Ciclo de refrigeración: Sus componentes y funcionamiento

Cuando se estudia refrigeración y aire acondicionado es importante conocer los componentes y el funcionamiento de cada uno para poder brindar el mantenimiento adecuado a los sistemas. Existen cuatro componentes básicos y principales que sin ellos sería imposible que la refrigeración existiera, estos se muestran a continuación: 

✔️ El compresor 

✔️ El condensador 

✔️ La válvula de expansión 

✔️ El evaporador

Sin embargo, existe otro elemento que sin él no habría forma que el sistema funcione y mantenga un ciclo constante: El refrigerante, un compuesto químico que puede encontrarse en estado líquido o gaseoso el cuál absorbe fácilmente el calor del ambiente y proporciona la refrigeración con la ayuda de los componente antes mencionados. 

Cada uno de los componentes anteriores efectúan un trabajo específico para hacer que la refrigeración se lleve a cabo. A continuación, se describe el funcionamiento de cada uno y su participación en el circuito de refrigeración:

Compresor: Este componente lo podemos relacionar con el cuerpo humano, pues sería como el corazón que hace circular la sangre a través de todo el cuerpo. De manera similar, al compresor entra el refrigerante en forma de gas comprimiéndolo hasta elevar su presión y su temperatura y expulsándolo a través de una tubería de descarga para que fluya a través del circuito de refrigeración. Por supuesto que para efectuar esta acción es necesario que el compresor esté conectado a una fuente de energía eléctrica.

Condensador: El condensador se encarga de extraer el calor al refrigerante con la ayuda de un "fan motor" o ventilador forzador para ser condensado por completo a través de su sección. 

Válvula de expansión: Este dispositivo efectúa una función muy importante dentro del sistema de refrigeración, pues, este se encarga de reducir la presión y la temperatura del refrigerante, de esta manera proporciona la diferencia de presión establecida entre los lados de alta y baja presión del circuito de refrigeración. 

En la refrigeración común se utiliza un tubo capilar situado entre el condensador y el evaporador, reduciendo el espacio por el cual el refrigerante fluye, enfriándolo. El tubo capilar es una solución más bien "convencional" que se utiliza en instalaciones pequeñas, por ejemplo, en la refrigeración residencial, logrando el mismo fin que la válvula de expansión. Esta última se aplica en sistemas de refrigeración más versátiles que requieren controlar grandes cantidades de fluido refrigerante. 

Evaporador: Este último componente es un intercambiador de calor. Absorbe el calor del medio en donde se encuentra y el aire expulsado con la ayuda de un fan motor que permite la circulación del aire, enfría el espacio. 

Funcionamiento del Ciclo de Refrigeración: Comportamiento del refrigerante

1. Partiendo desde el compresor, el refrigerante entra hasta la cámara de compresión a una temperatura y presión baja. Al efectuar el compresor su trabajo, comprime dicho gas, aumentando drásticamente su presión y su temperatura para ser liberado y seguir el circuito de refrigeración correspondiente. 

2. En el área del condensador, el refrigerante a una alta presión y temperatura, comienza a fluir y se condensa a medida que recorre el camino con la ayuda de un ventilador que hace fluir el aire a través de él. De manera teórica, una vez recorrido una 3/4 partes del condensador, el refrigerante se encontrará condensado por completo, es decir, que ha pasado de ser gas a líquido, sin embargo, continúa manteniendo una presión y temperatura elevada.  

3. La válvula de expansión termostática es la encargada de reducir la presión y la temperatura del refrigerante en estado líquido. En el caso de los tubos capilares, el espacio de la tubería se reduce repentinamente, por lo que el flujo de refrigerante se ve interrumpido. En cuanto a las válvulas de expansión termostáticas, se utiliza un bulbo palpador que se coloca a la salida del evaporador, en contacto con la tubería, y que tiene en su interior una cantidad del mismo refrigerante que utiliza el circuito. Si se produce un enfriamiento del vapor que sale del evaporador, se enfría el bulbo y disminuye la presión que se transmite a la válvula, y ésta se cierra, por lo que llegará menos refrigerante al evaporador.

Anteriormente se mencionó que las válvulas de expansión se utilizan en equipos más sofisticados en los que se requiere controlar cantidades de refrigerante mayores, sin embargo, se obtiene el mismo resultado con cualquiera de los dispositivos.

El área de expansión es la que separa el circuito de refrigeración y se ubica entre la zona de alta presión y la zona de baja presión. 

4. La reducción de presión del refrigerante en el punto anterior, provoca que el refrigerante hierva y se produzca la evaporación del mismo. De esta manera absorbe el calor que se encuentra dentro del espacio a acondicionar y expulsa aire fresco con la ayuda de un ventilador que hace circular el aire a través del serpentín evaporador.

Una vez recorrido el serpentín donde se evapora el refrigerante, el circuito conecta con la succión del compresor, donde el mismo refrigerante, de nuevo a una baja presión y temperatura, vuelve a acceder y repite el recorrido, generando así, un ciclo, al que llamamos el ciclo de refrigeración.