Como funciona uma geladeira

[summary]Este recurso explica como funciona uma geladeira. Ao compreender o ciclo de refrigeração, você pode realizar a resolução de problemas e o reparo da sua geladeira com mais facilidade.[\summary]

Uma geladeira funciona utilizando o ciclo de refrigeração por compressão de vapor para remover o calor do interior do eletrodoméstico e transferi-lo para o ambiente ao redor. Ao mover a energia térmica para fora de forma eficaz, a transferência resfria o espaço interno. Este processo baseia-se nos princípios da termodinâmica e nas propriedades dos fluidos refrigerantes para transferir calor com eficiência no sistema.

Para ajudar você a passar dos diagramas teóricos que verá para a geladeira em sua casa, aqui estão três diagramas de layouts comuns de geladeiras. Clique em cada diagrama para ver uma imagem ampliada.

O modelo clássico: geladeira com freezer na parte superior

A próxima iteração, a geladeira Side-by-Side. Algumas podem ter evaporadores duplos.

A geladeira French Door, muito comum em unidades de alto padrão; frequentemente com dois evaporadores. Você pode encontrar outros layouts com evaporadores duplos, especialmente em unidades Side-by-Side.

O ciclo de refrigeração envolve quatro componentes principais: o compressor, o condensador, a válvula de expansão ou capilar e o evaporador, todos os quais manipulam a pressão e a fase (líquida ou gasosa) do fluido refrigerante para absorver calor dentro do compartimento e liberá-lo do lado de fora. Você pode ver esses componentes nos diagramas acima, já que eles estão localizados em três geladeiras diferentes. Todos utilizam os mesmos princípios de operação explicados abaixo.

• O ciclo começa com o compressor, que é essencialmente uma bomba acionada por um motor elétrico.
• A função principal do compressor é comprimir o gás refrigerante, aumentando sua temperatura e pressão.

• O gás refrigerante quente e de alta pressão sai do compressor e entra no condensador, uma série de serpentinas ou tubos localizados na parte traseira ou embaixo da geladeira.
• O gás libera calor para o ambiente (ar) à medida que o ventilador do condensador sopra ar sobre os tubos do condensador.
• À medida que o gás refrigerante esfria no condensador, ele se condensa, liberando mais calor e tornando-se um líquido morno, ainda sob alta pressão.

• O fluido refrigerante líquido quente de alta pressão flui através de um tubo de pequeno diâmetro chamado tubo capilar, que restringe o fluxo do líquido refrigerante.
• Este capilar faz com que o líquido refrigerante perca pressão à medida que flui através dele.
• Na extremidade do capilar, onde ele se une ao evaporador, a pressão agora menor no evaporador permite que o líquido refrigerante se expanda e uma pequena quantidade volte ao estado de vapor.
• Para se tornar vapor, essa pequena porção do líquido absorve calor do líquido refrigerante quente, resfriando o líquido restante e tornando-se uma mistura de baixa temperatura de líquido frio de baixa pressão com um pouco de gás.
• Nosso diagrama mostra uma válvula, mas o capilar faz basicamente a mesma coisa.

• A mistura de gás e líquido refrigerante frio de baixa pressão flui através do evaporador, um conjunto de serpentinas ou tubos localizados dentro do compartimento da geladeira ou do freezer.
• O líquido refrigerante na mistura vaporiza e, para fazer isso, absorve calor do ar no interior da geladeira, fazendo com que esse ar resfrie.
• O ventilador do evaporador circula o ar dentro da geladeira para permitir que ele passe pelo evaporador frio e resfrie o interior da geladeira.
• Esse processo de resfriamento do ar continua até que a temperatura desejada seja atingida. Quando o compressor é desligado, o fluxo de refrigerante para e o resfriamento cessa.

• O refrigerante, agora aquecido e transformado totalmente em um gás frio de baixa pressão, retorna ao compressor, onde o ciclo recomeça.

• A temperatura da geladeira é mantida por meio de um sistema de controle de feedback envolvendo sensores de temperatura e termostatos.
• Quando a temperatura dentro dos compartimentos sobe acima de um ponto definido, o termostato sinaliza ao compressor para iniciar o ciclo de refrigeração.
• Assim que a temperatura desejada é atingida, o termostato sinaliza ao compressor para parar. Quando o compressor para, o resfriamento para.

Você pode pensar no fluido refrigerante como uma esponja para calor. Uma esponja bem apertada (ou seja, comprimida) é mergulhada em uma bacia cheia de água (o interior da geladeira). Soltar a esponja (redução da pressão/expansão) permite que ela absorva água (calor) da bacia. A esponja encharcada é removida da bacia e espremida (compressão), fazendo com que a água saia na pia. Repita esse processo várias vezes e você poderá remover grande parte da água da bacia original.

Outra comparação é o mecanismo de resfriamento do corpo humano: o suor. Seu corpo usa uma mudança de fase (evaporação da água) para resfriá-lo. Seu corpo fornece o calor para que isso aconteça, o que o resfria. Quando o ar está seco, a evaporação ocorre rapidamente e o efeito de resfriamento é alto. Quando o ar está úmido, o suor não evapora bem e você se sente quente e suado.

Bons fluidos refrigerantes possuem um baixo ponto de ebulição para serem capazes de absorver calor fervendo mesmo em condições frias, como o interior de uma geladeira ou freezer. Eles também possuem um ponto crítico alto, que determina a temperatura mais alta na qual podem existir como líquido e gás, e um alto calor latente, o que significa que podem absorver (ou liberar) mais calor durante mudanças de fase (como de líquido para gás). Finalmente, eles dependem de baixa viscosidade para serem capazes de fluir por todo o sistema com perda mínima de fluxo (exceto no tubo capilar), para que a pressão possa ser manipulada para facilitar a transferência de calor e alta densidade (para maximizar a quantidade de energia armazenada no composto e aumentar ainda mais sua eficácia). Os fluidos refrigerantes são escolhidos por suas estruturas químicas que possuem essas propriedades, além de outras, como baixa toxicidade e custo-benefício.

Uma geladeira funciona com base nos princípios da termodinâmica, bombeando um fluido refrigerante através de um ciclo de tubos que absorve calor dentro da geladeira e o dissipa para o lado de fora.