Definición, Historia, Tipos y Ramas de Aplicación de la Refrigeración.

La Refrigeración.

La refrigeración es considerada un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son llamados refrigerantes.

Historia de la Refrigeración: de la Prehistoria a la Actualidad.

Cuando hablamos de refrigeración nos vienen a la cabeza potentes máquinas de frío que refrigeran los alimentos en un breve periodo de tiempo. Pero lo cierto es que la práctica de la refrigeración se lleva realizando desde tiempos inmemoriables. Ya en la prehistoria el hombre se vio en la necesidad de almacenar los alimentos en cuevas frías o en la nieve para así tener reservas.

La Refrigeración en la Antigua Grecia e Imperio Romano.

Los griegos y romanos solían amontonar nieve en hoyos cavados en la tierra que eran aislados con paja y ramas. La nieve se convertía en hielo y se utilizaba en las épocas de más calor. Esta práctica se extendió por el Mediterráneo donde se siguió utilizando en las zonas más rurales hasta el siglo XX.

La refrigeración en el Antiguo Egipto.

Los egipcios producían hielo llenando de agua vasijas poco profundas de arcilla para después colocarlas sobre un lecho de paja durante la noche. La paja impedía el paso del calor de la tierra a la vasijas y la poca profundidad de éstas favorecía la pérdida de calor. Si el tiempo era frío y seco la pérdida de calor formaba finas capas de hielo en la superficie.

La Refrigeración en la Edad Media.

En la India en el siglo IV y durante el periodo musulmán en la Península Ibérica se empezaron a utilizar los primeros métodos artificiales mediante procesos químicos. Mediante el uso de nitrato sódico y nitrato de potasio en el agua se conseguía disminuir la temperatura.

En el siglo XVI Blas Villafranca, un médico español asentado en Roma se dedicaba al enfriamiento del agua y el vino mediante mezclas refrigerantes pero fue en 1607 cuando se descubrió que con una mezcla de agua con sal, el agua se podía congelar.

La Refrigeración en la Edad Contemporánea.

En el siglo XIX científicos como von Karsten, Hanneman, Pfandler y Brendel descubrieron nuevos métodos que permitían disminuir la temperatura hasta los -20ºC. Estos métodos sin embargo, eran discontinuos y de capacidad limitada.

Finalmente llega la refrigeración mecánica. Este tipo de refrigeración se basaba en la expansión de un fluido mediante su evaporación. Aunque los primeros intentos fueron por evaporación de un líquido, en 1805 Oliver Evans diseñó la primera máquina de refrigeración utilizando vapor en lugar de líquido. Pero no fue hasta 1842 cuando el americano John Gorrie diseñó una máquina para refrescar habitaciones de pacientes de fiebre amarilla. El aparato se basaba en el principio de comprimir un gas que lo enfría a través de bobinas de radiación y después ampliarlo para bajar la temperatura.

En 1856 el australiano James Harrison, basándose en los refrigeradores de Gorrie, introdujo la refrigeración de compresión a vapor en las industrias cerveceras, que a día de hoy sigue siendo utilizada.

A partir de entonces la maquinaria de refrigeración empieza a despegar a un ritmo vertiginoso. En 1859 Ferdinand Carré diseña un sistema más complejo con amoniaco. A partir de entonces surge el transporte refrigerado.

La Refrigeración en la Edad Moderna.

Tras el descubrimiento anterior, numerosos científicos como Robert Boyle o Philippe Laire empezaron a utilizar mezclas refrigerantes en los laboratorios. Estos procesos permitieron experimentar a bajas temperaturas hasta que en 1715 mediante una mezcla de nieve y nitrato amónico, Fahrenheit estableció el cero de su termómetro.

En 1748 Guillermo Cullen consiguió desarrollar el primer método de refrigeración artificial que se conoce dejando el ether ethyl hervir al vacío parcial. El farmacéutico y catedrático Antoine Baumé posteriormente formó hielo artificial exponiendo ether al aire. Pocos años después Priestley descubrió las propiedades termodinámicas del amoniaco y el dióxido de carbono como refrigerantes.

Tipos de Refrigeración.

Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos de nieve y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras.

También se aplicó desde muy temprano el método de refrigeración por agua sin cambio de estado, en procesos fabriles o incluso para enfríar bebidas (poniendo los envases en un pozo o en el agua del río).

En resumen, dependiendo de los fines, la refrigeración puede hacerse de varios modos:

• Mediante un fluido que lleva el calor sin cambio de fase (por ejemplo, en un motor térmico, en el que emplean como refrigerantes aire o agua)
• Aprovechando el calor de cambio de fase (calor latente) de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos:

1. Evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior (desde el botijo hasta la refrigeración de procesos fabriles, como la producción de electricidad)
2. Mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios).

• Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura.
• Por efecto magnetocalórico, posibilidad aún en investigación y sin aplicación comercial, que consiste en utilizar el efecto magnetocalórico.

Por otro lado, el Protocolo de Kyoto hace necesario un aumento del rigor en la aplicación y la investigación de nuevas técnicas ya que la mayoría de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global.

Aplicaciones.

Las aplicaciones de refrigeración son entre muchas:

• La climatización de espacios habitados, para alcanzar un grado de confort térmico adecuado para la habitabilidad de un edificio.
• La conservación de alimentos, medicamentos u otros productos que se degraden con el calor. Como por ejemplo la producción de hielo o nieve, la mejor conservación de órganos en medicina o el transporte de alimentos perecederos.
• Los procesos industriales que requieren reducir la temperatura de maquinarias o materiales para su correcto desarrollo. Algunos ejemplos son el mecanizado, la fabricación de plásticos, la producción de energía nuclear.
• La criogénesis o enfriamiento a muy bajas temperaturas empleada para licuar algunos gases o para algunas investigaciones científicas.
• Motores de combustión interna: en la zona de las paredes de los cilindros y en las culatas de los motores se producen temperaturas muy altas que es necesario refrigerar mediante un circuito cerrado donde una bomba envía el líquido refrigerante a las galerías que hay en el bloque motor y la culata y de allí pasa un radiador de enfriamiento y un depósito de compensación. El líquido refrigerante que se utiliza es agua destilada con unos aditivos que rebajan sensiblemente el punto de congelación para preservar al motor de sufrir averías cuando se producen temperaturas bajo cero.
• Máquinas-herramientas: las máquinas herramientas también llevan incorporado un circuito de refrigeración y lubricación para bombear el líquido refrigerante que utilizan que se llama taladrina o aceite de corte sobre el filo de la herramienta para evitar un calentamiento excesivo que la pudiese deteriorar rápidamente,
• Aparatos electrónicos: la mayoría de los aparatos electrónicos requieren refrigeración dado que como regla general se dice que por cada 10ºC se reduce la vida útil de los componentes electrónicos en la mitad, lo cual está basado en la ecuación de Arrhenius​.Generalmente se consigue mediante un ventilador, que hace circular el aire del local donde se sitúan, y otras veces sencillamente haciendo circular el aire por convección.

Autora: Roselys Ailin Urbaez Garcia.

Gracias!!!