5.4: Refrigeradores

Los refrigeradores son motores de calor, que mueven el calor de una temperatura baja (dentro del refrigerador) a una temperatura alta (fuera del refrigerador a la cocina). Los motores de calor no producen calor sino que simplemente se mueven de un lugar a otro.

El siguiente video muestra cómo funciona un motor de calor.

¿Cómo funciona un refrigerador?

El principio de funcionamiento de un refrigerador es similar a un acondicionador de aire. Mueve la energía térmica de adentro hacia afuera. Hay cuatro componentes básicos en un refrigerador y sus funciones son las siguientes:

• Válvula de expansión - Un refrigerante líquido a alta presión fluye a través de una válvula de expansión. A medida que el refrigerante se mueve a través de la válvula de expansión, se mueve de una zona de alta presión a una zona de baja presión. La disminución de la presión se corresponde con una disminución de la temperatura.
• Evaporador o tubos de intercambio de calor - Un conjunto de tubos enrollados que transportan el refrigerante expandido de baja presión. En el evaporador, el refrigerante líquido también se expande y se evapora. La evaporación del líquido quita el calor, creando gas frío en las bobinas. El refrigerante frío que fluye a través de las bobinas absorbe el calor del refrigerador. La comida se enfría. Sin embargo, el refrigerante se calienta debido a la absorción de calor.
• Compresor - Un dispositivo que presuriza el refrigerante caliente y lo hace caliente (más caliente que la temperatura de la cocina). Este refrigerante caliente entra en el condensador.
• Condensador o segundo serpentín intercambiador de calor - Ubicado en la parte posterior del refrigerador donde emite el calor al aire de la cocina.

El siguiente video explica cómo funciona un refrigerador.

Tipos y características

Hay cuatro tipos de refrigeradores: congelador superior (o montaje superior), congelador inferior (o montaje inferior), lado a lado e integrado (como se muestra en la Figura 5.4.1).

Los refrigeradores también vienen en cuatro categorías de tamaño: pequeños (7 a 9.9 pies cúbicos), medianos (10 a 13.9 pies cúbicos), grandes (14 a 19.9 pies cúbicos) y extra grandes (20 a 29 pies cúbicos).

Figura 5.4.1. Tipos de refrigeradores: montado en la parte superior (izquierda), montado en la parte inferior (medio), lado a lado (derecho)

Eficiencia Energética de un Refrigerador

La mayor parte de la energía utilizada por un refrigerador se utiliza para bombear calor fuera del gabinete. Se utiliza una pequeña cantidad para evitar que el gabinete sude, para descongelar el refrigerador e iluminar el interior.

La eficiencia de un refrigerador se basa en la energía consumida por año para un tamaño determinado. La eficiencia de un refrigerador se expresa en volumen enfriado por unidad de energía eléctrica por día, es decir,

\[ Refrigerator \, Efficiency = \dfrac{Volume \, Cooled \, (ft^3)}{Unit \, Electrical \, Energy \, per \, day \, (kWh)} \]

La eficiencia energética de los refrigeradores y congeladores ha mejorado drásticamente en las últimas tres décadas. Por ejemplo, la factura de energía para un refrigerador nuevo típico con descongelación automática y congelador de montaje superior será de aproximadamente 55 dólares al año, mientras que un modelo típico vendido en 1973 costará casi 160 dólares anuales (casi tres veces el consumo de energía).

Los estándares del Departamento de Energía (DOE) establecen el consumo de energía anual máximo permitido para diferentes tamaños y clases de refrigeradores. Estos estándares federales de eficiencia entraron en vigor por primera vez en 1993, requiriendo que los nuevos refrigeradores y congeladores fueran más eficientes que nunca. Un nuevo conjunto de normas más estrictas entró en vigor el 1 de julio de 2001.

EnergyGuide Etiquetas Adhesivas

Los refrigeradores ahora vienen con una etiqueta EnergyGuide, que se muestra en la Figura 5.4.2, que te indica en kilovatios-hora (kWh) cuánta electricidad usa un modelo en particular en un año. Cuanto menor sea el número, menor será la energía que utilice el refrigerador y menos le costará operar.

• Los refrigeradores de tamaño completo que superan el estándar federal en un 15% o más (y los congeladores de tamaño completo que lo superan en un 10%) califican para la etiqueta ENERGY STAR.
• Los refrigeradores y congeladores compactos deben superar el estándar en un 20% para calificar para ENERGY STAR.

Figura 5.4.2. Etiqueta EnergyGuide

Los refrigeradores calificados ENERGY STAR brindan ahorros de energía sin sacrificar las características que desea. Los modelos con certificación ENERGY STAR tienen

• Compresores de alta eficiencia
• Aislamiento mejorado
• Temperatura más precisa
• Mecanismos de descongelación más precisos

Estos modelos también utilizan al menos un 15% menos de energía que la requerida por las normas federales actuales, y un 40% menos de energía que los modelos convencionales vendidos en 2001.

Muchos modelos con certificación ENERGY STAR incluyen máquinas de hielo automáticas y dispensadores de hielo a través de la puerta. Los modelos calificados también están disponibles con congeladores superior, inferior y lado a lado.

Qué buscar en un refrigerador

Al seleccionar un refrigerador, recuerde lo siguiente:

• Los refrigeradores con el congelador en la parte inferior o superior son los más eficientes. Los modelos de congelador inferior usan aproximadamente 16 por ciento menos de energía que los modelos lado a lado y los modelos de congelador superior usan aproximadamente 13 por ciento menos que uno al lado del otro.
• Las máquinas de hielo a través de la puerta y los dispensadores de agua son convenientes y reducen la necesidad de abrir la puerta, lo que ayuda a mantener una temperatura más constante; sin embargo, estos artículos convenientes aumentarán el consumo de energía de su refrigerador en un 14 a 20 por ciento.
• Las mini-puertas le brindan un fácil acceso a los artículos que se usan con mayor frecuencia. La puerta principal se abre con menos frecuencia, lo que ahorra energía.
• Un refrigerador demasiado grande puede desperdiciar espacio y energía. Uno que sea demasiado pequeño puede significar viajes adicionales a la tienda de comestibles. Tu mejor apuesta es decidir qué talla se ajusta a tus necesidades, y luego comparar la etiqueta EnergyGuide en cada una para que puedas comprar la marca y modelo más eficientes energéticamente.
• Un refrigerador de descongelación manual utiliza la mitad de la energía de un modelo de descongelación automática, pero debe descongelarse regularmente para mantener la eficiencia energética.
• Los refrigeradores con calentadores antisudor consumen de 5 por ciento a 10 por ciento más de energía. Busque modelos con un interruptor de “ahorro de energía” que le permita apagar o apagar las bobinas de calefacción (que evitan la condensación).

Requerimientos de Tecnología

La mejora en la eficiencia energética en las últimas tres décadas se debe a:

• adición de paneles de aislamiento al vacío alrededor de la sección del congelador para reducir la transferencia de calor;
• adición de espuma de poliuretano a las puertas para doble espesor de aislamiento;
• reemplazo de motores de CA con motores de CC más eficientes;
• reemplazo del control automático de descongelación por un descongelamiento adaptativo que opera solo cuando es necesario.

Refrigeradores y Protección Ambiental

Aquí tienes algunas cosas que puedes controlar para minimizar el impacto ambiental de tu refrigerador.

• Mantenga su refrigerador o congelador a las siguientes temperaturas: 37—40°F para el compartimiento de alimentos frescos del refrigerador, 0—5°F para la sección del congelador. Use un termómetro para verificar las temperaturas internas.
• Descongele regularmente refrigeradores y congeladores manuales; no permita que la escarcha se acumule más de 1/4 de pulgada.
• Asegúrese de que los sellos de las puertas de su refrigerador y congelador sean herméticos. Verifique periódicamente el sello de las juntas de las puertas cerrando la puerta en un billete de un dólar. Si se saca fácilmente, es posible que necesite una junta nueva.
• Mantenga las puertas cerradas tanto como sea posible y asegúrese de que estén bien cerradas.
• Para asegurar un enfriamiento adecuado de su contenido, no agolpe los alimentos. Demasiados platos obstruyen la circulación del aire.
• Cubra los líquidos y envuelva los alimentos almacenados en el refrigerador. Los alimentos descubiertos liberan humedad y hacen que el compresor trabaje más duro.
• Reemplace las envolturas de papel en los alimentos con papel de aluminio o envoltura de plástico. El papel es un aislante.
• Considera apagar el acondicionador de mantequilla ya que es un poco calentador dentro de tu refrigerador.
• Experimente con el interruptor de “ahorro de energía” en su refrigerador: le permite ajustar la bobina de calentamiento debajo de la “piel” del refrigerador (el propósito de las bobinas de calentamiento es evitar la condensación en su refrigerador).
• La colocación del refrigerador es muy importante. La luz solar directa y el contacto cercano con los electrodomésticos calientes harán que el compresor trabaje más duro. Más importante aún, el calor del compresor y la bobina de condensación deben poder escapar libremente, o causará el mismo problema. No sofoques el refrigerador encerrándolo firmemente en gabinetes o contra la pared. El espacio de respiración adecuado variará dependiendo de la ubicación de las bobinas y el compresor en cada modelo, algo importante que debe saber antes de que se rediseñen los gabinetes.
• Regularmente cepille o aspire las bobinas del refrigerador en la parte posterior o inferior de la unidad.
• Debido a que la mayoría de los refrigeradores rechazan el calor de la parte inferior y/o posterior, necesitan un espacio adecuado para permitir suficiente flujo Si bien no se han realizado estudios específicos para calcular el espacio libre óptimo, una regla general es duplicar el espacio recomendado por los fabricantes para la instalación del refrigerador. Otra regla general es permitir que 2 pulgadas de aire fluyan alrededor del refrigerador.
• No mantengas esa vieja e ineficiente nevera funcionando día y noche en el garaje para esas pocas ocasiones en las que necesites refrigerios adicionales. Un refrigerador de 15 años de edad podría costar entre 100 y 150 dólares anuales.