¿Cómo se genera el frío en refrigeración?
Realmente el frío no existe y debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico. No obstante, generalmente es considerado frío, el ambiente a temperaturas menores de 10 °C; a más bajas temperaturas como a 0°C el agua se congela y la sensación de frío es evidente.
La refrigeración es el proceso por el que se logra un descenso de la temperatura, para ello se elimina calor de un sistema o exponiendo un sistema a un entorno con una temperatura menor.
Los fluidos que se utilizan para refrigerar otros cuerpos se denominan refrigerantes.
Los refrigerantes presurizados en un recipiente (a 60 psi, por ejemplo) tienen la propiedad especial de que al disminuir la presión donde se almacenan, al dejarlos salir libremente a la atmosfera, que está a mucho menor presión (presión atmosférica de 14, 7 psi), el refrigerante se vaporiza, esto es pasa de estado líquido a estado gaseoso y todo esto en un entorno de temperatura ambiente que puede estar sobre los 10°C, mientras que el gas vaporizado del refrigerante, al salir del recipiente que lo contiene en forma de vapor, puede estar a menos de 3°C.
El proceso de enfriamiento por vaporización de un refrigerante, se evidencia en algunos sprays , por ejemplo en desodorantes en spray. Inicialmente el spray está en estado líquido a temperatura ambiente (lo cual lo comprobamos al agitar el recipiente): Al accionar la válvula de descarga del spray, notamos que gradualmente a medida que escapa el spray a la atmósfera, baja notablemente la temperatura del contendedor que tiene el spray y el mismo chorro de spray vaporizado se nota muy frío.
El anterior fenómeno del spray que pasa de estado líquido a vapor y se vuelve frío, obedece a leyes de la física y más concretamente dela termodinámica. El gas contenido en el spray , igual que cualquier refrigerante, tiene la propiedad de vaporizarse al bajar la presión que se ejerce sobre él, en el recipiente que lo contiene.
Sabemos de las leyes físicas, que el gas tiene una energía mayor (sus moléculas se mueven más libremente y a mayor velocidad), que las de la misma sustancia en estado líquido. Así mismo, un refrigerante en estado líquido tiene a su vez, mayor energía térmica que ese mismo refrigerante en estado sólido.
Ya que un spray al salir de su contenedor pasa de líquido a gas, en este proceso pasa a un estado de mayor energía térmica; pero ya que la energía ni se crea ni se destruye, de alguna parte debe sacar el refrigerante esa ganancia de energía. Es precisamente, extrayendo energía del ambiente que lo rodea, esto es, del líquido donde está contenido el spray, es como el líquido se enfría durante este proceso, es decir se le extrae energía y a extraerle energía baja su temperatura. Este proceso es forzado, ya que se obliga al spray a salir a gran velocidad al pasar de mayor presión en el recipiente, a menor presión en el ambiente externo. Esa energía de velocidad también se gana a expensas de quitarle energía al refrigerante que está dentro del recipiente en estado líquido. La reducción de presión y la ganancia de velocidad, a la salida del refrigerante en el spray se logra mediante una válvula reductora o venturi, en la que el refrigerante pasa de un conducto de mayor diámetro a un conducto u orificio de diámetro muy reducido, como lo podemos constatar al mirar el orificio por el que sale el spray.
En un sistema de refrigeración, se produce un efecto similar al del spray, al pasar el refrigerante por la válvula de expansión. El refrigerante frio pasa entonces al evaporador donde se transfiere es frio o energía de menor temperatura a la temperatura ambiente, enfriando el ambiente próximo al evaporador. Tan solo que, en un sistema de refrigeración, las cantidades de refrigerante sin mayores y el efecto de caída de presión en la válvula de expansión también es mayor, por lo que se produce mayor reducción de temperatura.
