Sistemas de Refrigeración Basados en el Cambio de Estado de una Sustancia

SISTEMAS BASADOS EN EL CAMBIO DE ESTADO DE UNA SUSTANCIA.
En estos sistemas interviene el calor latente del cambio de estado y se puede hacer la siguiente subdivisión:

FUSIÓN.
Es necesario que esta transición se desarrolle a una temperatura suficientemente baja, en donde interviene el calor latente de fusión. En la antigüedad la producción de frío, se basaba en la utilización del hielo, el cual se recolectaba de manera natural en invierno y se conserva para su utilización posterior. El hielo juega un papel preponderante sobre todo en los países en vías de desarrollo para la conservación de pescados y mariscos, de aves, etc. Donde muchas veces las neveras trabajaban solo con hielo, donde este era colocado en la parte superior y por convección libre el aire con poca densidad se dirigía hacia arriba al tocar el hielo este aumentaba su densidad por lo que el aire frio baja comenzando el ciclo.

SUBLIMACIÓN.
La sublimación es el cambio del estado sólido al estado vapor, este calor latente es más grande que el de vaporización, debido a que contiene además del calor latente de vaporización el de fusión. Normalmente se utiliza en un sistema abierto bajo presión atmosférica, siendo el refrigerante más utilizado el anhídrido carbónico (CO2), el cual en estado sólido tiene una temperatura de transición de - 78.5º C ( hielo seco).

VAPORIZACIÓN.
En este método se utiliza el calor latente de evaporación, que por lo general es más grande que el de fusión. Este procedimiento es el más utilizado a nivel industrial, comercial y doméstico. El fluido que se vaporiza para la producción de frío se le conoce como frigorígeno o refrigerante. Pueden haber sistemas de enfriamiento abierto, en donde el vapor resultante de la vaporización no se recupera, sobre todo en los casos en donde el refrigerante no es caro y no presenta problemas de impacto ambiental, como por ejemplo el uso del nitrógeno líquido y refrescar el aire caliente por medio de la vaporización directa del agua en el aire.
En el sistema de enfriamiento cerrado, el vapor del refrigerante, generalmente costoso y algunas veces tóxico, se recircula con el objeto de volverlo a licuar para vaporizarlo de nuevo. Este tipo de sistema está formado por un recipiente aislado térmicamente, el cual limita el espacio frío, y en cuyo interior se coloca un intercambiador de calor, en donde se introduce el refrigerante líquido el cual se vaporiza a una temperatura inferior a la temperatura del interior a la que se quiere mantener el espacio. A este intercambiador se le conoce como evaporador.
Es posible distinguir dos casos en la vaporización:
− Circuito abierto (vaporización directa); en donde el fluido capta el calor de la carga a enfriar y una vez ha modificado su estado ya no se vuelve a utilizar; este es el caso de algunos transportes que utilizan nitrógeno como medio de producción de frío. Como ejemplo de este tipo mencionamos los sistemas de enfriamiento evaporativos con desecantes.
− Circuito cerrado; en que a diferencia del anterior, el fluido se recupera con vistas a ser utilizado en un proceso cíclico.

Como característica general de estos métodos, hay que hacer un aporte de energía al sistema y utilizar fluidos que vaporicen a baja presión.

Esquema de un Sistema de Refrigeración por Compresión, el mas común de los Sistemas de Refrigeración por Cambio de Estado de una Sustancia.

FUENTE:

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5070/fichero/CAPITULO+2%252FCAP%C3%8DTULO+2.0+SPC+y+SPF.pdf

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO
Lo que se entiende por producción de frío, a un proceso, o conjuntos de procesos, que pueden producir bajas temperaturas de manera controlada. La refrigeración es importante debido a su implicación en diversas actividades como la conservación de productos alimenticios, el mantenimiento de fármacos, el desarrollo adecuado de procesos industriales, el acondicionamiento de viviendas o edificios, entre los usos más comunes.
Existen una gran diversidad de métodos de producción de frío, los cuales en su mayoría están basados en la extracción de calor de un cuerpo o un espacio por medio de un fluido al que llamamos refrigerante, el cual se utiliza, para cambiar su estado de agregación, como puede ser la evaporación, fusión, sublimación, etc. cuyas transiciones se desarrollan a bajas temperaturas, que como consecuencia baja la temperatura del recinto.
Como se mencionó existen muchas formas de lograrlo ya sean por medios naturales y otros artificiales en la Figura 2.1 se puede observar una clasificación detallada de los sistemas de producción de frío.

Sistemas de Producción de Frío

Otro de los elementos importantes a considerar sobre el enfriamiento son los niveles de temperatura que es necesario trabajar. Si consideramos a la temperatura ambiente como base.
− Enfriamiento: entre 24º C y los 14º C, se pueden conseguir por procesos naturales.
− Refrigeración: entre 14º C y los 0º C, cuando comienza a producirse el cambio de estado del agua.
− Sub- enfriamiento: operando en el rango de temperatura de 0º C hasta los -15º C, este rango se forma el hielo.
− Congelación: en el rango entre -15º C y los -35º C. Rango que se utiliza para la conservación de productos.
− Sub - congelación: el rango de los -30º C y los -200º C.
− Criogenia o muy baja temperatura: alrededor del cero absoluto.
En la Tabla 2.1 se presentan los métodos de producción de frío con pequeño detalle y el nivel de desarrollo que presentan, comparándolos respecto al sistema estándar de compresión mecánica.

FUENTE:

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5070/fichero/CAPITULO+2%252FCAP%C3%8DTULO+2.0+SPC+y+SPF.pdf