La nevera o refrigerador

Funcionamiento de la nevera. Enfriamiento magnético

Este electrodoméstico es uno de los más utilizados en las cocinas del mundo, por su utilidad  en enfriar y mantener los alimentos en buen estado por tiempo prolongado.

            Fue William Cullen quién construyó en 1784 la primera máquina para enfriar. En 1859, Ferdinand Carré fabricó el primer frigorífico por absorción, con amoniaco como gas refrigerante y en 1879, Karl von Linde construyó el primer refrigerador doméstico. A comienzos de 1920, nacieron los refrigeradores eléctricos, cuando dos suecos, Carl Munters y Balzer von Platen, inventaron uno con un compresor accionado por un motor eléctrico. En esa misma época, Thomas Midgley descubrió el gas freón (marca registrada DuPont), nombre genérico de un grupo de clorofluorocarbonos (CFC). Al poco tiempo este gas reemplazó al amoniaco. El freón se utilizó mucho en los refrigeradores y aires acondicionados, pero está demostrado que ha contribuido con la destrucción de la capa de ozono y al calentamiento global, y por tanto, se ha sustituido por otros compuestos orgánicos como el propano y el butano.

            Los actuales sistemas (industriales y domésticos) de refrigeración, ya sean frigoríficos, congeladores o aparatos de aire acondicionado, utilizan la compresión y expansión cíclica de un gas; al comprimirse el gas pasa al estado líquido y al expandirse se evapora de nuevo. Para evaporarse necesita calor, que lo extrae del interior del refrigerador, con el correspondiente enfriamiento de los alimentos.

            Este tipo de refrigerador funciona con un compresor eléctrico. Tiene un evaporador y un condensador. El compresor, mediante un motor eléctrico que toma energía de la red eléctrica, obliga al gas a circular por todo el sistema de refrigeración. El líquido refrigerante cuando circula por los conductos del evaporador ubicado dentro del refrigerador, se convierte en vapor y absorbe calor del interior. Luego el gas al condensarse, cuando pasa por el condensador ubicado en la parte exterior, cede este calor al ambiente (figura I.35). 

En la actualidad existen  refrigeradores que usan otros principios físicos para enfriar. Uno de estos, es el termorefrigerador/calentador que utiliza el efecto termoeléctrico Peltier (ver recuadro) donde el intercambio de calor se efectúa mediante la circulación de corriente eléctrica a través de módulos Peltier. Estos sistemas no tienen partes móviles.

Cada módulo Peltier se fabrica con telurio-bismuto  (Te₃-Bi₂) tipo-p, y telurio-bismuto tipo-n, en pequeños bloques (figura I.36) de 1 mm x 1 mm x 2 mm conectados en paralelo en forma alternada en serie, tipo-n - tipo-p - tipo-n - tipo-p -, etc. Las uniones donde la corriente va de n a p absorben calor y las uniones donde la corriente va de p a n liberan calor. Los electrones que se dirigen hacia el material tipo n, ganan energía en forma de calor, mientras que para ir hacia el material tipo p, los electrones ceden calor (figura I.37).

            Existe otro método basado en el efecto magnetocalórico que presentan algunos materiales cerámicos y metales, cuando cambian reversiblemente la temperatura al exponerse a campos magnéticos externos. Actualmente, se está investigando una aleación metálica compuesta de cobalto, manganeso, silicio y germanio; no es tóxica ni cara y absorbe suficiente calor a temperatura ambiente, por lo que puede funcionar como bomba de calor. Así, cuando se activa el campo magnético, la aleación se enfría y cuando se desactiva, absorbe calor del exterior y se calienta, provocando así un enfriamiento de los objetos del entorno,  principio éste de una cámara de frío o de una nevera.