SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO

Ah caray, ¿un refrigerador? NO.

De manera general, un gran número de sistemas de enfriamiento se destinan a refrigeración de procesos industriales. Se clasifican en 3 grandes grupos: Condensadores evaporativos, torres de enfriamiento y chiller.

Los condensadores evaporativos y las torres de refrigeración son equipos, por estructura y función, muy similares, lo que los diferencia el uso y modo de funcionamiento. El chiller está más enfocado a la climatización debido a la posibilidad que tienen de enfriar o calentar, según lo requiera el inmueble. Además, los expertos en estos equipos señalan que su uso es una excelente opción para aplicaciones de aire acondicionado.

Desarrollaré cada grupo y mencionaré partes muy importantes de ellos.

CLASIFICACIÓN

1. Condensador evaporativo

Un condensador evaporativo es un equipo de refrigeración que se basa en un intercambio de calor del fluido a enfriar dentro del equipo de refrigeración, en los condensadores evaporativos el intercambio se realiza desde un haz tubular por donde circula el fluido a refrigerar. Los condensadores están destinados a la condensación de gases en general (butano, propano, amoníaco, butileno, pentano, CO2, vapor de agua, etc.), así como a la condensación de gases refrigerantes en los sistemas de acondicionamiento de aire y frío industrial. La eficiencia del proceso de enfriamiento va a depender de la calidad del aire exterior: cuanto menor sea la humedad ambiental, mayor será su eficiencia, ya que el aire debe absorber el vapor de agua para que ésta se enfríe.

Utilizado para aquellos casos en los que la energía en forma de calor que proviene de un sistema de enfriamiento no puede aprovecharse, por lo que se elimina generando vapor de agua.

Elección del condensador evaporativo

A la hora de seleccionar un condensador evaporativo debemos considerar los siguientes factores:

§ Agua de aporte: el agua al evaporarse variará su composición química y propiedades. Por lo que habrá que analizarla y aplicar el tratamiento adecuado a los materiales del condensador, evitando así incrustaciones que puedan bajar el rendimiento del equipo de refrigeración.

§ Tratamiento: materiales anticorrosión disminuyendo los costes de mantenimiento y evitando posibles incrustaciones.

§ Mantenimiento: El condensador evaporativo debe estar formado por estructuras ligeras fácilmente desmontables. Estas medidas reducirán los costes y tiempos destinado a tareas de inspección y mantenimiento.

§ Piscina de recolección de agua: debe ser totalmente estanca ofreciendo una completa seguridad de la instalación. Además de presentar una pendiente que facilite su total vaciado y esquinas redondeadas que garanticen la limpieza óptima.

Campos de aplicación

El condensador evaporativo que da servicio a plantas de refrigeración puede emplearse en los siguientes sectores:

•Logistica industrial 
•Almacenes frigoríficos de productos alimenticios (caso de las plantas de Sigma Alimentos).
•Refrigeración industrial
•Instalaciones de aire acondicionado

Ventajas de los condensadores evaporativos

· Eficiencia energética.

· Disminución de costes operativos

· Tecnología respetuosa con el medioambiente.

· Un mantenimiento adecuado minimiza los riesgos higiénico-sanitarios de una tecnología eficiente.

2. Torres de enfriamiento

Para mayor entendimiento, las torres de refrigeración son sistemas mecánicos destinados a enfriar masas de agua en procesos que requieren una disipación de calor, basado en el principio de la evaporación. El equipo produce una nube de gotas de agua por pulverización o por caída libre que se pone en contacto con una corriente de aire. La evaporación superficial de una pequeña parte del agua inducida por el contacto con el aire, da lugar al enfriamiento del resto del agua que cae en la balsa a una temperatura inferior a la de pulverización.

El uso más habitual de estos equipos está asociado a los sistemas de refrigeración, tanto en aire acondicionado como en producción de frío (hostelería, alimentación, laboratorios, etc.), sin embargo, en el ámbito industrial estos equipos se usan para el enfriamiento de cualquier parte de un proceso que genere calor y deba ser disipado.

Aplicación en empresa MINSA
•Se utiliza únicamente para bajar la temperatura del nejayo, resultado del proceso y que por norma no puede ser descargado a una temperatura mayor a 40 ºC (de proceso suele salir a 80 º C aproximadamente).

¿Cómo funciona una torre enfriamiento?

Las torres de refrigeración enfrían el agua caliente pulverizándola en forma de lluvia de gotas que caen en un entramado o relleno intercambiador (un conjunto de finas láminas de PVC colocadas de forma específica) donde se refrigeran por medio de una corriente de aire, que fluye en sentido contrario, cayendo el agua ya refrigerada a un depósito que la recoge y que, en su caso será distribuida por un circuito. El aire entra por las aberturas inferiores que se encuentran por encima del depósito de agua y atraviesa la torre de abajo hacia arriba. Esta entrada de aire puede producirse de forma natural en las torres de tiro natural o de forma forzada a través de ventiladores estratégicamente colocados, tal y como explicaremos más adelante cuando hablemos de los tipos de torres que existen.

¿Sabes exactamente dónde está presente el intercambio de calor?

La transferencia de calor se produce cuando el agua (a mayor temperatura) y el aire (a menor temperatura) confluyen en el relleno de la torre, en el que tiene lugar el intercambio térmico entre los dos fluidos. Este relleno tiene la finalidad de aumentar la superficie y el tiempo de contacto entre el aire y el agua fomentando la eficiencia del enfriado. Al evaporarse, el agua toma el calor que necesita del resto del agua circulante, enfriándola.

LO QUE DEBES SABER SOBRE TORRES DE ENFRIAMIENTO

•Se evapora aproximadamente 1% del caudal total de agua por cada 7 ºC de refrigeración.
•El agua filtrada va a un "separador de gotas" (por norma se cambia cada 10 años).
•Evitar que la bacteria legionella salga al exterior. 
•Para ello el agua refrigerada se deposita en una balsa que la envía a su lugar de destino.

Tipos de torres de enfriamiento

Según su diseño, podemos encontrarnos distintos tipos de torres de refrigeración o enfriamiento. La diferencia fundamental entre unas y otras radica en la forma en la que introducen el aire en la torre para refrigerar el agua, que puede ser de forma natural o forzada mediante ventiladores.

· Torres de enfriamiento de tiro natural

El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre. Utilizan chimeneas de gran altura para obtener el tiro deseado. Debido a las grandes dimensiones de estas torres se utilizan flujos de agua de más de 200.000gpm. Son muy utilizadas en las centrales térmicas.

· Torre de enfriamiento de tiro inducido

En este tipo de torres, el aire se succiona mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre. Son las más utilizadas porque resultan más eficientes que otros modelos.

· Torres de tiro forzado

El aire es forzado por un ventilador situado en la parte inferior de la torre y se descarga por la parte superior. Este tipo de torres resultan menos eficientes ya que la velocidad de descarga es menor.

· Torres de flujo cruzado

El aire entra por los lados de la torre fluyendo horizontalmente a través del agua que cae. Estas torres necesitan más aire y tienen un coste de operación más bajo que las torres a contracorriente.

Beneficios del uso de torres de refrigeración

· Mayor ahorro energético

· Requieren menor inversión que las condensadoras de aire

· Tienen menor impacto ambiental

· Menos impacto acústico

· Seguridad de las torres de refrigeración: evitar la Legionella

3. CHILLER

Traducción; enfriadora y es un equipo de climatización muy usado en grandes instalaciones debido a la posibilidad que tienen de enfriar o calentar, según lo requiera el inmueble. Además, los expertos en estos equipos señalan que su uso es una excelente opción para aplicaciones de aire acondicionado u otros procesos de enfriamiento. Sin embargo, se requiere conocer a fondo su funcionamiento, composición y requerimientos de mantenimiento para que su uso sea eficiente.

El chiller es un refrigerador de líquido, que, como en un sistema de expansión directa, calienta o enfría mediante el intercambio térmico. Tiene como características principales:

· Mantener el líquido refrigerado cuando está en función de frío

· Mantener el líquido calentado cuando está en función de bomba de calor

¿Sabes cómo funciona un chiller?

El agua que se requiere enfriar circula a través de un intercambiador. Este flujo de agua transmitirá su calor al flujo del refrigerante, ya que éstos se encuentran separados por la pared del tubo. El refrigerante, al recibir el calor, se evapora debido a sus características y a la baja presión de evaporación. El refrigerante es extraído por el compresor, el cual lo envía comprimido hacia el condensador. En dicho proceso, el refrigerante se calienta por el efecto de la compresión y del calor del motor del compresor. El gas caliente del compresor entra al condensador, en donde su calor es transmitido a un medio refrigerante, que bien puede ser agua o aire. El calor extraído provoca que el refrigerante se condense a alta presión. El refrigerante en estado líquido a alta presión puede ser almacenado o enviado directamente al a válvula de expansión para su inyección en el evaporador y así reiniciar el ciclo.

¿Qué compone principalmente a un chiller?

· Compresor

El compresor es el corazón del sistema, es el encargado de hacer circular al refrigerante. El compresor succiona el refrigerante sobrecalentado a baja presión y temperatura, y lo comprime aumentando la presión y la temperatura. A través de las líneas de descarga de gas caliente fluye el refrigerante a alta presión y temperatura hacia la entrada del condensador.

· Evaporador

Es un intercambiador de calor, cuya función es proporcionar una superficie para transferir calor del líquido por enfriar al refrigerante en condiciones de saturación. Mediante la línea de succión fluye el refrigerante como vapor a baja presión. Es aquí donde el calor del agua es transferido al refrigerante.

· Condensador

Su función es proporcionar una superficie de transferencia de calor, a través de la cual pasa el calor del refrigerante caliente al medio condensante.

· La válvula termostática de expansión

Tiene como finalidad controlar el suministro apropiado de líquido refrigerante al evaporador, así como reducir la presión del refrigerante de manera que vaporice a la temperatura deseada.

A manera de conclusión, agrego que son equipos bastante necesarios en la industria. Retomando el caso de la empresa Sigma Alimentos que es de grado alimenticio, ¿Qué pasaría si no se contara con las condiciones de refrigeración para los alimentos? Lejos de tener ganancias en la producción, esto mermaría por toda la perdida de productos por falta de un sistema de refrigeración, y bueno, así como Sigma Alimentos, cada empresa emplea uno, o dos, hasta los tres tipos de sistemas de refrigeración de acuerdo a las necesidades de la empresa.