Entre algoritmos y fríos
"Algoritmo y Diagrama de flujo del funcionamiento de un refrigerador"
El funcionamiento de un refrigerador consiste en un algoritmo cíclico en base a cuatro etapas clave las cuales son compresión del refrigerante en el cual el motor principal aumenta la presión y temperatura del gas refrigerante, condensación del gas caliente el cual fluye hacia a fuera mediante el motor principal , expansión y enfriamiento fase en la cual el líquido de enfriamiento se expande generando una caída de presión y temperatura dejando por último la fase de evaporación y absorción del calor. Al ser este proceso cíclico, como ya se mencionó antes, tras la absorción de calor, el líquido refrigerante regresa en forma gaseosa al compresor.
Algoritmo:
- El refrigerador ha sido previamente cargado con un refrigerante en estado gaseoso.
- Conectar el refrigerador a la corriente eléctrica.
- El sensor mide la temperatura del refrigerador.
- Se compara la temperatura interna con la temperatura deseada.
- El compresor comienza su funcionamiento para llegar a la temperatura deseada.
- El compresor envía a alta presión el gas refrigerante hacia el tubo de condensación.
- La temperatura del gas se eleva como consecuencia de la presión.
- En el tubo de condensación, el gas libera energía en forma de calor al medio, condensándose y convirtiéndose en líquido refrigerante.
- El líquido refrigerante llega a la válvula de expansión donde la presión disminuye súbitamente y se enfría, evaporándose parcialmente.
- El refrigerante fluye a través del evaporador que se encuentra en la parte superior al interior del refrigerador
- Ocurre un equilibrio térmico en el refrigerador:
- Los alimentos liberan calor que sube hasta el tubo evaporador.
- El refrigerante recibe dicho calor y pasa completamente a estado gaseoso.
- El refrigerante en estado gaseoso no aumenta mucho su temperatura debido a que lo almacena como energía interna (calor latente).
- El tubo evaporador lleva el gas nuevamente hacía el compresor.
- Vuelve a medir la temperatura
- Se repite el proceso llamado "ciclo de refrigeración" desde el paso 4.
Partes del aparato
Un refrigerador es un aparato electrodoméstico el cual se encarga de mantener los alimentos fríos para su conservamiento, el cual está compuesto de distintos elementos:
- Compresor: Es el componente que se encarga de comprimir el gas refrigerante y hacerlo circular a través del sistema de refrigeración.
- Condensador: Se encuentra cerca del compresor y permite que el gas caliente liberado por el compresor se enfríe y se convierta en un líquido.
- Evaporador: Es donde el refrigerante se encarga de absorber el calor del interior del refrigerador de manera que ayude a enfriarlo.
- Termostato: Regula la temperatura dentro del refrigerador, activando el compresor cuando sea necesario para mantener una temperatura adecuada.
- Gases refrigerantes: Sustancias que circulan dentro del sistema y cambian de estado líquido a gaseoso para ayudar a enfriar el refrigerador.
- Válvula de expansión: Mantienen controlado el flujo del refrigerante en el sistema.
- Ventiladores: Mueven el aire por medio de los serpentines y dentro del refrigerador. Los modelos con doble evaporador tienen un sistema separado para algunos compartimentos y el congelador.
Principios Físicos
- El calor se transfiere de un cuerpo caliente a uno frío
Un refrigerador es un dispositivo cuyo objetivo es extraer calor de un cuerpo a una cierta temperatura y cederlo a otro que se encuentra a una temperatura superior utilizando una sustancia de trabajo que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica. El segundo principio de la Termodinámica, el enunciado de Clausius (No es posible el paso de calor de un cuerpo frío a uno caliente sin el consumo de trabajo) , nos indica que un fluido se moverá de las zonas de mayor temperatura a las de menor temperatura.
- Los gases muy comprimidos se condensan
Cuando se comprime un gas, el volumen que ocupa se reduce (sus moléculas se acercan entre sí) y su presión aumenta. Al llegar a una presión suficientemente elevada (volumen muy pequeño), las moléculas se acercan lo suficiente como para atraerse entre sí y formar el líquido.
- La evaporación quita calor
El agua al evaporarse toma calor, es decir que cuando el agua se transforma en vapor le quita calor al cuerpo. El líquido se evapora más rápidamente que el agua y al quitar más rápido el calor se siente más frío. Esto se debe a que el gas tiene un mayor contenido energético que el líquido, si tienen la misma temperatura. En el caso contrario, cuando un gas se hace líquido (condensación), se libera calor. En estas transformaciones, la diferencia de energía entre ambos es liberada o absorbida en forma de calor.
- La compresión calienta, la expansión enfría
Cuando un gas se comprime, aumenta su temperatura; cuando se expande (aumenta su volumen), su temperatura disminuye. Para obtener estas temperaturas, el calor debe fluir desde el interior del refrigerador hacia el exterior. El resultado de este proceso es la transferencia de calor de materiales a menor temperatura a otros de mayor temperatura, debido al trabajo realizado.
- El proceso cíclico de enfriamiento
El funcionamiento de un refrigerador se basa en los principios del ciclo de refrigeración Carnot, ciclo termodinámico propuesto por Sadi Carnot, involucra la expansión térmica, adiabática, compresión isotérmica y adiabática. El ciclo de refrigeración cuenta con cuatro procesos: compresión, condensación, expansión y evaporación Estos procesos tienen lugar, en el compresor, el condensador, la válvula de expansión y el evaporador.
- El refrigerador actúa como una bomba de calor, utilizando trabajo para mover calor
Absorbe una cantidad de calor Q2 de un foco frío a una temperatura T2 consumiendo una cantidad de trabajo (W) de modo que ceda una cantidad de calor Q1 a un foco caliente a una temperatura T1 haciendo que la variación de energía interna sea nula.