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Refrigeracin
Refrigerador domstico.
La refrigeracin es un proceso que consiste en bajar omantener el
nivel de calor de un cuerpo o un espacio.Considerando que realmente
el fro no existe y que debehablarse de mayor o menor cantidad de
calor o de mayoro menor nivel trmico (nivel que se mide con la
tempera-tura), refrigerar es un proceso termodinmico en el quese
extrae calor del objeto considerado (reduciendo su ni-vel trmico),
y se lleva a otro lugar capaz de admitir esaenerga trmica sin
problemas o con muy pocos proble-mas.Los uidos utilizados para
llevar la energa calorca deun espacio a otro, son llamados
refrigerantes.
1 Modos de refrigeracinLos mtodos ms antiguos para enfriar son
laevaporacin, como en el caso del botijo (procesoadiabtico); o la
utilizacin del hielo o la nieve naturales.Para la preparacin de
refrescos o agua fra, se bajabanieve de las montaas cercanas (a
menudo por las no-ches) que se guardaba en pozos de nieve y, en las
casas,en armarios aislados, que por esa razn se llamaban
neveras.Tambin se aplic desde muy temprano el mtodo de
re-frigeracin por agua sin cambio de estado, en procesosfabriles o
incluso para enfrar bebidas (poniendo los en-vases en un pozo o en
el agua del ro).En 1553, Blas de Villafranca, un mdico espaol,
an-cado en Roma public un libro: Metodo refrigerandi exvocato sale
nitro vinum aquamque ac potus quodvis aliudgenus, cui accedaent va
ria naturalium rerum problema-ta, non minus jucunda lectu, quam
necesaria cognitu, enel que trata de la refrigeracin del agua y el
vino median-te la mezcla de sal y hielo, para bajar su temperatura
dedeshielo,[1] usando por primera vez la palabra refrigerar.En
resumen, dependiendo de los nes, la refrigeracinpuede hacerse de
varios modos:
Mediante un uido que lleva el calor sin cambio defase (por
ejemplo, en un motor trmico, en el queemplean como refrigerantes
aire o agua)
Aprovechando el calor de cambio de fase (calor la-tente) de un
uido, y esto mediante dos sistemas dis-tintos:
Evaporando un uido (normalmente agua) ydisipando el vapor en el
ambiente exterior(desde el botijo hasta la refrigeracin de
pro-cesos fabriles, como la produccin de electri-cidad)
Mediante la evaporacin de un uido en uncircuito cerrado y
posterior condensacin, pormedio de una energa externa, para repetir
elciclo (sistemas de refrigeracin de espacios)[2]
Otros mtodos: como mediante una sustancia fra,antiguamente el
hielo y hoy en da la criogenia, connitrgeno lquido o mezcla de
sustancias, como salcomn y hielo; mediante un par termoelctrico
quegenera una diferencia de temperatura.
Por efecto magnetocalrico, posibilidad an en in-vestigacin y sin
aplicacin comercial, que consisteen utilizar el efecto
magnetocalrico.[3]
Por otro lado, el Protocolo de Kyoto hace necesario unaumento
del rigor en la aplicacin y la investigacin denuevas tcnicas ya que
la mayora de los sistemas de re-frigeracin y de aire acondicionado
usan una considera-ble cantidad de energa y por lo tanto
contribuyen ya seadirecta o indirectamente al calentamiento
global.
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2 3 TIPOS DE CICLOS
2 AplicacionesLas aplicaciones de refrigeracin son entre
muchas:
Las aplicaciones en espacios habitados, para alcan-zar un grado
de confort trmico adecuado para lahabitabilidad de un edicio.
Las aplicaciones medicamentos u otros productosque se degraden
con sus chupadas. Como por ejem-plo la produccin de hielo o nieve,
la mejor con-servacin de rganos en medicina o el transporte
dealimentos perecederos.
Los procesos industriales que requieren reducirla temperatura de
maquinarias o materiales parasu correcto desarrollo. Algunos
ejemplos son elmecanizado, la fabricacin de plsticos, la produc-cin
de energa nuclear.
La criognesis o enfriamiento a muy bajas tempe-raturas empleada
para licuar algunos gases o paraalgunas investigaciones
cientcas.
Motores de combustin interna: en la zona de lasparedes de los
cilindros y en las culatas de los moto-res se producen temperaturas
muy altas que es nece-sario refrigerar mediante un circuito cerrado
dondeuna bomba enva el lquido refrigerante a las gale-ras que hay
en el bloque motor y la culata y de allpasa un radiador de
enfriamiento y un depsito decompensacin. El lquido refrigerante que
se utili-za es agua destilada con unos aditivos que
rebajansensiblemente el punto de congelacin para preser-var al
motor de sufrir averas cuando se producentemperaturas bajo
cero.
Mquinas-herramientas: las mquinas herra-mientas tambin llevan
incorporado un circuito derefrigeracin y lubricacin para bombear el
lquidorefrigerante que utilizan que se llama taladrina oaceite de
corte sobre el lo de la herramienta paraevitar un calentamiento
excesivo que la pudiesedeteriorar rpidamente,
Aparatos electrnicos: la mayora de los apara-tos electrnicos
requieren refrigeracin, que gene-ralmente consiguen mediante un
ventilador, que ha-ce circular el aire del local donde se sitan, y
otrasveces sencillamente haciendo circular el aire
porconveccin.
3 Tipos de ciclosEl modo ms utilizado para el enfriamiento
articial deespacios cerrados, se consigue mediante los mtodos
decompresin y de absorcin. El mtodo por compresin esel ms
utilizado, puesto que el mtodo por absorcin solo
se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residualo
barata, como en la trigeneracin.
3.1 Ciclo ideal de refrigeracin por com-presin
En este ciclo de refrigeracin el refrigerante se evapora yse
condensa, comprimindolo, alternativamente para lue-go volver a la
fase de vapor. Est compuesto por 4 proce-sos:
Compresin isentrpica en un compresor.
Disipacin de calor a presin constante en un con-densador.
Estrangulamiento en un dispositivo de expansin yconsiguiente
evaporacin.
Absorcin de calor a presin constante en un evapo-rador.
De acuerdo a los procesos anteriores, el refrigerante en-tra al
compresor en el estado 1 como vapor saturadoy se comprime
isentrpicamente hasta la presin delcondensador. La temperatura del
refrigerante aumentadurante el proceso de compresin isentrpica,
hasta unvalor muy superior al de la temperatura del medio
cir-cundante. Despus el refrigerante entra en el condensa-dor como
vapor sobrecalentado en el estado 2 y sale comolquido saturado en
el estado 3, como resultado de la disi-pacin de calor hacia el
entorno. El refrigerante, como l-quido saturado en el estado 3, se
dilata hasta la presin delevaporador al pasar por una vlvula de
expansin o porun tubo capilar. La temperatura del refrigerante
descien-de por debajo de la temperatura del espacio
refrigeradodurante este proceso. El refrigerante entra en el
evapora-dor en el estado 4 como vapor hmedo de baja calidady se
evapora por completo absorbiendo calor del espaciorefrigerado. El
refrigerante sale del evaporador como va-por saturado y vuelve a
entrar al compresor completandoel ciclo.[4]
3.2 Ciclo real de refrigeracin por compre-sin de vapor
Diere de uno ideal debido a situaciones irreversibles queocurren
en varios componentes. Dos fuentes comunes deson la friccin del
uido y la transferencia de calor ha-cia o desde los alrededores. El
proceso de compresinreal incluye efectos de friccin, los cuales
incrementan laentropa y la transferencia de calor lo cual puede
aumen-tar o disminuir la entropa dependiendo de la reaccin.
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33.3 Sistemas de refrigeracin en cascada
Un ciclo de refrigeracin en cascada consiste en efectuarel
proceso de refrigeracin por etapas, es decir, dos o msciclos de
refrigeracin que operan en serie. En un ciclo derefrigeracin de dos
etapas, los ciclos se conectan por me-dio de un intercambiador de
calor en medio, el cual sirvecomo evaporador para el ciclo superior
y como conden-sador en el ciclo inferior. Suponiendo que el
intercambia-dor de calor est bien aislado y que las energas
cinticasy potenciales son despreciables, la transferencia de
calordel uido en el ciclo inferior debe ser igual a la
transferen-cia de calor del uido en el ciclo superior. En el
sistemade cascada los refrigerantes en ambos ciclos se
suponeniguales.[4] (a agua vai com muito vapor) pongo entre
pa-rntesis las 6 palabras en portugus que se deben habercolado por
error
3.4 Sistemas de refrigeracin por compre-sin de mltiples
etapas
Cuando el uido utilizado por todo el sistema de refrige-racin en
cascada es el mismo, el intercambiador de calorse puede sustituir
por una cmara demezclado puesto quetiene las mejores caractersticas
de transferencia de calor.A dichos sistemas se les denomina
sistemas de refrigera-cin por compresin de mltiples etapas. El
proceso decompresin en este sistema es similar a una compresinde
dos etapas, entonces el trabajo del compresor dismi-nuye.
3.5 Sistemas de refrigeracin de usos ml-tiples con un solo
compresor
Algunas aplicaciones requieren refrigeracin a ms deuna
temperatura. Esto puede lograse con una vlvula deestrangulamiento
independiente y un compresor por se-parado para cada evaporador que
opere a temperaturasdiferentes, sin embargo un modelo ms prctico es
en-viar todos lo ujos de salida de los evaporadores a un
solocompresor y dejar que este maneje el proceso de compre-sin para
el sistema completo.
3.6 Sistemas de refrigeracin por absor-cin
Otra forma de refrigeracin cuando se tiene una fuentede energa
trmica barata a unas temperaturas entre 80y 200 C es la
refrigeracin por absorcin. El principiode funcionamiento es
semejante al ciclo de compresin:el refrigerante absorbe calor al
evaporarse y despus secondensa para recomenzar el ciclo, pero la
diferencia es-triba en que en vez de un compresor, como su
nombreindica, en estos sistemas de refrigeracin el ciclo se cie-rra
mediante la absorcin del refrigerante por un medio
de transporte (o absorbente) y posterior separacin de
ladisolucin por medio del calor para recomenzar el ciclo.Los ciclos
de refrigeracin por absorcin frecuentes son:
amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve co-mo refrigerante
y el agua (H2O) es el absorbente.[4]
agua-bromuro de litio, donde el agua (H2O) sirvecomo
refrigerante y el bromuro de litio (LiBr) co-mo absorbente, siendo
este sistema el que mejoresrendimientos tiene, aunque tiene el
inconveniente deque no puede funcionar a menos de 0 C (tempera-tura
de congelacin del agua, el refrigerante), lo queno obsta para los
sistemas de refrigeracin de espa-cios habitados.
4 Aparatos de refrigeracin Equipos de refrigeracin Refrigeracin
por compresin Refrigeracin por absorcin Termostato La heat pipe
(elemento pasivo que desplaza el calordisipado por
procesadores).
5 Trminos relacionados con la re-frigeracin
Taladrina Lquido refrigerante Aceite de corte Cero absoluto
Lquido anticongelante Glosario de refrigeracin:
http://www.promotorapicis.mx/glosario.html
Bomba de calor agua-agua:
http://www.elaireacondicionado.com/bomba_calor/agua-agua.php
Sistema Hdrico de Absorcin Acstica y Conden-sacin Integrados en
la Carcasa del Compresor Her-mtico
6 Vase tambin Refrigeracin solar Reglamento de Instalaciones
Trmicas en los Edi-cios (Espaa)
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4 8 ENLACES EXTERNOS
7 Referencias[1] Antecedentes histricos de la refrigeracin.
Universi-
dad Politcnica de Catalua. Consultado el 8 de julio de2014.
[2] En este ltimo sistema se emplean como
refrigerantescompuestos qumicos que pueden tener consecuenciasen
otros campos. Durante la dcada de los 90 casi to-dos los pases
rmaron y consecuentemente raticaron elProtocolo de Montreal y sus
correcciones posteriores. Es-te acuerdo impone unos plazos de
tiempo estrictos parala desaparicin de los refrigerantes que atacan
el ozono yrequiere el uso provisional hasta su sustitucin por
refri-gerantes que no daen el ozono. Este cambio dio comoresultado
un aumento 3 a 4 veces mayor de la variedadde refrigerantes de uso
comn existentes y la necesidadde asegurarse que las tcnicas de la
industria sean muyexigentes.
[3] Ingenieros daneses desarrollan el primer refrigerador
mag-ntico
[4] Termo aplicada. Consultado el 14 de abril de 2012.
8 Enlaces externos
Wikcionario tiene deniciones y otra informa-cin sobre
aerotermia.Wikcionario
Aerotermia, el futuro de la refrigeracin, calefacciny el
ACS.
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59 Text and image sources, contributors, and licenses9.1
Text
Refrigeracin Fuente:
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Modos de refrigeracin Aplicaciones Tipos de ciclos Ciclo ideal
de refrigeracin por compresin Ciclo real de refrigeracin por
compresin de vapor Sistemas de refrigeracin en cascada Sistemas de
refrigeracin por compresin de mltiples etapas Sistemas de
refrigeracin de usos mltiples con un solo compresor Sistemas de
refrigeracin por absorcin
Aparatos de refrigeracin Trminos relacionados con la
refrigeracin Vase tambin Referencias Enlaces externos Text and
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