blog, física

Funcionamiento del refrigerador. Física.

Introducción

El funcionamiento de un refrigerador o máquina frigorífica es el opuesto al de una máquina térmica; este proceso es no espontáneo y se efectúa gracias a que se le suministra trabajo mecánico al sistema con la finalidad de disminuir la temperatura de un espacio térmicamente aislado, mediante la extracción de calor, que es enviado al exterior el cual se encuentra a mayor temperatura.

Figura 1. Vista exterior de un refrigerador.
Figura 2. Flujo de energía.

El funcionamiento del refrigerador es resultado y aplicación de los conocimientos que se tienen sobre los procesos térmicos. Su ciclo puede describirse en cuatro etapas.

Etapa 1: Compresión y calentamiento

En esta etapa el compresor (1) comprime bruscamente al refrigerante (sustancia con bajo punto de ebullición) en estado gaseoso y debido a está acción se calienta. Una vez caliente se envía al condensador.

Figura 3. Etapas de refrigeración

Etapa 2: Enfriamiento y condensación

El condensador (2) está formado por un tubo largo con muchas vueltas en forma de serpentín. Su función es enfriar el gas refrigerante caliente que entra a la temperatura T_1; para ello, transfiere su calor al aire de los alrededores calentándolo. Esto hace que se condense en parte y se obtenga una mezcla de vapor y líquido a una temperatura T_2.

Figura 4. Vista posterior del refrigerador.

Etapa 3: Expansión y enfriamiento

La válvula de expansión es un tubo angosto que se ensancha de manera repentina, de modo tal que al dejar pasar vapor refrigerante a presión alta se expande bruscamente, lo que ocasiona que el gas se enfríe aún más (T_3) y salga a baja presión.

Etapa 4: Calentamiento y evaporación

El evaporador se localiza en el congelador. Está formado por un tubo largo también con varias vueltas. Al entrar en éste la mezcla de vapor y líquido frío, el vapor frío enfría lo que está dentro del congelador, ocasionando que se caliente. Debido a que el líquido que lo acompaña está a presión baja, se evapora fácilmente. Como este último proceso de evaporación consume energía, la toma del congelador enfriándolo todavía más (enfriamiento por evaporación).

Figura 5. Componentes de un refrigerador.
Figura 6. Corrientes convectivas del refrigerador.

Para completar el ciclo, el refrigerante a la salida del evaporador está en estado gaseoso que regresa al compresor para que inicie nuevamente el proceso. El resultado global del ciclo del refrigerador es que el congelador se enfría y el ambiente circundante se calienta.

Por las características propias del proceso que se efectúa dentro del refrigerador, debe tener un aislamiento eficaz del ambiente circundante para consumir menos energía. Además, la cámara frigorífica debe localizarse en la parte superior y las bandejas deben tener forma de parrillas para que cumplan dos funciones: la primera es sostener los alimentos y la segunda, favorecer las corrientes convectivas del aire en el interior.


Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.