Cuando intente comprender cómo funciona un sistema de enfriamiento por compresión, debe tener en cuenta tres fenómenos físicos:
Principios físicos fundamentales
Cuando se comprime un gas, su temperatura aumenta. Por el contrario, cuando se expande, su temperatura disminuye. Esta es una de las ramificaciones del primer principio de la termodinámica.
La temperatura de un líquido puro permanece constante mientras hierve o se condensa. Si mide la temperatura del agua mientras hierve, la temperatura permanece constante en 212 °F o 100 °C mientras haya agua en estado líquido. Cuando los gases se condensan, la temperatura del sistema permanece constante hasta que todo el gas se convierte en líquido.
Se requiere una cantidad significativa de energía para que un fluido experimente un cambio de fase. Se necesita más energía para hervir completamente una determinada cantidad de agua que para llevar esa misma cantidad de agua de 32 °F a 211 °F. Esto significa que se puede almacenar una cantidad significativa de energía y luego liberarla solo durante un cambio de fase.
El ciclo de refrigeración
El ciclo de refrigeración es un proceso continuo. El refrigerante se mueve del compresor al condensador, a través de un dispositivo de medición, a un evaporador, y luego el ciclo se repite (ver Figura 1).
El compresor recibe gas de baja presión del evaporador y lo convierte en gas de alta presión mediante compresión, como indica el nombre. A medida que se comprime el gas, aumenta la temperatura.
Luego, el gas refrigerante caliente fluye hacia el condensador. El condensador es un intercambiador de calor que utiliza un fluido más frío, generalmente aire del ambiente, para enfriar el refrigerante. A medida que el refrigerante fluye a través de este intercambiador de calor, se condensa en un líquido caliente. El refrigerante líquido sale del condensador y fluye hacia el dispositivo de medición del sistema.
El dispositivo de medición puede ser una válvula de expansión o un tubo capilar y se utiliza para generar una reducción de la presión. Como se mencionó anteriormente, la temperatura y el punto de ebullición de los líquidos disminuyen a medida que disminuye la presión. Parte del líquido refrigerante se evapora y la temperatura de la mezcla líquido-gas desciende. A continuación, el refrigerante frío fluye hacia el evaporador.
El evaporador es otro intercambiador de calor que permite que el calor se mueva entre la fuente de calor y el refrigerante. En un refrigerador, la fuente de calor es el fluido refrigerante que fluye hacia su equipo. El refrigerante ingresa al evaporador como una mezcla de gas-líquido a baja temperatura. Por diseño, la temperatura de la fuente de calor es siempre más alta que el punto de ebullición del refrigerante. En el evaporador, el refrigerante se evapora a medida que absorbe calor de la fuente de calor. La temperatura del refrigerante permanece constante mientras se evapora. Luego, el refrigerante sale del evaporador como gas, ingresa al compresor y el ciclo comienza de nuevo.
