Básicamente, porque no nos paramos a pensar en ello. Asumimos que la refrigeración industrial es algo natural y no nos planteamos más, salvo que se trabaje en el sector o algo relacionado. Sin embargo, la refrigeración industrial constituye uno de los pilares esenciales dentro de varios sectores productivos. Se trata del mecanismo que permite que las temperaturas se mantengan controladas en las cámaras frigoríficas, los túneles de congelación, las plantas de proceso, los centros logísticos refrigerados y todas aquellas zonas de fabricación que requieran unas condiciones térmicas concretas.
En la actualidad existen diferentes tecnologías y mecanismos de refrigeración capaces de adaptarse a las necesidades operativas y ecoeficientes concretas de cada proceso o sector. Por lo que nos ha parecido interesante y hemos decidido adentrarnos en el mundo de la refrigeración industrial.
Este tipo de refrigeración se entiende como el conjunto de tecnologías, procesos y sistemas utilizados para garantizar el control de la temperatura durante la ejecución de todos aquellos procesos críticos dentro de la industria de la fabricación y el almacenamiento de los productos fabricados.
Dentro de un enfoque más técnico, se trata de un proceso termodinámico mediante el que se extrae el calor de un espacio, producto o sustancia, reduciendo su temperatura con objeto de preservar su calidad o funcionalidad durante los procesos y entornos de producción a gran escala. La finalidad de estos sistemas es garantizar la seguridad, la estabilidad y la conservación de las materias primas a utilizar, los productos finalizados y las diferentes fases de producción.
No hay que confundir la refrigeración industrial con la doméstica o la comercial. A diferencia de estas, la refrigeración industrial maneja cargas térmicas de gran magnitud, funciona durante veinticuatro horas al día y en condiciones ambientales desafiantes, además de contar con mecanismos de control y monitoreo de gran precisión sobre cada parámetro. Cada aplicación industrial específica requiere disponer de un sistema diseñado a medida.
Funcionamiento de un sistema de refrigeración industrial
Cualquier sistema de refrigeración industrial funciona bajo un ciclo termodinámico en el que se traslada el calor desde un medio de baja temperatura hacia otro en el que la temperatura es mayor, se trate de un ambiente o una corriente de agua. Como nos han explicado los profesionales del sector de Frimavi, con veinticinco años de experiencia a sus espaldas. Estos ciclos, determinan estos profesionales, funcionan por lo general mediante la compresión de vapor, existiendo alternativas como los ciclos de absorción o la criogenia.
Todos los sistemas de refrigeración por compresión funcionan dentro de un ciclo cerrado y continuo en el cual un fluido refrigerante cambia su estado, de líquido a vapor y de vapor a líquido, al mismo tiempo que absorbe y cede el calor. Esto hace posible que se transfiera la energía térmica desde una cámara de refrigeración hacia un medio disipador, como es el caso del exterior.
Básicamente, el refrigerante circula por los componentes del sistema, que son cuatro: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. En cada uno de estos componentes, el refrigerante se encuentra a diferente presión y temperatura, por lo que se logra transferir el calor a través de los intercambiadores térmicos concretos.
Para entender cómo funciona un sistema de refrigeración, hay que empezar por saber cómo funciona cada uno de sus componentes. El compresor, sea de combustión o eléctrico, tiene la función de comprimir el gas refrigerante para elevar su presión y temperatura e impulsarlo hacia el condensador y el resto del sistema. Se pueden utilizar compresores de tornillo, alternativos de pistón o de scroll, en función de la capacidad frigorífica necesaria, el tipo de refrigerante y las condiciones de la operación.
El condensador es el componente que intercambia el calor. Su finalidad es recibir el gas refrigerante a alta presión y temperatura que procede del compresor y, mediante un fluido de disipación como el aire o el agua, disminuir parte de la temperatura. A medida que esto se produce, el refrigerante pasa al estado líquido.
En la válvula de expansión, se reduce la presión del líquido refrigerante que procede del condensador de forma controlada, antes de que se dirija al evaporador. Esto hace que se produzca una gran caída de presión y temperatura, por lo que el refrigerante pasa a la siguiente etapa muy frío.
Llegamos al evaporador, un intercambiador de calor en el que el refrigerante a baja presión absorbe calor del medio que va a ser refrigerado, evaporándose de forma parcial o total. En las instalaciones industriales, los evaporadores pueden encontrarse en las cámaras frigoríficas, los túneles de congelación, los tanques de proceso o los serpentines. El refrigerante absorbe el calor dentro del evaporador, se transforma en gas y pasa a la línea de succión, con lo que se completa el ciclo de refrigeración.
En los sistemas de refrigeración por compresión se utilizan refrigerantes líquidos o mezclas especiales que circulan en estado líquido y gaseoso dentro de un circuito cerrado. Otros tipos de refrigeración industrial utilizan aire o gases como refrigerantes.
Sistemas y tipos
Los sistemas de refrigeración industrial por aire son muy empleados. En estos casos, el calor se transfiere desde una superficie caliente hacia el aire, que es el medio disipador. Funcionan aumentando la superficie de contacto del intercambiador térmico con el aire, lo que supone aumentar la cantidad de calor que se evacúa hacia el exterior. En función del mecanismo de acción, estos sistemas de refrigeración pueden ser abiertos, cerrados o mixtos.
En cuanto a los primeros, se trata de aquellos sistemas en los cuales el agente refrigerante entra en contacto directo con el producto o medio que se debe enfriar. Son sistemas eficientes, pero pueden presentar riesgos asociados a una evaporación no controlada del refrigerante.
Sobre los sistemas de refrigeración cerrados, podemos decir que aíslan completamente el refrigerante del medio a refrigerar. Lo que viene a ser es que produce una transferencia de energía térmica sin que exista contacto directo. Es el mecanismo más utilizado en la mayoría de las industrias debido a que permite mayor control sobre las condiciones de seguridad e higiene.
Por otro lado, los sistemas de refrigeración pueden ser directos o indirectos. Los primeros son aquellos sistemas en los que el gas refrigerante que ha sido comprimido y condensado es distribuido a través de las tuberías hasta los evaporadores en las diferentes áreas de la instalación, como las cámaras, los túneles o los equipos. Proporcionan una transmisión altamente eficiente, debido a que se eliminan los intermediarios, aunque supone un mayor riesgo en caso de fugas.
Los sistemas indirectos son aquellos en los que el refrigerante permanece dentro de la central de generación de frío. Mediante un intercambiador de calor, el líquido transfiere su capacidad frigorífica a un fluido intermedio que posteriormente circula por el sistema de distribución hasta cada elemento de uso.
Teniendo en cuenta la tecnología que utilizan, encontramos la refrigeración por compresión, por absorción y criogénica. En la refrigeración por compresión, la tecnología de compresión de vapor es la que más se utiliza en entornos industriales, como ya comentamos anteriormente. La eficiencia de este tipo de refrigeración depende del tipo y del rendimiento termodinámico del compresor.
La refrigeración por absorción no utiliza un compresor mecánico; utiliza condensadores, evaporadores y válvulas de expansión. Se utilizan estos sistemas cuando el proceso industrial cuenta con energía térmica residual. En su funcionamiento utiliza una combinación de calor con un absorbente químico que provoca que el refrigerante circule.
Por lo que trabaja con dos sustancias: refrigerante y absorbente. El primero se transforma en vapor al pasar por el evaporador, absorbiendo el calor del espacio o producto a enfriar. Este vapor pasa al absorbedor, donde se mezcla con la sustancia absorbente; se bombea al generador térmico, donde se calienta para separar el refrigerante en forma de vapor, el cual se condensa, se enfría y se convierte en líquido en el condensador para pasar a una válvula de expansión que baja la presión y temperatura. Su eficiencia térmica es menor que la de los sistemas de compresión, pero su bajo coste energético lo compensa.
Por último, la refrigeración criogénica funciona a través del contacto directo del gas criogénico con el medio o los equipos que se van a enfriar. Al expandirse, pasando de líquido a gas, el gas licuado absorbe el calor del entorno, provocando un descenso inmediato de la temperatura. La refrigeración criogénica utiliza los gases licuados a unas temperaturas extremadamente bajas, como el nitrógeno o el dióxido de carbono, a menos de cien grados centígrados.
Dentro de sus aplicaciones se encuentran las de los procesos de congelación ultrarrápida de los alimentos, la conservación de tejidos biológicos y elementos o productos altamente sensibles.
Contar con una buena refrigeración industrial permite mantener la temperatura adecuada en cada proceso y almacenamiento de productos, permitiendo prolongar la vida útil de los alimentos perecederos, evitar que proliferen las bacterias en los entornos operativos y asegurar la estabilidad química de los medicamentos o procesos. Además de estabilizar los procesos industriales complejos, controlar la humedad ambiental, evitar las pérdidas térmicas o reducir el consumo energético.
En conclusión, los sistemas de refrigeración industrial son una parte indispensable de la cadena de producción. Desde la producción hasta la comercialización, disponer de un buen sistema resulta fundamental.