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Una de las primeras cosas que todo estudiante de HVAC/R aprende es que las unidades de aire acondicionado no crean aire frío. Lo que realmente hacen es eliminar el calor de un área determinada.
Todos los sistemas de refrigeración funcionan transfiriendo el calor, moviéndolo de un área designada a otra, enfriando así esa área designada e invirtiendo el flujo natural de calor con la aplicación de energía. Sin embargo, la forma en que esto ocurre varía entre los cuatro tipos diferentes de sistemas de refrigeración.
¿Cuáles son los diferentes tipos de sistemas de refrigeración?
Aunque los cuatro tipos de sistemas de refrigeración tienen muchas similitudes, también tienen muchas diferencias. Para ayudarle a adelantarse a la curva, hemos desglosado cada uno en algunos resúmenes a continuación.
Sistemas de refrigeración de compresión mecánica
El método de ciclo de refrigeración más utilizado es la compresión mecánica. Tiene aplicaciones tanto en el aire acondicionado como en la refrigeración comercial e industrial.
Como su nombre indica, estos tipos de sistemas transfieren el calor comprimiendo mecánicamente el refrigerante en un líquido frío de baja presión y expandiéndolo en un gas caliente de alta presión. Los refrigerantes son sustancias que pueden hervir a una amplia gama de temperaturas con la aplicación o la eliminación de la presión.
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Como todos los líquidos, absorben calor cuando hierven en un gas y lo liberan cuando se condensan de nuevo en un líquido.
Los fundamentos del proceso tienen que ver con el movimiento del refrigerante desde el lado de baja presión del sistema cerrado hasta el lado de alta presión. El refrigerante líquido hierve a 40 °F en el lado de baja presión y absorbe el calor del aire interior caliente.
En el lado de alta presión del sistema, el calor viaja desde el refrigerante de vapor de 110 °F hasta el aire exterior más frío, y el proceso se repite.
Refigeración por absorción
El calor también se transfiere en los sistemas de refrigeración por absorción comprimiendo y expandiendo el refrigerante.
Estos sistemas se basan en el proceso de absorción y en el calor, en lugar de un compresor mecánico accionado eléctricamente, para mover el refrigerante desde el lado de baja presión hasta el lado de alta presión. A diferencia de los sistemas de refrigeración por compresión mecánica, que suelen utilizar R-22 y R-410A como refrigerantes, los sistemas de refrigeración por absorción utilizan refrigerantes que atraen y absorben otras sustancias.
Por ejemplo, los enfriadores residenciales de HVAC suelen utilizar amoníaco como refrigerante y agua como absorbente. El agua se encuentra en un componente llamado absorbedor, donde aspira el amoníaco del lado de baja presión del sistema y elimina el calor mientras lo absorbe. Una bomba envía la solución de agua y amoníaco a un generador, que la hierve, separando el amoníaco del agua antes de enviarla al lado de alta presión.
Además del proceso de absorción, también se utiliza calor para mover el refrigerante por todo el sistema. El calor puede proceder del agua caliente, el vapor, el gas natural u otras fuentes de combustible.
Enfriamiento evaporativo
A diferencia de los sistemas de refrigeración por compresión mecánica y absorción mencionados anteriormente, el enfriamiento evaporativo no utiliza el ciclo de refrigeración tradicional. En su lugar, estas unidades, a menudo llamadas enfriadores de pantano, enfrían el aire exterior más cálido soplándolo sobre almohadillas empapadas de agua cuando entra en la casa.
El agua absorbe el calor del aire y se evapora. El aire más frío se canaliza hacia el interior de la casa y el aire caliente sale de ella.
Los enfriadores evaporativos pueden reducir la temperatura del aire entre 15° y 40°F, pero son más adecuados para climas secos, como los del suroeste de Estados Unidos. También son menos costosos de instalar y utilizan aproximadamente una cuarta parte de la energía de los acondicionadores de aire centrales.
Refrigeración termoeléctrica
Los sistemas de refrigeración termoeléctrica son únicos respecto a los otros tres tipos de refrigeración, ya que no utilizan refrigerante ni agua. Estos sistemas utilizan una corriente eléctrica y un termopar.
Un termopar está formado por dos hilos metálicos diferentes que están unidos en ambos extremos. El aislamiento separa el resto de los hilos entre sí. Cuando se dirige la corriente sobre el termopar, un extremo se calentará y el otro se enfriará.
Invertir la dirección de la corriente tiene el efecto de intercambiar las uniones fría y caliente. El extremo caliente suele colocarse fuera de la zona a refrigerar con un disipador de calor unido a él para mantener la misma temperatura que el aire circundante.
El lado frío, que está por debajo de la temperatura ambiente, se coloca en la zona a refrigerar, atrayendo el calor del aire.
Este tipo de refrigeración se utiliza generalmente para pequeñas cargas de refrigeración a las que puede ser difícil acceder, como los sistemas electrónicos.
El amplio mundo de la refrigeración
La refrigeración es sólo una parte de toda una industria construida en torno a mantener el aire interior cómodo y saludable llamada calefacción, aire acondicionado, ventilación y refrigeración (HVAC/R).
Existe todo un universo de ciencia detrás de las formas en que la refrigeración opera para mantener el mundo más fresco. Conozca más datos sobre el funcionamiento de la refrigeración.