Fundamentos de la refrigeración

Los conceptos básicos relacionados en el capítulo inicial son indispensables para tener una idea clara sobre aspectos fundamentales de refrigeración. Los capítulos posteriores tratan la refrigeración básica de una manera muy práctica teniendo en cuenta la necesidad de que el capacitando pueda entender las condiciones y procesos para realizar trabajos relacionados con el funcionamiento, mantenimiento y reparación de refrigeradores domésticos y comerciales con tubo capilar.

1. Desarrollo de la refrigeración.

La refrigeración consiste en reducir y mantener la temperatura de un espacio dado por debajo de la temperatura ambiente, básicamente para la conservación de alimentos. Otras aplicaciones permiten licuado de gases, enfriamiento de procesos industriales, aire acondicionado, etc.

La conservación de alimentos por medio de refrigeración tiene muchas ventajas sobre el enlatado, el secado o el curado, debido a que permite al producto conservar su frescura y todo su valor nutritivo y vitaminas. La refrigeración retarda el proceso de descomposición natural realizada por bacterias, enzimas y hongos, aletargando a los microorganismos, pero no eliminándolos, por lo que el almacenamiento no debe ser indefinido.

Los primeros “refrigeradores” por el año 1784 usaban hielo para enfriar su interior; luego en 1856, surgió el primer refrigerador por compresión de vapor y se utilizó para enfriar cerveza. Sucesivamente se fueron desarrollando nuevos y más pequeños motores y compresores, hasta llegar a los sistemas actuales.

Los equipos refrigerados más empleados por las empresas son los cuartos fríos, las refrigeradoras comerciales, las máquinas de fabricación de hielo y el transporte refrigerado.

La refrigeración también constituye una necesidad moderna para el hogar, de forma que el refrigerador doméstico constituye entre el 35% y el 50% del consumo energético de hogares, ya que permanece conectado las 24 horas del día y con la posibilidad de funcionar dependiendo la temperatura exterior y su uso, por lo que la eficiencia de estos equipos es de mucha importancia en el diseño de políticas públicas en el sector energético.

1.1 Los fines de refrigeración.

La razón fundamental para tener un refrigerador es mantener la comida en buen estado para su consumo ya sea enfriándola o congelándola. Temperaturas frías ayuda a los alimentos a permanecer frescos durante más tiempo. La idea básica detrás de la refrigeración, consiste en frenar la actividad de las bacterias (que todos los alimentos contienen), de modo que se tarda más tiempo para las bacterias para deteriorar los alimentos.

Por ejemplo, las bacterias que echan a perder la leche en dos o tres horas, si la leche se dejan en el mostrador de la cocina a temperatura ambiente. Sin embargo, al reducir la temperatura de la leche, que se mantendrán frescas durante una o dos semanas, la fría temperatura en el interior del refrigerador reduce la actividad de las bacterias drásticamente. Sí la congelamos la leche se puede detener por completo las bacterias, y la leche puede durar meses (como el congelador hasta que los efectos comienzan a quemar estropear la leche en formas no bacteriano.

Refrigeración y congelación son dos de las formas más comunes de los alimentos utilizados en la actualidad.

1.3. ¿Cuál es la temperatura ideal para un refrigerador domestico?

El objetivo de un refrigerador consiste en frenar el crecimiento de bacterias. El propósito de un congelador es detener por completo el crecimiento de las bacterias. Congelaríamos todo si pudiéramos, pero algunos alimentos cambian drásticamente cuando se les congelen, lechuga, fresas, la leche y los huevos son sólo algunos de los alimentos que no se congelen bien. También sería un inconveniente para descongelar líquidos cada vez que quería algo de beber. Por lo tanto, usted desea que su refrigerador enfrié los alimentos, pero no tan fríos que los congelen.

La mejor temperatura de conservación de los alimentos es entre 1° a 5°C., y de las verduras es entre 8° a 10°C., la temperatura de congelación de carne y pescados está entre los -10° a -15°C con termostato a punto medio.

Un poco más alta la temperatura, los alimentos se deterioraran con demasiada rapidez (o que también presenta problemas de intoxicación alimentaria). Un poco más baja la temperatura, se convierte en un problema de congelación, ocasionando a los alimentos el deterioro de ellos.

2.0 Como se divide la refrigeración mecánica:

Se puede iniciar la clasificación por refrigeración estática y dinámica, esta última se refiere a los equipos de refrigeración que se instalan en estructuras donde se encuentran en movimiento como son automóviles, barcos, cajas remolcadas, aviones, etc.

Posteriormente, se puede dividir por el restrictor, equipos con tubo capilar o equipos por la válvula de expansión termostática.

Equipos de refrigeración con tubo capilar: sencillo, semi-automáticos, servibar, los dúplex, despachadores de agua fría y caliente, vitrinas, congeladores, conservadores, aire acondicionado tipo ventana y mini split, así como las secadoras de aire.

Equipos de refrigeración con VET: cámaras de refrigeración (conservación y congelación), chiller, secador de aire, aire acondicionado tipo paquete y de precisión.

El estudio de la refrigeración requiere repasar algunos fundamentos de la física y química.

3.0. Termodinámica.

Es una rama de la ciencia que trata sobre el movimiento del calor. Hay ciertos principios fundamentales de la naturaleza, llamados Leyes Termodinámicas, que rigen nuestra existencia aquí en la tierra, varios de los cuales son básicos para el estudio de la refrigeración.

La primera de estas leyes dice: La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro. La segunda establece que el calor se transporta de la materia que tenga más calor a otro que tenga menos calor.

3.1 Refrigeración.

La refrigeración se puede definir como el proceso de bajar la temperatura a un cuerpo o espacio determinado, quitándole calor de una forma controlada.

Las aplicaciones de la refrigeración son múltiples, entre las más importantes tenemos la conservación de alimentos y el acondicionamiento de aire.

El objetivo básico de la refrigeración es transferir parte del calor de un cuerpo o un espacio hacia un lugar donde ese calor no produzca ningún efecto negativo. De esta manera se logra establecer una temperatura deseada en ese cuerpo o espacio.

4.0 Calor (Q).

El calor es una de las formas de energía que se produce por la vibración de las moléculas de los cuerpos, la cual se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor. El calor nunca se desplaza de un cuerpo frío a otro caliente.

4.1 Transmisión de calor.

4.1.1. Conducción: Es la transmisión de calor desde un punto con una determinada temperatura hasta otro de menor temperatura, que puede ser dentro de un mismo cuerpo o de un cuerpo a otro.

La velocidad de conducción de calor depende del material utilizado como conductor, los metales son buenos conductores de calor y uno de los mejores y más utilizados es el cobre. Otros materiales tales como el poliuretano, la lana de vidrio, el corcho son utilizados como aislantes térmicos.

4.1.2 Radiación: Es la transferencia de calor que se da sin la necesidad de un cuerpo o agente conductor, el calor se transmite por medio de ondas o rayos que son capaces de atravesar espacios vacíos y el alcance de ellos depende de la potencia de la fuente calorífica.

El acabado y el color de la superficie de los materiales son de suma importancia para los efectos de la radiación, si la superficie es lisa y el color es claro o mejor aún es refractivo, los rayos de calor al igual que los de luz son reflejados. Si la superficie tiene rugosidades y es de color oscuro sobre todo negro, los rayos caloríficos son absorbidos.

4.1.3 Convección: La transferencia de calor por convección se da por la diferencia de densidad que sufren los gases y los líquidos. Cuando un gas o un líquido se calienta pierde densidad por lo tanto tiende a subir y cuando un gas o líquido se enfría o pierde calor sube su densidad o peso específico y tiende a bajar, esto hace que se forme un ciclo permanente que sube el gas o líquido mientras esté cerca de una fuente de calor y bajar cuando se aleja de ella. En el momento que la fuente calorífica se suspenda, se igualan sus temperaturas, sus densidades y desaparece el ciclo mencionado

4.2 Aislamiento.

Lo que hacen es reducir la velocidad de transferencia de calor de tal forma que el sistema de refrigeración saque el calor con mayor rapidez de lo que le toma a este entrarse nuevamente.

Para aislar la conducción del calor se utilizan materiales con un factor de conductividad lo más bajo posible. Para aislar el calor por radiación se debe utilizar superficies planas y de colores claros y brillantes que reflejen las ondas de energía radiante. Mientras más refleje el material menos calor absorbe.

En cuanto al aislamiento contra la convección se utilizan materiales que tienen atrapadas celdas pequeñas de aire evitando la circulación del mismo buscando en lo posible que se produzca el menor movimiento.

Para medir la cantidad de calor, se define el concepto de la caloría y el BTU. Ambas medidas representan el calor necesario para elevar en un grado

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