CALEFACCION

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REFRIGERACION

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Enfriadores


Se define como enfriamiento en un proceso alimentario, a la disminución de la temperatura de los productos para asegurar condiciones propias del proceso, garantizar condiciones de temperaturas indicadas de acuerdo al procesamiento del alimento y la calidad de los mismos, en muchos casos sin llegar a temperaturas bajo cero.


Sistemas de enfriamiento

Existen dos sistemas bien definidos en enfriamiento que operan en condiciones precisas de acuerdo con los sistemas de instrumentación y control de proceso:

El sistema de enfriamiento directo, que utiliza como fluido de enfriamiento aire

El Sistema de enfriamiento Indirecto mediante el uso de Intercambiadores de calor, tema de otra lección del presente módulo de maquinas y Equipos para alimentos
El énfasis del tema de enfriamiento en la presente lección se hará con la primera de las anteriormente mencionadas en particular con el uso del aire.

Sistema de enfriamiento directo con aire

El enfriamiento es una de las principales funciones que ofrecen los sistemas de ventilación a temperaturas de ambiente medias y un sistema adecuadamente configurado, una unidad de enfriamiento de aire que puede proporciona una parte importante de su ciclo de operación con aire externo de su ciclo economizador.

Los enfoques comunes para el enfriamiento mecánico son:

Chiller de agua Fría o glicol: Los Equipos de refrigeración generan agua o glicol fríos, que luego se bombean a los Shillers de enfriamiento ubicados en las unidades de tratamiento de aire para enfriar y deshumidificar el flujo de aire.

Existen pequeños paquetes enfriadores de aire, adicionales a las cámaras de refrigeración más grande en la unidad central de suministro de agua helada que sirve las necesidades de los centros industriales.

El control de la capacidad se logra en general mediante la modulación del flujo de agua a través del serpentín de enfriamiento o por el paso del aire alrededor del refrigerante.

En general, la regulación de la corriente de agua es el método más conveniente, ya que tiene el potencial de ahorro energía de bombeo del agua fría.

Cuando los requerimientos de deshumidificación del aire conducen a la necesidad de su calentamiento, se puede pasar alrededor del serpentín de enfriamiento aire mezclado o aire de retorno para el control de la temperatura de descarga, mientras que la válvula de agua fría del serpentín se controla para proporcionar la deshumidificación adecuada.

Refrigeración de expansión directa: En este caso el refrigerante fluye a través del serpentín del evaporador en el sistema de tratamiento de aire, a menudo referido como el de batería DX (abreviatura de expansión Directa), para enfriar el aire.

Como parte del paquete de tratamiento de aire se incluyen los compresores y condensadores, situados a distancia, para mover el refrigerante a través de las tuberías y el sistema de enfriamiento y permitir que el calor absorbido en la unidad de tratamiento de aire que sea devuelto a la atmósfera.

Las bombas de calor: Las bombas de calor son una variación en el enfoque de refrigeración de expansión directa típica. Cuando el sistema de tratamiento de aire requiere del enfriamiento necesario, el sistema funciona como un sistema de expansión directa tradicional. Pero, si la unidad de tratamiento de aire requiere de calor, el sistema se invierte y utiliza el serpentín ubicado en la unidad de tratamiento de aire como un condensador y para rechazar el calor a la atmósfera se utiliza el evaporador.

Enfriamiento por evaporación directa e indirecta: Los sistemas que utilizan el efecto de enfriamiento asociados con la evaporación del agua a menudo se utilizan en ambientes con temperaturas de bulbo húmedo bajas.


El aire se enfría directamente por pulverización en contacto con agua en un permitiendo que esta se evapore en la corriente de aire. El aire sale del enfriador de proceso con un mayor contenido de humedad específica. El proceso se presta para enfriamientos en lugares donde la temperatura de bulbo húmedo ambiente es inferior a 65-70 º C; el aire no se recircula.

La refrigeración por evaporación indirecta utiliza un proceso de evaporación directa para enfriar una corriente de aire secundario, por lo general el flujo de escape de aire del área de servicio o de una corriente de aire al aire libre.

Esta corriente de aire secundario se utiliza para enfriar la corriente de aire primario en un área  espacio libre utilizando un intercambiador de calor. Algunos sistemas combinan la recuperación de calor con el sistema de enfriamiento evaporativo indirecto. El proceso húmedo con economizador es un caso especial del sistema de enfriamiento evaporativo indirecto.

También hay procesos que combinan métodos de refrigeración directos e indirectos para obtener bajas temperaturas de bulbo seco incluso por debajo de la temperatura de bulbo húmedo del aire secundario. Generalmente, el proceso utiliza una refrigeración por evaporación directa en la corriente de aire secundario (normalmente de escape del área de servicio), seguido de un intercambiador de calor, lo que permite que el aire se enfríe por evaporación secundaria para enfriar indirectamente el aire primario. Luego el aire primario pasa a través de un proceso de enfriamiento por evaporación directa.

Economizador húmedo: Este proceso es un caso especial del proceso de enfriamiento evaporativo indirecto. Desde la perspectiva de la unidad de manejo de aire, la fuente de refrigeración se parece a un sistema de Shiller de agua fría. Sin embargo, el agua fría que se genera las torres de refrigeración o refrigeradores en seco es bombeada y sirve en un serpentín tradicional como fluido frío. Algunos sistemas utilizan un intercambiador de calor entre el circuito de las torres de refrigeración o refrigeradores en seco y el circuito de serpentines. Otros sistemas utilizan el agua directamente.

Agua de pozo: Aunque cada vez es menos común, hay casos en que el agua corriente es utilizada a través del serpentín de la unidad de aire de refrigeración para proporcionar un enfriamiento. La ventaja es el bajo costo de la energía, el bajo costo del uso del agua y los bajos costes de eliminación de calor a la atmósfera. El proceso es casi idéntico a un proceso de refrigeración por agua fría, la corrosión y otros problemas relacionados con el uso continuo de agua cruda son muy comunes en este tipo de procesos de enfriamiento. Los serpentines de enfriamiento construido con tubos se deben limpiar continuamente en este tipo de instalación.

 Tipos de enfriadores

Enfriadoras: Como el nombre se sugiere, enfriadores con condensadores enfriados por aire ó el uso de aire para eliminar el calor del refrigerante.

Un ventilador hace circular aire a través de un intercambiador de tubos que contienen el refrigerante caliente y descargan este calor en el aire ambiente. En comparación con el agua, el aire es un mal conductor de calor y por lo tanto, los enfriadores refrigerados por aire son más grandes y menos eficientes.

La temperatura de condensación típica de un enfriador refrigerado por aire es de 322 °K en lugar de 313 °K en comparación con un enfriador de agua condensada.

Los enfriadores refrigerados por aire, también operan con relaciones de compresor mayores lo que significa menos enfriamiento por el mayor consumo de de energía.

Hay dos tipos de sistemas de refrigeración por aire: El enfriador de división construido con un sistema de división o "condensador remoto" el enfriador está en el interior y el exterior del condensador y El enfriador integrado. Para la unidad integrada, se puede poner una pequeña unidad en el interior ya que la carga sobre el aire acondicionado no es muy grande

Shillers enfriados por agua: Los condensadores enfriados por agua son de tres diseños básicos; tubo y tubo, carcasa y tubo o de placas soldadas. En el diseño de tubo y tubo, se tiene un tubo dentro de otro y los tubos se enrollan en forma de buñuelo para minimizar los requerimientos de espacio.

La transferencia de calor desde el refrigerante al agua se lleva a cabo cuando el líquido refrigerante fluye a través de un tubo, mientras que agua el agua por los otros tubos fluye de en la dirección opuesta. Este flujo a contracorriente mejora la transferencia de calor.

En el de carcasa y tubo el diseño es muy similar al de tubo, excepto que hay un haz de tubos contenida en una carcasa. El refrigerante en el depósito es el agua que fluye a través de los tubos. Esta disposición permite que los tubos se puedan limpiar en caso de obstrucción.

El diseño de placas soldadas es un diseño muy eficiente y compacto. Este intercambiador de calor con placas de acero inoxidable que están grabadas con pequeños canales para proporcionar varios puntos de contacto y turbulencia del fluido mayor proporcionando excelente transferencia de calor al tiempo que reduce el potencial de ensuciamiento. Las placas se apilan soldadas entre sí para formar dos circuitos independientes funcionando en capas alternas.

Condensadores por evaporación: Otra alternativa para el enfriamiento del aire o condensadores enfriados por agua descrito anteriormente es el condensador evaporativo. Los condensadores evaporativos, actúan como torres de refrigeración sobre los intercambiadores de calor.

El fluido refrigerante pasa a través de un haz de tubos de cobre en la celda de evaporación. Cascadas de agua Son adicionadas sobre su superficie exterior y el flujo de aire ambiente en contra de la corriente con el agua hace que parte del agua se evapore. Esta configuración se traduce en un sistema refrigeración eficaz.

Hay un pozo en la parte inferior del condensador para almacenar el agua y una bomba extrae el agua para recircular y rociar sobre las bobinas

Torres de enfriamiento: Una torre ofrece una solución económica para enfriar grandes cantidades de agua con requerimientos mínimos de energía. Un sistema de la torre se utiliza generalmente para cargas de calor frío con 274 °K de temperatura en el agua.


 El principio de control de un sistema de torre es la naturaleza intrínseca del agua para reducir su propia temperatura, ya que se evapora. Por evaporación de una pequeña parte del agua de proceso, la temperatura del agua que el proceso se reduce.

Dentro de la torre las celdas se logra la evaporación mediante la pulverización de pequeñas gotas de agua en un ambiente cerrado. Las gotas caen a través de una corriente ascendente de aire en movimiento. Entre más tiempo de contacto con entre el aire y el agua, mayor es la cantidad de evaporación y la transferencia de calor. Para aumentar significativamente la cantidad de tiempo de contacto, las celdas son un "relleno" con material para reducir la caída libre de agua y ampliar la superficie de contacto del agua al aire. El resultado es una mayor exposición del agua al aire. Con un aumento en la exposición, hay un aumento correspondiente en la capacidad de enfriamiento.

Por lo general, la capacidad de los sistemas de torre de enfriamiento se usa para bajar la temperatura de bulbo húmedo en el agua de 308 °K a 302 °K. La Temperatura de bulbo húmedo del aire es la temperatura más baja posible para la evaporación debido al entorno ambiental, o en sus alrededores por lo que la temperatura del agua no puede caer por debajo de la temperatura de bulbo húmedo imperante en el aire.

Tipos de torres de enfriamiento: Hay tres tipos básicos de las torres.

La primera, una torre de tiro forzado, tiene un sensor para el control termostático del ventilador de la torre de enfriamiento. El sensor controla la temperatura del agua de proceso después de salir de la torre. El ventilador se activa o desactiva cuando la temperatura del agua de proceso se eleva por encima o por debajo del punto deseado.

Un segundo tipo de torre, de tiro inducido, tiene un ventilador en la corriente de aire húmedo para extraer el aire a través del relleno. La Tecnología de refrigeración en general, recomienda este tipo de torres para procesos industriales.

Un tercer tipo es una torre eyector de tiro natural, no cuenta con medios mecánicos para crear el flujo de aire. En este caso, las bombas de agua a la torre, entran por una variedad de boquillas, y expulsan el agua a alta presión que induce una corriente de aire. El contacto con el agua finamente rociada en el flujo libre de aire lleva a cabo el proceso de evaporación.

Puesta en marcha del sistema de refrigeración

A continuación se presentan consejos prácticos, asociados con la puesta en marcha de la sección de enfriamiento tipo directo con aire.

Compruebe la capacidad de los elementos de refrigeración (Serpentín, intercambiador de calor, etc.)

Compruebe que el rango de elemento de control cumple los requisitos de la secuencia de control y no se solapa la gama con otros elementos servidos por la misma señal para evitar un calentamiento y enfriamiento simultáneo involuntario.

Compruebe la secuencia correcta de refrigeración mecánica con el economizador para minimizar el potencial de volúmenes innecesarios de aire exterior de refrigeración y deshumidificación.

Verifique la secuencia correcta de refrigeración mecánica con los elementos de otro tipo de transferencia de calor en el sistema de tratamiento de aire para minimizar el consumo de Energía debidas a la  calefacción y refrigeración simultáneas. La secuenciación adecuada también asegura que no habrá un efecto dominó asociados con el control inadecuado en el elemento de refrigeración. Un ejemplo ocurre cuando necesario es calentar, la energía desencadenada por los mayores requerimientos de refrigeración y deshumidificación en-el flujo de suministro de aire.

Compruebe el funcionamiento y el rendimiento de cualquier protección contra la congelación asociados con los equipos de enfriamiento evaporativo.

Para sistemas Chiller de agua / glicol, las pruebas también:

Verificar la carrera de la válvula de control para asegurarse de que se cierra completamente. La Válvula de control a prueba de hermeticidad debe revelar fugas no detectables.


En algunos casos, el sobrecalentamiento y la prueba de presión del serpentín puede ser necesarios.

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