Cuando existen procesos en los que se necesita refrigerar un medio líquido, ya sea agua o aceite, disponemos de equipos de refrigeración específicos, llamados torres de refrigeración o equipos de refrigeración centralizada.

Debido al uso cada vez más generalizado de estos equipos en la industria automotriz, a continuación se describen su funcionamiento y algunos aspectos técnicos.

Descripción del funcionamiento

Para el diseño y fabricación de los equipos de refrigeración centralizada se utilizan prácticamente los mismos elementos utilizados en un circuito frigorífico tales como compresor, condensador, evaporador, válvula de expansión, presostato, sensor de temperatura, etc. El funcionamiento es el mismo, estando la única variación en que estos equipos refrigeran un medio líquido y no el aire.

Por tanto, hay que tener en cuenta la utilización de dos elementos adicionales que son el depósito, donde el equipo enfriará el medio líquido utilizado; y la bomba, que permitirá la recircu-lación de éste en el proceso.

Tanto el depósito como la bomba pueden ir instalados dentro del equipo de refrigeración o ubicados fuera del mismo, según si ya se dispone de ellos en la instalación o las necesidades de la misma requieren equipos de gran tamaño.

Si el equipo incluye un depósito, éste puede estar fabricado de diferentes materiales tales como plástico UL o acero inoxidable. Además, en estos casos se instala un sensor de temperatura del agua del depósito y un control de llenado del mismo.

La figura 1 muestra un esquema típico de funcionamiento de los equipos de refrigeración centralizada.

Figura 1.

Uno de los datos más importantes para determinar el equipo que necesita nuestra instalación es el cálculo de la potencia frigorífica necesaria.

Para ello, debemos conocer la capacidad del depósito, medida en unidades de volumen (m³ o litros), y la potencia de la bomba, medida en unidades de caudal (l/minuto o m³/hora), que determinan directamente las necesidades frigoríficas de una instalación o proceso. Cuanto más volumen de líquido tengamos que enfriar (mayor sea el depósito), más potencia necesitaremos. Asímismo, cuantas más veces tengamos que enfriar el líquido (cuanto mayor sea el flujo de caudal necesario), mayor será la bomba que necesitemos.

Para el diseño de la bomba también se deberán tener en cuenta las pérdidas hidráulicas del circuito, básicamente debidas a la distancia entre el equipo y el elemento a refrigerar, a la diferencia de cotas entre ambos y a los codos y elementos de control adicionales, instalados en las tuberías. Ello determinará la presión de trabajo necesaria en el proceso, medida en unidades de presión (bar o kg/cm²).

Existe una fórmula que proporciona la potencia frigorífica necesaria en función de una serie de variables tal y como se muestra a continuación:

Potencia = Caudal x Diferencia de temperatura x Peso específico x Calor específico

• El resultado de la potencia se obtiene en Watios.

• El caudal, dado generalmente en m³/h, es el volumen de líquido que tenemos previsto que circule por la instalación en un tiempo determinado.

• La diferencia de temperatura es entre la del medio líquido que suministramos al proceso y la de retorno del mismo.

• El peso y el calor específico es el que corresponde al medio líquido utilizado, en nuestro caso agua o aceite. Es por ello que en el caso del aceite se necesite saber también su viscosidad. En el caso del agua, además de intervenir unos factores relacionados con el tipo de agua utilizada (dureza, contenido de sulfatos, nitratos, etc.), también se debe tener en cuenta si se le añade un líquido anticongelante, tipo glacenol.

Una vez conocida la potencia necesaria, es importante saber que dicha potencia (dada en Kw, Kcalorías o frigorías) depende de la temperatura del agua de salida y de la temperatura ambiente.

La figura 2 muestra una gráfica donde, en función de estos datos, se determina la variación de la potencia suministrada por un mismo equipo.

Figura 2.

Vemos que la potencia nominal de nuestros equipos está basada considerando una temperatura del agua de 10º C y una temperatura ambiente de 32º C (coeficiente = 1).

Así pues, si en lugar de 10º C se necesitase una temperatura de 15º C y la temperatura ambiente fuera de 32º C, observando el gráfico vemos que deberíamos multiplicar la potencia nominal del equipo por aproximadamente 1,1.

Aplicaciones

En múltiples aplicaciones y procesos industriales es muy importante mantener un régimen de temperatura constante para conseguir el buen funcionamiento del mismo. Rotativas, maquinaria para la fabricación de moldes, centros de mecanizado, fresadoras, tornos y máquinas de soldadura son un ejemplo de equipos que pueden necesitar ser refrigerados.

El aceite como medio de refrigeración suele ser más utilizado en máquina/herramienta, mientras que el agua en procesos industriales y para refrigeración de armarios eléctricos en combinación con intercambia-dores agua/aire.

La ventaja de estos intercambiadores frente a un equipo de refrigeración convencional se encuentra en que son equipos económicos, de fácil mantenimiento y recomendables para trabajar en ambientes sucios y/o de elevada temperatura (hasta 70º C).