Refrigeración

La refrigeración mantiene un espacio más frío que su entorno haciendo hervir en él un líquido, que absorbe calor, y sacando luego el vapor al exterior para comprimirlo y devolverlo al estado líquido. Jacob Perkins patentó en Londres en 1834 la primera máquina de compresión de vapor en circuito cerrado; las máquinas de amoníaco enfriaban cervecerías y barcos en la década de 1870, y el frigorífico eléctrico doméstico se extendió desde finales de la de 1920.

Qué es

Un frigorífico saca el calor de un espacio cerrado y lo expulsa al exterior, de lo frío a lo caliente, al revés de como el calor fluye por sí solo. Los alimentos duran más porque las bacterias y los mohos que los estropean crecen despacio con el frío. Las mismas máquinas fabrican hielo, enfrían la cerveza durante la elaboración, llevan carne congelada de un continente a otro y climatizan edificios.

Casi todas funcionan con el ciclo de compresión de vapor. La lámina muestra su primera forma operativa: una máquina de éter que el ingeniero John Hague construyó en Londres según la patente de Jacob Perkins de 1834. La bomba se accionaba a mano.

Cómo funciona

La doble vasija de barro aprovecha el mismo efecto: el agua que se evapora de la arena húmeda roba calor a la olla interior.

Un líquido que se evapora toma calor de todo lo que toca; el sudor refresca la piel de la misma manera. Cuanto más baja es la presión, más baja es la temperatura de ebullición: el éter hierve a unos 35 °C al aire libre, pero en un recipiente donde una bomba mantiene la presión baja hierve muy por debajo del punto de congelación del agua.

En la máquina de Hague, el recipiente de cobre de doble pared contiene en su cuenco interior el agua que se va a congelar, y el éter ocupa el espacio entre las dos paredes. La bomba aspira el vapor de éter por la parte alta de esa camisa, de modo que el éter líquido sigue hirviendo y quita calor al agua hasta que se hiela. Carbón vegetal en polvo apretado alrededor del recipiente frena el calor que entra desde la sala.

La misma bomba empuja después el vapor hacia un tubo de cobre enrollado, el serpentín, metido en una cuba de agua corriente. Una válvula cargada a unas 15 libras por pulgada cuadrada, algo más de un bar, mantiene el vapor a presión dentro del serpentín. Comprimido y enfriado por el agua, el vapor vuelve a ser líquido y cede el calor que tomó del recipiente, más el trabajo aportado en la bomba. El líquido pasa la válvula, su presión baja y regresa a la camisa para hervir otra vez. La misma carga de éter da vueltas sin gastarse.

Un frigorífico moderno hace lo mismo con un compresor eléctrico, una rejilla de tubos en la parte trasera que calienta la cocina, un tubo estrecho o una válvula donde cae la presión y un evaporador dentro del aparato. Los frigoríficos de absorción sustituyen la bomba por un líquido que absorbe el vapor del refrigerante y un quemador o una resistencia que vuelve a expulsarlo.

Cómo construirlo

Un circuito frigorífico real contiene un fluido volátil a presión. El éter es muy inflamable y su vapor puede explotar; el amoníaco es tóxico; los refrigerantes actuales se guardan líquidos a varios bares y algunos son inflamables. Las máquinas se fabrican y se cargan en fábrica; deje cualquier apertura, carga o vaciado de un circuito a técnicos frigoristas cualificados, según las normas locales. No fabrique un compresor ni un recipiente a presión, y no corte ni taladre nunca los tubos de un frigorífico viejo.

El efecto en que se basa puede mostrarse sin riesgo con un enfriador de doble vasija.

Elegir las vasijas. Tome dos vasijas de terracota sin esmaltar, nuevas y limpias, una unos 5 cm más ancha que la otra por todo el contorno; la interior, que toca los alimentos, debe venderse para uso alimentario, nunca una maceta vieja de jardín. Tape los agujeros de drenaje con arcilla o un corcho.

Rellenar el hueco. Ponga una capa de arena en el fondo de la grande, coloque la pequeña encima y llene de arena el espacio entre ambas hasta el borde.

Mojar. Vierta agua limpia en la arena hasta que esté empapada pero no encharcada. Cubra la vasija interior con un paño de algodón húmedo.

Colocar. Ponga el enfriador a la sombra, donde circule aire seco a su alrededor. El agua que rezuma por la pared exterior se evapora y quita calor a la arena y a la vasija interior. Con aire caliente y seco, el interior puede mantenerse varios grados por debajo del ambiente; con aire húmedo, el efecto es pequeño. Añada agua una o dos veces al día.

Seguridad. Un enfriador por evaporación solo retrasa el deterioro: no alcanza los 5 °C o menos que necesitan la carne, el pescado y los lácteos; úselo solo para frutas y verduras enteras, sin cortar, que aguantan a temperatura ambiente, nunca para fruta cortada, ensaladas ni comida cocinada, y compruebe su temperatura con un termómetro. Mantenga limpios la arena y el paño y deje secar las vasijas a menudo para evitar el moho. No abra, perfore ni caliente nunca el circuito de un frigorífico o de un aparato de aire acondicionado.

Historia y evolución

Antes de que las máquinas llegaran a la cocina, un bloque de hielo enfriaba la nevera forrada de zinc.

Mucho antes de cualquier máquina se guardaba el hielo del invierno en pozos y neveras, y se refrescaba el agua en vasijas porosas. En Escocia, William Cullen demostró que un líquido que se evapora deprisa a presión reducida, éter en su demostración más conocida, enfría el agua que lo rodea hasta helarla; los relatos fechan esos trabajos entre 1748 y 1756. Se quedó en una demostración de laboratorio. En 1805 el estadounidense Oliver Evans describió un ciclo cerrado de compresión de vapor, pero nunca lo construyó.

Jacob Perkins, inventor estadounidense afincado en Londres, patentó una máquina de circuito cerrado el 14 de agosto de 1834. Hague la construyó; produjo algo de hielo, pero no encontró compradores. La idea se convirtió en negocio en la década de 1850, cuando James Harrison en Australia y Alexander Twining en Estados Unidos construyeron las primeras máquinas de hielo que se vendieron. En 1859 el francés Ferdinand Carré patentó una máquina de absorción con amoníaco disuelto en agua. En la década de 1870 Carl von Linde diseñó en Múnich máquinas de compresión de amoníaco; una de las primeras, vendida en 1876, fue a una cervecería de Trieste. Ese mismo año el barco francés Frigorifique, equipado por Charles Tellier, realizó el primer transporte marítimo de carne refrigerada entre Ruan y Buenos Aires.

El Monitor Top de 1927: el compresor va dentro del tambor, y el serpentín de cobre que lo rodea desprende el calor sacado del interior.

Los motores eléctricos pequeños hicieron posible el frigorífico doméstico. El Monitor Top de General Electric, de 1927, con el compresor en un tambor sobre el mueble, costaba unos 525 dólares al salir y bajó a unos 200 en pocos años. Los clorofluorocarbonos como el freón, desarrollados en 1928 y fabricados comercialmente desde principios de la década de 1930, sustituyeron después a los refrigerantes tóxicos o inflamables de los primeros aparatos domésticos, como el dióxido de azufre, el cloruro de metilo y el amoníaco. Más tarde se descubrió que destruían la capa de ozono, y el Protocolo de Montreal de 1987 organizó su abandono; en 2016 la enmienda de Kigali añadió a sus sustitutos, los HFC, potentes gases de efecto invernadero. En 2024 el Instituto Internacional del Frío estimaba que el frío y la climatización consumen alrededor de una quinta parte de la electricidad del mundo.