Refrigerador - Refrigerator

Alimentos en un frigorífico con la puerta abierta.
Exterior de un refrigerador Samsung

Un frigorífico (coloquialmente frigorífico ) es un aparato comercial y doméstico que consta de un compartimento aislado térmicamente y una bomba de calor (mecánica, electrónica o química) que transfiere el calor de su interior a su entorno exterior para que su interior se enfríe a una temperatura inferior a la temperatura ambiente. El refrigerador debe mantenerse a 40 ° F (4 ° C) o menos y el congelador debe regularse a 0 ° F (-18 ° C). La refrigeración es una técnica de almacenamiento de alimentos esencial en todo el mundo. La temperatura más baja reduce la tasa de reproducción de bacterias , por lo que el refrigerador reduce la tasa de deterioro . Un refrigerador mantiene una temperatura unos grados por encima del punto de congelación del agua. El rango de temperatura óptimo para el almacenamiento de alimentos perecederos es de 3 a 5 ° C (37 a 41 ° F). Un dispositivo similar que mantiene una temperatura por debajo del punto de congelación del agua se llama congelador . El refrigerador reemplazó a la nevera , que había sido un electrodoméstico común durante casi siglo y medio.

Los primeros sistemas de enfriamiento para alimentos involucraron hielo. La refrigeración artificial comenzó a mediados de la década de 1750 y se desarrolló a principios de la década de 1800. En 1834, se construyó el primer sistema de refrigeración por compresión de vapor en funcionamiento . La primera máquina de hacer hielo comercial se inventó en 1854. En 1913, se inventaron los refrigeradores para uso doméstico. En 1923 Frigidaire introdujo la primera unidad autónoma. La introducción del freón en la década de 1920 expandió el mercado de refrigeradores durante la década de 1930. Los congeladores domésticos como compartimentos separados (más grandes de lo necesario solo para cubitos de hielo) se introdujeron en 1940. Los alimentos congelados, que antes eran un artículo de lujo, se convirtieron en algo común.

Las unidades de congelación se utilizan tanto en el hogar como en la industria y el comercio. Las unidades comerciales de refrigeradores y congeladores estuvieron en uso durante casi 40 años antes de los modelos domésticos comunes. El estilo de congelador sobre refrigerador había sido el estilo básico desde la década de 1940, hasta que los refrigeradores modernos de lado a lado rompieron la tendencia. En la mayoría de los refrigeradores, refrigeradores-congeladores y congeladores domésticos se utiliza un ciclo de compresión de vapor. Los refrigeradores más nuevos pueden incluir descongelación automática , agua fría y hielo de un dispensador en la puerta.

Los refrigeradores y congeladores domésticos para el almacenamiento de alimentos se fabrican en una variedad de tamaños. Entre los más pequeños se encuentran los refrigeradores tipo Peltier diseñados para enfriar bebidas. Un refrigerador doméstico grande tiene la altura de una persona y puede tener aproximadamente 1 m de ancho con una capacidad de 600 L. Los refrigeradores y congeladores pueden ser independientes o integrados en una cocina. El refrigerador permite que el hogar moderno mantenga los alimentos frescos durante más tiempo que antes. Los congeladores permiten a las personas comprar alimentos perecederos a granel y comerlos en su tiempo libre, además de realizar compras al por mayor .

Historia

Comercial para refrigeradores eléctricos en Pittsburgh , Pennsylvania , 1926

Desarrollo tecnológico

Orígenes antiguos

Los antiguos iraníes fueron de los primeros en inventar una forma de gran enfriador evaporativo llamado yakhchāls utilizando espacios de almacenamiento subterráneos, una gran estructura abovedada sobre el suelo hecha con paredes gruesas y equipada con atrapavientos (llamados " badgirs" ), amurallada más en una serie de "qanats ", o un estilo de acueducto utilizado en el antiguo Irán.

Refrigeración pre-eléctrica

En los tiempos modernos, antes de la invención de la nevera eléctrica moderna, casas de hielo y neveras se utilizan para proporcionar almacenamiento en frío durante la mayor parte del año. Situadas cerca de lagos de agua dulce o repletas de nieve y hielo durante el invierno, alguna vez fueron muy comunes. Hoy en día, todavía se utilizan medios naturales para enfriar alimentos. En las laderas de las montañas, la escorrentía de la nieve derretida es una forma conveniente de enfriar bebidas, y durante el invierno se puede mantener la leche fresca por mucho más tiempo simplemente manteniéndola al aire libre. La palabra "frigorífico" se utilizó al menos ya en el siglo XVII.

Refrigeración artificial

Dibujo mecánico
Esquema de la máquina de hielo mecánica de 1841 del Dr. John Gorrie
Dibujo mecánico
Dispositivo de fabricación de hielo de Ferdinand Carré

La historia de la refrigeración artificial comenzó cuando el profesor escocés William Cullen diseñó una pequeña máquina de refrigeración en 1755. Cullen usó una bomba para crear un vacío parcial sobre un recipiente de éter dietílico , que luego hirvió , absorbiendo el calor del aire circundante. El experimento incluso creó una pequeña cantidad de hielo, pero no tuvo una aplicación práctica en ese momento.

En 1805, el inventor estadounidense Oliver Evans describió un ciclo cerrado de refrigeración por compresión de vapor para la producción de hielo mediante éter al vacío. En 1820, el científico británico Michael Faraday licuó amoníaco y otros gases utilizando altas presiones y bajas temperaturas, y en 1834, un expatriado estadounidense en Gran Bretaña, Jacob Perkins , construyó el primer sistema de refrigeración por compresión de vapor en funcionamiento. Era un dispositivo de ciclo cerrado que podía funcionar de forma continua. Un intento similar fue realizado en 1842 por el médico estadounidense John Gorrie , quien construyó un prototipo funcional, pero fue un fracaso comercial. El ingeniero estadounidense Alexander Twining obtuvo una patente británica en 1850 para un sistema de compresión de vapor que usaba éter.

El primer sistema práctico de refrigeración por compresión de vapor fue construido por James Harrison , un australiano escocés. Su patente de 1856 fue para un sistema de compresión de vapor que usa éter, alcohol o amoníaco. Construyó una máquina de fabricación de hielo mecánica en 1851 a orillas del río Barwon en Rocky Point en Geelong , Victoria , y su primera máquina de fabricación de hielo comercial siguió en 1854. Harrison también introdujo la refrigeración comercial por compresión de vapor en las cervecerías y envasadoras de carne. casas, y en 1861, una docena de sus sistemas estaban en funcionamiento.

El primer sistema de refrigeración por absorción de gas que utiliza amoníaco gaseoso disuelto en agua (denominado "amoníaco acuoso") fue desarrollado por Ferdinand Carré de Francia en 1859 y patentado en 1860. Carl von Linde , profesor de ingeniería en la Universidad Tecnológica de Múnich en Alemania, patentó un método mejorado para licuar gases en 1876. Su nuevo proceso hizo posible el uso de gases como el amoníaco (NH 3 ), el dióxido de azufre (SO 2 ) y el cloruro de metilo (CH 3 Cl) como refrigerantes y fueron ampliamente utilizados para eso. propósito hasta finales de la década de 1920.

Refrigeradores comerciales

Las unidades comerciales de refrigeradores y congeladores, que tienen muchos otros nombres, estuvieron en uso durante casi 40 años antes de los modelos domésticos comunes. Utilizaron sistemas de gas como el amoníaco (R-717) o el dióxido de azufre (R-764), que ocasionalmente se filtraban, lo que los hacía inseguros para uso doméstico. Los refrigeradores domésticos prácticos se introdujeron en 1915 y obtuvieron una mayor aceptación en los Estados Unidos en la década de 1930 cuando los precios cayeron y se introdujeron refrigerantes sintéticos no tóxicos y no inflamables como el Freón-12 (R-12). Sin embargo, el R-12 dañó la capa de ozono , lo que provocó que los gobiernos prohibieran su uso en nuevos refrigeradores y sistemas de aire acondicionado en 1994. El sustituto menos dañino del R-12, el R-134a (tetrafluoroetano), ha sido común uso desde 1990, pero el R-12 todavía se encuentra en muchos sistemas antiguos en la actualidad.

Un refrigerador comercial común es el enfriador de bebidas con frente de vidrio. Este tipo de aparatos se diseñan típicamente para condiciones específicas de recarga, lo que significa que generalmente tienen un sistema de enfriamiento más grande. Esto asegura que puedan hacer frente a una gran cantidad de bebidas y la apertura frecuente de la puerta. Como resultado, es común que estos tipos de refrigeradores comerciales tengan un consumo de energía de más de 4 kWh por día. La eficiencia de los refrigeradores comerciales depende principalmente del compresor que se mueve. Los refrigeradores pueden causar daños técnicos al compresor en ciertos casos. Se puede restaurar o montar de nuevo, según el grado de daño. Otros tipos de daños, como una fuga de enfriador, pueden pasar desapercibidos hasta que surjan problemas graves. Los problemas de salud son los principales entre estos problemas, siendo el envenenamiento por freón el más alarmante. Para detectar fugas dañinas desde el principio, los niveles de freón deben controlarse regularmente. El mantenimiento de rutina regular debe evitar el riesgo de mantener los productos alimenticios a la temperatura adecuada. Incluso el más mínimo cambio en las circunstancias puede afectar la coherencia, lo que resulta en infracciones de la seguridad alimentaria y posibles sanciones.

Refrigeradores residenciales

Frigorífico DOMELRE c. 1914

En 1913, los primeros refrigeradores eléctricos para uso doméstico y doméstico fueron inventados y producidos por Fred W. Wolf de Fort Wayne, Indiana, con modelos que consistían en una unidad que se montaba en la parte superior de una nevera. Su primer dispositivo, producido durante los próximos años en varios cientos de unidades, se llamó DOMELRE . En 1914, el ingeniero Nathaniel B. Wales de Detroit, Michigan, presentó la idea de una unidad de refrigeración eléctrica práctica, que más tarde se convirtió en la base del Kelvinator . Alfred Mellowes inventó un refrigerador autónomo, con un compresor en la parte inferior del gabinete en 1916. Mellowes produjo este refrigerador comercialmente, pero William C. Durant lo compró en 1918, quien fundó la empresa Frigidaire para producir refrigeradores en masa. . En 1918, la empresa Kelvinator presentó el primer frigorífico con cualquier tipo de control automático. El refrigerador de absorción fue inventado por Baltzar von Platen y Carl Munters de Suecia en 1922, cuando aún eran estudiantes en el Instituto Real de Tecnología de Estocolmo. Se convirtió en un éxito mundial y fue comercializado por Electrolux . Otros pioneros fueron Charles Tellier , David Boyle y Raoul Pictet . Carl von Linde fue el primero en patentar y fabricar un frigorífico práctico y compacto.

Estas unidades domésticas generalmente requerían la instalación de las partes mecánicas, el motor y el compresor, en el sótano o en una habitación adyacente, mientras que la caja fría estaba ubicada en la cocina. Había un modelo de 1922 que consistía en una caja fría de madera , un compresor enfriado por agua , una bandeja para cubitos de hielo y un compartimiento de 9 pies cúbicos (0.25 m 3 ) y costaba $ 714. (Un Ford Modelo-T de 1922 costaba alrededor de $ 476). En 1923, Kelvinator tenía el 80 por ciento del mercado de refrigeradores eléctricos. También en 1923 Frigidaire introdujo la primera unidad autónoma. Por esa misma época comenzaron a aparecer los gabinetes de metal cubiertos de porcelana. Las bandejas para cubitos de hielo se introdujeron cada vez más durante la década de 1920; hasta ese momento, la congelación no era una función auxiliar del frigorífico moderno.

Refrigerador "Monitor-Top" de General Electric, presentado en 1927, con un precio de $ 525, con el primer gabinete completamente de acero, diseñado por Christian Steenstrup

El primer refrigerador que tuvo un uso generalizado fue el refrigerador "Monitor-Top" de General Electric presentado en 1927, así llamado por el público, debido a su parecido con la torreta del buque de guerra acorazado USS Monitor de la década de 1860. El conjunto del compresor, que emitía una gran cantidad de calor, se colocó sobre el gabinete y se encerró con un anillo decorativo. Se produjeron más de un millón de unidades. Como medio refrigerante, estos refrigeradores usaban dióxido de azufre , que es corrosivo para los ojos y puede causar pérdida de visión, quemaduras y lesiones dolorosas en la piel, o formiato de metilo , que es altamente inflamable, dañino para los ojos y tóxico si se inhala o ingerido.

La introducción del freón en la década de 1920 expandió el mercado de refrigeradores durante la década de 1930 y proporcionó una alternativa más segura y de baja toxicidad a los refrigerantes usados ​​anteriormente. Los congeladores separados se hicieron comunes durante la década de 1940; el término para la unidad, popular en ese momento, era congelación profunda . Estos dispositivos, o electrodomésticos , no entraron en producción en masa para su uso en el hogar hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Las décadas de 1950 y 1960 vieron avances técnicos como la descongelación automática y la fabricación automática de hielo. En las décadas de 1970 y 1980 se desarrollaron refrigeradores más eficientes, aunque los problemas ambientales llevaron a la prohibición de refrigerantes muy efectivos (Freón). Los primeros modelos de refrigeradores (de 1916) tenían un compartimento frío para bandejas de cubitos de hielo. Desde finales de la década de 1920, la Postum Company (precursora de General Foods ) procesó con éxito las verduras frescas mediante la congelación , que había adquirido la tecnología cuando compró los derechos de los exitosos métodos de congelación fresca de Clarence Birdseye .

Estilos de refrigeradores

A principios de la década de 1950, la mayoría de los refrigeradores eran blancos, pero desde mediados de la década de 1950 hasta la actualidad, los diseñadores y fabricantes han puesto color en los refrigeradores. A finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, los colores pastel como el turquesa y el rosa se hicieron populares, y algunos modelos disponían de cromado cepillado (similar a un acabado de acero inoxidable). A finales de la década de 1960 y durante toda la de 1970, los colores tierra eran populares, incluidos Harvest Gold , Avocado Green y almond. En la década de 1980, el negro se puso de moda. A finales de la década de 1990, el acero inoxidable se puso de moda. Desde 1961, Color Marketing Group ha intentado coordinar los colores de los electrodomésticos y otros bienes de consumo.

Congelador

Las unidades de congelación se utilizan en los hogares y en la industria y el comercio. Los alimentos almacenados a -18 ° C (0 ° F) o menos son seguros por tiempo indefinido. La mayoría de los congeladores domésticos mantienen temperaturas de −23 a −18 ° C (−9 a 0 ° F), aunque algunas unidades solo para congeladores pueden alcanzar −34 ° C (−29 ° F) y menos. Los refrigeradores congeladores generalmente no alcanzan temperaturas inferiores a -23 ° C (-9 ° F), ya que el mismo circuito de refrigerante sirve a ambos compartimentos: Bajar excesivamente la temperatura del compartimento del congelador causa dificultades para mantener la temperatura por encima del punto de congelación en el compartimento del frigorífico. Los congeladores domésticos se pueden incluir como un compartimiento separado en un refrigerador o pueden ser un aparato separado. Los congeladores domésticos pueden ser unidades verticales que se asemejan a un refrigerador o cofres (con la tapa o puerta en la parte superior, sacrificando la conveniencia por la eficiencia y la inmunidad parcial a los cortes de energía). Muchos congeladores verticales modernos vienen con un dispensador de hielo integrado en la puerta. Algunos modelos de lujo incluyen pantallas y controles de termostato y, a veces, también televisores de pantalla plana.

Los congeladores domésticos como compartimentos separados (más grandes de lo necesario solo para cubitos de hielo), o como unidades separadas, se introdujeron en los Estados Unidos en 1940. Los alimentos congelados, anteriormente un artículo de lujo, se convirtieron en algo común.

Tecnologías de frigoríficos

Funcionamiento básico de un frigorífico
Proceso y componentes de un frigorífico convencional
Ciclo de compresión de vapor - A: compartimento caliente (cocina), B: compartimento frío (caja frigorífica), I: aislamiento, 1: Condensador, 2: Válvula de expansión, 3: Unidad evaporadora, 4: Compresor
Un compresor Embraco y un serpentín de condensador asistido por ventilador

Frigoríficos de compresor

En la mayoría de los refrigeradores, refrigeradores-congeladores y congeladores domésticos se utiliza un ciclo de compresión de vapor. En este ciclo, un refrigerante en circulación, como el R134a, entra en un compresor como vapor de baja presión a la temperatura del interior del frigorífico o ligeramente por debajo de ella. El vapor se comprime y sale del compresor como vapor sobrecalentado a alta presión. El vapor sobrecalentado viaja bajo presión a través de bobinas o tubos que componen el condensador ; las bobinas o los tubos se enfrían pasivamente mediante la exposición al aire de la habitación. El condensador enfría el vapor, que se licua. A medida que el refrigerante sale del condensador, todavía está bajo presión, pero ahora solo está ligeramente por encima de la temperatura ambiente. Este refrigerante líquido se fuerza a través de un dispositivo de medición o estrangulamiento, también conocido como válvula de expansión (esencialmente una constricción del tamaño de un orificio en la tubería) a un área de presión mucho más baja. La disminución repentina de la presión da como resultado una evaporación repentina similar a una explosión de una porción (típicamente aproximadamente la mitad) del líquido. El calor latente absorbido por esta evaporación instantánea se extrae principalmente del refrigerante todavía líquido adyacente, un fenómeno conocido como autorefrigeración . Este refrigerante frío y parcialmente vaporizado continúa a través de las bobinas o tubos de la unidad evaporadora. Un ventilador sopla aire desde el compartimiento ("aire de caja") a través de estas bobinas o tubos y el refrigerante se vaporiza por completo, extrayendo más calor latente del aire de la caja. Este aire enfriado se devuelve al compartimento del frigorífico o congelador y, por lo tanto, mantiene el aire frío de la caja. Tenga en cuenta que el aire frío en el refrigerador o congelador todavía está más caliente que el refrigerante en el evaporador. El refrigerante sale del evaporador, ahora completamente vaporizado y ligeramente calentado, y regresa a la entrada del compresor para continuar el ciclo.

Los refrigeradores domésticos modernos son extremadamente confiables porque el motor y el compresor están integrados dentro de un contenedor soldado, "unidad sellada", con una probabilidad muy reducida de fugas o contaminación. En comparación, los compresores de refrigeración acoplados externamente, como los del aire acondicionado de los automóviles, inevitablemente pierden líquido y lubricante a través de los sellos del eje. Esto conduce a un requisito de recarga periódica y, si se ignora, a una posible falla del compresor.

Diseños de doble compartimento

Los refrigeradores con dos compartimentos necesitan un diseño especial para controlar el enfriamiento de los compartimentos del refrigerador o del congelador. Por lo general, los compresores y las bobinas del condensador se montan en la parte superior del gabinete, con un solo ventilador para enfriarlos a ambos. Esta disposición tiene algunas desventajas: cada compartimento no se puede controlar de forma independiente y el aire más húmedo del refrigerador se mezcla con el aire seco del congelador.

Algunos fabricantes ofrecen modelos de compresor doble. Estos modelos tienen compartimentos separados para el congelador y el refrigerador que funcionan de forma independiente, a veces montados dentro de un solo gabinete. Cada uno tiene su propio compresor, condensador y evaporador, aislamiento, termostato y puerta separados.

Un híbrido entre los dos diseños está utilizando un ventilador separado para cada compartimento, el enfoque de ventilador dual. Hacerlo permite un control y un flujo de aire separados en un solo sistema de compresor.

Refrigeradores de absorción

Un frigorífico de absorción funciona de forma diferente a un frigorífico de compresor, utilizando una fuente de calor , como la combustión de gas licuado de petróleo , energía solar térmica o un elemento calefactor eléctrico. Estas fuentes de calor son mucho más silenciosas que el motor del compresor en un refrigerador típico. Un ventilador o una bomba pueden ser las únicas partes mecánicas móviles; la dependencia de la convección se considera poco práctica.

Otros usos de un refrigerador de absorción (o "enfriador") incluyen grandes sistemas utilizados en edificios de oficinas o complejos como hospitales y universidades. Estos grandes sistemas se utilizan para enfriar una solución de salmuera que circula por el edificio.

Frigoríficos efecto Peltier

El efecto Peltier utiliza electricidad para bombear calor directamente; Los refrigeradores que emplean este sistema a veces se utilizan para acampar o en situaciones en las que el ruido no es aceptable. Pueden ser totalmente silenciosos (si no se instala un ventilador para la circulación de aire) pero son menos eficientes energéticamente que otros métodos.

Refrigeradores de temperatura ultrabaja

Los congeladores "ultrafríos" o de " temperatura ultrabaja (ULT) " (típicamente -80  ° C o -86  ° C), como se usan para almacenar muestras biológicas, también generalmente emplean dos etapas de enfriamiento, pero en cascada. La etapa de temperatura más baja usa metano , o un gas similar, como refrigerante, con su condensador mantenido a alrededor de -40  ° C por una segunda etapa que usa un refrigerante más convencional. Las marcas bien conocidas incluyen Forma y Revco (ambas ahora Thermo Scientific). Para temperaturas mucho más bajas (alrededor de -196  ° C), los laboratorios generalmente compran nitrógeno líquido , guardado en un matraz Dewar , en el que se suspenden las muestras. Los congeladores horizontales criogénicos pueden alcanzar temperaturas de hasta -150  ° C y pueden incluir una reserva de nitrógeno líquido.

Otros refrigeradores

Las alternativas al ciclo de compresión de vapor que no se encuentran en la producción en masa actual incluyen:

Arquitectura

Muchos frigoríficos / congeladores modernos tienen el congelador en la parte superior y el frigorífico en la parte inferior. La mayoría de los refrigeradores-congeladores, excepto los modelos de descongelación manual o unidades más baratas, usan lo que parecen ser dos termostatos. Solo el compartimento frigorífico tiene la temperatura adecuada. Cuando el refrigerador se calienta demasiado, el termostato inicia el proceso de enfriamiento y un ventilador hace circular el aire alrededor del congelador. Durante este tiempo, el refrigerador también se enfría. La perilla de control del congelador solo controla la cantidad de aire que fluye hacia el refrigerador a través de un sistema de amortiguación. Cambiar la temperatura del refrigerador cambiará inadvertidamente la temperatura del congelador en la dirección opuesta. [cita requerida] Cambiar la temperatura del congelador no tendrá ningún efecto sobre la temperatura del refrigerador. El control del congelador también se puede ajustar para compensar cualquier ajuste del refrigerador.

Esto significa que el refrigerador puede calentarse demasiado. Sin embargo, debido a que solo se desvía suficiente aire al compartimiento del refrigerador, el congelador generalmente recupera la temperatura establecida rápidamente, a menos que se abra la puerta. Cuando se abre una puerta, ya sea en el refrigerador o en el congelador, el ventilador en algunas unidades se detiene inmediatamente para evitar la acumulación excesiva de escarcha en el serpentín del evaporador del congelador, porque este serpentín está enfriando dos áreas. Cuando el congelador alcanza la temperatura, la unidad se apaga, sin importar cuál sea la temperatura del refrigerador. Los refrigeradores computarizados modernos no utilizan el sistema de amortiguación. La computadora administra la velocidad del ventilador para ambos compartimentos, aunque todavía sale aire del congelador.

Características

El interior de un refrigerador doméstico que contiene una gran variedad de alimentos cotidianos.

Los refrigeradores más nuevos pueden incluir:

  • Descongelación automática
  • Una advertencia de falla de energía que alerta al usuario haciendo parpadear una pantalla de temperatura. Puede mostrar la temperatura máxima alcanzada durante el corte de energía y si los alimentos congelados se han descongelado o pueden contener bacterias dañinas.
  • Agua helada y hielo de un dispensador en la puerta. La dispensación de agua y hielo estuvo disponible en la década de 1970. En algunos refrigeradores, el proceso de fabricación de hielo está integrado para que el usuario no tenga que usar bandejas de hielo manualmente. Algunos refrigeradores tienen enfriadores de agua y sistemas de filtración de agua.
  • Rodillos del gabinete que permiten que el refrigerador se despliegue para facilitar la limpieza.
  • Estantes y bandejas ajustables
  • Un indicador de estado que notifica cuándo es el momento de cambiar el filtro de agua.
  • Un carrito de hielo en la puerta, que reubica el almacenamiento de la máquina de hielo en la puerta del congelador y ahorra aproximadamente 60 litros (2 pies cúbicos) de espacio utilizable en el congelador. También es extraíble y ayuda a prevenir la obstrucción de la máquina de hielo.
  • Zona de enfriamiento en los estantes de la puerta del frigorífico. El aire de la sección del congelador se desvía a la puerta del frigorífico para enfriar la leche o el jugo almacenados en el estante de la puerta.
  • Una puerta abatible incorporada en la puerta principal del frigorífico, que permite acceder fácilmente a los artículos de uso frecuente como la leche, ahorrando energía al no tener que abrir la puerta principal.
  • Una función de congelación rápida para enfriar alimentos rápidamente al hacer funcionar el compresor durante un período de tiempo predeterminado y, por lo tanto, reducir temporalmente la temperatura del congelador por debajo de los niveles de funcionamiento normales. Se recomienda utilizar esta función varias horas antes de agregar más de 1 kg de alimentos no congelados al congelador. Para los congeladores sin esta función, bajar el ajuste de temperatura al más frío tendrá el mismo efecto.
  • Descongelación del congelador: las primeras unidades de congelación acumulaban cristales de hielo alrededor de las unidades de congelación. Esto fue el resultado de la humedad que se introdujo en las unidades cuando las puertas del congelador se abrieron y se condensaron en las partes frías y luego se congelaron. Esta acumulación de escarcha requirió la descongelación periódica ("descongelación") de las unidades para mantener su eficiencia. Las unidades de descongelación manual (denominadas cíclicas) todavía están disponibles. Los avances en la descongelación automática que elimina la tarea de descongelación se introdujeron en la década de 1950, pero no son universales debido al rendimiento energético y al costo. Estas unidades usaban un contador que solo descongelaba el compartimiento del congelador (cofre del congelador) cuando se había hecho un número específico de aperturas de puertas. Las unidades eran solo un pequeño temporizador combinado con un cable calefactor eléctrico que calentaba las paredes del congelador durante un corto período de tiempo para eliminar todos los rastros de escarcha / escarcha. Además, las primeras unidades presentaban compartimentos de congelador ubicados dentro del refrigerador más grande, y se accede a ellos abriendo la puerta del refrigerador y luego la puerta interna más pequeña del congelador; Las unidades con un congelador completamente separado se introdujeron a principios de la década de 1960, convirtiéndose en el estándar de la industria a mediados de esa década.

Estos compartimentos del congelador más antiguos eran el cuerpo principal de enfriamiento del refrigerador y solo mantenían una temperatura de alrededor de -6 ° C (21 ° F), que es adecuada para guardar alimentos durante una semana.

  • Calentador de mantequilla: a principios de la década de 1950, la patente del acondicionador de mantequilla fue presentada y publicada por el inventor Nave Alfred E. Se suponía que esta función "proporcionaba un receptáculo de almacenamiento de alimentos nuevo y mejorado para almacenar mantequilla o similares que se puede quitar rápida y fácilmente del armario del frigorífico con el fin de limpiarlo ". Debido al gran interés que despertó el invento, las empresas del Reino Unido, Nueva Zelanda y Australia comenzaron a incluir la función en la producción masiva de refrigeradores y pronto se convirtió en un símbolo de la cultura local. Sin embargo, poco después se retiró de la producción ya que, según las empresas, esta era la única forma de cumplir con las nuevas regulaciones ecológicas y encontraron ineficiente tener un dispositivo generador de calor dentro de un refrigerador comercial .

Los avances posteriores incluyeron unidades de hielo automáticas y unidades de congelación auto compartimentadas.

Tipos de refrigeradores domésticos

Los refrigeradores y congeladores domésticos para el almacenamiento de alimentos se fabrican en una variedad de tamaños. Entre los más pequeños se encuentra un refrigerador Peltier de 4 L que se anuncia con capacidad para 6 latas de cerveza. Un refrigerador doméstico grande mide la altura de una persona y puede tener aproximadamente 1 m de ancho con una capacidad de 600 L. Algunos modelos para hogares pequeños caben debajo de las superficies de trabajo de la cocina, generalmente de unos 86 cm de alto. Los refrigeradores se pueden combinar con congeladores, ya sea apilados con refrigerador o congelador arriba, abajo o uno al lado del otro. Un refrigerador sin un compartimento para guardar alimentos congelados puede tener una sección pequeña solo para hacer cubitos de hielo. Los congeladores pueden tener cajones para almacenar alimentos o pueden no tener divisiones (congeladores horizontales).

Los refrigeradores y congeladores pueden ser independientes o integrados en una cocina.

Son comunes tres clases distintas de refrigeradores:

Frigoríficos de compresor

  • Los refrigeradores de compresor son, con mucho, el tipo más común; hacen un ruido notable, pero son más eficientes y dan el mayor efecto de enfriamiento. Los refrigeradores de compresor portátiles para vehículos recreativos (RV) y uso en campamentos son costosos pero efectivos y confiables. Las unidades de refrigeración para aplicaciones comerciales e industriales se pueden fabricar en varios tamaños, formas y estilos para adaptarse a las necesidades del cliente. Los refrigeradores comerciales e industriales pueden tener sus compresores ubicados lejos del gabinete (similar a los acondicionadores de aire de sistema dividido ) para reducir las molestias por ruido y reducir la carga del aire acondicionado en climas cálidos.

Refrigerador de absorción

  • Los frigoríficos de absorción se pueden utilizar en caravanas y remolques, y viviendas sin electricidad, como granjas o cabañas rurales, donde tienen una larga historia. Pueden funcionar con cualquier fuente de calor: gas (natural o propano) o queroseno son comunes. Los modelos hechos para acampar y usar en vehículos recreativos a menudo tienen la opción de funcionar (de manera ineficiente) con una batería de 12 voltios.

Frigoríficos Peltier

  • Los refrigeradores Peltier funcionan con electricidad, generalmente de 12 voltios CC, pero se encuentran disponibles refrigeradores de vino alimentados por red. Los refrigeradores Peltier son económicos pero ineficientes y se vuelven progresivamente más ineficaces con un mayor efecto de enfriamiento; gran parte de esta ineficiencia puede estar relacionada con la diferencia de temperatura a lo largo de la corta distancia entre los lados "caliente" y "frío" de la celda Peltier . Los refrigeradores Peltier generalmente usan disipadores de calor y ventiladores para reducir este diferencial; el único ruido que se produce proviene del ventilador. La inversión de la polaridad del voltaje aplicado a las celdas Peltier da como resultado un efecto de calentamiento en lugar de enfriamiento.

Se pueden usar otros mecanismos de enfriamiento especializados para enfriar, pero no se han aplicado a refrigeradores domésticos o comerciales.

Refrigerador magnético

  • Los refrigeradores magnéticos son refrigeradores que actúan sobre el efecto magnetocalórico. El efecto de enfriamiento se activa colocando una aleación de metal en un campo magnético.
  • Los refrigeradores acústicos son refrigeradores que utilizan motores / alternadores lineales alternativos resonantes para generar un sonido que se convierte en calor y frío utilizando gas helio comprimido. El calor se descarta y el frío se encamina al frigorífico.

Eficiencia energética

Una etiqueta energética europea para un frigorífico

En una casa sin aire acondicionado (calefacción y / o refrigeración), los refrigeradores consumían más energía que cualquier otro dispositivo doméstico. A principios de la década de 1990 se celebró un concurso entre los principales fabricantes para fomentar la eficiencia energética. Los modelos actuales de EE. UU. Que cuentan con la calificación Energy Star usan un 50% menos de energía que los modelos promedio fabricados en 1974. La unidad de mayor eficiencia energética fabricada en EE. UU. Consume aproximadamente medio kilovatio-hora por día (equivalente a 20 W de forma continua). Pero incluso las unidades ordinarias son bastante eficientes; algunas unidades más pequeñas consumen menos de 0,2 kWh por día (equivalente a 8 W de forma continua). Las unidades más grandes, especialmente aquellas con grandes congeladores y máquinas de hielo, pueden consumir hasta 4 kW · h por día (equivalente a 170 W de forma continua). La Unión Europea utiliza una etiqueta de clasificación de eficiencia energética obligatoria basada en letras en lugar de Energy Star; por lo tanto, los refrigeradores de la UE en el punto de venta se etiquetan de acuerdo con su eficiencia energética.

Para los refrigeradores de EE. UU., El Consorcio de Eficiencia Energética (CEE) diferencia aún más entre los refrigeradores calificados Energy Star. Los refrigeradores de Nivel 1 son aquellos que son entre un 20% y un 24,9% más eficientes que los estándares mínimos federales establecidos por la Ley Nacional de Conservación de Energía de Electrodomésticos (NAECA). El nivel 2 son aquellos que son entre un 25% y un 29,9% más eficientes. El Nivel 3 es la calificación más alta para aquellos refrigeradores que son al menos un 30% más eficientes que los estándares federales. Aproximadamente el 82% de los refrigeradores calificados por Energy Star son de Nivel 1, con un 13% calificando como Nivel 2 y solo el 5% como Nivel 3.

Además del estilo estándar de refrigeración por compresor que se utiliza en los refrigeradores y congeladores domésticos normales, existen tecnologías como la refrigeración por absorción y la refrigeración magnética . Aunque estos diseños generalmente usan una cantidad mucho mayor de energía en comparación con la refrigeración del compresor, otras cualidades como el funcionamiento silencioso o la capacidad de usar gas pueden favorecer estas unidades de refrigeración en recintos pequeños, un entorno móvil o en entornos donde la falla de la unidad conduciría a devastadores Consecuencias.

Muchos refrigeradores fabricados en las décadas de 1930 y 1940 eran mucho más eficientes que la mayoría de los que se fabricaron más tarde. Esto se debe en parte a la incorporación de nuevas funciones, como el descongelamiento automático, que redujeron la eficiencia. Además, después de la Segunda Guerra Mundial, el estilo del refrigerador se volvió más importante que la eficiencia. Esto fue especialmente cierto en los EE. UU. En la década de 1970, cuando los modelos de lado a lado (conocidos como frigoríficos con congelador estadounidenses fuera de los EE. UU.) Con dispensadores de hielo y enfriadores de agua se hicieron populares. Sin embargo, la reducción de la eficiencia también se debió en parte a la reducción de la cantidad de aislamiento para reducir los costes.

Hoy dia

Exhibición de refrigeradores modernos de estilo americano / uno al lado del otro, disponibles para su compra en una tienda

Debido a la introducción de nuevos estándares de eficiencia energética, los refrigeradores fabricados hoy en día son mucho más eficientes que los fabricados en la década de 1930; consumen la misma cantidad de energía y son tres veces más grandes.

La eficiencia de los refrigeradores más antiguos se puede mejorar descongelando (si la unidad es descongelación manual) y limpiándolos con regularidad, reemplazando los sellos de las puertas viejos y gastados por otros nuevos, ajustando el termostato para acomodar el contenido real (un refrigerador no necesita estar más frío que 4 ° C (39 ° F) para almacenar bebidas y artículos no perecederos) y también reemplazar el aislamiento, cuando corresponda. Algunos sitios recomiendan limpiar las bobinas del condensador cada mes más o menos en unidades con bobinas en la parte posterior, para agregar vida a las bobinas y no sufrir un deterioro imperceptible en la eficiencia durante un período prolongado, la unidad debe poder ventilar o "respirar" con espacios alrededor del frente, la parte posterior, los lados y encima de la unidad. Si el refrigerador usa un ventilador para mantener el condensador frío, entonces este debe limpiarse o repararse, según las recomendaciones de cada fabricante.

Descongelación automática

Los refrigeradores o congeladores sin escarcha usan ventiladores eléctricos para enfriar el compartimiento apropiado. Esto podría llamarse un refrigerador "forzado por ventilador", mientras que las unidades de descongelación manual dependen del aire más frío que se encuentra en la parte inferior, en lugar del aire caliente en la parte superior para lograr un enfriamiento adecuado. El aire se aspira a través de un conducto de entrada y se pasa a través del evaporador donde se enfría, luego el aire circula por todo el gabinete a través de una serie de conductos y ventilaciones. Debido a que el aire que pasa por el evaporador es supuestamente cálido y húmedo, comienza a formarse escarcha en el evaporador (especialmente en el evaporador de un congelador). En modelos más baratos y / o más antiguos, un ciclo de descongelación se controla mediante un temporizador mecánico. Este temporizador está configurado para apagar el compresor y el ventilador y energizar un elemento calefactor ubicado cerca o alrededor del evaporador durante aproximadamente 15 a 30 minutos cada 6 a 12 horas. Esto derrite la escarcha o la acumulación de hielo y permite que el refrigerador vuelva a funcionar normalmente. Se cree que las unidades libres de heladas tienen una tolerancia menor a las heladas, debido a su acondicionador de aire como serpentines de evaporador. Por lo tanto, si una puerta se deja abierta accidentalmente (especialmente el congelador), es posible que el sistema de descongelación no elimine toda la escarcha, en este caso, el congelador (o refrigerador) debe descongelarse.

Si el sistema de descongelación derrite todo el hielo antes de que finalice el período de descongelación programado, entonces un pequeño dispositivo (llamado limitador de descongelación) actúa como un termostato y apaga el elemento calefactor para evitar una fluctuación de temperatura demasiado grande, también evita ráfagas de aire caliente cuando el sistema vuelva a arrancar, si termina de descongelar antes. En algunos de los primeros modelos libres de escarcha, el limitador de descongelación también envía una señal al temporizador de descongelación para que arranque el compresor y el ventilador tan pronto como apague el elemento calefactor antes de que finalice el ciclo de descongelación programada. Cuando se completa el ciclo de descongelación, se permite que el compresor y el ventilador vuelvan a encenderse.

Los refrigeradores sin escarcha, incluidos algunos refrigeradores / congeladores sin escarcha que usaban un plato frío en la sección del refrigerador en lugar del flujo de aire de la sección del congelador, generalmente no apagan los ventiladores del refrigerador durante la descongelación. Esto permite a los consumidores dejar los alimentos en el compartimiento principal del refrigerador sin tapar y también ayuda a mantener las verduras húmedas. Este método también ayuda a reducir el consumo de energía, porque el refrigerador está por encima del punto de congelación y puede pasar el aire más caliente que el congelador a través del evaporador o la placa fría para ayudar al ciclo de descongelación.

Inversor

Nevera en una tienda rural

Con la llegada de los compresores inverter digitales , el consumo de energía se reduce aún más que un compresor de motor de inducción de una sola velocidad y, por lo tanto, contribuye mucho menos en la forma de gases de efecto invernadero.

El consumo de energía de un frigorífico también depende del tipo de refrigeración que se realice. Por ejemplo, los refrigeradores Inverter consumen comparativamente menos energía que un refrigerador típico sin inverter. En un frigorífico inverter, el compresor se utiliza condicionalmente según las necesidades. Por ejemplo, un frigorífico inverter puede consumir menos energía durante los inviernos que durante los veranos. Esto se debe a que el compresor funciona durante menos tiempo que durante los veranos.

Además, los modelos más nuevos de refrigeradores con compresor inverter tienen en cuenta varias condiciones externas e internas para ajustar la velocidad del compresor y así optimizar la refrigeración y el consumo de energía. La mayoría de ellos usa al menos 4 sensores que ayudan a detectar variaciones en la temperatura externa, temperatura interna debido a la apertura de la puerta del refrigerador o al mantener nuevos alimentos adentro; patrones de humedad y uso. Dependiendo de las entradas del sensor, el compresor ajusta su velocidad. Por ejemplo, si se abre la puerta o se guarda comida nueva, el sensor detecta un aumento de temperatura dentro de la cabina y le indica al compresor que aumente su velocidad hasta alcanzar una temperatura predeterminada. Después de lo cual, el compresor funciona a una velocidad mínima para mantener la temperatura interna. El compresor normalmente funciona entre 1200 y 4500 RPM. Los compresores Inverter no solo optimizan la refrigeración, sino que también son superiores en términos de durabilidad y eficiencia energética. Un dispositivo consume la máxima energía y sufre el máximo desgaste cuando se enciende. Como un compresor inverter nunca se apaga solo y, en cambio, funciona a diferentes velocidades, minimiza el desgaste y el uso de energía. LG jugó un papel importante en la mejora de los compresores inverter tal como los conocemos al reducir los puntos de fricción en el compresor y así introducir los compresores inverter lineales. Convencionalmente, todos los refrigeradores domésticos utilizan un accionamiento alternativo que está conectado al pistón. Pero en un compresor inversor lineal, el pistón, que es un imán permanente, está suspendido entre dos electroimanes. La CA cambia los polos magnéticos del electroimán, lo que da como resultado el empuje y tracción que comprime el refrigerante. LG afirma que esto ayuda a reducir el consumo de energía en un 32% y el ruido en un 25% en comparación con sus compresores convencionales.

Factor de forma

El diseño físico de los refrigeradores también juega un papel importante en su eficiencia energética. El más eficiente es el congelador tipo arcón, ya que su diseño de apertura superior minimiza la convección al abrir las puertas, lo que reduce la cantidad de aire cálido y húmedo que ingresa al congelador. Por otro lado, los dispensadores de hielo en la puerta provocan más fugas de calor, lo que contribuye a un aumento en el consumo de energía.

Efecto sobre el estilo de vida

El refrigerador permite que los hogares mantengan los alimentos frescos durante más tiempo que antes. La mejora más notable es para la carne y otros productos altamente perecederos, que debían refinarse para obtener algo que se parezca a la vida útil. (Por otro lado, los refrigeradores y congeladores también pueden abastecerse con alimentos procesados ​​de cocción rápida que son menos saludables). La refrigeración en tránsito permite disfrutar de alimentos de lugares distantes.

Los productos lácteos, carnes, pescados, aves y verduras se pueden mantener refrigerados en el mismo espacio dentro de la cocina (aunque la carne cruda debe mantenerse separada de otros alimentos por razones de higiene ).

Los congeladores permiten a las personas comprar alimentos a granel y comerlos a gusto, y las compras al por mayor ahorran dinero . El helado, un bien popular del siglo XX, anteriormente solo se podía obtener viajando al lugar donde se elaboraba el producto y comiéndolo en el lugar. Ahora es un alimento común. El hielo a pedido no solo aumenta el disfrute de las bebidas frías, sino que también es útil para primeros auxilios y para paquetes fríos que se pueden mantener congelados para picnics o en caso de emergencia.

Zonas de temperatura y clasificaciones

Unidades residenciales

La capacidad de un refrigerador se mide en litros o pies cúbicos. Normalmente, el volumen de un frigorífico-congelador combinado se divide entre 1/3 y 1/4 del volumen asignado al congelador, aunque estos valores son muy variables.

Los fabricantes a menudo asignan números arbitrarios a los ajustes de temperatura para los compartimentos del refrigerador y del congelador (por ejemplo, del 1 al 9, de más cálido a más frío), pero generalmente de 3 a 5 ° C (37 a 41 ° F) es ideal para el compartimiento del refrigerador y −18 ° C (0 ° F) para el congelador. Algunos refrigeradores deben estar dentro de ciertos parámetros de temperatura externa para funcionar correctamente. Esto puede ser un problema al colocar unidades en un área sin terminar, como un garaje.

Algunos refrigeradores ahora están divididos en cuatro zonas para almacenar diferentes tipos de alimentos:

  • −18 ° C (0 ° F) (congelador)
  • 0 ° C (32 ° F) (zona de carne)
  • 5 ° C (41 ° F) (zona de enfriamiento)
  • 10 ° C (50 ° F) ( más crujiente )

Los congeladores europeos y los refrigeradores con un compartimento congelador tienen un sistema de clasificación de cuatro estrellas para clasificar los congeladores.

  • [∗]: temperatura mínima = −6 ° C (21 ° F).
El tiempo máximo de almacenamiento para alimentos (precongelados) es de 1 semana.
  • [∗∗]: temperatura mínima = −12 ° C (10 ° F).
El tiempo máximo de almacenamiento para alimentos (precongelados) es de 1 mes.
  • [∗∗∗]: temperatura mínima = −18 ° C (0 ° F).
El tiempo máximo de almacenamiento para alimentos (precongelados) es de 3 a 12 meses.
según el tipo (carne, verduras, pescado, etc.)
  • [∗∗∗∗]: temperatura mínima = −18 ° C (0 ° F).
El tiempo máximo de almacenamiento para alimentos precongelados o congelados de frescos es de entre 3 y 12 meses.

Aunque las clasificaciones de tres y cuatro estrellas especifican los mismos tiempos de almacenamiento y la misma temperatura mínima de -18 ° C (0 ° F), solo un congelador de cuatro estrellas está diseñado para congelar alimentos frescos y puede incluir una función de "congelación rápida" ( hace funcionar el compresor continuamente, hasta un mínimo de -26 ° C (-15 ° F)) para facilitar esto. Se utilizan tres (o menos) estrellas para los compartimentos de alimentos congelados que solo son adecuados para almacenar alimentos congelados; Es probable que la introducción de alimentos frescos en un compartimento de este tipo provoque aumentos inaceptables de temperatura. Esta diferencia en la categorización se muestra en el diseño del logotipo de 4 estrellas, donde las tres estrellas "estándar" se muestran en un cuadro con colores "positivos", que denotan el mismo funcionamiento normal que un congelador de 3 estrellas, y la cuarta estrella. que muestra la función adicional de alimentos frescos / congelación rápida se antepone al cuadro en colores "negativos" o con otro formato distinto.

La mayoría de los refrigeradores europeos incluyen una sección de frigorífico húmedo y frío (que requiere descongelación (automática) a intervalos irregulares) y una sección de congelador (rara vez sin escarcha).

Temperaturas de refrigeración comercial

(de más cálido a más frío)

Refrigeradores
2 a 3 ° C (35 a 38 ° F), y no mayor que la temperatura máxima del refrigerador a 5 ° C (41 ° F)
Congelador, alcance
−23 a −15 ° C (−10 a +5 ° F)
Congelador, Walk-in
−23 a −18 ° C (−10 a 0 ° F)
Congelador, Helado
−29 a −23 ° C (−20 a −10 ° F)

Disposición

1941 Anuncio para el refrigerador de gas Servel Electrolux (absorción), diseñado por Norman Bel Geddes . En 1998, la CPSC advirtió que las unidades viejas que aún se usan podrían ser mortales y ofreció una recompensa de $ 100 más los costos de eliminación a los consumidores que desecharan adecuadamente sus viejos Servels.

Una preocupación ambiental cada vez más importante es la eliminación de refrigeradores viejos, inicialmente porque el refrigerante de freón daña la capa de ozono, pero a medida que los refrigeradores de generaciones anteriores se desgastan, la destrucción del aislamiento que contiene CFC también genera preocupación. Los refrigeradores modernos suelen utilizar un refrigerante llamado HFC-134a ( 1,1,1,2-tetrafluoroetano ), que no agota la capa de ozono, a diferencia del freón. Un R-134a se está volviendo muy poco común en Europa. En su lugar, se están utilizando refrigerantes más nuevos. El refrigerante principal que se utiliza ahora es el R-600a, o isobutano, que tiene un efecto menor en la atmósfera si se libera. Ha habido informes de refrigeradores que explotan si el refrigerante tiene una fuga de isobutano en presencia de una chispa. Si el refrigerante entra en el frigorífico, en momentos en que la puerta no se abre (como durante la noche), la concentración de refrigerante en el aire dentro del frigorífico puede acumularse para formar una mezcla explosiva que puede encenderse con una chispa del termostato o cuando la luz se enciende cuando se abre la puerta, lo que resulta en casos documentados de daños materiales graves y lesiones o incluso la muerte por la explosión resultante.

La eliminación de los refrigeradores desechados está regulada, a menudo obligando a retirar las puertas por razones de seguridad. Los niños que juegan al escondite se han asfixiado mientras se escondían dentro de refrigeradores desechados, en particular los modelos más antiguos con puertas con pestillo, en un fenómeno llamado muerte del refrigerador . Desde el 2 de agosto de 1956, según la ley federal de los EE. UU., Ya no se permite que las puertas de los refrigeradores se cierren con pestillo y se pueden abrir desde el interior. Las unidades modernas usan una junta de puerta magnética que mantiene la puerta sellada pero permite abrirla desde adentro. Esta junta fue inventada, desarrollada y fabricada por Max Baermann (1903-1984) de Bergisch Gladbach / Alemania.

Con respecto a los costos totales del ciclo de vida, muchos gobiernos ofrecen incentivos para fomentar el reciclaje de refrigeradores viejos. Un ejemplo es el programa de refrigeradores Phoenix lanzado en Australia. Este incentivo del gobierno recogió refrigeradores viejos, pagando a sus dueños por "donar" el refrigerador. Luego, se renovó el refrigerador, con nuevos sellos en las puertas, una limpieza a fondo y la eliminación de elementos, como la cubierta que está sujeta con correas a la parte posterior de muchas unidades más antiguas. Los refrigeradores resultantes, ahora un 10% más eficientes, se distribuyeron a familias de bajos ingresos.

Galería

Dentro de un refrigerador familiar normal: foto de 360 ​​°
( ver como un panorama interactivo de 360 ​​° )

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos