¿Cómo funciona un aparato frigorífico?
Publicado: 01.MAY.2025
En www.ingemecanica.com también se publican artículos de divulgación como éste, donde se va a tratar de explicar los fundamentos tecnológicos que hay detrás de muchos aparatos y electrodomésticos que usamos habitualmente en nuestra vida cotidiana.
En esta ocasión trataremos de exponer, de un modo sencillo y al alcance de todos, cómo es el funcionamiento y qué componentes principales forman parte de un electrodoméstico tan habitual en nuestros hogares como es el frigorífico, aparato que también es conocido con otras denominaciones, como refrigerador, nevera o heladera, dependiendo del país donde nos encontremos.
¿En qué se basa el funcionamiento de un frigorífico?
El funcionamiento de un frigorífico se basa en un ciclo termodinámico de refrigeración por compresión de vapor. No te preocupes por este nombre tan rimbombante, porque lo importante es quedarte con la idea que mediante este ciclo o proceso termodinámico (proceso que lo vamos a describir más adelante), se va a poder transferir calor desde un espacio frío (el interior del frigorífico) hacia un ambiente más cálido (el exterior), lo que aparentemente parece que va en contra del flujo natural del calor.
Para lograr transferir calor desde un foco más frío a otro más caliente, se va a requerir un aporte de trabajo externo, generalmente proporcionado por un compresor eléctrico ("el motor del frigorífico"), además de hacer uso de un líquido especial que circula por el sistema, conocido como fluido refrigerante.
¿Qué es el fluido refrigerante?
El fluido refrigerante es esencial para que un frigorífico pueda desempeñar su función. Buscando un símil, sería como la sangre que recorre nuestro cuerpo sólo que, mientras la sangre transporta oxígeno y nutrientes a todas las células del cuerpo, el fluido refrigerante transporta calor, precisamente el que saca del interior del frigorífico para expulsarlo al exterior.
Por tanto, el fluido refrigerante que circula por el entramado de tuberías que conforman el sistema de refrigeración del frigorífico, tiene la capacidad fundamental de absorber calor del interior del frigorífico y liberarlo luego al exterior. Este proceso es básico para mantener una temperatura baja dentro de este electrodoméstico, de manera que puedan conservarse frescos los alimentos en su interior.
A lo largo de la historia se han utilizado diversos tipos de refrigerantes, algunos de los cuales han dejado de usarse por su potencial contaminante y por sus efectos dañinos para la atmósfera. A continuación, se indican algunos de los fluidos refrigerantes más comunes:
• CFCs (Clorofluorocarbonos): Como el R-12. Fueron muy utilizados, pero se prohibieron por su impacto negativo en la capa de ozono.
• HCFCs (Hidroclorofluorocarbonos): Como el R-22. Se utilizaron como sustitutos temporales de los CFCs, pero también están siendo eliminados gradualmente por su potencial de agotamiento de la capa de ozono y también por su efecto invernadero en la atmósfera.
• HFCs (Hidrofluorocarbonos): Como el R-134a y el R-410A. Son los más comunes en los frigoríficos modernos, ya que no dañan la capa de ozono. Sin embargo, algunos HFCs tienen un alto potencial de calentamiento global, por lo que se están buscando alternativas más ecológicas.
• Refrigerantes naturales: Como el R-600a (isobutano) y el R-290 (propano). Son cada vez más utilizados por su bajo impacto ambiental (nulo o muy bajo potencial de agotamiento de la capa de ozono y bajo potencial de calentamiento global).
¿Cómo se consigue el efecto "refrigeración" en un frigorífico?
El efecto de refrigeración en un frigorífico se consigue gracias al ya mencionado ciclo de refrigeración por compresión de vapor, que es la base tecnológica que hace funcionar a un frigorífico y que consta, a su vez, de cuatro procesos principales que se suceden:
1. Compresión: El fluido refrigerante, en estado gaseoso y a baja presión, entra en el compresor. El compresor está accionado por un motor eléctrico, de manera que bombea el vapor refrigerante que entra en el compresor a baja presión y lo comprime, aumentando la presión del refrigerante y también su temperatura (el vapor refrigerante sale del compresor caliente y a más presión).
2. Condensación: A continuación, el refrigerante gaseoso sale del compresor estando a alta presión y muy caliente. En estas condiciones el refrigerante entra en el condensador, que es básicamente un intercambiador de calor, parecido al radiador de un coche, y que está ubicado generalmente en la parte trasera del frigorífico. En este radiador el refrigerante caliente, que circula por el interior de las tuberías del radiador, cede calor al ambiente exterior, enfriándose y cambiando de fase vapor a fase líquido, pero a alta presión. Por tanto, a la salida del condensador el fluido refrigerante sale en fase líquida y a alta presión.
3. Expansión: Seguidamente, el refrigerante líquido a alta presión pasa a través de un dispositivo de expansión, que resulta ser como una válvula de expansión o un tubo capilar. Este tipo de dispositivo lo que hace es expandir el fluido refrigerante, de manera que reduce drásticamente la presión del refrigerante. Al disminuir la presión, también disminuye su temperatura, lo que puede provocar que una parte del líquido refrigerante se vaporice.
4. Evaporación: Por último, el refrigerante líquido a baja presión y baja temperatura (con una pequeña porción en estado gaseoso) entra en el evaporador, que es otro intercambiador de calor, pero ubicado en el interior del frigorífico. Aquí, el refrigerante absorbe calor del aire de dentro del frigorífico, lo que provoca que se evapore por completo y se convierta nuevamente en gas a baja presión. Este proceso es el que enfría el interior del frigorífico, y se produce precisamente porque al evaporarse el refrigerante (cambia de fase líquida a vapor) absorbe el calor que hay dentro del frigorífico, bajando la temperatura de su interior y, por tanto, enfriando los alimentos.
Entonces, el refrigerante gaseoso sale del evaporador, pero ahora cargado de calor, e inicia el transporte de todo este calor absorbido del interior hacia el compresor del frigorífico, iniciándose así, un nuevo ciclo de refrigeración.
A continuación, me ha parecido conveniente incluir la figura esquemática siguiente, que puede que te ayude a comprender mejor el proceso que se ha explicado anteriormente de cómo funciona un frigorífico.
En resumen, lo fundamental es saber que todo aparato frigorífico utiliza un tipo de ciclo termodinámico que, mediante la circulación de un fluido refrigerante y el aporte de trabajo de un compresor, extrae calor del interior del frigorífico (foco frío) y lo libera al ambiente exterior más cálido, consiguiéndose mantener así los alimentos en su interior frescos y a baja temperatura.
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