lunes, 26 de diciembre de 2011

Instalaciones de de Frío en Bodegas


INSTALACIONES DE FRÍO Y BOMBAS DE CALOR

Las aplicaciones del frío en la industria enológica se conocen desde antiguo, en un primer momento para conservar los vinos en locales subterráneos, donde las temperaturas se amortiguan respecto de las existentes en la superficie, más tarde aprovechando los fríos del invierno para lograr una estabilización natural de los vinos, y por fin no hace muchos años con la aparición del frío industrial, para múltiples usos enológicos, donde destacan el control de temperatura en la fermentación alcohólica, la estabilización tartárica de los vinos, y la climatización de los locales de almacenamiento o crianza de los vinos.

El flujo natural del calor siempre discurre desde un medio más caliente hacia otro más frío, hasta que sus temperaturas se igualan. Una máquina frigorífica es un aparato, que mediante el consumo de energía, permite invertir dicho flujo, de tal manera que el calor pasa del medio más frío hacia el más caliente, de manera que el primero se enfría todavía más (foco frío) y al mismo tiempo el segundo se eleva más su temperatura (foco caliente). Por lo tanto, este aparato es capaz de producir frío por extracción del calor, al mismo tiempo que lo transmite a otro medio produciendo calor, y comportándose como una máquina capaz de bombear calor de un medio a otro. En el caso de interesar solo la refrigeración, se define como una unidad o grupo de frío, pero en el caso de aprovechar indistintamente las producciones de calor o de frío, entonces se denomina como una bomba de calor.

CIRCUITO FRIGORÍFICO Y CICLO DE REFRIGERACIÓN

La máquina frigorífica o bomba de calor se compone de un circuito cerrado por donde discurre un fluido especial, existiendo fundamentalmente los siguientes elementos: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. El compresor es un elemento que comprime el gas de circuito, elevando su presión y haciéndolo también subir de temperatura, pasando a continuación al condensador donde el gas comprimido se enfría licuándose (calor latente de condensación), gracias a la intervención de una refrigeración externa de aire o de agua, los cuales entran fríos y salen del condensador a más alta temperatura. El fluido en estado líquido se dirige hacia la válvula de expansión donde se regula la vaporización del gas en el evaporador, pasando de nuevo a estado gaseoso mediante una importante absorción de calor (calor latente de evaporación), que es tomado de otro fluido externo que circula por él, consiguiéndose reducir su temperatura. Seguidamente el fluido en forma gaseosa es aspirado por el compresor, para continuar con el ciclo.

De una manera global se observa que el calor del fluido externo que circula por el evaporador (aire, agua u otro líquido) es transferido al fluido externo que circula por el condensador (aire, agua u otro líquido), consiguiéndose reducir la temperatura de los primeros a costa de elevar las temperatura de lo segundos. Una parte del circuito: compresor – condensador – válvula de expansión, permanece bajo presión, y la otra parte: válvula de expansión – evaporador – compresor, lo hace como baja presión. Del mismo modo en una parte del circuito: evaporador – compresor – condensador, el fluido está en forma de gas o vapor, y en la otra parte: condensador – válvula de expansión – evaporador, permanece en forma líquida.

Los fluidos refrigerantes deben presentar una propiedades físicas determinadas para cumplir con su cometido, representándose las de carácter frigorífico en un diagrama presión-entalpía particular para cada uno de ellos, y  por donde se realiza el trabajo del circuito frigorífico. La entalpía (h) es un término de energía definido como la suma de los flujos de trabajo, expresándose matemáticamente como:

h  =  u  +  p . v      

h: entalpía específica (julios / kg).
u: energía interna específica (julios / kg).
p: presión absoluta (pascales).
v: volumen específico (m3 / kg).

Los refrigerantes se encuentran normalmente es estado líquido o en la región del vapor donde las leyes de los gases no son aplicables, entonces el concepto de entalpía se utiliza en refrigeración para valorar los cambios de energía, dibujándose los ciclos de refrigeración sobre coordenadas presión–entalpía, también llamado diagrama de Mollier. Una vez que el gas se ha comprimido y por lo tanto su temperatura se ha elevado, desde la salida del compresor, hasta la entrada en el condensador se produce en la conducción una bajada de temperatura conocida como “desrecalentamiento”, para a continuación producirse la condensación por el enfriamiento debido al fluido de refrigeración externo. Del mismo modo y desde la salida del condensador, hasta la entrada en la válvula de expansión, se produce un inicio de evaporación del fluido de refrigeración en la conducción llamado “subenfriamiento”, para luego hacer descender la presión por la apertura de la válvula, que provoca en el evaporador una vaporización del fluido frigorígeno, que es capaz de enfriar el fluido externo. Por último, desde la salida del evaporador, hasta la entrada en el compresor, se produce un calentamiento del fluido frigorígeno en la conducción, denominado “recalentamiento”, para iniciarse  de nuevo el ciclo a partir de éste. El “subenfriamiento” puede realizarse añadiendo mayor superficie de intercambio en el condensador, o bien instalando un intercambiador economizador de calor, donde el fluido condensado se subenfría con el fluido vaporizado en la fase de recalentamiento.

Entalpía: (del prefijo en y del griego "enthalpos" ενθαλπος calentar) es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

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