4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La Termodinámica postula que un motor térmico ideal en el que se invirtiera el sentido de realización de su ciclo termodinámico se comportaría como una máquina frigorífica. Es decir, tal y como se refleja en la figura, una máquina frigorífica trabaja cíclicamente extrayendo una cantidad de calor QB de un depósito de calor a tempertura baja (foco frío) y depositándolo en otro depósito de calor a temperatura alta (foco caliente), para lo cual es imprescindible aportar una cantidad energía externa Eext, que también es entregada en forma de calor al foco caliente junto a QB, es decir, QA = QB+Eext. Este esquema solo difiere del esquema de los motores térmicos en el sentido de las flechas (justo el contrario), y en el término Eext, (que en los motores era trabajo, W).En función de en qué formas de la energía se intruduzca la energía externa , Eext, que es necesario introducir a la máquina frigorífica para producir la refrigeración podemos clasificarla en dos tipos o sistemas:
• Sistemas de compresión en los que la energía externa se introduce únicamente en forma de trabajo (Ein = trabajo, Win)
• Sistema de absorción son los que la energía externa es introducida en forma de calor y trabajo (Eext= Q+W ).En ambos sistemas de refrigeración se hace circular en circuito cerrado a un fluido, llamado refrigerante, el cual transporta calor desde un intercambiador de calor llamado evaporador, donde el refrigerante entra en estado líquido, absorbe calor del entorno y se evapora (interesa un refrigerante con alto calor latente de vaporización), hasta otro intercambiador, llamado condensador, donde el refrigerante vuelve al estado líquido, tras ceder el calor tomado durante su evaporización.
Como durante el ciclo termodinámico de refrigeración el fluido refrigerante está tanto en fase gaseosa como en fase líquida, para representar el ciclo termodinámico en los diagramas de equilibrio se ha de incluir la curva de equilibrio de cambio de fase, la cual tiene forma de campana. El diagrama más empleado en refrigeración es el diagrama T-s.
Como para cualquier fluido la evaporación se favorece con bajas presiones y la condensación con altas, para un fluido refrigerante dado, basta controlar la presión reinante en el evaporador y en el condensador para obtener las temperatura deseada de intercambio de calor con el ambiente de los focos frío y caliente.
Finalmente, la refrigeración se puede utilizar para dos objetivos distintos. Ello nos permite clasificar a las máquinas frigoríficas según su utilización en dos categorías:
• Refrigeradores o frigoríficos. Son máquinas frigoríficas que se utilizan para mantener un reciento a temperatura más baja del medio que le rodea. s.
• Bombas de calor. Son máquinas frigoríficas que se utilizan para mantener un recinto a temperatura más alta que el medio que le rodea.