La refrigeración se define como el proceso de reducción y mantenimiento de la temperatura de un espacio o materia por debajo de la temperatura del entorno. Para poder reducir la temperatura, es necesario extraer el calor contenido en el espacio o materia que deseamos refrigerar, y para extraer el calor de un cuerpo es necesario la presencia de otro cuerpo mas frío (temperatura inferior) que absorba el calor que deseamos eliminar, ya que el calor siempre fluye del cuerpo más caliente hacia el cuerpo más frío. El cuerpo que se utiliza para absorber el calor que deseamos eliminar se llama refrigerante. Un refrigerante es un calorífero que desplaza el calor de un espacio que se debe refrigerar, hacia el exterior. Es el fluido operante en el ciclo de refrigeración. Cada vez que el refrigerante completa un ciclo, sufre dos cambios de estado, se evapora y se condensa, estos dos cambios de estado son necesarios para poder desplazar el calor del espacio que deseamos refrigerar hacia el exterior.

Por lo tanto, un equipo frigorífico extrae calor de un foco frío y lo entrega a un foco a una temperatura más alta. Los equipos frigoríficos de compresión, básicamente utilizan cuatro componentes: un compresor, un condensador, un dispositivo de expansión y un evaporador. El calor se extrae en el evaporador y se cede al condensador. El trabajo mecánico lo aporta el compresor que funciona mediante energía eléctrica. El siguiente circuito esquematiza este funcionamiento:

Por el interior de las tuberías circula un fluido frigorífeno que es el medio que transporta el calor, análogamente a como lo hace el agua en una instalación de calefacción o el aire en una instalación de aire acondicionado. Para realizar la operación, el fluido trabaja a dos presiones diferentes. Como puedes ver en la figura, una parte de la instalación está a alta presión y la otra a baja.

Como viste en la UT1 de este módulo: Aplicación de la Termotecnia, la temperatura de ebullición depende de la presión. A menor presión menor es la temperatura de ebullición. El fluido que se utiliza tiene un punto de ebullición a la presión y temperatura de la parte de baja presión que lo hace idóneo para refrigerar. Dependiendo de la temperatura (para congelación o para conservación) que necesitemos en la parte frigorífica, utilizaremos un fluido adecuado para ese uso. Aunque más adelante vas a estudiar en profundidad el ciclo frigorífico este es un buen momento para un primer contacto con el proceso que se da en el mismo. Fíjate en la figura numerada.

Partiremos del compresor. En él, el gas que le llega de 8 es comprimido, lo que hace que aumente su presión y temperatura. En 1 tenemos, entonces, un gas caliente a alta presión. Por la tubería se dirige a la entrada del condensador. Para tu referencia, en el caso del frigorífico doméstico es la parrilla que se encuentra detrás. El condensador hace que ese gas ceda calor y se enfríe hasta su temperatura de condensación y se convierta en líquido. A la salida en 3 se trata de un líquido a alta presión. El líquido, a alta presión, llega al dispositivo de expansión 4. Este dispositivo, puede ser de distintos tipos, como verás más adelante, pero su función es la de bajar la presión del fluido mediante una expansión. Eso produce una bajada inmediata de la temperatura del fluido. Recuerda que la temperatura de ebullición depende de la presión, y al disminuir ésta, la nueva temperatura de ebullición es mucho menor que la anterior. El líquido frigorígeno estaría a una temperatura superior a la de ebullición a esa nueva presión, pero como eso no es posible, se evapora parcialmente para disminuir la temperatura hasta adecuarla a la nueva presión. Ese fenómeno se denomina evaporación flash. A la salida del dispositivo, en 5, tenemos, por lo tanto, una mezcla de líquido y gas a baja presión. La mezcla entra en el punto 6 en el evaporador. Para tu referencia, ese es el circuito que está dentro del frigorífico, enfriando su contenido. En el evaporador el fluido coge calor del contenido de la cámara frigorífica y hierve, pasando todo el líquido a gas. A la salida del evaporador, en 7, tenemos un gas a baja presión y baja temperatura.  El gas a baja presión llega a 8. Desde el punto 7 al punto 8 se ha calentado un poco más para asegurarnos de que al compresor no le llegue nada de líquido, ya que sería causa de avería. El ciclo comienza de nuevo al aumentar la presión y la temperatura del gas en el compresor.

Esta serie de procesos se denomina ciclo de refrigeración. El ciclo de refrigeración simple se compone de los cuatro procesos fundamentales:

• Expansión.
• Evaporación.
• Compresión.
• Condensación.