Qué es una enfriadora, funcionamiento y usos – instalaciones térmicas

Una enfriadora es un dispositivo mecánico utilizado para enfriar líquidos, aire u otros medios a temperaturas más bajas. También se conoce como una unidad de refrigeración o una máquina enfriadora. Las enfriadoras son comúnmente utilizadas en aplicaciones industriales, comerciales y de confort, donde se requiere controlar la temperatura del medio para fines de proceso, climatización o refrigeración.

Si quieres saber más sobre el funcionamiento de la enfriadora, su evolución y usos, te animamos a que sigas leyendo

Nacimiento de la primera enfriadora

La invención de la primera enfriadora moderna se atribuye generalmente a Willis Carrier, quien patentó su diseño en 1902. Carrier, un ingeniero estadounidense, desarrolló una máquina que utilizaba el principio de la refrigeración por compresión mecánica para enfriar el aire y controlar la temperatura y la humedad en ambientes cerrados. Su invención fue un hito significativo en el campo de la climatización y la refrigeración, y sentó las bases para el desarrollo posterior de las enfriadoras modernas. Recuerda que te hablamos este tiempo atrás de ello en nuestro episodio piloto de los #TipsPRO, puedes verlo pinchando aquí

La máquina de Carrier utilizaba un compresor mecánico para comprimir un refrigerante, como el amoníaco o el dióxido de azufre, y luego lo expandía en un evaporador, lo que producía una reducción de la temperatura. El aire caliente del ambiente era conducido a través del evaporador, donde se enfriaba y luego se dirigía al espacio acondicionado. El aire enfriado tenía una menor capacidad para retener la humedad, lo que también ayudaba a controlar la humedad relativa en el ambiente.

La invención de Carrier fue un avance significativo en la refrigeración y la climatización de espacios cerrados, y se utilizó inicialmente en aplicaciones industriales y comerciales, como fábricas y almacenes. Con el tiempo, las enfriadoras se volvieron más eficientes y se aplicaron en una amplia gama de sectores, incluyendo la industria del confort en edificios comerciales, institucionales y residenciales.

Es importante tener en cuenta que la invención de la primera enfriadora no fue un evento único, sino que fue el resultado de un proceso evolutivo que involucró a varios inventores y científicos a lo largo del tiempo. Sin embargo, la patente de Willis Carrier en 1902 es generalmente reconocida como la invención de la primera enfriadora moderna y un hito importante en la historia de la climatización y la refrigeración.

Evolución de la enfriadora desde su invención

Las enfriadoras han experimentado una evolución significativa desde su invención. A lo largo de los años, han evolucionado en términos de eficiencia energética, capacidad de enfriamiento, tamaño y tecnología. A continuación se describen algunas de las principales etapas en la evolución de las enfriadoras:

1. Enfriadoras de compresión mecánica: Las enfriadoras de compresión mecánica fueron las primeras en ser desarrolladas y utilizadas ampliamente. Utilizan un compresor mecánico para comprimir un gas refrigerante, aumentando su temperatura y presión, y luego lo hacen circular a través de un condensador, donde el gas cede el calor al medio ambiente y se condensa en líquido. El líquido refrigerante luego se expande a través de una válvula de expansión, lo que provoca una disminución de la temperatura y la presión, y se evapora en un evaporador, absorbiendo el calor del medio que se desea enfriar.
2. Enfriadoras de absorción: Las enfriadoras de absorción son una variante de las enfriadoras que utilizan un ciclo de absorción para enfriar el medio. En lugar de un compresor mecánico, utilizan un absorbedor, un generador y un condensador para generar el enfriamiento. Estas enfriadoras son alimentadas con energía térmica, como vapor, gas o agua caliente, en lugar de energía eléctrica, lo que las hace adecuadas para aplicaciones donde la electricidad es limitada o costosa.
3. Enfriadoras de tornillo: Las enfriadoras de tornillo son una evolución de las enfriadoras de compresión mecánica y son conocidas por su alta eficiencia energética. Utilizan un compresor de tornillo que permite un mejor control de la capacidad de enfriamiento y un funcionamiento más eficiente en cargas parciales, lo que las hace adecuadas para aplicaciones que requieren una capacidad variable.
4. Enfriadoras centrífugas: Las enfriadoras centrífugas son otro tipo de enfriadoras que utilizan un compresor centrífugo para generar el enfriamiento. Estas enfriadoras son conocidas por su alta capacidad de enfriamiento y su eficiencia energética en aplicaciones de gran escala, como la climatización de edificios comerciales y la refrigeración de procesos industriales.
5. Enfriadoras con tecnologías avanzadas: En los últimos años, las enfriadoras han incorporado tecnologías avanzadas, como la utilización de refrigerantes de bajo potencial de calentamiento global (GWP, por sus siglas en inglés), sistemas de recuperación de calor, controles inteligentes y monitoreo remoto, entre otros. Estas tecnologías han mejorado la eficiencia y la sostenibilidad de las enfriadoras, reduciendo su impacto ambiental y mejorando su rendimiento.

Diferencias entre equipo de aire acondicionado y enfriadora

La principal diferencia entre una enfriadora y un aire acondicionado radica en su aplicación y tamaño. Mientras que ambos sistemas se utilizan para enfriar el aire y controlar la temperatura en espacios cerrados, las enfriadoras son sistemas de mayor capacidad utilizados en aplicaciones comerciales, industriales e institucionales, mientras que los aires acondicionados son sistemas de menor capacidad utilizados principalmente en aplicaciones residenciales o comerciales de menor escala.

Algunas diferencias clave entre las enfriadoras y los aires acondicionados:

Capacidad: Las enfriadoras son sistemas de mayor capacidad que los aires acondicionados. Las enfriadoras pueden manejar cargas de enfriamiento mucho más grandes y son adecuadas para aplicaciones en edificios grandes, como oficinas, hoteles, hospitales, centros comerciales, aeropuertos, entre otros. Los aires acondicionados, en cambio, son sistemas de menor capacidad y son más adecuados para enfriar espacios residenciales o comerciales pequeños.

Ubicación: Las enfriadoras suelen ubicarse en una sala de máquinas o en una azotea del edificio, debido a su tamaño y capacidad. Por otro lado, los aires acondicionados suelen ser sistemas más compactos que se instalan en la pared, ventana, techo o piso de un espacio individual.

Distribución de aire: Las enfriadoras generalmente distribuyen el aire enfriado a través de un sistema de conductos, ventiladores y difusores para alcanzar diferentes áreas del edificio. Los aires acondicionados, en cambio, suelen tener unidades de manejo de aire individuales (como unidades de pared o techo) que enfocan el aire directamente en la habitación donde se encuentran instalados.

Sistemas complementarios: Las enfriadoras suelen trabajar en conjunto con otros componentes del sistema de climatización del edificio, como sistemas de distribución de aire, bombas de agua, torres de enfriamiento, entre otros. Los aires acondicionados, en general, son sistemas más autónomos y no requieren componentes adicionales para su funcionamiento.

Eficiencia energética: Las enfriadoras suelen tener una mayor eficiencia energética debido a su capacidad para manejar cargas de enfriamiento más grandes y su diseño optimizado para aplicaciones comerciales e industriales. Sin embargo, los aires acondicionados también están disponibles en modelos de alta eficiencia energética para aplicaciones residenciales y comerciales de menor escala.

En resumen, las enfriadoras y los aires acondicionados son sistemas de climatización utilizados para enfriar el aire en espacios cerrados, pero difieren en su capacidad, ubicación, distribución de aire, sistemas complementarios y eficiencia energética. Las enfriadoras son sistemas de mayor capacidad utilizados en aplicaciones comerciales, industriales e institucionales, mientras que los aires acondicionados son sistemas de menor capacidad utilizados principalmente en aplicaciones residenciales o comerciales de menor escala.

Funcionamiento de una enfriadora y esquema básico

El funcionamiento básico de una enfriadora implica la circulación de un medio refrigerante a través de un ciclo de compresión o absorción, que extrae el calor del medio que se desea enfriar y lo disipa en otro medio, como el aire o el agua. Las enfriadoras pueden ser enfriadoras de aire o enfriadoras de agua, dependiendo del medio que se esté enfriando. Las enfriadoras de aire son utilizadas para enfriar el aire en sistemas de climatización, mientras que las enfriadoras de agua son utilizadas para enfriar agua que luego puede ser utilizada para enfriar otros medios o para aplicaciones industriales.

Partes fundamentales de una enfriadora

Las enfriadoras son sistemas de climatización de gran capacidad utilizados en aplicaciones comerciales, industriales e institucionales para enfriar el agua o el aire, y luego distribuirlo a través de un sistema de conductos o tuberías para controlar la temperatura en un edificio. Las partes fundamentales de una enfriadora típica son:

1. Compresor: Es el corazón del sistema y se encarga de comprimir el refrigerante, elevando su temperatura y presión para que pueda liberar el calor absorbido durante el proceso de enfriamiento.
2. Evaporador: Es el componente donde el refrigerante absorbe el calor del agua o aire que se está enfriando. El refrigerante se evapora en el evaporador, enfriando el medio circundante.
3. Condensador: Es el componente donde el refrigerante liberará el calor absorbido en el evaporador. El refrigerante se condensa en el condensador, transfiriendo el calor al medio circundante (agua o aire).
4. Válvula de expansión: Es el componente que regula la cantidad de refrigerante que entra al evaporador, controlando así la capacidad de enfriamiento del sistema.
5. Ventiladores: Son los encargados de mover el aire a través del evaporador y el condensador para facilitar el intercambio de calor con el refrigerante.
6. Bombas de agua: Si el sistema de enfriadora utiliza agua como medio de transferencia de calor, puede incluir bombas de agua para circular el agua a través del evaporador, el condensador y el sistema de conductos o tuberías.
7. Tablero de control: Es el panel de control del sistema que permite configurar y monitorear el funcionamiento de la enfriadora, incluyendo ajuste de temperatura, control de velocidad de los ventiladores, monitoreo de presiones y temperaturas, y diagnóstico de fallas.

Esquema básico de funcionamiento de una enfriadora

El esquema de funcionamiento básico de una enfriadora es el siguiente:

1. El compresor comprime el refrigerante, elevando su temperatura y presión.
2. El refrigerante caliente se libera en el condensador, donde cede calor al medio circundante (agua o aire) y se condensa, convirtiéndose en líquido de alta presión.
3. El líquido de alta presión pasa a través de la válvula de expansión, donde se reduce su presión y temperatura, convirtiéndose en una mezcla de líquido y vapor de baja presión.
4. La mezcla de líquido y vapor de baja presión entra en el evaporador, donde absorbe el calor del agua o aire que se está enfriando, convirtiendo el líquido en vapor.
5. El vapor de baja presión se aspira hacia el compresor, y el ciclo se repite.
6. El agua o aire enfriado en el evaporador se distribuye a través de un sistema de conductos o tuberías para controlar la temperatura en el edificio.

Es importante tener en cuenta que existen diferentes tipos de enfriadoras, como enfriadoras de agua, enfriadoras de aire, enfriadoras evaporativas, entre otros, y que los detalles del funcionamiento y las partes pueden variar según el tipo y el fabricante del equipo. Así mismo, es recomendable consultar el manual del fabricante o la documentación técnica específica para obtener información detallada sobre una enfriadora específica.

Posibles usos actuales de las enfriadoras

Las enfriadoras se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones y entornos para proporcionar enfriamiento en sistemas de climatización, refrigeración y procesos industriales. Algunos de los usos comunes de las enfriadoras incluyen:

1. Climatización de edificios: Las enfriadoras se utilizan para proporcionar aire acondicionado en edificios comerciales, institucionales o residenciales. Pueden enfriar el agua o el aire que luego se distribuye a través de conductos o tuberías para proporcionar enfriamiento en diferentes áreas del edificio.
2. Refrigeración en la industria alimentaria: Las enfriadoras se utilizan en la industria alimentaria para enfriar alimentos, bebidas y productos perecederos durante su procesamiento, almacenamiento y transporte. Esto incluye la refrigeración de productos lácteos, carnes, frutas, verduras, bebidas, entre otros.
3. Procesos industriales: Las enfriadoras se utilizan en procesos industriales que requieren enfriamiento, como en la fabricación de plásticos, productos químicos, farmacéuticos, electrónicos, metalúrgicos, y otros procesos que generan calor y requieren enfriamiento para mantener la eficiencia y la calidad del producto.
4. Refrigeración en centros de datos: Los centros de datos, que albergan servidores y equipos de red para el almacenamiento y procesamiento de datos, generan grandes cantidades de calor. Las enfriadoras se utilizan para proporcionar enfriamiento en los sistemas de climatización de los centros de datos, asegurando que los equipos se mantengan a temperaturas adecuadas para un funcionamiento eficiente.
5. Aplicaciones médicas: Las enfriadoras se utilizan en aplicaciones médicas como la refrigeración de equipos de resonancia magnética (MRI), tomografía computarizada (CT) y otros equipos médicos que requieren temperaturas controladas para su funcionamiento y rendimiento óptimo.
6. Procesos de fabricación y enfriamiento en la industria en general: Las enfriadoras se utilizan en una amplia gama de aplicaciones en la industria en general, como enfriamiento de moldes en la fabricación de plásticos, enfriamiento de maquinaria en procesos industriales, enfriamiento en sistemas de energía y enfriamiento de procesos químicos y petroquímicos, entre otros.

Usos de las enfriadoras en instalaciones singulares

Las enfriadoras pueden tener varios usos en diferentes aplicaciones, como en salas blancas, cultivo de cannabis medicinal y granjas de insectos. Algunos de los posibles usos de las enfriadoras en estas áreas son:

1. Salas Blancas: Las enfriadoras se utilizan en salas blancas o salas limpias, que son espacios controlados utilizados en la industria farmacéutica, electrónica y otros sectores, donde se requiere mantener un ambiente limpio y libre de contaminantes. Las enfriadoras pueden ser utilizadas para controlar la temperatura y la humedad en estas salas, creando un ambiente óptimo para la producción de productos sensibles a la contaminación.
2. Cultivo de cannabis medicinal: Las enfriadoras son utilizadas en instalaciones de cultivo de cannabis medicinal para controlar el clima y crear un ambiente adecuado para el crecimiento de las plantas de cannabis. Las enfriadoras pueden ayudar a mantener la temperatura y la humedad relativa dentro de los rangos ideales para el crecimiento saludable de las plantas de cannabis, lo cual es esencial para obtener una alta calidad y rendimiento en la producción de cannabis medicinal.
3. Granjas de insectos: Las enfriadoras pueden ser utilizadas en granjas de insectos para controlar la temperatura, la humedad y la calidad del aire en los ambientes de cría de insectos. Esto puede contribuir a crear condiciones óptimas para el crecimiento, desarrollo y reproducción de los insectos criados en la granja, ya sea para la producción de alimentos para animales, polinización de cultivos, investigación científica u otros fines.

En resumen, las enfriadoras son utilizadas en diferentes aplicaciones, como salas blancas, cultivo de cannabis medicinal y granjas de insectos, para controlar las condiciones ambientales y crear un entorno adecuado para el desarrollo de productos o el crecimiento de plantas e insectos en condiciones óptimas.

Bibliografía

Aquí puedes encontrar referencias sobre la evolución de la enfriadora desde su invención:

1. “Refrigeration and Air Conditioning” de A.R. Trott y T.C. Welch: Este libro aborda la evolución de las enfriadoras a lo largo de la historia, desde las primeras máquinas de hielo hasta las enfriadoras modernas. Proporciona una visión general de los principales hitos en la evolución de las enfriadoras y las tecnologías utilizadas en diferentes épocas.
2. “Air Conditioning Principles and Systems” de Edward G. Pita: Este libro de referencia en el campo de la climatización y refrigeración ofrece una visión detallada de la evolución de las enfriadoras, incluyendo los avances tecnológicos y las innovaciones en diseño y funcionamiento a lo largo del tiempo.
3. “HVAC Systems Design Handbook” de Roger W. Haines y C.P. Bean: Este libro es una guía completa sobre el diseño de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés), que incluye una sección dedicada a la evolución de las enfriadoras y su impacto en el diseño de sistemas de climatización.
4. “Absorption Chillers and Heat Pumps” de Keith E. Herold, Reinhard Radermacher y Sanford A. Klein: Este libro se enfoca específicamente en las enfriadoras de absorción, proporcionando una visión detallada de su evolución a lo largo del tiempo, así como de los principios de operación y aplicaciones de estas enfriadoras.
5. “Centrifugal and Rotary Pumps: Fundamentals with Applications” de Lev Nelik: Este libro incluye una sección dedicada a las enfriadoras centrífugas, abordando su evolución histórica, los principios de operación, la selección y el mantenimiento de estos equipos.

Estos son solo algunos ejemplos de los diversos usos de las enfriadoras en diferentes aplicaciones y sectores. Las enfriadoras son dispositivos versátiles que proporcionan enfriamiento en una amplia variedad de situaciones y son esenciales para muchos procesos y sistemas en la actualidad. En Prointer contamos con una notable experiencia en el diseño, cálculo y ejecución de diferentes instalaciones térmicas, incluidas las enfriadoras.  Si quieres saber más, estaremos encantados de hablar contigo: 96 665 16 15 / 96 665 16 16 o  info@prointer.es