Refrigeración - Principio de funcionamiento


El funcionamiento de las neveras y congeladores se basa en la refrigeración del aire que contiene en su interior. Esta se realiza mediante una secuencia de cambios de estado de un líquido refrigerante que circula a través de un circuito en el que se le va forzando alternativamente a comprimirse y expandirse, produciendo y consumiendo, alternativamente calor. La refrigeración no consiste, pues, en inyectar frío en el refrigerador sino en la extracción del calor existente en el mismo.

El ciclo de compresión mecánica de vapor es el utilizado en la mayoría de las neveras y congeladores domésticos. Se trata de un ciclo térmico cerrado en el cual el refrigerante cambia periódicamente de estado generando y consumiendo alternativamente calor. El ciclo de compresión se compone de una fase de compresión y otra de expansión que al alternarse hacen que la cámara frigorífica transfiera al exterior el calor y por lo tanto se enfríe. Es decir el calor necesario para que se produzca la evaporación se va extrayendo, ciclo a ciclo del interior de la nevera. Además modificando la presión que se ejerza sobre el líquido conseguiremos cambiar la temperatura a la que se produzca la evaporación y en base a este principio se puede regular la temperatura del interior del refrigerador. Estas variaciones de presión influyen notablemente en los cambios de estado del líquido, de forma que al bajar la presión favorecemos la evaporación (al comprimir le estamos añadiendo calor) y al aumentarla favorecemos la condensación.

Evaporador
El refrigerante en estado líquido se hace llegar al evaporador mediante una válvula que produce una estrangulación en el fluido. Esta estrangulación hace que la presión descienda y como vimos al bajar la presión la temperatura de ebullición baja con ella por lo que el refrigerante hierve y se evapora absorbiendo el calor por lo que el líquido se convierte en vapor. De esta manera baja la temperatura de la cámara frigorífica al consumirse en el proceso de evaporación del refrigerante parte de su calor.

Compresor
El compresor aumenta la presión del gas disminuyendo su volumen y produciendo la aspiración del refrigerante por el circuito. El gas sobrecalentado sale del evaporador por el compresor que lo comprime con el consiguiente aumento de presión y temperatura (fase de compresión). De esta forma se consigue que el líquido refrigerante se condense a una temperatura mayor. El vapor se denomina sobrecalentado porque es portador de la suma del calor absorbido en el evaporador y el obtenido del compresor.


Condensador
El condensador es un intercambiador de calor cuya función es extraer del refrigerante el calor para que este vuelva de nuevo a estado líquido (condensación). El líquido evaporado, convertido en vapor y por lo tanto portador del calor sale rapidamente del compresor y es aspirado por los tubos y bobinas del circuito de refrigeración. El vapor sobrecalentado e inicialmente con alta presión viaja así hacia la otra parte del circuito en dónde se encuentra un condensador. A la salida del compresor el vapor es sometido a una pérdida brusca de presión (fase de expansión) que provoca un rápido enfriamiento. Por otra parte, durante el avance por el circuito el vapor se va enfriando (refrigeración pasiva) por la temperatura ambiente y a su llegada al condensador, que es un intercambiador en forma de serpentín, ya ha bajado su temperatura y se va licuando de nuevo. A medida que el refrigerante va saliendo del condensador es forzado mediante una válvula de nuevo al evaporador y al compresor. De esta manera se completa y continúa el ciclo de compresión.

Existen otras fórmulas de enfriamiento son la absorción o el efecto Peltier que utilizan una fuente de calor en lugar del compresor.