REFRIGERACION

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

Durand Porras, Juan Carlos [Docente Asesor]

Flores Tacas, Juan José.Melgarejo Chavarria David

Molina Ayuque Yuliana

Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial

La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o evitar que suba el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas.

Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son llamados refrigerantes.

DEDICATORIA

Esta investigación es el resultado del esfuerzo del grupo de trabajo. Nuestros agradecimientos aquellas personas que con su ayuda desinteresada nos brindaron información, para realizar este trabajo monográfico.

A nuestro profesor por su motivación, enseñanza, apoyo por su tiempo compartido, y contribuir al desarrollo de nuestra formación profesional

INDICE

INTRODUCCION....................................................................................................................................5

IMPORTANCIA......................................................................................................................................6

HISTORIA..............................................................................................................................................7

BIOGRAFIA............................................................................................................................................8

CONCEPTO............................................................................................................................................9

APLICACIONES:...................................................................................................................................11

CICLOS DE REFRIGERACION................................................................................................................12

Ciclo ideal de refrigeración por compresión. En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos:.................................................................................................................12

CICLO DE CARNOT INVERTIDO............................................................................................................13

CICLO POR COMPRESIÓN DE VAPOR..................................................................................................14

Sistemas de refrigeración por absorción............................................................................................21

CARACTERISTICAS DE LOS REFRIGERANTES........................................................................................21

PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION..........................................................................................22

LA REFRIGERACIÓN MECÁNICA..........................................................................................................24

FUNCIONAMIENTO DE UNA MÁQUINA TÉRMICADE REFRIGERACIÓN...............................................24

TIPOS DE REFRIGERACION..................................................................................................................25

Refrigeración por Aire...............................................................................................................25

Refrigeración Pasiva por Aire....................................................................................................26

Refrigeración Activa por Aire....................................................................................................26

Refrigeración Líquida por Inmersión........................................................................................28

Refrigeración por Metal Líquido...............................................................................................28

Refrigeración Termoeléctrica (TEC).........................................................................................28

Refrigeración por Heatpipes......................................................................................................29

CONCLUSIONES..................................................................................................................................30

REFERENCIAS......................................................................................................................................31

INTRODUCCION

IMPORTANCIA

La refrigeración es un proceso consistente en bajar artificialmente la temperatura de un determinado ambiente o espacio cerrado. Hoy en día es un aspecto fundamental en lo que respecta a la conservación de distintos alimentos y bebidas, permitiendo que los mismos tengan una duración extremadamente alta a la hora de ser aptos para su ingestión y consumo. La refrigeración, no obstante, tiene muchos años entre nosotros, aunque por supuesto en tiempos pretéritos era solo posible mediante medidas muy básicas y rudimentarias. También es posible hacer referencia a la refrigeración desde la perspectiva de la baja de temperatura de una habitación, hecho que tiene la finalidad de mantener cómodas a las personas, aunque en algunos casos concretos también tiene fines específicamente productivos en lo que respecta a algunas actividades

En el pasado, la conservación de alimentos dependía especialmente del agregado de sal para desecar a los mismos. Este proceso era utilizado especialmente con la carne, haciendo del elemento mencionado un instrumento de gran valor. No obstante, con el paso del tiempo comenzó a utilizarse el hielo también como una forma de retrasar el proceso de degradación de la comida. No obstante, esta posibilidad solo estaba vigente en zonas en donde existía cercanía a fuentes naturales de hielo, es decir, zonas frías; en algunos casos existió incluso una actividad comercial destinada a transportar el hielo desde zonas frías hasta zonas más templadas, pero como puede imaginarse, esta tarea tenía serias limitaciones técnicas

Hoy en día, no obstante, existen distintos métodos técnicos para generar un proceso artificial de disminución de la temperatura en un ámbito cerrado, destacándose entre estos medios la denominada refrigeración por compresión. Esta circunstancia posibilita que pueda mantenerse de una manera muy efectiva a los alimentos, pero también posibilita mantener bajas las temperaturas de distintas habitaciones utilizables por las personas. En algunas circunstancias, como por ejemplo en centros de cómputos con máquinas que requieren mantener baja su temperatura, esta posibilidad es más que necesaria

Hoy en día, la refrigeración no es solo un proceso que puede utilizarse para mantener los alimentos, es ante todo una obligación que deben sostener lo agentes que comercian con los mismos. En efecto, una de las circunstancias que hacen que un determinado alimento pueda ser consumido es el hecho de mantener siempre y en todo momento a la denominada cadena de frio. Como podemos observar, la refrigeración es un fenómeno indispensable para proveer de alimentos a sociedades cada vez más numerosas y complejas

HISTORIADesde los tiempos más remotos el hombre conoció, en un nivel empírico, el uso de los espacios cerrados que, debido a su disposición, permitían conservar determinados alimentos a una temperatura menor que la del medio.  Por lo general, dichos espacios eran cavernas que al tener entrada y salida de corrientes de aire natural permitían este milagro de conservación.

Los animales prehistóricos al sentirse moribundos se adentraban por instinto en los rincones más profundos de las cuevas y ahí morían.  Al estar alejados de la acción del sol y entre las corrientes de aire que ahí existían, sus cuerpos se secaban sin descomponerse, gracias al frio sostenido de esos lugares.  

Los primeros hombres se percataron de tal fenómeno y, después de agruparse en rudimentarias formas sociales, lo utilizaron para su provecho.  El hombre prehistórico adoptó estas cuevas y comenzó a almacenar grandes trozos de carne para resguardarlos de la acción de los rayos solares. Primero los secaba para eliminar la grasa, y después los cubría con tierra para evitar la rápida putrefacción.  Durante los tiempos en que la caza escaseaba, podía obtener alimento de esta reserva de carne.

En las tribus más antiguas de Norteamérica también se conocía la conservación de la carne mediante un método natural que se realizaba de la siguiente manera: se localizaba una corriente de agua subterránea y en las piedra viva se hacía una cavidad, de modo que al ras de ella y en la parte inferior se humedeciera ligeramente la tierra, sin llegar a anegar la cavidad.  Después se fabricaba una plataforma sobre la que se colocaban, previamente cubiertos de tierra, los trozos de carne que se deseaba conservar.  Posteriormente, toda la cavidad se cubría con ramas y la misma corriente de agua neutralizaba el calor del hueco.  La carne se consumía antes de que comenzara a descomponerse.

Otro uso de los espacios fríos en la antigüedad lo llevaron a cabo los egipcios a las orillas del río Nilo, para conservar determinadas clases de granos en tiempos de sequía. En la América precolombina, los emperadores aztecas organizaban grupos de individuaos para su servicio exclusivo, que desempeñaban la tarea de llevar hielo de los volcanes cercanos al Valle de México hasta la Gran Tenochtitlán.  El uso del hielo de los glaciares de las montañas nevadas también se conoció por los griegos y los romanos.  El siglo XIX, la refrigeración artificial fue un producto de la industrialización.

Después de considerar los puntos anteriores surge inevitablemente esta pregunta: ¿por qué en la actualidad se hace más indispensable el uso de la refrigeración que en la antigüedad?  Tal vez pueda responderse con la siguiente explicación.  Anteriormente los rayos solares caían sobre la

Tierra y eran absorbidos por el suelo, ya que éste se encontraba en su forma natural.  En las ciudades actuales, el uso del asfalto y del cemento en general, y el espaciamiento entre los pisos y los techos de las casas, no permiten que el calor de los rayos solares se absorba, sino que, por el contrario, hacen que éste rebote. Cuando el calor sube, la densidad la densidad del humo-niebla (smog) en el aire lo detiene y lo rebota hacia el piso.  Esta concentración de aire caliente es lo que hace que sea indispensable el uso de los refrigeradores domésticos, además de su gran ventaja como almacén que conserva los alimentos durante días y evitar las continuas salidas para aprovisionamiento.

El refrigerador actual es el resultado de más de un siglo de evolución.  La construcción del primer refrigerador artificial se le atribuye al ingeniero francés Carlos Tellier, en el año de 1863

BIOGRAFIA

Hijo de un industrial de la hilandería fundada en Condé-sur-Noireau en Normandía, arruinado por la revolución de 1848, estudió las características del amoniaco, un abono concentrado y después la producción doméstica de aire comprimido.

El proyecto de producción de aire comprimido fue presentado en París, pero el barón Hausmann le dio este consejo: "El hielo falta en París cuando los inviernos son calientes, debería ocuparse

de producirlo de manera artificial". En esa época para conservar los alimentos se llenaba un gran pozo con nieve y hielo. Este método de conservación heredado de los romanos era aleatorio.

En 1856 Charles Tellier se apoyó en los trabajos de laboratorio de Michael Faraday, que obtuvo una temperatura de -11 grados celsius, y de Charles Thilorier que, por licuefacción, logró bajar la temperatura a -79 grados celsius. Dos años más tarde creó su primera máquina frigorífica a circulación de gas amoníaco líquido para la producción del frío de uso doméstico e industrial.

Esta invención, que transformó al mundo moderno, fue mejorada y, en 1865, construyó una máquina de compresión mecánica a gas líquido y la instaló en la fábrica del maestro chocolatero Menier.

Charles Tellier descubrió y puso a punto el método del enfriamiento por cascadas, que devuelve un fluido fácilmente licuable, como el anhídrido sulfuroso, utilizado para determinar la licuefacción de otro líquido más difícil de licuar, como el anhídrido carbónico. Este principio sería utilizado y racionalizado veinte años más tarde.

Charles Tellier murió en 1913 en la pobreza. Poco antes de morir dijo a uno de sus allegados: "El convoy de los pobres me espera, pero la suerte final de los trabajadores no me asusta.

CONCEPTOSe entiende por refrigeración a aquel proceso mediante el cual se busca bajar o reducir la temperatura del ambiente, de un objeto o de un espacio cerrado a partir del enfriamiento de las partículas. Este proceso de refrigeración es por lo general artificial aunque sus principios se basan en la refrigeración natural que se da en el medio ambiente. Hay diversos tipos de refrigeración que son utilizados en diferentes situaciones, pero por lo general el más común es aquel que se realiza en el ambiente doméstico a través de aparatos como heladeras, refrigeradores y freezers.

El proceso de refrigeración que se puede aplicar sobre un ambiente u objeto se basa en la noción de que si se le extrae o quita energía a ese ambiente u objeto, su temperatura bajará. Al retirar energía a partir del uso de una máquina refrigerante (como puede ser por ejemplo una heladera) el objeto progresivamente pierde su temperatura y se enfría.

A partir del proceso de refrigeración o enfriamiento, se obtienen diferentes resultados. Si el proceso es aplicado sobre un ambiente o espacio cerrado, con el pasar de los minutos el mismo se volverá más fresco y agradable si antes permanecía demasiado caluroso. En el caso de que hablemos de refrigeración aplicada sobre objetos o alimentos, los mismos se enfriarán y podrán mantenerse así en mejor estado por mucho más tiempo. Este es el principio a través del cual se desarrollaron aparatos en los cuales se guardan los alimentos y que son indispensables hoy en día para la supervivencia humana (ya que sin ellos los alimentos y productos comestibles durarían mucho menos tiempo)

La presencia de aparatos de refrigeración en la vida cotidiana es un fenómeno que se dio especialmente desde la segunda mitad del siglo XX a partir del desarrollo de diferentes técnicas y aparatos de refrigeración. Así, la misma sirve no sólo para conservar alimentos si no para refrescar ambientes, conservar medicamentos, etc

MODOS DE REFRIGERACION

Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos de nieve y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras.

También se aplicó desde muy temprano el método de refrigeración por agua sin cambio de estado, en procesos fabriles o incluso para enfríar bebidas (poniendo los envases en un pozo o en el agua del río).

En 1553, Blas de Villafranca, un médico español, afincado en Roma publicó un libro: Metodo refrigerandi ex vocato sale nitro vinum aquamque ac potus quodvis aliud genus, cui accedaent va ria naturalium rerum problemata, non minus jucunda lectu, quam necesaria cognitu, en el que trata de la refrigeración del agua y el vino mediante la mezcla de sal y hielo, para bajar su temperatura de deshielo, usando por primera vez la palabra refrigerar.

En resumen, dependiendo de los fines, la refrigeración puede hacerse de varios modos:

Mediante un fluido que lleva el calor sin cambio de fase (por ejemplo, en un motor térmico, en el que emplean como refrigerantes aire o agua)

Aprovechando el calor de cambio de fase (calor latente) de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos:

Evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior (desde el botijo hasta la refrigeración de procesos fabriles, como la producción de electricidad)

Mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios)

Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura.

Por efecto magnetocalórico, posibilidad aún en investigación y sin aplicación comercial, que consiste en utilizar el efecto magnetocalórico.

Por otro lado, el Protocolo de Kyoto hace necesario un aumento del rigor en la aplicación y la investigación de nuevas técnicas ya que la mayoría de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global

APLICACIONES:

Las aplicaciones de refrigeración son entre muchas:

Las aplicaciones en espacios habitados, para alcanzar un grado de confort térmico adecuado para la habitabilidad de un edificio.

Las aplicaciones medicamentos u otros productos que se degraden con sus chupadas. Como por ejemplo la producción de hielo o nieve, la mejor conservación de órganos en medicina o el transporte de alimentos perecederos.

Los procesos industriales que requieren reducir la temperatura de maquinarias o materiales para su correcto desarrollo. Algunos ejemplos son el mecanizado, la fabricación de plásticos, la producción de energía nuclear.

La criogénesis o enfriamiento a muy bajas temperaturas empleada para licuar algunos gases o para algunas investigaciones científicas.

Motores de combustión interna: en la zona de las paredes de los cilindros y en las culatas de los motores se producen temperaturas muy altas que es necesario refrigerar mediante un circuito cerrado donde una bomba envía el líquido refrigerante a las galerías que hay en el bloque motor y la culata y de allí pasa un radiador de enfriamiento y un depósito de compensación. El líquido refrigerante que se utiliza es agua destilada con unos aditivos que rebajan sensiblemente el punto de congelación para preservar al motor de sufrir averías cuando se producen temperaturas bajo cero.

Máquinas-herramientas: las máquinas herramientas también llevan incorporado un circuito de refrigeración y lubricación para bombear el líquido refrigerante que utilizan que se llama taladrina o aceite de corte sobre el filo de la herramienta para evitar un calentamiento excesivo que la pudiese deteriorar rápidamente,

Aparatos electrónicos: la mayoría de los aparatos electrónicos requieren refrigeración, que generalmente consiguen mediante un ventilador, que hace circular el aire del local donde se sitúan, y otras veces sencillamente haciendo circular el aire por convección

CICLOS DE REFRIGERACION Ciclo ideal de refrigeración por compresión. En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos:

Compresión isentrópica en un compresor. Disipación de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión y consiguiente evaporación. Absorción de calor a presión constante en un evaporador.

De acuerdo a los procesos anteriores, el refrigerante entra al compresor en el estado 1 como vapor saturado y se comprime isentrópicamente hasta la presión del condensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión isentrópica, hasta un valor muy superior al de la temperatura del medio circundante. Después el refrigerante entra en el condensador como

vapor sobrecalentado en el estado 2 y sale como líquido saturado en el estado 3, como resultado de la disipación de calor hacia el entorno. El refrigerante, como líquido saturado en el estado 3, se dilata hasta la presión del evaporador al pasar por una válvula de expansión o por un tubo capilar. La temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra en el evaporador en el estado 4 como vapor húmedo de baja calidad y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado. El refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor completando el ciclo.

CICLO DE CARNOT INVERTIDO

Se recordará que el ciclo de Carnot se compone de cuatro (4) procesos reversibles: dos (2) de ellos isotérmicos y dos (2) isoentrópicos. Para el ciclo invertido, el diagrama de flujo de energía es como el que se muestra en la Figura 1. Nótese que en este caso el trabajo de la máquina sirve para tomar calor del sumidero a T2 y desecharlo a T1. El diagrama T-S para el ciclo invertido se muestra en la Figura 2. Y las áreas se interpretan como varios aspectos de la energía correspondientes a la Figura 1.Si se está interesado en extraer la mayor cantidad de calor del sumidero, es deseable hacerlo con la menor cantidad posible de suministro de energía al sistema. Este modo de operación es equivalente a la operación con la máxima eficiencia.

Se establece a continuación un hecho significativo para el ciclo de refrigeración. Para el ciclo de potencia directo, se estaba interesado en la cantidad de trabajo que se obtenía de un suministro de calor dado, y esta relación se llamaba la eficiencia del ciclo de potencia. Para el ciclo invertido se tiene interés en la cantidad de trabajo requerido para extraer una cantidad de calor dada de la fuente de baja temperatura.Esta relación del efecto de refrigeración a la entrada del trabajo se conoce como coeficiente de operación (COP). Así;

Para el ciclo de Carnot invertido mostrado en las Figuras el calor extraído de la fuente a T2 es T2 (S2-S1) y el trabajo suministrado es (T1-T2) (S2-S1):

Nótese que el COP para un ciclo de refrigeración ideal es mayor que la unidad. Resumiendo lo anterior, El COP de un ciclo de Carnot es función sólo de las temperaturas superior e inferior del ciclo y aumenta en forma inversamente proporcional a la diferencia entre las temperaturas superior e inferior. Estas conclusiones son independientes del fluido de trabajo del ciclo.

La ecuación 2 indica que, para el COP máximo, T2 debe conservarse de modo que sea mínima. En la mayor parte de los casos el sumidero de calor es la atmósfera a algún cuerpo de los alrededores o el agua. Cualquier desviación del ciclo real de los procesos ideales previstos para el ciclo de Carnot conduce a valores del COP menores que el ideal.

CICLO POR COMPRESIÓN DE VAPOR.

Aun cuando el ciclo de Carnot invertido es un estándar con el cual se puede comparar todos los ciclos reales, no es un dispositivo práctico para propósitos de refrigeración. Sin embargo, sería muy deseable aproximarse a los procesos de adición de calor a temperatura constante y de expulsión de calor a temperatura constante, con objeto de lograr el máximo coeficiente de operación posible. Esto se logra en buena medida con un dispositivo de refrigeración según el Ciclo de Compresión de Vapor.

Del mismo modo como se encontró que era posible invertir el Ciclo de Carnot es posible, teóricamente, invertir el ciclo de Rankine. En la Figura 3 se muestra un ciclo elemental de compresión de vapor, y en la Figura 4 su correspondiente diagrama T-S.

Figura 3.

Ciclo simple por compresión de vapor. Figura 4. Ciclo simple por compresión de vapor

El ciclo se compone de una expansión del fluido desde el punto de saturación hasta la región húmeda (trayectoria (1) a (2)). Durante este proceso (estrangulamiento), la entalpía permanece en esencia constante. Sin embargo, la presión y la temperatura del fluido de trabajo disminuyen, y el fluido se convierte en una mezcla de líquido y vapor en el estado (2). El fluido de trabajo enfriado (refrigerante) pasa entonces al evaporador y ahí (trayectoria de (2) a (3)) entra el calor de la región o del fluido a enfriar. Esta parte del proceso se lleva a cabo a temperatura y presión constantes (idealmente) dado que el fluido de trabajo está en la región húmeda.

La siguiente parte del ciclo (trayectoria de (3) a (4)) es una fase de compresión. Si la compresión continúa desde el punto (3) hasta el punto (4) en la Figura 4 la refrigeración comenzará del punto del vapor saturado y luego continuará hacia la región de vapor sobrecalentado. Esta trayectoria se llama compresión seca. Se muestra una trayectoria alterna (3a) a (4a), en donde el refrigerante está en un inicio "húmedo" y se lleva apenas a las condiciones de saturación mediante el proceso de compresión. Esta trayectoria se ha denominado compresión húmeda por razones obvias. De las consideraciones del ciclo y del diagrama T-S puede demostrarse que es más eficiente operar el ciclo con compresión húmeda. Sin embargo, la mayor parte de los ciclos de compresión de vapor operan con compresión seca, puesto que la pérdida de eficiencia es pequeña, en tanto que los problemas prácticos del diseño del compresor y la operación se simplifican en forma considerable.

En la última trayectoria del ciclo (trayectoria de (4) a (1) se desecha calor esencialmente a presión constante hasta que se alcanza la línea líquido saturado. Una vez más el diagrama T-S muestra un camino alterno ( ) a (2a). En la práctica sería difícil alcanzar justamente el punto (1) para todas las cargas del sistema, y cabría esperar un poco más de enfriamiento hasta el punto (1a).

Es posible analizar el sistema como sigue:

Trayectoria (1) a (2), estrangulamiento: h1 = h2Trayectoria (2) a (3), evaporador (efecto enfriador):qenf. = h3 - h2 = h3 - h1Trayectoria (3) a (4), compresor: Trabajo (W) = h4 - h3(Para el ciclo de refrigeración, el trabajo en el ciclo se considera positivo) Trayectoria (4) a (1), condensador (extracción de calor):Qext. = h4 - h1

De las cantidades señaladas, se observará que la energía extraída en el condensador debe ser igual numéricamente a la ganancia de calor en el evaporador más el trabajo del compresor. Sin embargo, la capacidad de refrigeración es sólo el efecto evaporador.

La definición del COP (en términos de este ciclo) es la relación del calor absorbido en el evaporador al trabajo neto que entra al ciclo. En unidades de calor compatibles esto puede escribirse como;

En una situación real, el ciclo de refrigeración difiere del ciclo ideal en varias formas. La presencia de la fricción da por resultado tantos caídos de presión a lo largo de todo el ciclo como que el compresor sea irreversible. Además, se debe tener en cuenta el hecho de que hay transferencia indeseable de calor. Como no es posible controlar con exactitud el estado del fluido que sale del evaporador que se considera en el ciclo ideal. Las irreversibilidades en el flujo a través del compresor llevan a un aumento en la entropía del fluido durante el proceso y un incremento concomitante de la temperatura final con respecto a la del caso ideal.

Si las pérdidas de calor del compresor son suficientemente grandes, la entropía real del fluido a la salida del compresor puede ser menor que la de la entrada. Aun cuando la caída de presión en el condensador sea pequeña, el fluido probablemente saldrá del condensador como un líquido su enfriado y no como el líquido saturado que se supone en el ciclo ideal. Este es un efecto benéfico, ya que la entape baja que resulta del efecto de su enfriamiento permite que el fluido absorba una mayor cantidad de calor durante el proceso de evaporación.

La evaluación de ciertos parámetros de interés en los ciclos de refrigeración se ha basado en las temperaturas de saturación del refrigerante en el evaporador y en el condensador. No obstante, la temperatura que desea mantener en la región fría como la temperatura del agua o el aire de enfriamiento disponible para emplearse en el condensador. En la Figura 5. Se muestra un diagrama esquemático de un sistema de refrigeración de un refrigerador casero.

El condensador se dispone físicamente de modo que el aire del local fluya a través del condensador por convección natural. La válvula de expansión es un tubo capilar grande y el evaporador se muestra alrededor de la parte externa del compartimiento congelador dentro del refrigerador. Las presiones que se muestran en la Figura 5. Son típicas cuando se usa dióxido de azufre como refrigerante. A pesar que el compresor mostrado de manera esquemática es una unidad reciprocante, existen unidades giratorias pequeñas, eficientes y económicas para refrigeradores domésticos.

Partiendo del punto 1 de la Figura 5., el refrigerante en fase vapor entra al compresor a baja presión y temperatura a p2 y t2. La temperatura de saturación correspondiente a p2 debe ser algún valor por encima de la temperatura atmosférica, o por encima de la temperatura del agua de enfriamiento que puede usarse en el condensador. Saliendo del compresor en la condición 2, el vapor entra al condensador donde se condensa hasta la fase líquida a alguna temperatura t3. Después del condensador, el líquido entra a una válvula de expansión, que separa las presiones de alta y baja presión y pasa a través de la válvula en un proceso de estrangulamiento con h3 = h4.

El refrigerante entra entonces al evaporador (o compartimiento congelador) donde hierve debido a que recibe calor del refrigerador y su contenido. El vapor del evaporador entra al compresor y el ciclo vuelve a comenzar. El núcleo de cualquier sistema de refrigeración es el compresor.

SISTEMAS DE COMPRESIÓN DE VAPOR EN CASCADA Y EN ETAPAS MÚLTIPLES.

Existen variaciones del ciclo básico de refrigeración por compresión de vapor. La primera es el ciclo en cascada, el cual permite el empleo de un ciclo de compresión de vapor cuando la diferencia de temperaturas entre el evaporador y el condensador es muy grande.La segunda variación incluye el uso de compresión en etapas múltiples con interenfriamiento, lo que reduce el trabajo de compresión.

a.) Ciclo en Cascada.

Existen aplicaciones industriales que exigen temperaturas moderadamente bajas. Esto es especialmente cierto cuando se desean temperaturas en el intervalo de -25 a -75 ºC (-10 a -100 ºF). En general, por desgracia no es posible usar un solo ciclo de compresión de vapor para obtener estas temperaturas moderadamente bajas. La diferencia de temperatura entre el condensador y el evaporador es en este caso muy grande.

En consecuencia, la variación de la temperatura de saturación con respecto a la presión de vapor de un solo refrigerante no cumpliría con los valores deseados para el evaporador y el condensador. Para superar esta dificultad sin abandonar la compresión de vapor, se emplea un sistema de cascada. Un ciclo en cascada es simplemente una disposición en serie de ciclos simples de compresión de vapor, de tal manera que el condensador de un ciclo a temperatura baja entregue calor al evaporador de un ciclo a temperatura superior, como se ven

a. Aun cuando ahí se muestran sólo dos unidades, el empleo de tres o cuatro unidades en serie es práctico, en caso necesario. Normalmente se utiliza un refrigerante distinto en cada uno de los ciclos, con el objeto de satisfacer los requisitos de cada intervalo de temperatura y presión. Al elegir los dos refrigerantes en la Figura 6. Por ejemplo, es importante que la temperatura del estado triple del fluido en el ciclo B sea menor que la temperatura crítica del fluido en el ciclo A.

En la Figura 6-b se muestra el diagrama T-S de un sistema ideal en cascada doble que emplea el mismo refrigerante en cada ciclo. (Si se utilizan dos refrigerantes distintos en un sistema en cascada, deben utilizarse también dos diagramas T-S diferentes). A pesar de no ser la práctica común, como se hizo ya la observación, el empleo del mismo refrigerante en cada ciclo permite examinar las virtudes de un sistema en cascada. Las posiciones de los ciclos A (1-2-3-4) y B(5-6-7-8) se indican con claridad en la figura.

En general los gastos másicos de los refrigerantes en los dos ciclos no son los mismos, sean los refrigerantes iguales o distintos. El gasto másico (m) está determinado por las toneladas de refrigeración requeridas en el evaporador del ciclo A. Además, la rapidez de transferencia de calor desde el condensador del ciclo A debe ser igual a la rapidez de transferencia de calor del fluido en el evaporador del ciclo B, si el intercambiador de calor de todo el conjunto está bien aislado. Un balance de energía para el intercambiador de calor que liga el condensador con el evaporador revela que; MºA * (h2 - h3) = mºB * (h5 - h8) Sistema de Cascada

Por tanto, el cociente de los gastos másicos en cada ciclo está determinado por los cambios de entalpía de cada fluido a su paso por el intercambiador de calor.

Figura 6.ayb

b.) Compresión de Vapor en Etapas Múltiples.

Otra modificación del ciclo de refrigeración por compresión de vapor incluye la compresión en etapas, múltiples con enfriamiento intermedio (interenfriamiento), para disminuir la entrada de trabajo. En la Figura 7.a. muestra un esquema de la compresión en dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo. El líquido que sale del condensador se hace pasar por un estrangulamiento (proceso 5-6) hacia una cámara separadora mantenida a una presión entre la del evaporador y la del condensador. Todo el vapor separado del líquido en la cámara separadora se transfiere a una cámara de mezclado, donde se mezcla íntimamente con el vapor que sale del compresor a baja presión en el estado 2.

La cámara de mezclado actúa como un interenfriador regenerativo en el sentido de que enfría el vapor que sale del compresor de presión baja antes de que la mezcla total entre en la etapa de presión alta del compresor en el estado 3. El líquido saturado de la cámara separadora se estrangula hasta la presión del evaporador en el estado 9.

El proceso de compresión en dos etapas con interenfriamiento regenerativo se muestra en el diagrama T-S de la Figura 7.b. se ha supuesto que la compresión es isentrópica. Aún cuando circula el mismo refrigerante en los dos circuitos del sistema total, los gastos másicos en esos circuitos no son los mismos. Con el propósito de analizar el sistema, es conveniente suponer que circula una masa unitaria en uno de los circuitos, siendo arbitraria la elección. Supóngase que la masa unitaria pasa a través de los estados 3-4-5-6 circuito de presión mayor. La fracción del vapor formado en la cámara separadora es la calidad X del fluido en el estado 6 de la Figura 7.b., y es ésta la fracción del flujo del condensador que pasa por la cámara de mezclado, proveniente de la cámara separadora.

La fracción de líquido formado es (1-X), y es la fracción del flujo total que pasa a través del evaporador. El valor de la entalpía en el estado 3 se puede determinar a partir de un balance de energía para la cámara de mezclado en condiciones adiabáticas.

Despreciando los efectos de la energía cinética se halla que; Xh7 + (1-X).h2=1(h3) Donde h3 es la única incógnita. El efecto de refrigeración por unidad de masa a través del condensador es; q refrig. = (1 - X) * (h1 - h9) La entrada total de trabajo en el compresor por unidad de masa a través del condensador es la suma de los dos términos de las dos etapas, es decir; Wcomp. = (1 - X)*(h2-h1) +1*(h4 - h3)

El COP del ciclo de compresión de vapor en dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo sigue estando definido como q refrig. /Qcomp.

Figura 7.b.Figura 7. Esquema del equipo y diagrama Ts de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor con dos etapas, con interenfriamiento regenerativo. Sistemas de refrigeración de usos múltiples con un solo compresor

Algunas aplicaciones requieren refrigeración a más de una temperatura. Esto puede lograse con una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes, sin embargo un modelo más práctico es enviar todos los flujos de salida de los evaporadores a un solo compresor y dejar que este maneje el proceso de compresión para el sistema completo

Sistemas de refrigeración por absorción

Otra forma de refrigeración cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a unas temperaturas entre 80 y 200 °C es la refrigeración por absorción. El principio de funcionamiento es semejante al ciclo de compresión: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y después se condensa para recomenzar el ciclo, pero la diferencia estriba en que en vez de un compresor, como su nombre indica, en estos sistemas de refrigeración el ciclo se cierra mediante la absorción del refrigerante por un medio de transporte (o absorbente) y posterior separación de la disolución por medio del calor para recomenzar el ciclo. Los ciclos de refrigeración por absorción frecuentes son:

amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el agua (H2O) es el absorbente.6

agua-bromuro de litio, donde el agua (H2O) sirve como refrigerante y el bromuro de litio (LiBr) como absorbente, siendo este sistema el que mejores rendimientos tiene, aunque tiene el inconveniente de que no puede funcionar a menos de 0 °C (temperatura de congelación del agua, el refrigerante), lo que no obsta para los sistemas de refrigeración de espacios habitados

CARACTERISTICAS DE LOS REFRIGERANTES

Un refrigerante: es un producto químico líquido o gaseoso, fácilmente licuable, que es utilizado como medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina térmica. Los principales usos son los refrigeradores y los acondicionadores de aire. El principio de funcionamiento de algunos sistemas de refrigeración se basa en un ciclo de refrigeración por compresión, que tiene algunas similitudes con el ciclo de Carnot y utiliza refrigerantes como fluido de trabajo.

Calor latente de evaporación alto: cuanto mayor sea su valor menor cantidad de refrigerante hay que utilizar en el proceso de refrigeración para obtener una temperatura determinada.

Presión de evaporación superior a la atmosférica: para evitar que entre aire en el circuito de refrigeración, lo que acarrearía el problema de que el agua contenida en el aire se solidificase y obturase algún conducto.

Punto de ebullición lo suficientemente bajo para que sea inferior a la temperatura de trabajo del evaporador.

Temperaturas y presión de condensación bajas: así se evitan trabajar con presiones de condensación altas en el compresor lo que se traduce en un considerable ahorro tanto de energía como en el coste de la instalación.

Inercia química: es decir que no reaccione con los materiales que componen el circuito ni con el aceite del compresor.

Ha de ser inmiscible o totalmente miscible con el aceite del compresor: la solubilidad parcial da origen a problemas de depósitos de aceite en el evaporador.

Debe de ser químicamente estable: hasta el grado de no ser inflamable ni explosivo.

Ha de ser soluble en agua: de esta forma se evita que el agua libre pueda formar cristales de hielo. Por este motivo los circuitos de refrigeración van provistos de filtros deshidratantes.

Debe ser no tóxico para el hombre.

Debe tener un impacto ambiental bajo o nulo en el caso de ser liberado por posibles fugas.Debe ser fácilmente detectable por el olfato para poder localizar las fugas que se produzcan en el sistema.

Debe ser barato.

PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION

TERMODINAMICALa Termodinámica es una rama de la ciencia que trata sobre la acción mecánica del calor. Hay ciertos principios fundamentales de la naturaleza, llamados Leyes Termodinámicas, que rigen nuestra existencia aquí en la tierra, varios de los cuales son básicos para el estudio de la refrigeración. La primera y la más importante de estas leyes dice: La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro.

CALOREl calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de energía en energía de calor; por ejemplo, la energía mecánica que opera una rueda causa fricción y crea calor. Calor es frecuentemente definido como energía en tránsito, porque nunca se mantiene estática, ya que siempre está transmitiéndose de los cuerpos cálidos a los cuerpos fríos. La mayor parte del calor en la tierra se deriva de las radiaciones del sol. Una cuchara sumergida en agua helada pierde su calor y se enfría; una cuchara sumergida en café caliente absorbe el calor del café y se calienta. Sin embargo, las palabras "más caliente" y "más frío", son sólo términos comparativos. Existe calor a cualquier temperatura arriba de cero absolutos, incluso en cantidades extremadamente pequeñas. Cero absoluto es el término usado por los científicos para describir la temperatura más baja que teóricamente es posible lograr, en la cual no existe calor, y que es de -2730C, o sea -4600F. La temperatura más fría que podemos sentir en la tierra es mucho más alta en comparación con esta base.

TRANSMISION DE CALOR:

La segunda ley importante de la termodinámica es aquella según la cual el calor siempre viaja del cuerpo más cálido al cuerpo más frío. El grado de transmisión es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre ambos cuerpos.

El calor puede viajar en tres diferentes formas: Radiación, Conducción y Convección. Radiación es la transmisión de calor por ondas similares a las ondas de luz y a las ondas de radio; un ejemplo de radiación es la transmisión de energía solar a la tierra. Una persona puede sentir el impacto de las ondas de calor, moviéndose de la sombra a la luz del sol, aun cuando la temperatura del aire a su alrededor sea idéntica en ambos lugares. Hay poca radiación a bajas temperaturas, también cuando la diferencia de temperaturas entre los cuerpos es pequeña, por lo tanto, la radiación tiene poca importancia en el proceso de REFRIGERACIÓN.

Sin embargo, la radiación al espacio o al de un producto refrigerado por agentes exteriores, particularmente el sol, puede ser un factor importante en la carga de refrigeración. Conducción es el flujo de calor a través de una substancia. Para que haya transmisión de calor entre dos cuerpos en esta forma, se requiere contacto físico real. La Conducción es una forma de transmisión de calor sumamente eficiente.

Cualquier mecánico que ha tocado una pieza de metal caliente puede atestiguarlo. Convección es el flujo de calor por medio de un fluido, que puede ser un gas o un líquido, generalmente agua o aire. El aire puede ser calentado en un horno y después descargado en el cuarto donde se encuentran los objetos que deben ser calentados por convección.

La aplicación típica de refrigeración es una combinación de los tres procesos citados anteriormente. La transmisión de calor no puede tener lugar sin que exista una diferencia de temperatura.

TEMPERATURALa temperatura es la escala usada para medir la intensidad del calor y es el indicador que determina la dirección en que se moverá la energía de calor. También puede definirse como el grado de calor sensible que tiene un cuerpo en comparación con otro. En algunos países, la temperatura se mide en Grados Fahrenheit, pero en nuestro país, y generalmente en el resto del mundo, se usa la escala de Grados Centígrados, algunas veces llamada Celsius. Ambas escalas tienen dos puntos básicos en común: el punto de congelación y el de ebullición del agua al nivel del mar. Al nivel del mar, el agua se congela a 0°C o a 320°F y hierve a 100°C o a 2120°F. En la escala Fahrenheit, la diferencia de temperatura entre estos dos puntos está dividida en 180 incrementos de igual magnitud llamados grados Fahrenheit, mientras que en la escala Centígrados, la diferencia de temperatura está dividida en 100 incrementos iguales llamados grados Centígrados

LA REFRIGERACIÓN MECÁNICA

La refrigeración mecánica, es decir producida consumiendo trabajo con una máquina funcionando continuamente, se obtuvo por diversos caminos pero todos basándose en la expansión de un fluido, que puede efectuarse sin cambio de fase (despresurización de un gas) o, lo más frecuente, con cambio de fase (evaporación de un líquido), que a su vez se haya recalentado a la presión atmosférica o menor. A pesar de que los primeros intentos de obtener frío mecánico fueron por evaporación de un líquido volátil, la primera máquina realmente operativa fue de expansión de aire.

Por este motivo se denomina máquina frigorífica de compresión En la literatura anglosajona, la primicia de la obtención de frío por evaporación se adjudica a William Cullen (Hamilton 1712 - Glasgow 1790), hijo de un abogado, que recibió una educación científica tan avanzada como lo permitía la época, en la Universidad de Glasgow y en el Colegio de Médicos y Cirujanos en Glasgow. Hacia 1750 se interesó en el fenómeno de la evaporación de líquidos y realizó muchas experiencias en las que hervía líquidos bajo vacío, usando la mejor bomba de vacío que pudo obtener; así observó que, independientemente de las condiciones ambientales, se podía producir hielo mecánicamente, evaporando líquidos volátiles, y en 1755, ocupando la cátedra de Química, publicó en Edimburgo un trabajo científico tituladoEssay on Cold Produced

FUNCIONAMIENTO DE UNA   MÁQUINA TÉRMICA DE REFRIGERACIÓN. La refrigeración es el proceso de reducción y mantenimiento de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio. La reducción de temperatura se realiza

extrayendo energía del cuerpo, generalmente reduciendo su energía térmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo.La refrigeración implica transferir la energía del cuerpo que pretendemos enfriar a otro, aprovechando sus propiedades termodinámicas. La temperatura es el reflejo de la cantidad o nivel de energía que posee el cuerpo, ya que el frío propiamente no existe, los cuerpos solo tienen más o menos energía térmica. De esta manera enfriar corresponde a retirar Energía (calor) y no debe pensarse en términos de " producir frío o agregar frío".La salud y el bienestar de un país pueden depender de los sistemas de refrigeración. Por ejemplo; la alimentación y el almacenamiento de vacunas, distribución, aplicación médica, industrial, comercial y doméstica de todo tipo depende de los sistemas de refrigeración.Durante la década de los 90 casi todos los países firmaron y consecuentemente ratificaron el Protocolo de Montreal de Las Naciones Unidas y sus correcciones posteriores. Este acuerdo incluye una escala de tiempo estricto para la desaparición de refrigerantes que atacan el ozono y requiere el uso provisional hasta su sustitución por refrigerantes que no dañen el ozono. Este cambio resultó en el aumento de la variedad de refrigerantes de uso común existentes de 3 a 4 veces mayor y en la necesidad de asegurarse de que las prácticas de los ingenieros sean muy exigentes. La firma del Acuerdo de Kyoto hace que aumente la necesidad de las prácticas ya que muchos de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global.

La gama de aparatos de refrigeración para la enseñanza y software de ordenador de la empresa ha sido diseñada para enseñar a los estudiantes los principios básicos de la refrigeración, para así asegurarse de que la próxima generación de ingenieros sea capaz de comprender y contribuir a los cambios fundamentales que están ahora dándose lugar en la industria de la refrigeración

TIPOS DE REFRIGERACION Refrigeración por Aire

La refrigeración pasiva es probablemente el método más antiguo y común para enfriar no sólo componentes electrónicos sino cualquier cosa. Así como dicen las abuelitas: "tomar el fresco", la idea es que ocurra intercambio de calor entre el aire a temperatura ambiente y el elemento a enfriar, a temperatura mayor. El sistema es tan común que no es en modo alguna invención del hombre y la misma naturaleza lo emplea profusamente: miren por ejemplo a los elefantes que usan sus enormes orejas para mantenerse frescos, y no porque las usen de abanico sino porque éstas están llenas de capilares y el aire fresco enfría la sangre que por ellos circula.

El ejemplo de los elefantes se aplica, entonces, a las técnicas para enfriar componentes electrónicos, y la idea es básicamente la misma: incrementar la superficie de contacto con el aire

para maximizar el calor que éste es capaz de retirar. Justamente con el objeto de maximizar la superficie de contacto, los disipadores o en inglés heatsinks consisten en cientos de aletas delgadas. Mientras más aletas, más disipación. Mientras más delgadas, mejor todavía.

Refrigeración Pasiva por Aire

Las principales ventajas de la disipación pasiva son su inherente simplicidad (pues se trata básicamente de un gran pedazo de metal), su durabilidad (pues carece de piezas móviles) y su bajo costo. Además de lo anterior, no producen ruido. La mayor desventaja de la disipación pasiva es su habilidad limitada para dispersar grandes cantidades de calor rápidamente. Los disipadores (heatsinks) modernos son incapaces de refrigerar efectivamente CPUs de gama alta, sin mencionar CPUs de la misma categoría sin ayuda de un ventilador.

Los disipadores (heatsinks) modernos son usualmente fabricados en cobre o aluminio, materiales que son excelentes conductores de calor y que son relativamente baratos de producir. En particular, el cobre es bastante más caro que el aluminio por lo que los disipadores de cobre se consideran el formato Premium mientras que los de aluminio son lo estándar. Sin embargo, si de verdad quisiéramos conductores Premium podríamos usar plata para este fin, puesto que su conductividad térmica es mayor todavía. Por eso, aunque el cobre es sustancialmente más caro que el aluminio, es válido decir que ambos son materiales baratos... sólo piensen en la alternativa.

Refrigeración Activa por Aire

La refrigeración activa por aire es, en palabras sencillas, tomar un sistema pasivo y adicionar un elemento que acelere el flujo de aire a través de las aletas del heatsink. Este elemento es usualmente un ventilador aunque se han visto variantes en las que se utiliza una especie de turbina.

En la refrigeración pasiva tiende a suceder que el aire que rodea al disipador se calienta, y su capacidad de evacuar calor del disipador disminuye. Aunque por convección natural este aire caliente se mueve, es mucho más eficiente incorporar un mecanismo para forzar un flujo de aire fresco a través de las aletas del disipador, y es exactamente lo que se logra con la refrigeración activa.

Aunque la refrigeración activa por aire no es mucho más cara que la pasiva, la solución tiene desventajas significativas. Por ejemplo, al tener partes móviles es susceptible de averiarse, pudiendo ocasionar daños irreparables en el sistema si es que esta avería no se detecta a tiempo (en otras palabras, si un sistema pensado para ser enfriado activamente queda en estado pasivo por mucho tiempo). En segundo lugar, aunque este aspecto ha mejorado mucho todos los ventiladores hacen ruido. Algunos son más silenciosos que otros, pero siempre serán más ruidosos que los cero decibeles que produce una solución pasiva.

Refrigeración líquida (más conocida como Watercooling)

Un método más complejo y menos común es la refrigeración por agua. El agua tiene un calor específico más alto y una mejor conductividad térmica que el aire, gracias a lo cual puede transferir calor más eficientemente y a mayores distancias que el gas. Bombeando agua alrededor de un procesador es posible remover grandes cantidades de calor de éste en poco tiempo, para luego ser disipado por un radiador ubicado en algún lugar dentro (o fuera) del computador. La principal ventaja de la refrigeración líquida, es su habilidad para enfriar incluso los componentes más calientes de un computador.

Todo lo bueno del watercooling tiene, sin embargo, un precio; la refrigeración por agua es cara, compleja e incluso peligrosa en manos sin experiencia (Puesto que el agua y los componentes electrónicos no son buena pareja). Aunque usualmente menos ruidosos que los basados en refrigeración por aire, los sistemas de refrigeración por agua tienen partes móviles y en consecuencia se sabe eventualmente pueden sufrir problemas de confiabilidad. Sin embargo, una avería en un sistema de Watercooling (por ejemplo, si deja de funcionar la bomba) no es tan grave como en el caso de la refrigeración por aire, puesto que la inercia térmica del fluido es bastante alta e incluso encontrándose estático no será fácil para el CPU calentarlo a niveles peligrosos.

Refrigeración Líquida por Inmersión

Una variación extraña de este mecanismo de refrigeración es la inmersión líquida, en la que un computador es totalmente sumergido en un líquido de conductividad eléctrica muy baja, como el aceite mineral. El computador se mantiene enfriado por el intercambio de calor entre sus partes, el líquido refrigerante y el aire del ambiente. Este método no es práctico para la mayoría de los usuarios por razones obvias. Pese a que este método tiene un enfoque bastante simple (llene un acuario de aceite mineral y luego ponga su PC adentro) también tiene sus desventajas. Para empezar, debe ser bastante desagradable el intercambio de piezas para upgrade.

Refrigeración por Metal Líquido

Aunque su principio es completamente distinto al watercooling, de alguna manera este sistema está emparentado. Se trata de un invento mostrado por nanoCoolers, compañía basada en Austin, Texas, que hace algunos años desarrolló un sistema de enfriamiento basado en un metal líquido con una conductividad térmica mayor que la del agua, constituido principalmente por Galio e Indio.

Refrigeración Termoeléctrica (TEC)

(Explicación tomada del Review "Amanda TEC Cooler") En 1834 un francés llamado Juan Peltier (no es chiste, la traducción al español de Jean Peltier), descubrió que aplicando una diferencia eléctrica en 2 metales o semiconductores (de tipo p y n) unidas entre sí, se generaba una diferencia de temperaturas entre las uniones de estos. La figura de abajo muestra que las uniones p-n tienden a calentarse y las n-p a enfriarse. El concepto rudimentario de Peltier fué

paulatinamente perfeccionado para que fuera un solo bloque con las uniones semiconductoras, (que generalmente son en base a Seleniuro de Antimonio y Telururo de bismuto) conectadas por pistas de cobre y dispuestas de tal manera, que transportara el calor desde una de sus caras hacia la otra, haciendo del mecanismo una "bomba de calor" ya que es capaz de extraer el calor de una determinada superficie y llevarlo hacia su otra cara para disiparlo.

Una de las tantas gracias de estos sistemas de refrigeración que se ocupan en todo ámbito (generalmente industrial), es que son bastante versátiles, basta con invertir la polaridad para invertir el efecto (cambiar el lado que se calienta por el frío y viceversa), la potencia con que enfría es fácilmente modificable dependiendo del voltaje que se le aplique y es bastante amable con el medio ambiente ya que no necesita de gases nocivos como los usados en los refrigeradores industriales para realizar su labor.

El uso de refrigeración termoeléctrica por lo general se circunscribe al ámbito industrial, pero tanto los fanáticos como algunos fabricantes han desarrollado productos que incorporan el elemento Peltier como método para enfriar el procesador de un PC. Estas soluciones, que de por sí involucran un fuerte aumento del consumo eléctrico (toda vez que un peltier es bastante demandante de potencia) no pueden operar por sí solas, pues se hace necesario un sistema que sea capaz de retirar calor de la cara caliente del Peltier.

Este sistema complementario suele ser de enfriamiento por aire o por agua. En el primero de los casos el concepto se denomina Air Chiller y hay productos comerciales como el Titan Amanda que lo implementan. El segundo caso se denomina Water Chiller, es bastante más efectivo (por la mejor capacidad del agua de retirar calor de la cara caliente) y también hay productos, como el Coolit Freezone, que implementan el sistema.

Refrigeración por Heatpipes

El siguiente texto es un extracto de la guía Enfriamiento con Heatpipes ¿Qué es? Un heatpipe es una máquina térmica que funciona mediante un fenómeno llamado "convección natural". Este fenómeno, derivado de la expansión volumétrica de los fluídos, causa que al calentarse los

fluídos tiendan a hacerse menos densos, y viceversa. En un mismo recipiente, el calentamiento de la base producirá la subida del fluído caliente de abajo y la bajada del fluído aún frío de la parte superior, produciéndose una circulación.El sistema de heatpipes que se utiliza en los coolers de CPU es un ciclo cerrado en donde un fluido similar al que recorre nuestros refrigeradores se calienta en la base, en contacto con el CPU, se evapora, sube por una tubería hasta el disipador, se condensa y baja como líquido a la base nuevamente.

El transporte de calor que se logra mediante el uso de heatpipes es muy superior al que alcanza un disipador de metal tradicional, por delgadas o numerosas que sean sus aletas. Sin embargo, sería poco ambicioso dejar que los heatpipes hicieran todo el trabajo, por lo que los productos comerciales que han incorporado el elemento heatpipe complementan su alta capacidad de transporte de calor con voluminosos panales de aluminio o cobre (en buenas cuentas, un heatsink) y ventiladores que muefen bastante caudal de aire.

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos81/historia-refrigeracion/historia-refrigeracion2.shtml#ixzz3jILKHcAe

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos81/historia-refrigeracion/historia-refrigeracion.shtml#ixzz3jIL7mVFE

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos/aireacondi/aireacondi.shtml#ixzz3jIIragIt

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos81/historia-refrigeracion/historia-refrigeracion2.shtml#larefrigea#ixzz3jIUiqFBg