Los sistemas de climatización son los que permiten modificar la temperatura de objetos o espacios aislados, para mejorar la confortabilidad y la conservación. En este sentido, los sistemas de climatización nos permiten acondicionar la temperatura de espacios para mejorar la comodidad de las personas; además, también preservar alimentos y productos durante largos periodos de tiempo.

En este artículo hablaremos un poco de la historia y evolución del sector de la climatización en el mundo.

Sistemas de climatización mediante mezclas de sustancias

Desde tiempos muy remotos los chinos conocían que una mezcla de hielo (agua) y sal (cloruro de sodio) lograba bajar la temperatura de la mezcla varios grados, por debajo de los 0° centígrados.

En 1715, el científico Farenheit estableció el “cero” de su escala de temperatura, empleando una mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio. Esta mezcla crea una temperatura aproximada de -18° C. Por otra parte, Von Braun logró congelar el mercurio a -40° C, con una mezcla frigorífica similar, en el año 1760.

Estos procedimientos no se parecen en nada a los modernos sistemas de climatización y refrigeración industrial. Sin embargo, fueron los primeros métodos que permitían bajar la temperatura artificialmente, pero de manera muy limitada si se compara con los actuales.

Sistemas de climatización mediante evaporación de sustancias volátiles

Es muy importante destacar lo que significó el experimento de William Cullen, en el año 1750. Este experimento fue una de las bases empíricas de las leyes de la termodinámica, las cuales son la base de la refrigeración industrial, comercial y doméstica.

Cullen utilizó en su experimento una cámara de vacío, con su respectiva bomba de vacío. Dentro de la cámara colocó un recipiente con agua, a una temperatura de 6 grados centígrados. A su vez, dentro del recipiente con agua, colocó una vasija con éter nitroso en estado líquido. Luego, aplicó vacío a la cámara para que el éter nitroso hirviera a los 6° centígrados de temperatura. Al hervir el éter, se enfriaba el agua, la cual en pocos minutos se congelaba. Es decir, el éter vaporizado absorbió la temperatura del agua hasta congelarla.

Sistemas de climatización de ciclo cerrado de sustancias volátiles

El método de William Cullen no llegó al mercado de la climatización, y solo se quedó en el laboratorio. Sin embargo, el americano Jacob Perkins patentó una máquina que sí tuvo usos prácticos y comerciales, en el año 1834.

En la máquina de Perkins se hacía hervir el éter en un evaporador, en condiciones de baja presión y temperatura. A su vez, el evaporador (intercambiador de calor) absorbía el calor del agua y la congelaba. A continuación, el vapor del éter se recogía, comprimía y condensaba, a mayor presión y temperatura. Finalmente, el éter líquido se reintroducía al evaporador, mediante una válvula de expansión; esta permitía bajar la presión y temperatura del éter, nuevamente. Todo funcionaba en un ciclo continuo.

Esta antigua máquina era lo más parecido a los actuales sistemas de climatización industrial y comercial. El mercado de la climatización en Europa y los EEUU se sirvió de los principios de esta máquina para producir hielo en cantidades significativas. Durante más de cuarenta años, este sistema de climatización industrial fue perfeccionado, gracias a la labor de grandes ingenieros.

Cabe destacar que las máquinas de la época estaban inspiradas en la máquina de vapor de James Watt, desarrollada en 1769. Esta funcionaba tomando la energía de la combustión del carbón, el cual calentaba el agua de las calderas para producir vapor a alta presión. Luego, el vapor a presión generaba el movimiento o fuerza motriz de la máquina. El rendimiento energético de la máquina de vapor era muy bajo, pero fue el motor de la Revolución Industrial, en todo el mundo.

El éter dio paso a los sistemas de climatización a base de amoníaco y dióxido de carbono (CO2). Estas sustancias refrigerantes aportaron unas mejores características termodinámicas al sector de la climatización industrial y comercial.

Climatización industrial por absorción de amoniaco

Joseph Priestley descubrió el amoniaco (NH3) en 1774. Además, observó la facilidad y rapidez con que el agua absorbía el amoniaco. Esta afinidad del amoniaco por el agua fue clave para que el inventor francés Ferdinand Carré desarrollara su máquina refrigeradora de agua, en 1859.

La máquina de Carré estaba compuesta de dos partes o recipientes herméticos. El primer recipiente contenía una solución acuosa de amoníaco concentrado. Esta parte actuaba como calentador y luego como absorbente del amoniaco. Por otra parte, el segundo recipiente funcionaba como intercambiador de calor, condensador y evaporador.

El funcionamiento de la máquina de Carré era de dos etapas. En la primera etapa, se calentaba el primer recipiente con la solución acuosa de amoníaco. Con el calor, el amoniaco se separaba del agua y salía a presión hacia el segundo recipiente, donde se condensaba o licuaba. Luego, se dejaba de calentar el primer recipiente y bajaba la presión del sistema. Entonces, el amoniaco líquido del segundo recipiente comenzaba a evaporarse debido a la menor presión, y se enfriaba muchísimo. Finalmente, el agua, colocada en el intercambiador de calor del segundo recipiente, se congelaba totalmente en unos 20 minutos.

Todo el amoniaco regresaba al primer recipiente y se mezclaba rápidamente con el agua. De esta forma, se completaba un ciclo de enfriamiento. Carré fabricó una máquina de funcionamiento intermitente y otra de trabajo continuo. La de funcionamiento continuo era mucho más compleja que la intermitente, pero producía mas hielo.

Con esta máquina se logró la hazaña tecnológica de transportar carne desde Argentina hasta Francia, en el buque “Paraguay”, para el año 1875. Ferdinand Carré fue el iniciador de la refrigeración industrial práctica, empleando el amoníaco como refrigerante.

La refrigeración industrial y comercial en el siglo XX

A principios del siglo XX, ya el desarrollo de los motores de combustión interna y el motor eléctrico se imponían y desplazaban totalmente a las máquinas de vapor. El sector de la climatización recibió un fuerte impulso, con el empleo de medios más eficaces y de mejor rendimiento. Esto permitió ampliar el mercado de la climatización industrial en todo el mundo.

En 1930, Thomas Midgley, mientras trabajaba para la empresa Dupont, anuncia al mundo el nuevo refrigerante sintético, que revolucionó la refrigeración industrial y comercial en todo el mundo. Este refrigerante es el Freón-12, el cual es una sustancia de la familia de los fluorocarbonos. En muy poco tiempo, el Freón-12 desplazó al amoníaco y al CO2, debido a sus excelentes propiedades termodinámicas y a su baja toxicidad.

Para el año 1920, aparecieron los primeros compresores de refrigeración eléctricos. Este desarrollo permitió la aparición del primer aire acondicionado doméstico, en el año 1958. Los sistemas de climatización con base a Freón-12 y los compresores eléctricos permitieron ampliar el mercado de la climatización a los pequeños comercios y hogares.

Todo iba bien con el Freón-12 hasta que en 1987, en el Protocolo de Montreal, los países de todo el mundo firmaron el acuerdo para sustituir los refrigerantes a base de clorofluorocarbonos. Estaba demostrado que estas sustancias son perjudiciales para la capa de ozono de la atmósfera. Ante esta situación, el mundo ha buscado otras alternativas menos dañinas al medio ambiente.

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