Como funcionam os refrigeradores?

Há evidências de que os seres humanos, desde os primórdios, notaram que o simples resfriamento de alimentos era capaz de conservá-los por um tempo maior. Muito provavelmente, as apropriações de territórios foram responsáveis pela disseminação deste conhecimento às civilizações.

No entanto, somente no século XIX é que Jacob Perkins, um inventor inglês, desenvolveu um compressor capaz de solidificar a água, produzindo gelo artificialmente. E, obviamente, esta descoberta possibilitou que algumas indústrias, como as cervejarias, por exemplo, prosperassem. Além disso, o ramo comercial também foi bastante favorecido, uma vez que tornou-se possível enviar os produtos para vários países distantes.

Já no início do século XX, Willis Carrier, americano, instalou em uma gráfica de Nova York o primeiro aparelho de ar-condicionado, o qual era capaz de controlar a umidade do ambiente e de resfriá-lo.

Os primeiros refrigeradores domésticos (mais conhecidos como geladeiras) surgiram, nos Estados Unidos, no início da década de 1920, tornando-se populares muito rapidamente. Hoje em dia, no Brasil, estima-se que um percentual superior a 80% das residências tenham uma geladeira.

Componentes

Basicamente, uma geladeira é composta dos seguintes elementos:

• Fluido refrigerante: o qual deve possuir baixa pressão de vaporização e alta pressão de condensação, como é o caso do freon - fluido mais utilizado para refrigeração.
• Compressor: funciona como uma bomba de sucção que retira o fluido do ramo da tubulação que o antecede (reduzindo a pressão) e injeta este fluido no ramo da tubulação que o sucede (aumentando a pressão).
• Condensador: trata-se de uma serpentina externa, localizada na parte de trás da geladeira, na qual o vapor se liquefaz, e que é responsável por liberar calor para o ambiente.
• Tubo capilar: é responsável por diminuir a pressão do vapor do fluido.
• Evaporador: é composto por um tubo em forma de serpentina acoplado ao congelador. Para passar ao estado gasoso, o fluido absorve energia na forma de calor do congelador e, ao abandonar o evaporador, chega ao compressor, recomeçando o ciclo.
• Congelador: localiza-se na parte superior do refrigerador para facilitar a formação de correntes de convecção internas, permitindo a mistura do ar à baixa temperatura do congelador e de sua vizinhança com o ar à temperatura mais elevada das outras partes.

Funcionamento

A pressão do ar no interior do refrigerador é uniforme e, em virtude disso, o ar do congelador e dos arredores, que está a temperaturas mais baixas, é mais denso que o ar das outras partes. Assim, o fato desta massa de ar ser mais densa faz que ela desça, empurrando o ar das outras partes para cima.

Além disso, não é à toa que as prateleiras das geladeiras são confeccionadas na forma de grade: isso é feito com o intuito de facilitar as correntes de convecção.

No interior do refrigerador há um botão que permite regular a temperatura na qual se deseja que o sistema opere. Um termostato é responsável por interromper o circuito de alimentação do motor que faz funcionar o compressor, quando a temperatura na qual o sistema foi programado para operar é atingida.

Uma vez desligado o circuito, a temperatura do interior do refrigerador passa a aumentar, por efeito da absorção de energia na forma de calor do ambiente. A partir de um certo valor de temperatura, o termostato reconecta o circuito elétrico de alimentação do motor e um novo ciclo de refrigeração se inicia. Desta forma, o termostato permite manter uma temperatura praticamente constante no interior do refrigerador.

Na ótica da termodinâmica, um refrigerador é uma máquina térmica que opera em ciclos. Agora, nos concentraremos nas transformações termodinâmicas que ocorrem durante o funcionamento dos refrigeradores.

Fonte: Texto e foto - Só Física