoentálpico (entalpía constante), la energía necesaria para que una fracción del líquido se evapore (calor latente de evaporación) es extraída del propio fluido. Esto provoca que una parte de sus moléculas migre a la fase gaseosa, enfriando drásticamente el resto del fluido que permanece en fase líquida.
¿En qué unidad dentro de la planta productiva se encuentra operando el evaporador?, ¿de dónde es extraída la energía necesaria para que el fluido refrigerante cambie de fase?, ¿de qué forma haría usted el proceso más eficiente?
El evaporador opera típicamente en la cámara de frío o en el espacio que se desea refrigerar. La energía es extraída de los productos almacenados en dicha cámara y del aire circundante. Al introducir productos a una temperatura mayor, estos ceden calor al refrigerante, provocando su evaporación.
Para hacer el proceso más eficiente, la medida principal es mejorar el aislamiento térmico de la cámara de frío. Esto minimiza la ganancia de calor desde el ambiente exterior, asegurando que la mayor parte de la energía extraída por el evaporador provenga de los productos a enfriar y no de infiltraciones térmicas.
De acuerdo con lo señalado en clases por el alumno Claudio Cerna, ¿qué haría que el proceso de evaporación fuera ineficiente y por qué?
El proceso de evaporación sería ineficiente si a la entrada del evaporador llega una mezcla con una alta proporción de gas (vapor) y una baja proporción de líquido. La ineficiencia se debe a que la máxima absorción de calor ocurre durante el cambio de fase de líquido a vapor (absorción de calor latente de evaporación). Si hay menos líquido disponible para evaporarse, la potencia frigorífica del sistema disminuye, ya que se absorberá menos energía del espacio a enfriar. Las etapas previas del ciclo, especialmente la expansión en la válvula isoentálpica, son las que determinan esta proporción de líquido/gas.
