| FUNDAMENTOS
DE LA OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN |
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Compresores.
Los compresores más comúnmente empleados
en los sistemas de refrigeración de alimentos
son los de pistón o émbolo, los rotatorios
y los centrífugos. Los dos primeros son de desplazamiento
positivo, efectuándose la compresión del
vapor mediante un miembro compresor. En los de pistón,
como su nombre indica, el miembro compresor es un pistón
mientras que en los rotatorios el miembro compresor
puede ser un pistón rodante, una aleta rotatoria
o un lóbulo helicoidal o tornillo. En el compresor
centrífugo la compresión se produce por
la acción de la fuerza centrífuga la cual
es desarrollada a medida que el vapor es girado por
un impulsor de alta velocidad.
El tipo de compresor empleado en cada aplicación
específica depende del tamaño y la naturaleza
de la instalación y del refrigerante utilizado.
El compresor pistón constituye uno de los más
divulgados en los sistemas de refrigeración de
alimentos, adaptándose especialmente a refrigerantes
que requieran desplazamientos relativamente pequeños
y presiones de condensación relativamente altas.
La potencia requerida por unidad de capacidad de refrigeración
y el volumen de succión por unidad de capacidad
de refrigeración constituyen indicadores de la
operación de estos compresores.
Entre los cálculos que pueden realizarse están
la determinación de la capacidad de refrigeración
y la potencia requerida al variar las temperaturas de
evaporación y condensación. Asimismo,
la selección de un compresor para condiciones
específicas de operación reviste resulta
de importancia práctica.
Evaporadores.
El equipo donde se produce la ebullición del
refrigerante producto de la absorción de calor
desde el foco frío recibe el nombre de evaporador.
Aunque lo que se produce es una ebullición y
no una evaporación, universalmente se acepta
la denominación de evaporador para designar al
equipo donde ocurre este proceso.
Debido a la cantidad y variedad de requisitos que deben
cumplir estos equipos en función de sus diversas
aplicaciones, ellos son fabricados en una amplia gama
de tipos, formas, dimensiones y diseños, pudiendo
clasificarse según el medio refrigerado, el principio
de operación, las características de la
superficie de transferencia y según la forma
de circulación del fluido a enfriar.
La capacidad de refrigeración de un evaporador
está dada por la razón a la cual se trasmite
el calor a través de sus paredes, proveniente
del espacio o producto refrigerado al refrigerante líquido
que circula por su interior, el cual se vaporiza. Esta
capacidad está determinada por los factores que
gobiernan la transferencia de calor a través
de cualquier superficie, esto es, el coeficiente de
transferencia de calor, el área de transferencia
y la diferencia de temperaturas.
La selección de evaporadores para una aplicación
específica constituye un elemento de utilización
práctica.
Condensadores.
El calor total rechazado en el condensador incluye tanto
el calor absorbido en el evaporador como la energía
equivalente al trabajo de compresión. Cualquier
calor absorbido por el vapor de succión desde
el aire de los alrededores también forma parte
da la carga térmica del condensador. Como el
trabajo de compresión por unidad de capacidad
de refrigeración depende de la relación
de compresión, la cantidad de calor rechazado
en el condensador varía con las condiciones de
operación del sistema.
Los condensadores se agrupan de manera general en enfriados
por aire, enfriados por agua y evaporativos.
De igual forma que los evaporadores la capacidad del
condensador está determinada por los factores
que rigen la transferencia de calor.
La selección de condensadores para una aplicación
dada resulta de interés práctico.
Dispositivos
de expansión.
Los dispositivos de expansión tienen una doble
función, la de reducir la presión del
líquido refrigerante y la de regular el paso
de refrigerante a través del evaporador.
Entre estos dispositivos se encuentran el tubo capilar,
la válvula de expansión manual, la válvula
de flotador y la válvula termostática.
La localización de estos dispositivos así
como sus accesorios resultan de especial importancia
ya que de ello dependerá su adecuado funcionamiento.
Sistema.
Una consideración importante es establecer las
relaciones de balance entre las secciones vaporizante
y condensante del sistema, esto es, que la rapidez con
que se lleve a cabo la ebullición sea igual a
la rapidez con que se produce la condensación.
Como todos los componentes del sistema están
conectados en serie, el flujo de refrigerante que circula
a través de ellos es el mismo, por lo que la
capacidad de todos ellos coincidirá. La selección
de los equipos del sistema debe garantizar igual capacidad
de refrigeración a la temperatura de ebullición
requerida para lograr remover la carga térmica.
Sin embargo, cuando todos los equipos no cumplen con
esta condición resulta importante determinar
el punto de equilibrio correspondiente a esta condición.
Carga
térmica.
La carga térmica o carga de refrigeración
constituye un cálculo importante en los sistemas
de refrigeración. Esta carga es el calor que
debe ser removido desde el foco frío, a través
del evaporador, para que en él se mantenga la
temperatura requerida.
Las fuentes que contribuyen a la carga térmica
son:
1. Carga de los productos: se incluyen las cargas originadas
al llevar el producto, los envases y embalajes y los
medios de sustentación empleados en las cámaras,
a la temperatura de conservación; en el caso
de la refrigeración de frutas y vegetales esta
carga debe contemplar además el calor de respiración.
2. Carga por transferencia de calor a través
de estructuras: comprende las cargas térmicas
debido al calor que se transfiere desde el exterior
a través de paredes, techo y pisos de las cámaras.
3. Carga por ventilación: se refiere a la carga
térmica debida a la ventilación controlada
de los productos. El almacenaje refrigerado de frutas
y vegetales frescos requiere de esta ventilación
para garantizar que la composición de la atmósfera
del almacén no se afecte por la propia actividad
metabólica de estos productos.
4. Carga por apertura de puertas: esta carga térmica
es consecuencia de la apertura de las puertas, lo que
provoca que el aire exterior penetre a la cámara.
5. Carga por el personal: se encuentra referida al calor
que aportan las personas que penetren en la cámara,
resultando dependiente de la temperatura en esta y de
la actividad que se realiza.
6. Carga por equipos eléctricos: incluye las
cargas por la iluminación así como por
motores en funcionamiento dentro de la cámara,
básicamente referidos a los de los evaporadores
con movimiento forzado del aire.
Las variables que intervienen en el cálculo de
las diferentes cargas térmicas pueden evaluarse
haciendo uso de información reportada en la literatura.
