Geladeira - Refrigerator

Alimentos em uma geladeira com a porta aberta
Exterior de uma geladeira Samsung

Um refrigerador (coloquialmente refrigerador ) é um eletrodoméstico comercial e doméstico que consiste em um compartimento isolado termicamente e uma bomba de calor (mecânica, eletrônica ou química) que transfere calor de seu interior para seu ambiente externo para que seu interior seja resfriado a uma temperatura abaixo de temperatura do quarto. O refrigerador deve ser mantido a uma temperatura igual ou inferior a 4 ° C (40 ° F) e o freezer deve ser regulado para 0 ° F (-18 ° C). A refrigeração é uma técnica essencial de armazenamento de alimentos em todo o mundo. A temperatura mais baixa diminui a taxa de reprodução das bactérias , portanto, o refrigerador reduz a taxa de deterioração . Uma geladeira mantém a temperatura alguns graus acima do ponto de congelamento da água. A faixa de temperatura ideal para armazenamento de alimentos perecíveis é de 3 a 5 ° C (37 a 41 ° F). Um dispositivo semelhante que mantém a temperatura abaixo do ponto de congelamento da água é chamado de freezer . A geladeira substituiu a geladeira , que havia sido um eletrodoméstico comum por quase um século e meio.

Os primeiros sistemas de resfriamento para alimentos envolviam gelo. A refrigeração artificial começou em meados da década de 1750 e foi desenvolvida no início de 1800. Em 1834, foi construído o primeiro sistema de refrigeração por compressão de vapor em funcionamento . A primeira máquina comercial de fazer gelo foi inventada em 1854. Em 1913, foram inventados os refrigeradores para uso doméstico. Em 1923, a Frigidaire lançou a primeira unidade independente. A introdução do Freon na década de 1920 expandiu o mercado de refrigeradores durante a década de 1930. Os freezers domésticos como compartimentos separados (maiores do que o necessário apenas para cubos de gelo) foram introduzidos em 1940. Alimentos congelados, antes um item de luxo, tornaram-se comuns.

As unidades de congelamento são usadas em residências, bem como na indústria e no comércio. As unidades comerciais de geladeira e freezer estavam em uso por quase 40 anos antes dos modelos domésticos comuns. O estilo freezer sobre geladeira foi o estilo básico desde os anos 1940, até que as geladeiras modernas, lado a lado, quebraram a tendência. Um ciclo de compressão de vapor é usado na maioria dos refrigeradores domésticos, refrigeradores-freezers e freezers. Os refrigeradores mais novos podem incluir descongelamento automático , água gelada e gelo de um distribuidor na porta.

Os refrigeradores e freezers domésticos para armazenamento de alimentos são fabricados em diversos tamanhos. Entre os menores estão os refrigeradores do tipo Peltier, projetados para resfriar bebidas. Uma grande geladeira doméstica tem a altura de uma pessoa e pode ter cerca de 1 m de largura, com capacidade para 600 L. As geladeiras e freezers podem ser independentes ou embutidos em uma cozinha. A geladeira permite que a casa moderna mantenha os alimentos frescos por mais tempo do que antes. Os freezers permitem que as pessoas comprem alimentos perecíveis a granel e comê-los à vontade, e façam compras a granel .

História

Comercial de refrigeradores elétricos em Pittsburgh , Pensilvânia , 1926

Desenvolvimento de tecnologia

Origens antigas

Os antigos iranianos foram os primeiros a inventar uma forma de grande refrigerador evaporativo chamado yakhchāls usando espaços de armazenamento subterrâneos, uma grande estrutura acima do solo em cúpula feita com paredes grossas e equipada com coletores de vento (chamados de " badgirs" ), isolada ainda mais em uma série de "qanats ", ou um estilo de aqueduto usado no Irã antigo.

Refrigeração pré-elétrica

Nos tempos modernos, antes da invenção do refrigerador elétrico moderno, geladeiras e caixas de gelo eram usadas para fornecer armazenamento refrigerado durante a maior parte do ano. Localizados perto de lagos de água doce ou cheios de neve e gelo durante o inverno, eles já foram muito comuns. Os meios naturais ainda são usados ​​para resfriar os alimentos hoje. Nas encostas das montanhas, o escoamento da neve derretida é uma maneira conveniente de resfriar bebidas e, durante o inverno, pode-se manter o leite fresco por muito mais tempo apenas ao ar livre. A palavra "refrigerador" foi usada pelo menos já no século 17

Refrigeração artificial

Desenho mecânico
Esquema da máquina de gelo mecânica de 1841 do Dr. John Gorrie
Desenho mecânico
Dispositivo para fazer gelo de Ferdinand Carré

A história da refrigeração artificial começou quando o professor escocês William Cullen projetou uma pequena máquina de refrigeração em 1755. Cullen usou uma bomba para criar um vácuo parcial sobre um recipiente de éter dietílico , que então fervia , absorvendo o calor do ar circundante. O experimento até criou uma pequena quantidade de gelo, mas não tinha aplicação prática na época.

Em 1805, o inventor americano Oliver Evans descreveu um ciclo fechado de refrigeração por compressão de vapor para a produção de gelo por éter sob vácuo. Em 1820, o cientista britânico Michael Faraday liquefeito a amônia e outros gases usando altas pressões e baixas temperaturas, e em 1834, um expatriado americano na Grã-Bretanha, Jacob Perkins , construiu o primeiro sistema de refrigeração por compressão de vapor em funcionamento. Era um dispositivo de ciclo fechado que podia operar continuamente. Uma tentativa semelhante foi feita em 1842, pelo médico americano John Gorrie , que construiu um protótipo funcional, mas foi um fracasso comercial. O engenheiro americano Alexander Twining obteve uma patente britânica em 1850 para um sistema de compressão de vapor que usava éter.

O primeiro sistema de refrigeração de compressão de vapor prático foi construído por James Harrison , um australiano escocês. Sua patente de 1856 foi para um sistema de compressão de vapor usando éter, álcool ou amônia. Ele construiu uma máquina de fazer gelo mecânica em 1851 nas margens do rio Barwon em Rocky Point em Geelong , Victoria , e sua primeira máquina de fazer gelo comercial veio em 1854. Harrison também introduziu a refrigeração comercial por compressão de vapor para cervejarias e embalagens de carne casas, e em 1861, uma dúzia de seus sistemas estavam em operação.

O primeiro sistema de refrigeração por absorção de gás usando amônia gasosa dissolvida em água (referido como "amônia aquática") foi desenvolvido por Ferdinand Carré da França em 1859 e patenteado em 1860. Carl von Linde , um professor de engenharia da Universidade Tecnológica de Munique, na Alemanha, patenteou um método aprimorado de liquefazer gases em 1876. Seu novo processo possibilitou o uso de gases como amônia (NH 3 ), dióxido de enxofre (SO 2 ) e cloreto de metila (CH 3 Cl) como refrigerantes e eram amplamente utilizados para isso propósito até o final dos anos 1920.

Refrigeradores comerciais

As unidades comerciais de refrigeradores e congeladores, que têm muitos outros nomes, estavam em uso por quase 40 anos antes dos modelos domésticos comuns. Eles usavam sistemas de gás como amônia (R-717) ou dióxido de enxofre (R-764), que ocasionalmente vazava, tornando-os inseguros para uso doméstico. Os refrigeradores domésticos práticos foram introduzidos em 1915 e ganharam maior aceitação nos Estados Unidos na década de 1930, à medida que os preços caíam e refrigerantes sintéticos não tóxicos e não inflamáveis , como o Freon-12 (R-12), foram introduzidos. No entanto, o R-12 danificou a camada de ozônio , fazendo com que os governos proibissem seu uso em novos refrigeradores e sistemas de ar condicionado em 1994. A substituição menos prejudicial do R-12, o R-134a (tetrafluoroetano), tem sido comum uso desde 1990, mas o R-12 ainda é encontrado em muitos sistemas antigos hoje.

Um refrigerador comercial comum é o refrigerador de bebidas com frente de vidro. Esses tipos de aparelhos são normalmente projetados para condições específicas de recarga, o que significa que geralmente têm um sistema de resfriamento maior. Isso garante que eles sejam capazes de lidar com uma grande quantidade de bebidas e aberturas frequentes das portas. Como resultado, é comum que esses tipos de refrigeradores comerciais tenham um consumo de energia de mais de 4 kWh por dia. A eficiência dos refrigeradores comerciais depende principalmente do compressor que se move. Os refrigeradores podem causar danos técnicos ao compressor em certos casos. Ele pode ser restaurado ou montado novamente, dependendo do grau de dano. Outros tipos de danos, como vazamento do refrigerador, podem passar despercebidos até que surjam problemas graves. As preocupações com a saúde são as principais entre esses problemas, sendo o envenenamento por Freon o mais alarmante. Para detectar vazamentos prejudiciais desde o início, os níveis de Freon precisam ser monitorados regularmente. A manutenção de rotina regular deve evitar o risco de manter os alimentos na temperatura certa. Mesmo a menor mudança nas circunstâncias pode afetar a consistência, resultando em violações da segurança alimentar e potenciais penalidades.

Refrigeradores residenciais

Geladeira DOMELRE c. 1914

Em 1913, os primeiros refrigeradores elétricos para uso doméstico e doméstico foram inventados e produzidos por Fred W. Wolf de Fort Wayne, Indiana, com modelos consistindo em uma unidade montada em cima de uma caixa de gelo. Seu primeiro dispositivo, produzido nos anos seguintes em várias centenas de unidades, foi denominado DOMELRE . Em 1914, o engenheiro Nathaniel B. Wales de Detroit, Michigan, apresentou uma ideia para uma unidade de refrigeração elétrica prática, que mais tarde se tornou a base do Kelvinator . Uma geladeira independente, com um compressor na parte inferior do gabinete, foi inventada por Alfred Mellowes em 1916. Mellowes produziu essa geladeira comercialmente, mas foi comprada por William C. Durant em 1918, que iniciou a empresa Frigidaire para produzir geladeiras em massa . Em 1918, a empresa Kelvinator lançou o primeiro refrigerador com qualquer tipo de controle automático. O refrigerador de absorção foi inventado por Baltzar von Platen e Carl Munters da Suécia em 1922, quando eles ainda eram estudantes no Royal Institute of Technology em Estocolmo. Tornou-se um sucesso mundial e foi comercializado pela Electrolux . Outros pioneiros foram Charles Tellier , David Boyle e Raoul Pictet . Carl von Linde foi o primeiro a patentear e fabricar um refrigerador prático e compacto.

Essas unidades domiciliares geralmente exigiam a instalação das peças mecânicas, motor e compressor, no porão ou em um cômodo adjacente, enquanto a caixa fria ficava localizada na cozinha. Houve um modelo 1922 que consistiu de uma caixa de madeira fria, arrefecido a água do compressor, um cubo de gelo bandeja e uma 9 pés cúbicos (0,25 m 3 ) do compartimento, e custa $ 714. (Um Ford Modelo-T de 1922 custava cerca de US $ 476.) Em 1923, a Kelvinator detinha 80% do mercado de refrigeradores elétricos. Também em 1923, a Frigidaire lançou a primeira unidade independente. Mais ou menos nessa mesma época, começaram a aparecer armários de metal revestidos de porcelana. As bandejas de cubos de gelo foram introduzidas cada vez mais durante a década de 1920; até então, o congelamento não era uma função auxiliar do refrigerador moderno.

O refrigerador "Monitor-Top" da General Electric, lançado em 1927, custava US $ 525, com o primeiro gabinete todo em aço, projetado por Christian Steenstrup

O primeiro refrigerador a ser amplamente utilizado foi o refrigerador "Monitor-Top" da General Electric, lançado em 1927, assim chamado, pelo público, por causa de sua semelhança com a torre de arma do navio de guerra USS Monitor da década de 1860. O conjunto do compressor, que emitia muito calor, era colocado acima do gabinete e envolvido por um anel decorativo. Mais de um milhão de unidades foram produzidas. Como meio de refrigeração, esses refrigeradores usavam dióxido de enxofre , que é corrosivo para os olhos e pode causar perda de visão, queimaduras e lesões dolorosas na pele ou formato de metila , que é altamente inflamável, prejudicial aos olhos e tóxico se inalado ou ingerido.

A introdução do Freon na década de 1920 expandiu o mercado de refrigeradores durante a década de 1930 e forneceu uma alternativa mais segura e de baixa toxicidade aos refrigerantes usados ​​anteriormente. Freezers separados tornaram-se comuns durante a década de 1940; o termo para a unidade, popular na época, era congelamento profundo . Esses dispositivos, ou eletrodomésticos , não entraram em produção em massa para uso doméstico até depois da Segunda Guerra Mundial. As décadas de 1950 e 1960 testemunharam avanços técnicos como o degelo automático e a fabricação automática de gelo. Refrigeradores mais eficientes foram desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980, embora as questões ambientais tenham levado ao banimento de refrigerantes muito eficazes (Freon). Os primeiros modelos de refrigeradores (de 1916) tinham um compartimento frio para bandejas de cubos de gelo. A partir do final da década de 1920, os vegetais frescos foram processados ​​com sucesso por congelamento pela Postum Company (a precursora da General Foods ), que adquiriu a tecnologia quando comprou os direitos dos métodos de congelamento frescos bem-sucedidos de Clarence Birdseye .

Estilos de geladeiras

No início dos anos 1950, a maioria dos refrigeradores era branca, mas desde meados dos anos 1950 até os dias atuais, os designers e fabricantes colocaram cores nos refrigeradores. No final da década de 1950 / início da década de 1960, cores pastel como turquesa e rosa se tornaram populares, e cromo escovado (semelhante a um acabamento de aço inoxidável) estava disponível em alguns modelos. No final da década de 1960 e ao longo da década de 1970, as cores em tons de terra eram populares, incluindo Harvest Gold , Avocado Green e amêndoa. Na década de 1980, o preto virou moda. No final da década de 1990, o aço inoxidável entrou em voga. Desde 1961, o Color Marketing Group tenta coordenar as cores de eletrodomésticos e outros bens de consumo.

Congelador

As unidades de congelamento são usadas em residências, na indústria e no comércio. Alimentos armazenados a uma temperatura igual ou inferior a −18 ° C (0 ° F) são seguros por tempo indeterminado. A maioria dos freezers domésticos mantém temperaturas de −23 a −18 ° C (−9 a 0 ° F), embora algumas unidades apenas de freezer possam atingir −34 ° C (−29 ° F) e menos. Geralmente, os freezers do refrigerador não atingem valores inferiores a −23 ° C (−9 ° F), pois o mesmo circuito de refrigerante atende aos dois compartimentos: Baixar a temperatura do compartimento do freezer excessivamente causa dificuldades em manter a temperatura acima de zero no compartimento do refrigerador. Os freezers domésticos podem ser incluídos como um compartimento separado em uma geladeira ou podem ser um aparelho separado. Os freezers domésticos podem ser unidades verticais, semelhantes a uma geladeira, ou baús (com a tampa ou porta para cima, sacrificando a conveniência pela eficiência e imunidade parcial a quedas de energia). Muitos freezers verticais modernos vêm com um dispensador de gelo embutido na porta. Alguns modelos de luxo incluem telas e controles de termostato e, às vezes, também televisões de tela plana.

Os freezers domésticos como compartimentos separados (maiores do que o necessário apenas para cubos de gelo), ou como unidades separadas, foram introduzidos nos Estados Unidos em 1940. Alimentos congelados, antes um item de luxo, tornaram-se comuns.

Tecnologias de geladeira

Funcionamento básico de uma geladeira
Processo e componentes de um refrigerador convencional
Ciclo de compressão de vapor - A: compartimento quente (cozinha), B: compartimento frio (caixa de geladeira), I: isolamento, 1: Condensador, 2: Válvula de expansão, 3: Unidade do evaporador, 4: Compressor
Um compressor Embraco e serpentina condensadora ventilada

Refrigeradores compressores

Um ciclo de compressão de vapor é usado na maioria dos refrigeradores domésticos, refrigeradores-freezers e freezers. Neste ciclo, um refrigerante circulante como o R134a entra em um compressor como vapor de baixa pressão ou ligeiramente abaixo da temperatura do interior do refrigerador. O vapor é comprimido e sai do compressor como vapor superaquecido de alta pressão. O vapor superaquecido viaja sob pressão através de serpentinas ou tubos que constituem o condensador ; as bobinas ou tubos são resfriados passivamente pela exposição ao ar da sala. O condensador resfria o vapor, que se liquefaz. Conforme o refrigerante sai do condensador, ele ainda está sob pressão, mas agora está apenas ligeiramente acima da temperatura ambiente. Este refrigerante líquido é forçado através de um dispositivo de medição ou estrangulamento, também conhecido como válvula de expansão (essencialmente uma constrição do tamanho de um orifício de alfinete na tubulação) para uma área de pressão muito mais baixa. A diminuição repentina na pressão resulta na evaporação instantânea de uma porção (normalmente cerca de metade) do líquido. O calor latente absorvido por essa evaporação instantânea é extraído principalmente do refrigerante líquido ainda adjacente, um fenômeno conhecido como autorrrefecimento . Este refrigerante frio e parcialmente vaporizado continua através das bobinas ou tubos da unidade evaporadora. Um ventilador sopra ar do compartimento ("ar de caixa") através dessas bobinas ou tubos e o refrigerante vaporiza completamente, extraindo mais calor latente do ar de caixa. Este ar resfriado é devolvido ao compartimento da geladeira ou do freezer, e assim mantém o ar da caixa frio. Observe que o ar frio no refrigerador ou no freezer ainda está mais quente do que o refrigerante no evaporador. O refrigerante sai do evaporador, agora totalmente vaporizado e ligeiramente aquecido, e retorna à entrada do compressor para continuar o ciclo.

Os refrigeradores domésticos modernos são extremamente confiáveis ​​porque o motor e o compressor são integrados em um recipiente soldado, "unidade selada", com probabilidade muito reduzida de vazamento ou contaminação. Em comparação, os compressores de refrigeração acoplados externamente, como os do ar condicionado de automóveis, inevitavelmente vazam fluido e lubrificante pelas vedações do eixo. Isso leva a uma necessidade de recarga periódica e, se ignorado, possível falha do compressor.

Projetos de compartimento duplo

Os refrigeradores com dois compartimentos precisam de um projeto especial para controlar o resfriamento dos compartimentos do refrigerador ou do freezer. Normalmente, os compressores e as bobinas do condensador são montados na parte superior do gabinete, com um único ventilador para resfriar os dois. Esse arranjo tem algumas desvantagens: cada compartimento não pode ser controlado de forma independente e o ar mais úmido da geladeira é misturado com o ar seco do freezer.

Alguns fabricantes oferecem modelos de compressores duplos. Esses modelos têm compartimentos separados para freezer e refrigerador que operam independentemente uns dos outros, às vezes montados em um único gabinete. Cada um tem seu próprio compressor, condensador e evaporador, isolamento, termostato e porta separados.

Um híbrido entre os dois designs está usando um ventilador separado para cada compartimento, a abordagem Dual Fan. Isso permite controle e fluxo de ar separados em um único sistema de compressor.

Frigoríficos de absorção

Um refrigerador de absorção funciona de maneira diferente de um refrigerador com compressor, usando uma fonte de calor , como a combustão de gás liquefeito de petróleo , energia solar térmica ou um elemento de aquecimento elétrico. Essas fontes de calor são muito mais silenciosas do que o motor do compressor em uma geladeira típica. Um ventilador ou bomba podem ser as únicas peças mecânicas móveis; confiar na convecção é considerado impraticável.

Outros usos de um refrigerador de absorção (ou "resfriador") incluem grandes sistemas usados ​​em prédios de escritórios ou complexos como hospitais e universidades. Esses grandes sistemas são usados ​​para resfriar uma solução de salmoura que circula pelo prédio.

Geladeiras de efeito peltier

O efeito Peltier usa eletricidade para bombear calor diretamente; refrigeradores que empregam esse sistema às vezes são usados ​​para acampar ou em situações em que o ruído não é aceitável. Eles podem ser totalmente silenciosos (se um ventilador para a circulação de ar não estiver instalado), mas são menos eficientes em termos de energia do que outros métodos.

Geladeiras de temperatura ultrabaixa

Os freezers de "ultra-frio" ou " ultra-baixa temperatura (ULT) " (normalmente −80  ° C ou −86  ° C), usados ​​para armazenar amostras biológicas, geralmente empregam dois estágios de resfriamento, mas em cascata. O estágio de temperatura mais baixa usa metano , ou um gás semelhante, como refrigerante, com seu condensador mantido em torno de −40  ° C por um segundo estágio que usa um refrigerante mais convencional. Marcas bem conhecidas incluem Forma e Revco (ambas agora Thermo Scientific). Para temperaturas muito mais baixas (em torno de -196  ° C), os laboratórios geralmente compram nitrogênio líquido , mantido em um frasco Dewar , no qual as amostras são suspensas. Os freezers torácicos criogênicos podem atingir temperaturas de até -150  ° C e podem incluir nitrogênio líquido de reserva.

Outras geladeiras

As alternativas para o ciclo de compressão de vapor que não estão na produção em massa atual incluem:

Arquitetura

Muitos refrigeradores / freezers modernos têm o freezer na parte superior e a geladeira na parte inferior. A maioria dos refrigeradores-freezers - exceto para modelos de descongelamento manual ou unidades mais baratas - usa o que parece ser dois termostatos. Apenas o compartimento do refrigerador tem a temperatura adequadamente controlada. Quando a geladeira esquenta muito, o termostato inicia o processo de resfriamento e um ventilador circula o ar em torno do freezer. Durante esse tempo, a geladeira também fica mais fria. O botão de controle do freezer controla apenas a quantidade de ar que flui para o refrigerador por meio de um sistema de amortecimento. Mudar a temperatura do refrigerador inadvertidamente mudará a temperatura do freezer na direção oposta. [carece de fontes?] Alterar a temperatura do freezer não terá efeito sobre a temperatura do refrigerador. O controle do freezer também pode ser ajustado para compensar qualquer ajuste do refrigerador.

Isso significa que o refrigerador pode ficar muito quente. No entanto, como apenas o ar suficiente é desviado para o compartimento do refrigerador, o freezer geralmente readquire a temperatura definida rapidamente, a menos que a porta seja aberta. Quando uma porta é aberta, seja na geladeira ou no freezer, o ventilador em algumas unidades para imediatamente para evitar o acúmulo excessivo de gelo na bobina do evaporador do freezer, porque essa bobina está resfriando duas áreas. Quando o freezer atinge a temperatura, a unidade é desligada independentemente da temperatura do refrigerador. Os refrigeradores computadorizados modernos não usam o sistema de amortecimento. O computador gerencia a velocidade do ventilador para ambos os compartimentos, embora o ar ainda seja soprado do freezer.

Recursos

O interior de uma geladeira doméstica contendo uma grande variedade de itens alimentares de uso diário

Os refrigeradores mais novos podem incluir:

  • Descongelação automática
  • Um aviso de falha de energia que alerta o usuário piscando um display de temperatura. Pode indicar a temperatura máxima atingida durante a falha de energia e se os alimentos congelados descongelaram ou podem conter bactérias nocivas.
  • Água gelada e gelo de um distribuidor na porta. A distribuição de água e gelo tornou-se disponível na década de 1970. Em alguns refrigeradores, o processo de fabricação de gelo é integrado para que o usuário não precise usar bandejas de gelo manualmente. Alguns refrigeradores têm resfriadores de água e sistemas de filtragem de água.
  • Rolos de gabinete que permitem a abertura da geladeira para uma limpeza mais fácil
  • Prateleiras e bandejas ajustáveis
  • Um indicador de status que avisa quando é hora de trocar o filtro de água
  • Um transportador de gelo interno, que realoca o armazenamento da máquina de fazer gelo para a porta do freezer e economiza aproximadamente 60 litros (2 pés cúbicos) de espaço utilizável no freezer. Também é removível e ajuda a evitar o entupimento do mecanismo de fabricação de gelo.
  • Uma zona de resfriamento nas prateleiras da porta da geladeira. O ar da seção do freezer é desviado para a porta da geladeira, para resfriar o leite ou suco armazenado na prateleira da porta.
  • Uma porta rebatível embutida na porta principal do refrigerador, dando fácil acesso aos itens mais usados, como leite, economizando energia por não ter que abrir a porta principal.
  • Uma função Fast Freeze para resfriar alimentos rapidamente, operando o compressor por um período de tempo predeterminado e, assim, diminuindo temporariamente a temperatura do freezer abaixo dos níveis normais de operação. Recomenda-se usar este recurso várias horas antes de adicionar mais de 1 kg de alimentos não congelados ao congelador. Para freezers sem esse recurso, reduzir a configuração de temperatura para o mais frio terá o mesmo efeito.
  • Descongelamento do congelador: As unidades de congelamento antecipadas acumularam cristais de gelo ao redor das unidades de congelamento. Isso foi resultado da umidade introduzida nas unidades quando as portas do freezer foram abertas, condensando nas partes frias e, em seguida, congelando. Este acúmulo de gelo exigia o descongelamento periódico ("descongelamento") das unidades para manter sua eficiência. As unidades de descongelamento manual (referido como cíclico) ainda estão disponíveis. Avanços no descongelamento automático eliminando a tarefa de descongelamento foram introduzidos na década de 1950, mas não são universais, devido ao desempenho energético e ao custo. Essas unidades utilizavam um balcão que só degelava o compartimento do freezer (Freezer Chest) quando um determinado número de aberturas de porta era feito. As unidades eram apenas um pequeno cronômetro combinado com um fio de aquecedor elétrico que aquecia as paredes do freezer por um curto período de tempo para remover todos os vestígios de gelo. Além disso, as primeiras unidades apresentavam compartimentos de congelador localizados dentro do refrigerador maior e acessados ​​abrindo-se a porta do refrigerador e, em seguida, a porta interna menor do congelador; unidades com um compartimento de congelador totalmente separado foram introduzidas no início dos anos 1960, tornando-se o padrão da indústria em meados daquela década.

Esses compartimentos de congelador mais antigos eram o principal corpo de resfriamento do refrigerador e mantinham apenas uma temperatura de cerca de -6 ° C (21 ° F), que é adequada para guardar alimentos por uma semana.

  • Aquecedor de manteiga: no início da década de 1950, a patente do condicionador de manteiga foi registrada e publicada pelo inventor Nave Alfred E. Esse recurso deveria "fornecer um novo e melhorado recipiente de armazenamento de alimentos para armazenar manteiga ou semelhante, que pode ser rápida e facilmente removido do armário da geladeira para fins de limpeza. " Por causa do grande interesse pela invenção, empresas no Reino Unido, Nova Zelândia e Austrália começaram a incluir o recurso na produção em massa de refrigeradores e logo se tornou um símbolo da cultura local. No entanto, não muito depois disso foi retirado da produção, pois, de acordo com as empresas, essa era a única maneira de atender às novas regulamentações ecológicas e consideraram ineficiente ter um gerador de calor dentro de uma geladeira comercial .

Avanços posteriores incluíram unidades de gelo automáticas e unidades de congelamento autocompartimentadas.

Tipos de refrigeradores domésticos

Os refrigeradores e freezers domésticos para armazenamento de alimentos são fabricados em diversos tamanhos. Entre as menores está uma geladeira Peltier de 4 L, anunciada como sendo capaz de armazenar 6 latas de cerveja. Um grande refrigerador doméstico tem a altura de uma pessoa e pode ter cerca de 1 m de largura, com capacidade para 600 L. Alguns modelos para pequenas famílias cabem sob superfícies de trabalho de cozinha, geralmente com cerca de 86 cm de altura. Os refrigeradores podem ser combinados com os freezers, empilhados com o refrigerador ou o freezer acima, abaixo ou lado a lado. Um refrigerador sem compartimento de armazenamento de alimentos congelados pode ter uma pequena seção apenas para fazer cubos de gelo. Os freezers podem ter gavetas para guardar alimentos ou podem não ter divisões (freezers horizontais).

Geladeiras e freezers podem ser independentes ou embutidos em uma cozinha.

Três classes distintas de refrigeradores são comuns:

Refrigeradores compressores

  • Os refrigeradores com compressor são de longe o tipo mais comum; eles fazem um ruído perceptível, mas são mais eficientes e oferecem maior efeito de resfriamento. Os refrigeradores com compressor portátil para veículos recreativos (RV) e camping são caros, mas eficazes e confiáveis. As unidades de refrigeração para aplicações comerciais e industriais podem ser feitas em vários tamanhos, formas e estilos para atender às necessidades do cliente. Os refrigeradores comerciais e industriais podem ter seus compressores localizados longe do gabinete (semelhante aos condicionadores de ar de sistema split ) para reduzir o incômodo com o ruído e reduzir a carga do ar condicionado em climas quentes.

Refrigerador de absorção

  • Os refrigeradores de absorção podem ser usados ​​em caravanas e reboques e em residências sem eletricidade, como fazendas ou cabanas rurais, onde têm uma longa história. Eles podem ser alimentados por qualquer fonte de calor: gás (natural ou propano) ou querosene sendo comum. Os modelos feitos para camping e RV geralmente têm a opção de funcionar (de forma ineficiente) com bateria de 12 volts.

Geladeiras peltier

  • Os refrigeradores Peltier são alimentados por eletricidade, geralmente de 12 volts DC, mas há refrigeradores de vinho com energia elétrica disponíveis. Os refrigeradores Peltier são baratos, mas ineficientes e tornam-se progressivamente mais ineficientes com maior efeito de resfriamento; muito dessa ineficiência pode estar relacionada ao diferencial de temperatura na curta distância entre os lados "quente" e "frio" da célula Peltier . As geladeiras Peltier geralmente usam dissipadores de calor e ventiladores para diminuir esse diferencial; o único ruído produzido vem do ventilador. Inverter a polaridade da voltagem aplicada às células Peltier resulta em um efeito de aquecimento em vez de resfriamento.

Outros mecanismos de resfriamento especializados podem ser usados ​​para resfriamento, mas não foram aplicados a refrigeradores domésticos ou comerciais.

Geladeira magnética

  • Os refrigeradores magnéticos são refrigeradores que atuam no efeito magnetocalórico. O efeito de resfriamento é desencadeado pela colocação de uma liga de metal em um campo magnético.
  • Os refrigeradores acústicos são refrigeradores que usam motores / alternadores alternativos lineares ressonantes para gerar um som que é convertido em calor e frio usando gás hélio comprimido. O calor é descartado e o frio encaminhado para a geladeira.

Eficiência energética

Rótulo energético europeu para geladeira

Em uma casa sem ar-condicionado (aquecimento e / ou refrigeração ambiente), as geladeiras consomem mais energia do que qualquer outro dispositivo doméstico. No início da década de 1990, foi realizada uma competição entre os principais fabricantes para incentivar a eficiência energética. Os modelos americanos atuais qualificados pelo Energy Star usam 50% menos energia do que os modelos médios fabricados em 1974. A unidade com maior eficiência energética fabricada nos Estados Unidos consome cerca de meio quilowatt-hora por dia (equivalente a 20 W continuamente). Mas mesmo unidades comuns são bastante eficientes; algumas unidades menores usam menos de 0,2 kWh por dia (equivalente a 8 W continuamente). Unidades maiores, especialmente aquelas com grandes freezers e máquinas de gelo, podem usar até 4 kW · h por dia (equivalente a 170 W continuamente). A União Europeia usa uma etiqueta de classificação de eficiência energética obrigatória baseada em letras em vez do Energy Star; assim, os refrigeradores da UE no ponto de venda são rotulados de acordo com o quão eficientes são em termos de energia.

Para refrigeradores dos EUA, o Consortium on Energy Efficiency (CEE) diferencia ainda mais os refrigeradores qualificados da Energy Star. Os refrigeradores Tier 1 são aqueles que são 20% a 24,9% mais eficientes do que os padrões mínimos federais definidos pelo National Appliance Energy Conservation Act (NAECA). O nível 2 são aqueles que são 25% a 29,9% mais eficientes. O Tier 3 é a qualificação mais alta, para aqueles refrigeradores que são pelo menos 30% mais eficientes do que os padrões federais. Cerca de 82% dos refrigeradores qualificados Energy Star são Tier 1, com 13% qualificados como Tier 2 e apenas 5% no Tier 3.

Além do estilo padrão de refrigeração por compressor usado em refrigeradores e freezers domésticos normais, existem tecnologias como refrigeração por absorção e refrigeração magnética . Embora esses projetos geralmente usem uma quantidade muito maior de energia em comparação com a refrigeração do compressor, outras qualidades, como operação silenciosa ou a capacidade de usar gás podem favorecer essas unidades de refrigeração em pequenos compartimentos, um ambiente móvel ou em ambientes onde a falha da unidade levaria a danos devastadores consequências.

Muitos refrigeradores fabricados nas décadas de 1930 e 1940 eram muito mais eficientes do que a maioria dos fabricados posteriormente. Isso pode ser parcialmente atribuído à adição de novos recursos, como o degelo automático, que reduziu a eficiência. Além disso, após a 2ª Guerra Mundial, o estilo da geladeira tornou-se mais importante do que a eficiência. Isso era especialmente verdadeiro nos Estados Unidos na década de 1970, quando os modelos lado a lado (conhecidos como freezers americanos fora dos Estados Unidos) com dispensadores de gelo e resfriadores de água se tornaram populares. No entanto, a redução na eficiência também surgiu em parte da redução na quantidade de isolamento para cortar custos.

Hoje

Expositor de refrigeradores modernos estilo americano / side-by-side, disponíveis para compra em uma loja

Devido à introdução de novos padrões de eficiência energética, os refrigeradores fabricados hoje são muito mais eficientes do que os fabricados na década de 1930; eles consomem a mesma quantidade de energia, embora sejam três vezes maiores.

A eficiência de geladeiras mais antigas pode ser melhorada descongelando (se a unidade for manual) e limpando-as regularmente, substituindo as vedações das portas velhas e gastas por novas, ajustando o termostato para acomodar o conteúdo real (uma geladeira não precisa estar mais fria do que 4 ° C (39 ° F) para armazenar bebidas e itens não perecíveis) e também substituir o isolamento, quando aplicável. Alguns locais recomendam a limpeza das bobinas do condensador a cada mês ou assim em unidades com bobinas na parte traseira, para adicionar vida às bobinas e não sofrer uma deterioração imperceptível na eficiência por um período prolongado, a unidade deve ser capaz de ventilar ou "respirar" com espaços em torno da parte frontal, traseira, laterais e acima da unidade. Se o refrigerador usa um ventilador para manter o condensador resfriado, ele deve ser limpo ou reparado, de acordo com as recomendações individuais do fabricante.

Descongelação automática

Geladeiras ou freezers sem gelo usam ventiladores elétricos para resfriar o compartimento apropriado. Isso poderia ser chamado de refrigerador de "ventilação forçada", enquanto as unidades de degelo manual dependem do ar mais frio na parte inferior, em comparação com o ar quente na parte superior, para atingir o resfriamento adequado. O ar é aspirado por um duto de entrada e passado pelo evaporador, onde é resfriado, o ar é então circulado por todo o gabinete através de uma série de dutos e ventiladores. Como o ar que passa pelo evaporador é supostamente quente e úmido, o gelo começa a se formar no evaporador (especialmente no evaporador do freezer). Em modelos mais baratos e / ou mais antigos, um ciclo de degelo é controlado por meio de um temporizador mecânico. Este temporizador é configurado para desligar o compressor e o ventilador e energizar um elemento de aquecimento localizado próximo ou ao redor do evaporador por cerca de 15 a 30 minutos a cada 6 a 12 horas. Isso derrete qualquer gelo acumulado e permite que a geladeira funcione normalmente mais uma vez. Acredita-se que as unidades frost free têm uma tolerância mais baixa para o gelo, devido ao seu condicionador de ar como as serpentinas do evaporador. Portanto, se uma porta for deixada aberta acidentalmente (principalmente o freezer), o sistema de degelo pode não remover todo o gelo, neste caso, o freezer (ou geladeira) deve ser descongelado.

Se o sistema de degelo derreter todo o gelo antes que o período de degelo programado termine, um pequeno dispositivo (chamado de limitador de degelo) atua como um termostato e desliga o elemento de aquecimento para evitar uma flutuação de temperatura muito grande, ele também evita rajadas de ar quente quando o sistema for reiniciado, deve terminar de descongelar mais cedo. Em alguns modelos iniciais de frost-free, o limitador de degelo também envia um sinal para o temporizador de degelo para ligar o compressor e o ventilador assim que desligar o elemento de aquecimento antes que o ciclo de degelo cronometrado termine. Quando o ciclo de degelo é concluído, o compressor e o ventilador podem reiniciar o ciclo.

Os refrigeradores freezer, incluindo alguns refrigeradores / freezers que usavam uma placa fria na seção da geladeira em vez do fluxo de ar da seção do freezer, geralmente não desligam os ventiladores da geladeira durante o descongelamento. Isso permite que os consumidores deixem os alimentos descobertos no compartimento principal da geladeira e também ajuda a manter os vegetais úmidos. Este método também ajuda a reduzir o consumo de energia, porque o refrigerador está acima do ponto de congelamento e pode passar o ar mais quente que o congelante pelo evaporador ou placa fria para auxiliar no ciclo de descongelamento.

Inversor

Geladeira em loja rural

Com o advento dos compressores inversores digitais , o consumo de energia é ainda mais reduzido do que um compressor de motor de indução de velocidade única e, portanto, contribui com muito menos gases de efeito estufa.

O consumo de energia de uma geladeira também depende do tipo de refrigeração que está sendo feita. Por exemplo, refrigeradores com inversor consomem comparativamente menos energia do que um refrigerador sem inversor típico. Em um refrigerador com inversor, o compressor é usado condicionalmente de acordo com os requisitos. Por exemplo, um refrigerador com inversor pode usar menos energia durante os invernos do que durante os verões. Isso ocorre porque o compressor funciona por menos tempo do que durante o verão.

Além disso, os modelos mais novos de refrigeradores com compressor inversor levam em consideração várias condições externas e internas para ajustar a velocidade do compressor e, assim, otimizar o resfriamento e o consumo de energia. A maioria deles utiliza pelo menos 4 sensores que ajudam a detectar variações na temperatura externa, temperatura interna devido à abertura da porta da geladeira ou retenção de alimentos novos dentro; umidade e padrões de uso. Dependendo das entradas do sensor, o compressor ajusta sua velocidade. Por exemplo, se a porta for aberta ou comida nova for guardada, o sensor detecta um aumento na temperatura dentro da cabine e sinaliza ao compressor para aumentar sua velocidade até que uma temperatura pré-determinada seja atingida. Depois disso, o compressor funciona a uma velocidade mínima para apenas manter a temperatura interna. O compressor normalmente funciona entre 1200 e 4500 RPM. Os compressores inversores não só otimizam o resfriamento, mas também são superiores em termos de durabilidade e eficiência energética. Um dispositivo consome o máximo de energia e sofre desgaste máximo quando é ligado. Como um compressor inversor nunca se desliga e, em vez disso, funciona em velocidades variadas, ele minimiza o desgaste e o uso de energia. A LG desempenhou um papel significativo na melhoria dos compressores inversores como os conhecemos, reduzindo os pontos de fricção no compressor e, assim, introduzindo os compressores inversores lineares. Convencionalmente, todos os refrigeradores domésticos usam um acionamento alternativo conectado ao pistão. Mas em um compressor com inversor linear, o pistão, que é um ímã permanente, está suspenso entre dois eletroímãs. O AC muda os pólos magnéticos do eletroímã, o que resulta no empurra e puxa que comprime o refrigerante. A LG afirma que isso ajuda a reduzir o consumo de energia em 32% e o ruído em 25% em comparação com seus compressores convencionais.

Fator de forma

O design físico dos refrigeradores também desempenha um grande papel em sua eficiência energética. O mais eficiente é o freezer tipo baú, já que seu design de abertura superior minimiza a convecção ao abrir as portas, reduzindo a quantidade de ar úmido e quente que entra no freezer. Por outro lado, os dispensadores de gelo internos causam maior vazamento de calor, contribuindo para o aumento do consumo de energia.

Efeito no estilo de vida

A geladeira permite que as famílias mantenham os alimentos frescos por mais tempo do que antes. A melhoria mais notável é para carnes e outros produtos altamente perecíveis, que precisavam ser refinados para ganhar qualquer coisa que se parecesse com a vida útil. (Por outro lado, geladeiras e freezers também podem ser abastecidos com alimentos processados, de cozimento rápido e menos saudáveis.) A refrigeração em trânsito permite desfrutar de alimentos de lugares distantes.

Produtos lácteos, carnes, peixes, aves e vegetais podem ser mantidos refrigerados no mesmo espaço da cozinha (embora a carne crua deva ser mantida separada de outros alimentos por razões de higiene ).

Os freezers permitem que as pessoas comprem alimentos a granel e comê-los sem pressa, e as compras a granel economizam dinheiro . O sorvete, uma commodity popular do século 20, antes só podia ser obtido viajando até o local onde o produto era feito e consumindo-o na hora. Agora é um alimento comum. O gelo sob encomenda não só aumenta o prazer de bebidas frias, mas é útil para primeiros socorros e para bolsas de frio que podem ser mantidas congeladas para piqueniques ou em caso de emergência.

Zonas e classificações de temperatura

Unidades residenciais

A capacidade de um refrigerador é medida em litros ou pés cúbicos. Normalmente, o volume de um refrigerador-freezer combinado é dividido em 1/3 a 1/4 do volume alocado para o freezer, embora esses valores sejam altamente variáveis.

As configurações de temperatura para os compartimentos do refrigerador e do congelador geralmente recebem números arbitrários dos fabricantes (por exemplo, 1 a 9, do mais quente ao mais frio), mas geralmente 3 a 5 ° C (37 a 41 ° F) é ideal para o compartimento do refrigerador e −18 ° C (0 ° F) para o freezer. Alguns refrigeradores devem estar dentro de certos parâmetros de temperatura externa para funcionar corretamente. Isso pode ser um problema ao colocar unidades em uma área inacabada, como uma garagem.

Alguns refrigeradores estão agora divididos em quatro zonas para armazenar diferentes tipos de alimentos:

  • −18 ° C (0 ° F) (freezer)
  • 0 ° C (32 ° F) (zona de carne)
  • 5 ° C (41 ° F) (zona de resfriamento)
  • 10 ° C (50 ° F) ( mais nítido )

Os freezers europeus e os refrigeradores com compartimento de congelamento têm um sistema de classificação de quatro estrelas para classificar os freezers.

  • [∗]: temperatura mínima = -6 ° C (21 ° F).
O tempo máximo de armazenamento para alimentos (pré-congelados) é de 1 semana
  • [∗∗]: temperatura mínima = −12 ° C (10 ° F).
O tempo máximo de armazenamento para alimentos (pré-congelados) é de 1 mês
  • [∗∗∗]: temperatura mínima = −18 ° C (0 ° F).
O tempo máximo de armazenamento para alimentos (pré-congelados) é entre 3 e 12 meses
dependendo do tipo (carne, vegetais, peixe, etc.)
  • [∗∗∗∗]: temperatura mínima = −18 ° C (0 ° F).
O tempo máximo de armazenamento para alimentos pré-congelados ou congelados de fresco é entre 3 e 12 meses

Embora as classificações de três e quatro estrelas especifiquem os mesmos tempos de armazenamento e a mesma temperatura mínima de −18 ° C (0 ° F), apenas um freezer de quatro estrelas se destina a congelar alimentos frescos e pode incluir uma função de "congelamento rápido" ( opera o compressor continuamente, até −26 ° C (−15 ° F)) para facilitar isso. Três (ou menos) estrelas são usadas para compartimentos de alimentos congelados que são adequados apenas para armazenar alimentos congelados; a introdução de alimentos frescos em tal compartimento pode resultar em aumentos de temperatura inaceitáveis. Essa diferença na categorização é mostrada no design do logotipo de 4 estrelas, onde as três estrelas "padrão" são exibidas em uma caixa usando cores "positivas", denotando a mesma operação normal de um freezer de 3 estrelas, e a quarta estrela mostrando a função adicional de alimentos frescos / congelamento rápido é prefixado à caixa em cores "negativas" ou com outra formatação distinta.

A maioria dos refrigeradores europeus inclui uma seção de geladeira úmida (que requer descongelamento (automático) em intervalos irregulares) e uma seção de freezer (raramente congelada).

Temperaturas de refrigeração comercial

(do mais quente para o mais frio)

Geladeiras
2 a 3 ° C (35 a 38 ° F), e não superior à temperatura máxima do refrigerador a 5 ° C (41 ° F)
Congelador, alcance
−23 a −15 ° C (−10 a +5 ° F)
Freezer, walk-in
−23 a −18 ° C (−10 a 0 ° F)
Freezer, Sorvete
−29 a −23 ° C (−20 a −10 ° F)

Disposição

1941 Anúncio do refrigerador a gás Servel Electrolux (absorção), projetado por Norman Bel Geddes . Em 1998, o CPSC alertou que as unidades antigas ainda em uso podiam ser mortais e ofereceu uma recompensa de US $ 100 mais custos de descarte aos consumidores que descartassem adequadamente seus antigos Servels.

Uma preocupação ambiental cada vez mais importante é o descarte de refrigeradores antigos - inicialmente porque o refrigerante Freon danifica a camada de ozônio - mas, à medida que os refrigeradores da geração anterior se desgastam, a destruição do isolamento com CFC também causa preocupação. Os refrigeradores modernos geralmente usam um refrigerante chamado HFC-134a ( 1,1,1,2-tetrafluoroetano ), que não esgota a camada de ozônio, ao contrário do Freon. Um R-134a está se tornando muito incomum na Europa. Em vez disso, refrigerantes mais novos estão sendo usados. O principal refrigerante usado agora é o R-600a, ou isobutano, que tem um efeito menor na atmosfera se liberado. Houve relatos de refrigeradores explodindo se o refrigerante vazar isobutano na presença de uma faísca. Se o refrigerante vazar para a geladeira, nos momentos em que a porta não está sendo aberta (como durante a noite), a concentração de refrigerante no ar dentro da geladeira pode se acumular para formar uma mistura explosiva que pode ser inflamada por uma faísca do termostato ou quando a luz acende quando a porta é aberta, resultando em casos documentados de sérios danos à propriedade e ferimentos ou mesmo morte na explosão resultante.

O descarte de refrigeradores descartados é regulamentado, geralmente exigindo a remoção de portas por razões de segurança. Crianças brincando de esconde-esconde foram asfixiadas enquanto se escondiam dentro de geladeiras descartadas, principalmente em modelos mais antigos com portas trancadas, em um fenômeno chamado morte de geladeira . Desde 2 de agosto de 1956, de acordo com a lei federal dos Estados Unidos, as portas das geladeiras não podem mais travar e podem ser abertas por dentro. As unidades modernas usam uma gaxeta magnética da porta que mantém a porta selada, mas permite que ela seja aberta por dentro. Esta junta foi inventada, desenvolvida e fabricada por Max Baermann (1903–1984) de Bergisch Gladbach / Alemanha.

Com relação aos custos totais do ciclo de vida, muitos governos oferecem incentivos para encorajar a reciclagem de refrigeradores antigos. Um exemplo é o programa de refrigeradores Phoenix lançado na Austrália. Este incentivo do governo pegou geladeiras velhas, pagando seus proprietários para "doar" a geladeira. A geladeira foi então reformada, com novas vedações nas portas, uma limpeza minuciosa e a retirada de itens, como a tampa que fica presa na parte de trás de muitas unidades mais antigas. As geladeiras resultantes, agora mais de 10% mais eficientes, foram então distribuídas para famílias de baixa renda.

Galeria

Dentro de um refrigerador familiar normal - foto de 360 ​​°
( vista como um panorama interativo de 360 ​​° )

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos