Cómo funciona el refrigerador: estructura y principio de funcionamiento de los tipos principales de refrigeradores

Tener una idea clara de la estructura y de los procesos que ocurren dentro de la unidad de refrigeración ayuda a prolongar la vida útil del equipo. No es difícil entender el principio de funcionamiento del refrigerador. En cualquier modelo, consiste en la creación de un ambiente frío mediante la absorción de calor en la parte interior del objeto y su posterior expulsión fuera del electrodoméstico.

Todo sobre cómo funcionan los refrigeradores con diferentes principios de acción lo encontrará en el artículo presentado por nosotros. Le contaremos sobre las características de la estructura y las reglas de operación relacionadas. Nuestros consejos ayudarán a proteger las máquinas de refrigeración de averías prematuras y le evitarán la necesidad de reparar.

Principio de funcionamiento de los tipos principales de refrigeradores

El equipo de refrigeración se utiliza en muchos ámbitos de actividad. No se puede prescindir de él en el hogar y es imposible imaginar el funcionamiento adecuado de los talleres de producción en las empresas, plataformas comerciales y establecimientos de restauración.

Dependiendo del propósito y el ámbito de aplicación, se distinguen varios tipos principales de aparatos: de absorción, de vórtice, termoeléctricos y de compresor.

El tipo de compresor es el más común, por lo que lo analizaremos en detalle en la siguiente sección. Por ahora, señalemos las principales diferencias entre todas las 4 construcciones.

Funcionamiento de la tecnología de absorción

En el sistema de unidades de tipo absorción circulan dos sustancias: el refrigerante y el absorbente. Las funciones del refrigerante generalmente las realiza el amoníaco, con menos frecuencia: acetileno, metanol, freón, solución de bromuro de litio.

El absorbente es un líquido que tiene suficiente capacidad de absorción. Puede ser ácido sulfúrico, agua, etc.

Todo el funcionamiento del equipo se basa en el principio de absorción, que implica la absorción de una sustancia por otra. La estructura consta de varios componentes principales: evaporador, absorbedor, condensador, válvulas de regulación, generador, bomba.

Los elementos del sistema están conectados por tubos, con los que se forma un único circuito cerrado. El enfriamiento de las cámaras se produce mediante energía térmica.

El proceso se realiza de la siguiente manera:

• el agente refrigerante, disuelto en el líquido, penetra en el evaporador;
• del concentrado se liberan vapores de amoníaco que hierven a 33 grados, enfriando el objeto;
• la sustancia pasa al absorbedor, donde es nuevamente absorbida por el absorbente;
• la bomba bombea la solución al generador, calentado por una fuente de calor determinada;
• la sustancia hierve y los vapores de amoníaco liberados van al condensador;
• el refrigerante se enfría y se convierte en líquido;
• el fluido de trabajo pasa a través de la válvula de regulación, se comprime y se envía al evaporador.

Como resultado, el amoníaco que circula en el circuito cerrado absorbe calor del compartimento refrigerado al entrar en el evaporador, y lo libera al exterior cuando está en el condensador. Los ciclos se repiten sin cesar.

Como la unidad no se puede apagar, no es muy económica y tiene un consumo elevado de energía. Si este equipo falla, probablemente no se pueda reparar.

La dependencia de los dispositivos de absorción de las fluctuaciones de voltaje, corriente y otros parámetros de la red eléctrica es mínima. Sus dimensiones compactas permiten instalarlos fácilmente en cualquier lugar conveniente.

En la construcción de estos dispositivos no hay elementos móviles ni piezas que rocen, por lo que tienen un bajo nivel de ruido. Son adecuados para edificios cuya red eléctrica sufre picos de carga constantes, y para lugares sin suministro eléctrico continuo.

El principio de absorción se implementa en instalaciones frigoríficas industriales, pequeños refrigeradores para automóviles y oficinas. A veces se encuentra en algunos modelos domésticos que funcionan con gas natural.

Principio de acción de los modelos termoeléctricos

La reducción de temperatura en el compartimento del refrigerador termoeléctrico se logra mediante un sistema especial que extrae el calor según el efecto Peltier. Este implica la absorción de calor en la unión de dos conductores diferentes cuando pasa corriente eléctrica a través de ella.

La construcción de los refrigeradores consta de elementos termoeléctricos con forma de cubo, fabricados de metales. Se conectan mediante un mismo circuito eléctrico. A medida que la corriente se mueve de un elemento a otro, también se transfiere el calor.

La placa de aluminio lo absorbe desde el compartimento interno, y luego lo transmite a las piezas de trabajo cúbicas, que, a su vez, lo redirigen hacia el estabilizador. Allí, gracias al ventilador, se expulsa al exterior. Así es como funcionan los minifrigoríficos portátiles y las bolsas con efecto refrigerante.

En la mayoría de los modelos de aparatos frigoríficos termoeléctricos, al cambiar la polaridad de la alimentación, se puede obtener no solo frío, sino también calor – hasta 60 grados Celsius. Esta función se utiliza para calentar alimentos.

Este equipo se utiliza en campings, en el ámbito del equipamiento de automóviles, yates y lanchas motoras, a menudo se instala en casas de campo y otros lugares donde se pueda suministrar alimentación eléctrica con tensión de red de 12 V.

En los productos termoeléctricos se ha previsto un mecanismo de emergencia especial que los desconecta en caso de sobrecalentamiento de las piezas de trabajo o fallo del sistema de ventilación.

Entre las ventajas de este método de trabajo se incluyen la alta fiabilidad y el nivel de ruido bastante bajo durante el funcionamiento de los aparatos. Entre las desventajas están el alto costo y la sensibilidad a las temperaturas externas.

Características del equipo de enfriadores de vórtice

En los aparatos de esta categoría hay un compresor. Comprime el aire, que luego se expande en los bloques de enfriadores de vórtice instalados. El objeto se enfría debido a la expansión brusca del aire comprimido.

Los dispositivos de vórtice son duraderos y seguros: no necesitan electricidad, no tienen piezas móviles, no contienen composiciones químicas peligrosas en el sistema interno de la construcción.

El método de enfriadores de vórtice no ha tenido una amplia difusión, limitándose solo a muestras de prueba. Esto se explica por el alto consumo de aire, el funcionamiento muy ruidoso y la capacidad de refrigeración relativamente baja. A veces los dispositivos se utilizan en empresas industriales.

Descripción general de la tecnología de compresores

Los frigoríficos con compresor son el tipo de equipo más común en el hogar. Están presentes en casi todos los hogares: consumen no demasiados recursos energéticos y son seguros en su uso. Los modelos más exitosos de fabricantes fiables sirven a sus propietarios durante más de 10 años. Veamos su estructura y los principios según los cuales funcionan.

Características de la estructura interna

Un frigorífico doméstico clásico es un armario orientado verticalmente, equipado con una o dos puertas. Su cuerpo se fabrica con chapa de acero rígida de aproximadamente 0,6 mm de espesor o plástico resistente, que aligera el peso de la estructura portante.

Para un sellado de calidad del producto se utiliza una pasta con alto contenido de resina clorovinílica. La superficie se imprima y se recubre con esmalte de calidad aplicado con pistolas. En la fabricación de los compartimentos metálicos internos se emplea el llamado método de estampado, los armarios de plástico se fabrican mediante el método de moldeo por vacío.

Las puertas del aparato están hechas de láminas de acero. En los bordes se inserta un sello de goma denso que impide el paso del aire exterior. En algunas modificaciones se incorporan cierres magnéticos.

Entre la pared interior y exterior del producto se coloca necesariamente una capa de aislamiento térmico, que protege el compartimento del calor que intenta penetrar desde el entorno y evita la pérdida del frío generado en el interior. Para estos fines son adecuados el fieltro mineral o de vidrio, el poliestireno expandido y el poliuretano expandido.

El espacio interior se divide tradicionalmente en dos zonas funcionales: la de refrigeración y la de congelación.

Según la forma de disposición se distinguen:

• De un compartimento;
• De dos compartimentos;
• aparatos de varios compartimentos.

Se distinguen como un tipo aparte los modelos Side-by-Side, que incluyen dos, tres o cuatro compartimentos.

Los agregados de un solo compartimento están provistos de una puerta. En la parte superior del equipo se encuentra el compartimento congelador con su propia puerta con mecanismo abatible o basculante, y en la inferior, el compartimento refrigerador con estantes ajustables en altura.

En los compartimentos se instala iluminación con LED o lámpara incandescente común para ver lo que, en realidad, hay dentro del refrigerador.

Los aparatos del tipo «lado a lado» son mucho más voluminosos y anchos que sus homólogos. Ambos compartimentos ocupan todo el alto del equipo. Están dispuestos en paralelo uno al lado del otro.

En los agregados de dos compartimentos, los armarios interiores están aislados y separados cada uno con su propia puerta. La disposición de los departamentos puede ser europea o asiática. La primera opción supone la ubicación inferior del congelador, la segunda, la superior.

Componentes de la estructura

Las instalaciones de refrigeración de tipo compresor no producen frío. Enfrían el objeto absorbiendo el calor interno y transportándolo al exterior.

El proceso de generación de frío se lleva a cabo con la participación de los siguientes componentes:

• agente refrigerante;
• condensador;
• radiador evaporador;
• aparato compresor;
• válvula de regulación térmica.

Como refrigerante con el que se llena el sistema del refrigerador se utilizan diversas marcas de freón, una mezcla de gases con alto nivel de fluidez y puntos de ebullición/evaporación bastante bajos. La mezcla circula por un circuito cerrado, transportando el calor a través de diferentes partes del ciclo.

En la mayoría de los casos, los fabricantes utilizan Freón 12 como elemento de trabajo para las máquinas frigoríficas domésticas. Este gas incoloro, con un olor específico apenas perceptible, no es tóxico para el ser humano y no afecta el sabor ni las propiedades de los alimentos almacenados en los compartimentos.

Compresor – la parte central de la estructura de cualquier refrigerador. Es una unidad inversora o lineal que provoca la circulación forzada del gas en el sistema, aumentando la presión. En términos simples, el compresor del refrigerador comprime los vapores de freón y los obliga a moverse en la dirección deseada.

El equipo puede estar equipado con uno o dos compresores. Las vibraciones que se generan durante el funcionamiento son absorbidas por la suspensión externa o interna. En los modelos con un par de compresores, cada compartimento está gestionado por un dispositivo separado.

La clasificación de los compresores contempla dos subtipos:

1. Dinámico. Obliga al refrigerante a desplazarse mediante la fuerza del movimiento de las aspas de un ventilador centrífugo o axial. Tiene una estructura simple, pero debido a su baja eficiencia y rápido desgaste bajo la acción del par de torsión, rara vez se utiliza en equipos domésticos.
2. Volumétrico. Comprime el fluido de trabajo mediante un dispositivo mecánico especial que es accionado por un motor eléctrico. Puede ser de pistón o rotativo. En general, en los refrigeradores se instalan precisamente este tipo de compresores.

Aparato de pistón se presenta como un motor eléctrico con un eje vertical, encerrado en una carcasa metálica sólida. Cuando el relé de arranque conecta la alimentación, activa el cigüeñal, y el pistón, fijado en él, comienza a moverse.

Se activa un sistema de válvulas que se abren y cierran. Como resultado, los vapores de freón son extraídos del evaporador y bombeados al condensador.

En caso de averías del compresor de pistón, la reparación solo es posible con la aplicación de equipos profesionales especializados. Cualquier desmontaje en un entorno doméstico conlleva la pérdida de estanqueidad y la imposibilidad de un uso posterior.

En los mecanismos rotativos, la presión necesaria se mantiene mediante dos rotores que se mueven en direcciones opuestas. El freón ingresa en la bolsa superior, ubicada al inicio de los ejes, se comprime y sale a través de la abertura inferior de pequeño diámetro. Para reducir la fricción, se introduce aceite en el espacio entre los ejes.

Condensadores se realizan en forma de rejilla de serpentín, que se fija en la pared posterior o lateral del equipo.

Tienen diferentes diseños, pero siempre cumplen una misma función: enfriar los vapores de gas caliente a temperaturas establecidas mediante la condensación de la sustancia y la disipación del calor en el ambiente. Pueden ser de tipo panel o de aletas tubulares.

El evaporador consiste en un tubo delgado de aluminio y placas de acero soldadas. Entra en contacto con los compartimentos internos del refrigerador, elimina eficazmente el calor absorbido del aparato y reduce significativamente la temperatura en los compartimentos.

La válvula termorreguladora es necesaria para mantener la presión del fluido de trabajo a un nivel determinado. Los componentes principales de la unidad se conectan entre sí mediante un sistema de tubos que forman un anillo sellado y cerrado.

Secuencia del ciclo de trabajo

La temperatura óptima para el almacenamiento prolongado de provisiones en los aparatos de compresión se genera durante los ciclos de trabajo que se suceden uno tras otro.

Se desarrollan de la siguiente manera:

• Al conectar el aparato a la red eléctrica, se pone en marcha el compresor, que comprime los vapores de freón, aumentando simultáneamente su presión y temperatura;
• Bajo la acción de la presión excesiva, el fluido de trabajo caliente en estado gaseoso ingresa al recipiente del condensador;
• Al desplazarse por un largo tubo metálico, el vapor libera el calor acumulado al exterior, se enfría gradualmente hasta la temperatura ambiente y se convierte en líquido;
• El fluido de trabajo líquido pasa a través de un filtro deshidratador que absorbe el exceso de humedad;
• El refrigerante penetra a través de un estrecho tubo capilar, a la salida del cual disminuye su presión;
• La sustancia se enfría y se transforma en gas;
• El vapor enfriado llega al evaporador y, al recorrer sus canales, absorbe el calor de los compartimentos internos del frigorífico;
• La temperatura del freón aumenta y vuelve a enviarse al compresor.

En términos sencillos, el funcionamiento de un frigorífico de compresión es el siguiente: el compresor hace circular el refrigerante en un circuito cerrado. El freón, a su vez, cambia de estado gracias a dispositivos especiales, recolecta el calor en el interior y lo transfiere al exterior.

El ciclo de trabajo en el sistema se repite hasta que se alcanzan los valores de temperatura establecidos por los programas del sistema, y se reanuda nuevamente cuando se detecta su aumento.

Después de enfriar hasta los parámetros deseados, el termostato detiene el motor, abriendo el circuito eléctrico.

Cuando la temperatura en los compartimentos comienza a subir, los contactos se cierran nuevamente, y el motor eléctrico del compresor se pone en marcha mediante un relé de protección y arranque. Es por ello que durante el funcionamiento del refrigerador, el zumbido del motor aparece y desaparece constantemente.

Recomendaciones de uso y cuidado

No hay nada complicado en el uso del equipo: funciona en modo automático las 24 horas del día. Lo único que hay que hacer al encenderlo por primera vez y ajustar periódicamente durante su uso es establecer el régimen de temperatura óptimo para las circunstancias específicas.

La temperatura deseada se ajusta mediante un termostato. En el sistema electromecánico, los valores se configuran a simple vista o siguiendo las recomendaciones indicadas en las instrucciones del fabricante. Al hacerlo, se debe tener en cuenta el tipo y la cantidad de productos almacenados en el refrigerador.

La perilla de control, por lo general, es un mecanismo redondo con varias marcas, o, en modelos más modernos y costosos, se puede operar mediante un panel táctil.

Para evaluar el grado de congelación, los especialistas recomiendan inicialmente colocar el regulador en la posición media, y después de un tiempo, si es necesario, girarlo hacia la derecha o hacia la izquierda.

Cada marca en dicha perilla corresponde a un cierto régimen de temperatura: cuanto mayor es la división, menor es la temperatura. La unidad electrónica, por su parte, permite ajustar la temperatura con una precisión máxima de 1 grado mediante un regulador giratorio o botones.

Por ejemplo, fijar un valor de -14 grados en el compartimento congelador. Todos los parámetros introducidos se mostrarán en la pantalla digital.

Para prolongar al máximo la vida útil del refrigerador doméstico, no solo es necesario entender su funcionamiento, sino también cuidarlo adecuadamente. La falta de un servicio adecuado y un uso incorrecto pueden provocar un desgaste rápido de las piezas importantes y un funcionamiento deficiente.

Se pueden evitar consecuencias indeseables siguiendo una serie de reglas:

1. Limpiar el condensador regularmente de suciedad, polvo y telarañas en modelos con rejilla metálica abierta en la parte trasera. Para ello, use un paño ligeramente húmedo común o una aspiradora con un accesorio pequeño.
2. Instalar el electrodoméstico correctamente. Asegúrese de que la distancia entre el condensador y la pared de la habitación sea de al menos 10 cm. Esta medida ayudará a garantizar la libre circulación de masas de aire.
3. Descongelar oportunamente, evitando la formación de una capa excesiva de nieve en las paredes de los compartimentos. Para eliminar las costras de hielo, está prohibido utilizar cuchillos u otros objetos afilados que puedan dañar fácilmente y dejar fuera de servicio el evaporador.

También hay que tener en cuenta que el refrigerador no debe colocarse cerca de aparatos de calefacción ni en lugares donde pueda estar expuesto directamente a los rayos del sol. La influencia excesiva del calor externo afecta negativamente el funcionamiento de los componentes principales y el rendimiento general del aparato.

Para limpiar las partes del producto fabricadas en acero inoxidable, solo son adecuados los productos especiales recomendados por el fabricante en el manual del aparato.

Si se planea transportar el equipo de un lugar a otro, lo mejor es transportarlo en un camión con furgón alto, fijándolo en una posición estrictamente vertical.

De este modo, se pueden evitar averías, la fuga de aceite del compresor, que ingresa directamente al circuito de circulación del agente refrigerante.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Cómo funciona el grupo frigorífico:

Video #2. Explicación detallada del funcionamiento de los refrigeradores de compresión:

Video #3. Información sobre el funcionamiento de las máquinas de absorción:

Mientras el equipo de refrigeración funciona correctamente, los consumidores rara vez se interesan por su funcionamiento. Sin embargo, no se debe descuidar este conocimiento. Es muy valioso, ya que permite identificar rápidamente la causa de una avería y localizar el punto problemático, evitando averías graves.

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