Todos sabemos que un sistema de refrigeración industrial produce frío, el cual se emplea para congelar alimentos, climatizar espacios habitables, enfriar bebidas, etc. Sin embargo, no todos comprendemos que este enfriamiento depende de una zona caliente, la cual necesita un disipador de calor para transferir energía al medioambiente. Esta aparente contrariedad tiene su explicación dentro de las leyes de la termodinámica, en las cuales se sustenta el principio de funcionamiento de estos sistemas.
¿Qué es un disipador de calor?
Un disipador de calor es un equipo diseñado para transferir calor de un punto o sitio determinado hacia el medioambiente. Por tanto, de acuerdo a las leyes de la termodinámica, dicho sitio deberá tener una temperatura mayor que la del ambiente. De esta forma, se consigue rebajar la temperatura del punto en cuestión, gracias a la transferencia o intercambio de calor hacia el medioambiente. Por esta razón, al disipador de calor también se le conoce como intercambiador de calor o energía térmica.
En un sistema de refrigeración industrial, el punto caliente mencionado anteriormente lo representa el gas refrigerante que sale a alta temperatura del compresor. Este gas necesita ser enfriado mediante un disipador de calor, el cual transferirá gran parte de la energía térmica del gas al medioambiente.
Disipador de calor: ¿qué tipos hay?
Si se tiene en cuenta el medio físico empleado para rebajar la temperatura, el disipador de calor puede funcionar con aire o con agua. A continuación, pasamos a detallar cada tipo de disipador térmico:
Intercambiador de calor por aire
El enfriamiento por aire es muy empleado en sistemas de refrigeración. Este enfriamiento puede ser estático o pasivo, aprovechando el contacto natural con el aire fresco. Sin embargo, cuando se emplean ventiladores, el enfriamiento por aire forzado tiene mayor eficacia que el estático.
En los sistemas de refrigeración, el gas caliente que sale del compresor pasa por el interior de los tubos de cobre de un serpentín. En consecuencia, el calor del gas se transfiere a las paredes metálicas de los tubos del serpentín. Luego, este calor pasa al aire mediante contacto natural o forzando el mismo con un ventilador. Finalmente, a la salida del serpentín, el refrigerante sale en estado líquido, listo para pasar a la otra parte del circuito frigorífico.
Disipador de calor por agua
Este disipador es más efectivo que el de enfriamiento por aire, ya que el agua puede absorber más energía calórica que el aire. Por esta razón, el disipador por agua se usa en todo sistema de refrigeración industrial y comercial de gran potencia.
Un disipador por agua está compuesto de una estructura tubular hermética de acero, por la cual circula agua fría. Dentro de la estructura, sumergido en el agua, un serpentín de tubos de cobre conduce el refrigerante caliente que se desea enfriar. De esta manera, se realiza el intercambio calorífico para rebajar la temperatura del gas refrigerante que sale del compresor. El agua fría que entra a la estructura absorbe el calor y sale caliente hacia una torre de enfriamiento.
El disipador o intercambiador de calor de placas es también otro equipo de enfriamiento por agua. Sin embargo, tiene una estructura diferente al disipador mencionado anteriormente. Un intercambiador de placas está compuesto de muchas placas metálicas de fino espesor, las cuales van apiladas unas contra otras en una estructura con tornillos. Las placas ofrecen un camino hermético para el agua y otro camino para el gas refrigerante caliente. De esta forma, la transferencia de calor se hace a través de las paredes metálicas de las placas.
Si se compara la eficiencia termodinámica de los disipadores mencionados, el intercambiador de placas tiene la mayor eficiencia. Sin embargo, el disipador tubular tiene una constitución mucho más robusta, la cual lo hace el más indicado para trabajar con altas presiones.
Importancia de la disipación de calor en un sistema de refrigeración industrial
En los sistemas de refrigeración, el disipador de calor se conoce como condensador. Este nombre se debe a que, a la salida del disipador, el refrigerante debe salir en estado líquido. Si a la salida del condensador el refrigerante no sale en estado líquido, entonces el sistema perderá su capacidad de generar frío. Por tanto, es imprescindible que el condensador disipe el máximo calor posible, para asegurar el cambio de fase del refrigerante de gas a líquido.
Cuando se emplea un condensador de aire, siempre debe prestarse atención al correcto funcionamiento del ventilador. Además, también debe hacerse limpieza periódica del serpentín, para que no disminuya su capacidad de intercambiar calor con el ambiente. Por otra lado, un condensador enfriado por agua necesita un mantenimiento preventivo para retirar los depósitos e incrustaciones que va dejando el agua internamente. Estos depósitos obstaculizan la transferencia de calor entre el serpentín y el agua.
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