Un frigorífico , coloquialmente frigorífico , es un electrodoméstico comercial y doméstico que consta de un compartimento aislado térmicamente y una bomba de calor (mecánica, electrónica o química) que transfiere calor desde su interior a su ambiente exterior de manera que su interior se enfría hasta una temperatura inferior a la temperatura ambiente. La refrigeración es una técnica esencial de almacenamiento de alimentos en todo el mundo. La baja temperatura reduce la tasa de reproducción de las bacterias , por lo que el refrigerador reduce la tasa de deterioro . Un frigorífico mantiene una temperatura unos pocos 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). [1] Un dispositivo similar que mantiene una temperatura por debajo del punto de congelación del agua se llama congelador . El frigorífico sustituyó a la nevera , que había sido un electrodoméstico habitual durante casi siglo y medio. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos recomienda que el refrigerador se mantenga a 4 °C (40 °F) o menos y que el congelador se regule a -18 °C (0 °F). [2]
Los primeros sistemas de refrigeración para alimentos utilizaron hielo. La refrigeración artificial comenzó a mediados de la década de 1750 y se desarrolló a principios del siglo XIX. En 1834, se construyó el primer sistema de refrigeración por compresión de vapor en funcionamiento , utilizando la misma tecnología que se utiliza en los acondicionadores de aire . La primera máquina comercial para fabricar hielo 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 amplió el mercado de refrigeradores durante la década de 1930. Los congeladores domésticos como compartimentos separados (más grandes de lo necesario sólo para los cubitos de hielo) se introdujeron en 1940. Los alimentos congelados , que antes eran un artículo de lujo, se convirtieron en algo común.
Los congeladores 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 que los modelos domésticos comunes. El estilo congelador sobre refrigerador había sido el estilo básico desde la década de 1940, hasta que los refrigeradores modernos de dos puertas verticales 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 helada y hielo de un dispensador en la puerta.
Los refrigeradores y congeladores domésticos para el almacenamiento de alimentos se fabrican en diversos tamaños. Entre los más pequeños se encuentran los frigoríficos tipo Peltier diseñados para enfriar bebidas. Un refrigerador doméstico grande tiene la altura de una persona y puede tener aproximadamente un metro (3 pies 3 pulgadas) de ancho con una capacidad de 0,6 m 3 (21 pies cúbicos). Los refrigeradores y congeladores pueden ser independientes o integrados en la cocina. El frigorífico permite al hogar moderno mantener los alimentos frescos durante más tiempo que antes. Los congeladores permiten a las personas comprar alimentos perecederos al por mayor y comerlos en su tiempo libre, y realizar compras al por mayor .
Orígenes antiguos
Los antiguos iraníes estuvieron entre los primeros en inventar una forma de enfriador utilizando los principios de enfriamiento por evaporación y enfriamiento radiativo llamado yakhchāls . Estos complejos utilizaban espacios de almacenamiento subterráneos, una gran estructura abovedada sobre el suelo densamente aislada y equipada con badgirs (atrapavientos) y una serie de qanats (acueductos). [3] [4]
Refrigeración preeléctrica
En los tiempos modernos, antes de la invención del refrigerador eléctrico moderno, se utilizaban cámaras frigoríficas y neveras portátiles para proporcionar almacenamiento fresco durante la mayor parte del año. Ubicados cerca de lagos de agua dulce o llenos de nieve y hielo durante el invierno, alguna vez fueron muy comunes. Hoy en día todavía se utilizan medios naturales para enfriar los alimentos. En las laderas de las montañas, el escurrimiento de la nieve derretida es una forma conveniente de enfriar las bebidas, y durante el invierno se puede mantener la leche fresca por mucho más tiempo simplemente manteniéndola al aire libre. La palabra "refrigerador" se utilizó al menos ya en el siglo XVII. [5]
refrigeración artificial
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 calor del aire circundante. [6] El experimento incluso creó una pequeña cantidad de hielo, pero no tenía ninguna 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 estadounidense expatriado 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. [7] Un intento similar fue realizado en 1842 por el médico estadounidense John Gorrie , [8] 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 utilizaba éter.
El primer sistema práctico de refrigeración por compresión de vapor fue construido por James Harrison , un australiano escocés. Su patente de 1856 era para un sistema de compresión de vapor que utilizaba éter, alcohol o amoníaco. Construyó una máquina mecánica para fabricar hielo en 1851 a orillas del río Barwon en Rocky Point en Geelong , Victoria , y su primera máquina comercial para fabricar hielo siguió en 1854. Harrison también introdujo la refrigeración comercial por compresión de vapor en 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 (sin compresor y alimentado por una fuente de calor) fue desarrollado por Edward Toussaint de Francia en 1859 y patentado en 1860. Utilizaba amoníaco gaseoso disuelto en agua ("aqua ammonia").
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 metilo. cloruro (CH 3 Cl) como refrigerantes, que se utilizaron ampliamente para ese propósito hasta finales de la década de 1920 a pesar de las preocupaciones de seguridad. [9]
En 1894, el inventor e industrial húngaro István Röck comenzó a fabricar un gran refrigerador industrial de amoníaco accionado por compresores eléctricos (junto con Esslingen Machine Works). Sus compresores eléctricos fueron fabricados por Ganz Works . En la Exposición del Milenio de 1896, Röck y Esslingen Machine Works presentaron una planta de producción de hielo artificial con una capacidad de 6 toneladas. En 1906 se inauguró en la calle Tóth Kálmán de Budapest el primer gran almacén frigorífico húngaro (con una capacidad de 3.000 toneladas, el más grande de Europa), la máquina fue fabricada por Ganz Works . Hasta la nacionalización después de la Segunda Guerra Mundial, la producción a gran escala de frigoríficos industriales en Hungría estaba en manos de Röck y Ganz Works. [10]
Las unidades comerciales de refrigeradores y congeladores, que reciben muchos otros nombres, estuvieron en uso durante casi 40 años antes que los modelos domésticos comunes. Utilizaban sistemas de gases como amoníaco (R-717) o dióxido de azufre (R-764), que ocasionalmente presentaban fugas, lo que los hacía inseguros para el uso doméstico. Los refrigeradores domésticos prácticos se introdujeron en 1915 y obtuvieron una mayor aceptación en los Estados Unidos en la década de 1930 a medida que los precios cayeron y se introdujeron refrigerantes sintéticos no tóxicos ni inflamables como el freón-12 (R-12). Sin embargo, el R-12 demostró ser perjudicial para 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 de uso común desde 1990, pero el R-12 todavía se encuentra en muchos sistemas antiguos.
El refrigerador para bebidas con frente de vidrio se utiliza principalmente como refrigerador comercial. Este tipo de electrodomésticos suelen estar diseñados para requisitos de carga específicos, lo que da como resultado un mecanismo de enfriamiento más grande. Esto garantiza que puedan hacer frente a un gran volumen de bebidas y a una apertura frecuente de puertas. Como resultado, es común que este tipo de refrigeradores comerciales representen hasta el 50% del consumo energético de un supermercado. [11] La eficiencia de los refrigeradores comerciales depende principalmente del compresor que se mueve. En determinados casos, los frigoríficos pueden provocar daños técnicos al compresor. [ se necesita aclaración ] Se puede restaurar o montar nuevamente, dependiendo del grado de daño. Otros tipos de daños, como una fuga en el refrigerador, pueden pasar desapercibidos hasta que surgen problemas graves. Los problemas de salud son los principales entre estos problemas, siendo el envenenamiento por refrigerante el más alarmante. Para detectar fugas dañinas a tiempo, es necesario controlar periódicamente los niveles de refrigerante. El mantenimiento rutinario regular debería evitar el riesgo de mantener los productos alimenticios a la temperatura adecuada. Incluso el más mínimo cambio de circunstancias puede afectar la coherencia, dando lugar a violaciones de la seguridad alimentaria y posibles sanciones. [ opinión ] [ cita necesaria ]
En 1913, Fred W. Wolf de Fort Wayne, Indiana, inventó y produjo los primeros refrigeradores eléctricos para uso doméstico y doméstico, con modelos que consistían en una unidad montada encima de una caja de hielo. [12] [13] Su primer dispositivo, producido durante los siguientes años en varios cientos de unidades, se llamó DOMELRE . [14] [15] En 1914, el ingeniero Nathaniel B. Wales de Detroit, Michigan, presentó la idea de una práctica unidad de refrigeración eléctrica, 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 fue comprado por William C. Durant en 1918, quien fundó la empresa Frigidaire para producir refrigeradores en masa. . En 1918, la empresa Kelvinator presentó el primer frigorífico con algún tipo de control automático. El frigorífico de absorción fue inventado por Baltzar von Platen y Carl Munters de Suecia en 1922, cuando todavía eran estudiantes en el Real Instituto 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, motor y compresor, en el sótano o en una habitación adyacente, mientras que la caja fría se ubicaba en la cocina. Había un modelo de 1922 que constaba de una caja fría de madera, un compresor refrigerado por agua , una bandeja para cubitos de hielo y un compartimento de 0,25 metros cúbicos (9 pies cúbicos), y costaba 714 dólares. (Un Ford Modelo T de 1922 costaba alrededor de 476 dólares). En 1923, Kelvinator poseía el 80 por ciento del mercado de refrigeradores eléctricos. También en 1923, Frigidaire introdujo la primera unidad autónoma. Por esta misma época comenzaron a aparecer armarios metálicos revestidos 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.
El primer refrigerador que tuvo un uso generalizado fue el refrigerador "Monitor-Top" de General Electric, introducido en 1927, llamado así por el público debido a su parecido con la torreta del buque de guerra acorazado USS Monitor de la década de 1860. [17] El conjunto del compresor, que emitía una gran cantidad de calor, estaba colocado encima del gabinete y rodeado por un anillo decorativo. Se produjeron más de un millón de unidades. Como medio de refrigeración, 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. [18]
La introducción del freón en la década de 1920 amplió el mercado de refrigeradores durante la década de 1930 y proporcionó una alternativa más segura y de baja toxicidad a los refrigerantes utilizados anteriormente. Los congeladores separados se hicieron comunes durante la década de 1940; el término para la unidad, popular en ese momento, era congelación . Estos dispositivos, o electrodomésticos , no entraron en producción en masa para su uso en el hogar hasta después de la Segunda Guerra Mundial. [19] 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, a pesar de que las cuestiones medioambientales llevaron a la prohibición de refrigerantes muy eficaces (freón). Los primeros modelos de frigoríficos (a partir de 1916) tenían un compartimento frío para cubiteras. Desde finales de la década de 1920, Postum Company (precursora de General Foods ), que había adquirido la tecnología cuando compró los derechos de los exitosos métodos de congelación de alimentos frescos de Clarence Birdseye, procesó con éxito verduras frescas mediante congelación.
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 a 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 estaban disponibles con cromado cepillado (similar a un acabado de acero inoxidable). A finales de la década de 1960 y durante toda la década de 1970, los colores de tonos tierra eran populares, incluidos Harvest Gold , Avocado Green y Almond. En los años 80 el negro se puso de moda. A finales de los años 1990 el acero inoxidable se puso de moda. Desde 1961, Color Marketing Group ha intentado coordinar los colores de electrodomésticos y otros bienes de consumo.
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 indefinidamente. [20] La mayoría de los congeladores domésticos mantienen temperaturas de -23 a -18 °C (-9 a 0 °F), aunque algunas unidades que solo contienen congeladores pueden alcanzar -34 °C (-29 °F) e inferiores. Los frigoríficos-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 provoca dificultades para mantener una temperatura por encima del punto de congelación en el compartimento del frigorífico. Los congeladores domésticos pueden incluirse como un compartimento separado en un refrigerador o pueden ser un electrodoméstico separado. Los congeladores domésticos pueden ser verticales, parecidos a un frigorífico, o congeladores horizontales , más anchos que altos y con la tapa o la puerta hacia arriba, sacrificando la comodidad en favor de la eficiencia y la inmunidad parcial a los cortes de energía. [21] Muchos congeladores verticales modernos vienen con un dispensador de hielo integrado en la puerta. Algunos modelos de lujo incluyen pantallas y controles de termostato.
Los congeladores domésticos como compartimentos separados (más grandes de lo necesario sólo para los cubitos de hielo), o como unidades separadas, se introdujeron en los Estados Unidos en 1940. Los alimentos congelados, que antes eran un artículo de lujo, se convirtieron en algo común.
En 1955, salió a la venta el congelador doméstico, que era lo suficientemente frío como para permitir a los propietarios congelar ellos mismos los alimentos frescos en lugar de comprar alimentos ya congelados con el proceso de Clarence Birdseye. [22] [23]
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 , ingresa a un compresor como vapor a baja presión a la temperatura del interior del refrigerador 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 serpentines o tubos que conforman el condensador ; Las bobinas o tubos se enfrían pasivamente mediante la exposición al aire de la habitación. El condensador enfría el vapor, que se licua. Cuando el refrigerante sale del condensador, todavía está bajo presión, pero ahora está sólo ligeramente por encima de la temperatura ambiente. Este refrigerante líquido se fuerza a través de un dispositivo dosificador o regulador, también conocido como válvula de expansión (esencialmente una constricción del tamaño de un alfiler en el tubo) a un área de presión mucho más baja. La disminución repentina de la presión da como resultado una evaporación repentina similar a una explosiva de una porción (típicamente aproximadamente la mitad) del líquido. El calor latente absorbido por esta evaporación instantánea se extrae principalmente del refrigerante adyacente aún líquido, un fenómeno conocido como autorrefrigeración . Este refrigerante frío y parcialmente vaporizado continúa a través de los serpentines o tubos de la unidad evaporadora. Un ventilador sopla aire desde el compartimento ("aire de la caja") a través de estos serpentines o tubos y el refrigerante se vaporiza por completo, extrayendo más calor latente del aire de la caja. Este aire enfriado regresa al refrigerador o al congelador, por lo que mantiene frío el aire de la caja. Tenga en cuenta que el aire frío en el refrigerador o congelador aún 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 la necesidad de recargas periódicas y, si se ignora, a una posible falla del compresor.
Los refrigeradores con dos compartimentos necesitan un diseño especial para controlar el enfriamiento de los compartimentos del refrigerador o del congelador. Normalmente, los compresores y los serpentines 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. [24]
Varios fabricantes ofrecen modelos de doble compresor. Estos modelos tienen compartimentos separados para el congelador y el refrigerador que funcionan independientemente uno del otro, a veces montados dentro de un solo gabinete. Cada uno tiene su propio compresor, condensador y evaporador independientes, aislamiento, termostato y puerta. [ cita necesaria ]
Un híbrido entre los dos diseños consiste en utilizar un ventilador independiente para cada compartimento, el enfoque de ventilador dual. Hacerlo permite un control y un flujo de aire separados en un solo sistema de compresor. [ cita necesaria ]
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 una resistencia eléctrica. Estas fuentes de calor son mucho más silenciosas que el motor del compresor de un refrigerador típico. Un ventilador o una bomba pueden ser las únicas piezas 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.
El efecto Peltier utiliza electricidad para bombear calor directamente; Los refrigeradores que emplean este sistema a veces se utilizan para acampar o en situaciones donde el ruido no es aceptable. Pueden ser totalmente silenciosos (si no hay instalado un ventilador para la circulación del aire), pero son menos eficientes energéticamente que otros métodos.
Los congeladores "ultrafríos" o de " temperatura ultrabaja (ULT) " (normalmente −80 o −86 °C [−112 o −123 °F]), como se utilizan para almacenar muestras biológicas, también emplean generalmente dos etapas de enfriamiento. , pero en cascada . La etapa de temperatura más baja utiliza metano , o un gas similar, como refrigerante, y su condensador se mantiene a unos -40 °C mediante una segunda etapa que utiliza un refrigerante más convencional.
Para temperaturas mucho más bajas, los laboratorios suelen comprar nitrógeno líquido (-196 °C [-320,8 °F]), guardado en un matraz Dewar , en el que se suspenden las muestras. Los congeladores horizontales criogénicos pueden alcanzar temperaturas de hasta -150 °C (-238 °F) y pueden incluir una copia de seguridad de nitrógeno líquido.
Las alternativas al ciclo de compresión de vapor que actualmente no se producen en masa incluyen:
Muchos refrigeradores/congeladores modernos tienen el congelador arriba y el refrigerador abajo. La mayoría de los refrigeradores-congeladores, excepto los modelos de descongelación manual o unidades más económicas, usan lo que parecen ser dos termostatos. Sólo el compartimento frigorífico tiene una temperatura adecuadamente controlada. 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 frigorífico 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 compuerta. [26] Cambiar la temperatura del refrigerador cambiará inadvertidamente la temperatura del congelador en la dirección opuesta. [ cita necesaria ] 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. [ cita necesaria ]
Esto significa que el refrigerador puede calentarse demasiado. Sin embargo, como sólo se desvía suficiente aire al compartimento frigorífico, el congelador normalmente recupera rápidamente la temperatura ajustada, 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 enfría 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 compuerta. La computadora gestiona la velocidad del ventilador para ambos compartimentos, aunque todavía sale aire del congelador. [ cita necesaria ]
Los refrigeradores más nuevos pueden incluir:
Estos compartimentos congeladores más antiguos eran el principal cuerpo de refrigeración del frigorífico y solo mantenían una temperatura de alrededor de -6 °C (21 °F), que es adecuada para conservar alimentos durante una semana.
Los avances posteriores incluyeron unidades de hielo automáticas y unidades de congelación autocompartimentadas.
Los refrigeradores y congeladores domésticos para el almacenamiento de alimentos se fabrican en diversos tamaños. Entre los más pequeños se encuentra un refrigerador Peltier de 4 litros (0,14 pies cúbicos) que, según se anuncia, tiene capacidad para 6 latas de cerveza. Un frigorífico doméstico grande tiene la altura de una persona y puede tener aproximadamente 1 metro (3,3 pies) de ancho y una capacidad de 600 litros (21 pies cúbicos). Algunos modelos para hogares pequeños caben debajo de las superficies de trabajo de la cocina, generalmente de unos 86 centímetros (34 pulgadas) de altura. Los refrigeradores se pueden combinar con congeladores, ya sea apilados con el refrigerador o el congelador arriba, abajo o uno al lado del otro. Un refrigerador sin compartimento para almacenar alimentos congelados puede tener una pequeña sección 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 la cocina.
Son comunes tres clases distintas de refrigeradores:
Se pueden usar otros mecanismos de enfriamiento especializados para enfriar, pero no se han aplicado a refrigeradores domésticos o comerciales.
En una casa sin aire acondicionado (calefacción y/o refrigeración), los refrigeradores consumían más energía que cualquier otro dispositivo doméstico. [29] A principios de la década de 1990 se celebró un concurso entre los principales fabricantes para fomentar la eficiencia energética. [30] Los modelos estadounidenses actuales que cuentan con la calificación Energy Star utilizan un 50% menos de energía que los modelos promedio fabricados en 1974. [31] La unidad más eficiente energéticamente fabricada en los EE. UU. consume aproximadamente medio kilovatio-hora por día (equivalente a 20 W continuamente). [32] Pero incluso las unidades ordinarias son bastante eficientes; algunas unidades más pequeñas utilizan menos de 0,2 kWh por día (equivalente a 8 W de forma continua). Las unidades más grandes, especialmente aquellas con congeladores y máquinas de hielo grandes, pueden utilizar hasta 4 kW·h por día (equivalente a 170 W de forma continua). La Unión Europea utiliza una etiqueta de calificación de eficiencia energética obligatoria basada en letras en lugar de Energy Star; por ello, los frigoríficos de la UE en el punto de venta están etiquetados según su eficiencia energética.
Para los refrigeradores estadounidenses, el Consorcio sobre Eficiencia Energética (CEE) diferencia aún más entre 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). Los de 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. [33] Aproximadamente el 82% de los refrigeradores calificados Energy Star son de Nivel 1, el 13% califica como Nivel 2 y solo el 5% es Nivel 3. [ cita necesaria ]
Además del estilo estándar de refrigeración por compresor que se utiliza en los refrigeradores y congeladores domésticos comunes, existen tecnologías como la refrigeración por absorción y la refrigeración magnética . Aunque estos diseños generalmente utilizan una cantidad mucho mayor de energía en comparación con la refrigeración por compresor, otras cualidades, como el funcionamiento silencioso o la capacidad de utilizar gas, pueden favorecer estas unidades de refrigeración en recintos pequeños, entornos móviles o en entornos donde el fallo de la unidad provocaría consecuencias devastadoras. consecuencias. [ cita necesaria ]
Muchos refrigeradores fabricados en las décadas de 1930 y 1940 eran mucho más eficientes que la mayoría de los fabricados posteriormente. 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 se hicieron populares los modelos de lado a lado (conocidos como refrigeradores-congeladores estadounidenses fuera de los EE. UU.) con dispensadores de hielo y enfriadores de agua. Sin embargo, la reducción de la eficiencia también se debió en parte a la reducción de la cantidad de aislamiento para reducir costos. [ cita necesaria ]
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. [34] [35]
La eficiencia de los refrigeradores más antiguos se puede mejorar descongelando (si la unidad es de descongelación manual) y limpiándolos regularmente, reemplazando los sellos de las puertas viejos y desgastados 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 sustituir el aislamiento, cuando corresponda. Algunos sitios recomiendan limpiar los serpentines del condensador cada mes aproximadamente en unidades con serpentines en la parte trasera, para agregar vida a los serpentines y no sufrir un deterioro imperceptible en la eficiencia durante un período prolongado, la unidad debe poder ventilar o "respirar" con suficiente espacios alrededor del frente, la parte trasera, los lados y encima de la unidad. Si el refrigerador usa un ventilador para mantener frío el condensador, entonces se debe limpiar o reparar, según las recomendaciones individuales del fabricante. [ cita necesaria ]
Los frigoríficos o congeladores antiescarcha utilizan ventiladores eléctricos para enfriar el compartimento correspondiente. [36] Esto podría denominarse 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 ingresa a través de un conducto de entrada y pasa a través del evaporador donde se enfría; luego, el aire circula por todo el gabinete a través de una serie de conductos y rejillas de ventilación. 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, el 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 menor tolerancia a las heladas debido a sus serpentines evaporadores similares a los de un aire acondicionado. Por lo tanto, si una puerta se deja abierta accidentalmente (especialmente la del congelador), es posible que el sistema de descongelación no elimine toda la escarcha; en este caso, se debe descongelar el congelador (o el refrigerador). [37]
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 se reinicie, en caso de que termine de descongelarse antes. En algunos de los primeros modelos sin escarcha, el limitador de descongelamiento también envía una señal al temporizador de descongelamiento para iniciar el compresor y el ventilador tan pronto como apaga el elemento calefactor antes de que finalice el ciclo de descongelamiento programado. Cuando se completa el ciclo de descongelación, se permite que el compresor y el ventilador vuelvan a funcionar. [37]
Los refrigeradores antiescarcha, incluidos algunos de los primeros refrigeradores/congeladores antiescarcha que usaban una placa fría en la sección del refrigerador en lugar de flujo de aire desde la sección del congelador, generalmente no apagan los ventiladores del refrigerador durante la descongelación. Esto permite a los consumidores dejar los alimentos en el compartimento principal del refrigerador descubiertos 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 congelamiento a través del evaporador o la placa fría para ayudar en el ciclo de descongelación. [ cita necesaria ]
Con la llegada de los compresores digitales inverter , el consumo de energía se reduce aún más que el de un compresor con motor de inducción de una sola velocidad y, por lo tanto, contribuye mucho menos a la emisión de gases de efecto invernadero. [38]
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 inversor. En un frigorífico inversor, el compresor se utiliza condicionalmente según las necesidades. Por ejemplo, un refrigerador inversor 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 inversor tienen en cuenta diversas condiciones externas e internas para ajustar la velocidad del compresor y así optimizar la refrigeración y el consumo de energía. La mayoría de ellos utilizan al menos 4 sensores que ayudan a detectar variaciones en la temperatura externa, la temperatura interna debido a la apertura de la puerta del refrigerador o al mantener alimentos nuevos en el interior; humedad y patrones de 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 sólo optimizan la refrigeración sino que también son superiores en términos de durabilidad y eficiencia energética. [39] Un dispositivo consume la máxima energía y sufre el máximo desgaste cuando se enciende. Como un compresor inversor nunca se apaga solo y, en cambio, funciona a velocidades variables, 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 frigoríficos 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. El aire acondicionado cambia los polos magnéticos del electroimán, lo que resulta en un tira y afloja 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.
El diseño físico de los frigoríficos 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, reduciendo la cantidad de aire cálido y húmedo que ingresa al congelador. Por otro lado, los dispensadores de hielo interiores provocan más fugas de calor, lo que contribuye a un aumento del consumo de energía. [40]
Después de que los refrigeradores de consumo se volvieron financieramente viables para su producción y venta a gran escala, su prevalencia en todo el mundo se expandió enormemente. En Estados Unidos se estima que el 99,5% de los hogares tienen refrigerador. [41] La propiedad de refrigeradores es más común en los países occidentales desarrollados, pero se ha mantenido relativamente baja en los países orientales y en desarrollo a pesar de su creciente popularidad. En toda Europa del Este y Oriente Medio, sólo el 80% de la población posee refrigeradores. Además de esto, se dice que el 65% de la población en China tiene refrigeradores. La distribución de refrigeradores de consumo también está sesgada, ya que las áreas urbanas exhiben mayores porcentajes de propiedad de refrigeración en comparación con las áreas rurales. [42]
El Comercio del Hielo fue una industria de los siglos XIX y XX dedicada a la recolección, transporte y venta de hielo natural y artificial con fines de refrigeración y consumo. La mayor parte del hielo utilizado para el comercio se extrajo de América del Norte y se transportó a nivel mundial, con algunas operaciones más pequeñas trabajando desde Noruega . [43] Con la introducción de refrigeración a gran escala y doméstica más asequible alrededor de la década de 1920, la necesidad de recolección y transporte de hielo a gran escala ya no era necesaria, y el Comercio de Hielo posteriormente se desaceleró y se redujo a servicios locales de menor escala o desapareció por completo. [44]
El frigorífico permite a los hogares mantener los alimentos frescos durante más tiempo que antes. La mejora más notable se aplica a la carne y otros productos altamente perecederos, que antes debían conservarse o procesarse de otro modo para su almacenamiento y transporte a largo plazo. [45] Este cambio en las cadenas de suministro de productos alimenticios condujo a un marcado aumento en la calidad de los alimentos en áreas donde se utilizaba refrigeración. Además, el aumento de la frescura y la vida útil de los alimentos causado por la llegada de la refrigeración, además de los crecientes métodos de comunicación global, ha resultado en un aumento en el intercambio cultural a través de productos alimenticios de diferentes regiones del mundo. También se ha afirmado que este aumento en la calidad de los alimentos es responsable del aumento de la altura de los ciudadanos estadounidenses a principios del siglo XX. [45]
La refrigeración también ha contribuido a una disminución de la calidad de los alimentos en algunas regiones. Al permitir, en parte, los fenómenos de la globalización en el sector alimentario, la refrigeración ha hecho que la creación y el transporte de alimentos ultraprocesados y alimentos preparados sean económicos, lo que ha llevado a su prevalencia, especialmente en las regiones de bajos ingresos. Estas regiones de menor acceso a alimentos de mayor calidad se conocen como desiertos alimentarios .
Los congeladores permiten a las personas comprar alimentos al por mayor y comerlos en su tiempo libre, y las compras al por mayor pueden ahorrar dinero . El helado , un producto popular del siglo XX, anteriormente solo se podía obtener viajando hasta el lugar de elaboración del producto y comiéndolo en el acto. Ahora es un alimento común. El hielo a pedido no sólo aumenta el disfrute de las bebidas frías, sino que también es útil como primeros auxilios y para bolsas frías que se pueden mantener congeladas para picnics o en caso de emergencia.
La capacidad de un refrigerador se mide en litros o pies cúbicos. Normalmente, el volumen de una combinación de frigorífico y congelador se divide entre 1/3 y 1/4 del volumen asignado al congelador, aunque estos valores son muy variables.
Los fabricantes suelen asignar números arbitrarios a los ajustes de temperatura para los compartimentos del refrigerador y del congelador (por ejemplo, del 1 al 9, del más cálido al más frío), pero generalmente de 3 a 5 °C (37 a 41 °F) [1] 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 frigoríficos ahora se dividen en cuatro zonas para almacenar diferentes tipos de alimentos:
Los congeladores europeos y los frigoríficos con compartimento congelador tienen un sistema de clasificación de cuatro estrellas para clasificar los congeladores. [46]
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 sólo son adecuados para almacenar alimentos congelados; Es probable que la introducción de alimentos frescos en dicho compartimento provoque aumentos de temperatura inaceptables. Esta diferencia en categorización se muestra en el diseño del logotipo de 4 estrellas, donde las tres estrellas "estándar" se muestran en un cuadro usando colores "positivos", lo que denota el mismo funcionamiento normal que un congelador de 3 estrellas, y la cuarta estrella que muestra la función adicional de alimentos frescos/congelación rápida está precedida al cuadro en colores "negativos" o con otro formato distintivo. [ cita necesaria ]
La mayoría de los refrigeradores europeos incluyen una sección de refrigerador húmedo y frío (que requiere descongelación (automática) a intervalos irregulares) y una sección de congelador (rara vez libre de escarcha).
(de más cálido a más frío)
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 más antiguas se desgastan, la destrucción del aislamiento que contiene CFC también causa 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. El R-134a se está volviendo mucho más escaso en Europa, donde en su lugar se utilizan refrigerantes más nuevos. El principal refrigerante que se utiliza actualmente es el R-600a (también conocido como isobutano ), que tiene un efecto menor en la atmósfera si se libera. Ha habido informes de refrigeradores que explotan si el refrigerante pierde isobutano en presencia de una chispa. Si el refrigerante se filtra al refrigerador, en momentos en que la puerta no se abre (como durante la noche), la concentración de refrigerante en el aire dentro del refrigerador puede acumularse y formar una mezcla explosiva que puede encenderse mediante una chispa del refrigerador. 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 debido a la explosión resultante. [52]
La eliminación de refrigeradores desechados está regulada y, a menudo, exige la retirada de las puertas por razones de seguridad. Los niños que jugaban al escondite han sido asfixiados mientras se escondían dentro de refrigeradores desechados, particularmente 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 estadounidense, las puertas de los frigoríficos ya no pueden cerrarse con pestillo y pueden abrirse desde el interior. [53] Las unidades modernas utilizan una junta de puerta magnética que mantiene la puerta sellada pero permite abrirla desde el interior. [54] Esta junta fue inventada, desarrollada y fabricada por Max Baermann (1903–1984) de Bergisch Gladbach /Alemania. [55] [56]
En cuanto 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 y pagó a sus dueños por "donarlos". 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 atada a la parte trasera de muchas unidades más antiguas. Los refrigeradores resultantes, ahora más de un 10% más eficientes, se distribuyeron luego a familias de bajos ingresos. [ cita necesaria ]
De manera similar al programa australiano, Estados Unidos también tiene un programa para recolectar y reemplazar refrigeradores y otros electrodomésticos viejos y menos eficientes . [57] Estos programas buscan recolectar electrodomésticos grandes que puedan ser viejos, ineficientes o estropeados, y reemplazarlos con electrodomésticos más nuevos y eficientes. Esto es en un esfuerzo por reducir el costo adicional que estos electrodomésticos imponen a las familias de bajos ingresos a través de su uso ineficiente de energía y gas, así como reducir la contaminación causada por el uso continuo de estos electrodomésticos.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: DOI inactivo a partir de febrero de 2024 ( enlace )
