noviembre 06, 2010

Cómo funciona un refrigerador

He de suponer que tienen un refrigerador en su casa y también he de suponer que lo usan principalmente para conservar los alimentos. Pero ¿realmente sabemos cómo funciona? Nuestra civilización está acostumbrada a tener multitud de máquinas que nos hacen más sencilla la vida pero rara vez reparamos en su funcionamiento.

Primero repasemos la Segunda Ley de la Termodinámica, una de las cosas que esta ley nos dice es que el flujo de energía entre dos sistemas es unidireccional, desde el sistema de mayor temperatura al de menor temperatura, entonces el objeto frío se calentará y el objeto caliente se enfriará. No crean que el refrigerador viola esta ley. Un refrigerador lo que hace es que, mediante un gas refrigerante, extrae el calor del cuerpo que queramos enfriar.

Los refrigeradores usan gas refrigerante. Un gas refrigerante tiene un alto calor latente de evaporación, es decir, puede absorber gran cantidad de calor.

Veamos esquemáticamente cómo funciona un refrigerador doméstico. Observen la figura de la izquierda.

Localicen el punto C, ese es el compresor. El compresor necesita de energía eléctrica para funcionar, su trabajo es comprimir el gas refrigerante. Al comprimirlo, aumenta su presión y temperatura.

Luego pasa a B, el condensador, donde la presión se mantiene constante pero baja su temperatura, ya que la energía se disipa a través de los tubos del condensador, haciendo que el gas pase a estado líquido. Si nos ponemos detrás del refrigerador podemos sentir que irradia calor, esto es por este hecho, el gas pierde calor y es despedido al ambiente por el condensador o radiador.

Posteriormente, estando en estado líquido, llega a J, la válvula de expansión, es allí donde, como ven, el diámetro es mayor que el tubo de B, entonces, al entrar en J, la presión que se había mantenido constante a través de B, disminuye, pues el diámetro de la válvula J es mayor (si hacen pasar un fluido por un tubo estrecho la presión es mayor que si lo hacen pasar por uno más ancho, ya que el el primer caso está más restringido el fluido). Entonces, en J, el líquido se expande, y se crean pequeñas gotitas del mismo.

Un cuerpo al tener más área de exposición o de contacto con su medio, intercambia más energía que si redujera su área expuesta. Esto es fácil de ver si pensamos en nosotros mismos en un día frío, instintivamente nos hacemos bolita o nos ponemos en posición fetal para que una menor área de nuestro cuerpo quede expuesta al medio ambiente y la pérdida de calor de nuestro cuerpo sea mínima. Lo mismo pasa con el gas refrigerante, como está vaporizado, las pequeñas gotitas tienen una área de exposición mayor que cuando está, digamos, fluyendo en estado líquido por B, e intercambia mucha energía con su medio, lo que aquí pasa es que no es un día frío, sino que los alimentos del refrigerador están más calientes y el gas absorbe ese calor, y recordando su alto calor de evaporación, entonces va a absorber mucho del calor de los alimentos, enfriándolos al pasar por A.

En caso de que el gas refrigerante sea amoniaco, esta evaporación que se genera al llegar a J, se realiza a una temperatura de -32 grados centígrados, y luego fluye por A. Una temperatura bastante baja.

Luego el gas refrigerante vuelve al compresor y este ciclo se repite.

El daño de los clorofluorocarbonos

Los refrigeradores viejos solían usar CFCs (clorofluorocarbonos) como gas refrigerante pero estos se prohibieron en gran parte del mundo después de que Mario Molina (premio Nobel de Química en 1995), junto con otros investigadores, publicara un trabajo en el que se mostraba el daño al ambiente (la capa de ozono, específicamente) que los CFCs causan. Los CFCs disocian, o rompen, el ozono (una molécula con tres átomos de oxígeno), la convierten en una molécula con dos átomos de oxígeno y el tercer átomo de oxígeno se mezcla con el cloro que se genera de la disociación de la molécula de CFC por los rayos UV. En México, el país de Mario Molina, irónicamente, aún se siguen usando mucho los CFCs. 

En la imagen vemos el proceso de disociación del ozono (O3) al encontrarse con el CFC y la radiación ultravioleta (R UV) en la capa de ozono.

Los refrigeradores actuales suelen usar HFCs (hidrofluorocarburos) e HCFCs (hidroclorofluorocarburos) que cumplen con las normas respecto al uso de refrigerantes, aparte que los HFCs son baratos y energéticamente efectivos. Solo que aún presentan desventajas, el daño puede ser mínimo pero el punto es que hay daño ambiental, esto ha llevado a nuevas reformas que prohiban su uso y se opte por otras alternativas.

Así que revisen qué gas es el que usa su refrigerador y cámbienlo si aún usa CFC y si les es posible, de esa forma podemos dejar de contribuir un poco al cambio climático.

3 comentarios:

  1. Muy interesante Damián. Muy muy bueno.
    Salute!!!

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  2. Sobre los CFCs mira esto:

    http://eduquemonos.wordpress.com/2011/04/22/el-farude-del-agujero-de-ozono/#more-238

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  3. brother. realmente me sivio esta informacion, te agradesco por el aporte

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