Componentes del circuito de refrigeración
El circuito frigorífico usado en la refrigeración es un circuito cerrado llamado de "compresión de vapor".
Este aprovecha la evaporación de un fluido refrigerante dentro del circuito, en particular en un intercambiador de calor llamado evaporador, que absorbe energía del aire circundante que después alcanza el espacio de los alimentos gracias a la convección natural o forzada por ventiladores (ver también "CREAR FRÍO" y "PRESIÓN Y TEMPERATURA").
Una vez evaporado el refrigerante ya no es capaz de absorber energía de forma significativa, por lo tanto es necesario devolverlo a su estado de líquido por medio de la condensación.
Se tiene sin embargo el problema de encontrar un ambiente lo bastante "frío" que absorba energía del refrigerante, que ciertamente no podrá ser el espacio frigorífico recién refrigerado.
Aprovechando la correlación entre presión y temperatura de cambio de estado que hace que a presiones mayores correspondan temperaturas mayores, se utiliza un compresor para llevar el refrigerante a una presión más elevada que la del evaporador (¡incluso 8-10 veces!) de forma que el proceso de condensación puede producirse a temperaturas compatibles con una fuente "fría" fácilmente disponible, típicamente el aire exterior del edificio.
Aquí la condensación se producirá a temperaturas elevadas (solamente 35-55°C) dentro de un intercambiador de calor que pone en contacto el aire exterior con el refrigerante. Este último condensará volviendo al estado líquido mientras que el aire exterior sufrirá un aumento de temperatura.
El refrigerante líquido está todavía a alta presión a la salida del condensador. Es necesario, por lo tanto, un órgano de laminación que expanda el refrigerante líquido reduciendo la presión hasta aquella a la que se produce la evaporación; ahora el refrigerante vuelve al estado inicial (líquido a baja presión y temperatura) y puede absorber nuevamente energía del aire procedente del espacio de los alimentos.
Los principales componentes del circuito frigorífico, por lo tanto, son:
Evaporador: es un intercambiador de calor similar a un radiador en caso de uso con aire (serpentín aleteado) o más compacto en caso de uso con agua (placas, haz tubular); permite el intercambio de energía por conducción entre el refrigerante que se evapora pasando de líquido a gas y el aire (o el agua) que se enfría. La evaporación se produce a presión y temperatura prácticamente constantes salvo alguna pérdida de carga. El refrigerante en la salida será un gas recalentado con una temperatura ligeramente superior a la de evaporación.
Compresor: es un mecanismo de compresión volumétrica, o de reducción progresiva de volumen, basado en sistemas rotativos o alternativos. Su función es hacer circular el fluido refrigerante dentro del circuito, luego aspirarlo en el estado de gas del evaporador y comprimirlo, aumentando su presión, hacia el condensador. El trabajo mecánico del compresor implica también un aumento notable de la temperatura del gas (incluso más de los 100°C) y una absorción de energía eléctrica. El consumo eléctrico de un compresor será tanto mayor cuanto mayor es la diferencia entre las dos presiones a las que trabaja. Es esencial que el refrigerante en la entrada al compresor esté en el estado gaseoso ya que los líquidos son notoriamente incompresibles. El compresor se activa cuando se demanda a la máquina la producción de frío, por medio de sistemas termostáticos.
Condensador: es un intercambiador de calor análogo al evaporador, de dimensiones ligeramente más generosas también en forma de batería aleteada, placas o haz tubular. Permite el intercambio de energía entre el aire exterior (o agua en su caso) forzado por medio de ventiladores y el refrigerante en forma de gas caliente en la salida hacia el compresor. El refrigerante se enfriará, condensará a temperatura y presión prácticamente constantes y a continuación sufrirá un ligero subenfriamiento. En la salida, por lo tanto, tendremos refrigerante líquido a alta presión y temperatura ligeramente inferior a la temperatura de condensación.
Órgano de laminación: está constituido por un orificio calibrado, un tubo capilar de diámetro reducido o una válvula de regulación de tipo mecánico o motorizada controlada por microprocesador. El estrechamiento creado por el órgano de laminación permite reducir la presión del refrigerante líquido procedente del condensador sin ningún intercambio de energía. Aprovecha el principio de Bernoulli según el cual, por medio de una restricción, la velocidad del fluido aumenta notablemente causando una disminución de presión con una relativa disminución de temperatura. De esta forma el refrigerante líquido vuelve a baja presión y baja temperatura listo para evaporar nuevamente y repetir el ciclo descrito anteriormente.
El órgano de laminación también tiene el propósito de controlar el flujo de refrigerante que atraviesa el circuito. Una cantidad excesiva corre el riesgo de dañar el compresor porque puede que no se evapore del todo en el evaporador y permanece en parte líquido. Una cantidad insuficiente reduce mucho la eficiencia de la máquina ya que el evaporador no se aprovecha.
