Como funciona uma geladeira: dispositivo e princípio de funcionamento dos principais tipos de geladeiras

Uma compreensão clara da estrutura e dos processos que ocorrem dentro da unidade de refrigeração ajuda a prolongar a vida útil do equipamento. Entender o princípio de funcionamento do refrigerador não é difícil. Em qualquer modelo, ele consiste na criação de um ambiente frio através da absorção de calor na parte interna do objeto e sua posterior remoção para fora do aparelho.

Você aprenderá tudo sobre como funcionam os refrigeradores com diferentes princípios de funcionamento no artigo que apresentamos. Falaremos sobre as particularidades da estrutura e as regras de operação relacionadas. Nossos conselhos ajudarão a proteger as máquinas de refrigeração contra falhas prematuras e poupá-lo da necessidade de reparos.

Princípio de funcionamento dos principais tipos de refrigeradores

O equipamento de refrigeração é utilizado em muitas áreas de atividade. É indispensável no dia a dia e é impossível imaginar o pleno funcionamento de oficinas de produção em empresas, áreas comerciais e estabelecimentos de alimentação.

Dependendo da finalidade e área de aplicação, distinguem-se vários tipos principais de aparelhos: de absorção, de vórtice, termoelétricos e de compressão.

O tipo de compressão é o mais difundido, por isso vamos analisá-lo com mais detalhes na próxima seção. Por enquanto, vamos destacar as principais diferenças entre todas as 4 estruturas.

Funcionamento da técnica de absorção

No sistema de instalações do tipo absorção, circulam duas substâncias – o refrigerante e o absorvente. As funções do refrigerante são geralmente desempenhadas pela amônia e, mais raramente, pelo acetileno, metanol, freon ou solução de brometo de lítio.

O absorvente é um líquido que possui capacidade de absorção suficiente. Pode ser ácido sulfúrico, água, entre outros.

Todo o funcionamento do equipamento baseia-se no princípio da absorção, que implica a absorção de uma substância por outra. A estrutura consiste em vários componentes principais – evaporador, absorvedor, condensador, válvulas de regulagem, gerador e bomba.

Os elementos do sistema são conectados por tubos, formando um circuito fechado único. O resfriamento das câmaras ocorre por meio de energia térmica.

O processo é realizado da seguinte maneira:

• o agente refrigerante, dissolvido no líquido, penetra no evaporador;
• do concentrado, liberam-se vapores de amônia que fervem a 33 graus, resfriando o objeto;
• a substância passa para o absorvedor, onde é novamente absorvida pelo absorvente;
• a bomba transfere a solução para o gerador, aquecido por uma determinada fonte de calor;
• a substância entra em ebulição e os vapores de amônia liberados vão para o condensador;
• o refrigerante esfria e se transforma em líquido;
• o fluido de trabalho passa pela válvula de expansão, é comprimido e enviado ao evaporador.

Como resultado, a amônia circulando no circuito fechado retira calor da câmara refrigerada ao entrar no evaporador. E o libera para o ambiente externo quando está no condensador. Os ciclos se reproduzem ininterruptamente.

Como a unidade não pode ser desligada, não é muito econômica e apresenta alto consumo de energia. Se esse equipamento falhar, provavelmente não será possível repará-lo.

A dependência dos aparelhos de absorção em relação a flutuações de tensão, corrente e outros parâmetros da rede elétrica é mínima. Os tamanhos compactos permitem instalá-los facilmente em qualquer local conveniente.

Na construção desses dispositivos não há elementos móveis e de atrito volumosos, portanto eles têm baixo nível de ruído. Os aparelhos são adequados para edifícios cuja rede elétrica está sujeita a picos de carga constantes e para locais onde não há fornecimento de eletricidade contínuo.

O princípio de absorção é implementado em unidades de refrigeração industriais, pequenos refrigeradores para carros e escritórios. Às vezes, é encontrado em alguns modelos domésticos que funcionam a gás natural.

Princípio de ação dos modelos termoelétricos

A redução da temperatura na câmara do refrigerador termoelétrico é alcançada por meio de um sistema especial que remove o calor de acordo com o efeito Peltier. Ele implica a absorção de calor na junção de dois condutores diferentes quando a corrente elétrica passa por ela.

A construção dos refrigeradores consiste em elementos termoelétricos em forma de cubo, feitos de metais. Eles são unidos por um único circuito elétrico. Junto com o movimento da corrente de um elemento para outro, o calor também se move.

A placa de alumínio absorve o calor do compartimento interno e então o transmite às peças cúbicas de trabalho, que, por sua vez, o redirecionam ao dissipador. Lá, graças a um ventilador, ele é expelido para fora. É assim que funcionam os minirrefrigeradores portáteis e as bolsas com efeito de refrigeração.

Na maioria dos modelos de aparelhos de refrigeração termoelétricos, ao inverter a polaridade da alimentação, é possível obter não apenas frio, mas também calor – até 60 graus Celsius. Esta função é utilizada para aquecer alimentos.

Este equipamento é utilizado em camping, na área de equipamentos para automóveis de passeio, iates e barcos a motor, sendo frequentemente instalado em casas de campo e outros locais onde seja possível alimentar o dispositivo com tensão de rede de 12 V.

Nos produtos termoelétricos, existe um mecanismo especial de segurança que os desliga em caso de sobreaquecimento das peças de trabalho ou falha do sistema de ventilação.

Entre as vantagens desse método de funcionamento estão a alta confiabilidade e o nível de ruído bastante baixo durante a operação dos aparelhos. Entre as desvantagens estão o alto custo e a sensibilidade às temperaturas externas.

Características do equipamento em resfriadores de vórtice

Nos aparelhos desta categoria, há um compressor. Ele comprime o ar, que posteriormente se expande nos blocos de resfriadores de vórtice instalados. O objeto é resfriado devido à expansão repentina do ar comprimido.

Os dispositivos de vórtice são duráveis e seguros: não necessitam de eletricidade, não possuem partes móveis, não contêm substâncias químicas perigosas no sistema interno de construção.

O método de resfriadores de vórtice não obteve ampla difusão, limitando-se apenas a amostras de teste. Isso se explica pelo grande consumo de ar, funcionamento muito ruidoso e capacidade de refrigeração relativamente baixa. Às vezes, os dispositivos são utilizados em empresas industriais.

Visão geral da técnica de compressão

Os refrigeradores compressor são o tipo de equipamento mais comum no uso doméstico. Eles estão presentes em quase todas as casas — consomem poucos recursos energéticos e são seguros na operação. Os modelos mais bem-sucedidos de fabricantes confiáveis servem aos seus donos por mais de 10 anos. Vamos analisar sua estrutura e os princípios pelos quais funcionam.

Características da estrutura interna

Um refrigerador doméstico clássico é um armário orientado verticalmente, equipado com uma ou duas portas. Seu corpo é fabricado em chapa de aço rígida com espessura de cerca de 0,6 mm ou plástico resistente, que alivia o peso da estrutura de suporte.

Para uma vedação de qualidade do produto, utiliza-se uma pasta com alto teor de resina de cloreto de vinila. A superfície é preparada e revestida com esmalte de qualidade aplicado com pistolas de pintura. Na fabricação dos compartimentos internos metálicos, emprega-se o chamado método de estampagem; os gabinetes de plástico são feitos pelo método de moldagem a vácuo.

As portas do aparelho consistem em chapas de aço. Nas bordas, é inserido um vedante de borracha denso que não permite a passagem do ar externo. Em algumas modificações, são incorporados fechos magnéticos.

Entre a parede interna e externa do produto, deve-se colocar uma camada de isolamento térmico, que protege o compartimento do calor que tenta penetrar do ambiente externo e evita a perda do frio gerado internamente. Para esses fins, são adequados feltro mineral ou de vidro, poliestireno expandido, poliuretano expandido.

O espaço interno é tradicionalmente dividido em duas zonas funcionais: refrigerador e congelador.

Em termos de disposição, distinguem-se:

• modelos de um compartimento;
• de dois compartimentos;
• aparelhos de múltiplos compartimentos.

Um tipo separado são os modelos Side-by-Side, que incluem dois, três ou quatro compartimentos.

Os modelos de um compartimento possuem uma única porta. Na parte superior do aparelho, há um compartimento congelador com sua própria porta, com mecanismo basculante ou de abertura; na parte inferior, o compartimento refrigerador com prateleiras ajustáveis em altura.

Nos compartimentos, é instalado um sistema de iluminação com LED ou lâmpada incandescente comum para permitir ver o que há dentro do refrigerador.

Os aparelhos do tipo 'lado a lado' são muito mais volumosos e largos que os demais. Ambos os compartimentos ocupam toda a altura do equipamento. Eles estão dispostos paralelamente um ao outro.

Nos modelos de dois compartimentos, os compartimentos internos são isolados e cada um tem sua própria porta. A disposição dos setores pode ser europeia ou asiática. A primeira opção tem o congelador na parte inferior; a segunda, na parte superior.

Componentes da estrutura

Os refrigeradores do tipo compressor não produzem frio. Eles resfriam o objeto absorvendo o calor interno e transferindo-o para o exterior.

O processo de resfriamento ocorre com a participação dos seguintes componentes:

• agente refrigerante;
• condensador;
• radiador evaporador;
• aparelho compressor;
• válvula termostática.

Como refrigerante que preenche o sistema do refrigerador, são utilizados vários tipos de freon – misturas de gases com alto nível de fluidez e baixo ponto de ebulição/evaporação. A mistura se move em um circuito fechado, transportando calor através de diferentes partes do ciclo.

Na maioria dos casos, os fabricantes utilizam o Freon 12 como elemento de trabalho para refrigeradores domésticos. Este gás incolor, com um odor específico quase imperceptível, não é tóxico para os seres humanos e não afeta o sabor e as propriedades dos alimentos armazenados nos compartimentos.

Compressor – a parte central da estrutura de qualquer refrigerador. É um aparelho inverter ou linear que força a circulação do gás no sistema, aumentando a pressão. Simplificando, o compressor do refrigerador comprime os vapores de freon e os faz se mover na direção desejada.

O equipamento pode ser equipado com um ou dois compressores. As vibrações geradas durante a operação são absorvidas pela suspensão externa ou interna. Em modelos com um par de compressores, cada câmara é controlada por um dispositivo separado.

A classificação dos compressores prevê dois subtipos:

1. Dinâmico. Força o refrigerante a se mover pela força do movimento das pás de um ventilador centrífugo ou axial. Tem uma estrutura simples, mas devido ao baixo rendimento e ao rápido desgaste sob a ação do torque, raramente é usado em equipamentos domésticos.
2. Volumétrico. Comprime o fluido de trabalho através de um dispositivo mecânico especial acionado por um motor elétrico. Pode ser do tipo pistão ou rotativo. Principalmente, são esses compressores que são instalados em refrigeradores.

Aparelho de pistão é apresentado na forma de um motor elétrico com eixo vertical, envolto em uma carcaça metálica inteiriça. Quando o relé de partida conecta a alimentação, ele ativa o virabrequim e o pistão fixado nele começa a se mover.

Um sistema de válvulas de abertura e fechamento é acionado. Como resultado, os vapores de freon são extraídos do evaporador e bombeados para o condensador.

Em caso de avarias do compressor de pistão, o reparo só é possível com o uso de equipamento profissional especializado. Qualquer desmontagem em ambiente doméstico acarreta perda de estanqueidade e impossibilidade de uso posterior.

Nos mecanismos rotativos, a pressão necessária é mantida por dois rotores que se movem em direção um ao outro. O freon entra no bolso superior localizado no início dos eixos, é comprimido e sai através do orifício inferior de pequeno diâmetro. Para reduzir o atrito, o óleo é introduzido no espaço entre os eixos.

Condensadores são construídos na forma de uma grade serpentina, fixada na parede traseira ou lateral do equipamento.

Eles têm diferentes construções, mas sempre cumprem a mesma tarefa: resfriar os vapores gasosos quentes a valores de temperatura definidos, através da condensação da substância e dissipação do calor no ambiente. Podem ser do tipo painel ou aletado tubular.

O evaporador consiste em um fino tubo de alumínio e placas de aço soldadas. Ele entra em contato com os compartimentos internos do refrigerador, remove eficazmente o calor absorvido do aparelho e reduz significativamente a temperatura nos compartimentos.

Válvula de expansão termostática é necessária para manter a pressão do fluido de trabalho em um determinado nível. Os grandes componentes do conjunto são interligados por um sistema de tubos que formam um anel fechado e estanque.

Sequência do ciclo de funcionamento

A temperatura ideal para o armazenamento prolongado de alimentos em refrigeradores de compressão é criada durante ciclos de trabalho que ocorrem um após o outro.

Eles ocorrem da seguinte maneira:

• ao conectar o aparelho à rede elétrica, o compressor é acionado, comprimindo os vapores de freon, aumentando simultaneamente sua pressão e temperatura;
• sob a ação da pressão excessiva, o fluido de trabalho quente, no estado gasoso, entra no recipiente do condensador;
• ao se mover através de um longo tubo metálico, o vapor libera o calor acumulado para o ambiente externo, esfria gradualmente até a temperatura ambiente e se transforma em líquido;
• o fluido de trabalho líquido passa pelo filtro secador, que absorve o excesso de umidade;
• o refrigerante penetra através de um estreito tubo capilar, na saída do qual sua pressão diminui;
• a substância esfria e se transforma em gás;
• o vapor resfriado chega ao evaporador e, passando por seus canais, absorve o calor dos compartimentos internos do refrigerador;
• a temperatura do freon aumenta, e ele é enviado novamente ao compressor.

Em palavras simples, o funcionamento de um refrigerador compressor é assim: o compressor circula o refrigerante em um ciclo fechado. O freon, por sua vez, muda seu estado físico graças a dispositivos especiais, coleta o calor do interior e o transporta para o exterior.

O ciclo de trabalho no sistema se repete até que os valores de temperatura definidos pelos programas do sistema sejam atingidos, e recomeça quando é detectado seu aumento.

Após o resfriamento até os parâmetros desejados, o termostato para o motor, abrindo o circuito elétrico.

Quando a temperatura nos compartimentos começa a subir, os contatos se fecham novamente, e o motor do compressor é acionado pelo relé de proteção e partida. É por isso que, durante o funcionamento do refrigerador, o ruído do motor aparece e desaparece constantemente.

Recomendações de uso e cuidados

Na operação do equipamento não há nada complicado: ele funciona automaticamente 24 horas por dia. A única coisa que precisa ser feita na primeira ligação e ajustada periodicamente durante o funcionamento é definir o regime de temperatura ideal para as circunstâncias específicas.

A temperatura desejada é definida pelo termostato. No sistema eletromecânico, os valores são ajustados a olho ou seguindo as recomendações do manual do fabricante. Ao fazer isso, deve-se levar em consideração o tipo e a quantidade de alimentos armazenados no refrigerador.

O botão do regulador geralmente é um mecanismo redondo com várias divisões, ou, em modelos mais modernos e caros, o controle pode ser feito por meio de um painel sensível ao toque.

Para avaliar o grau de congelamento, os especialistas recomendam inicialmente colocar o regulador na posição intermediária e, após algum tempo, se necessário, girá-lo para a direita ou para a esquerda.

Cada marca nesse botão corresponde a um modo de temperatura específico: quanto maior a divisão, menor a temperatura. Já o módulo eletrônico permite definir a temperatura com precisão máxima de 1 grau, usando um regulador giratório ou botões.

Por exemplo, definir no compartimento congelador o valor de -14 graus. Todos os parâmetros inseridos serão exibidos no visor digital.

Para prolongar ao máximo a vida útil do refrigerador doméstico, é necessário não apenas entender seu funcionamento, mas também cuidar dele adequadamente. A falta de manutenção adequada e o uso incorreto podem levar ao desgaste rápido de peças importantes e ao funcionamento inadequado.

É possível evitar consequências indesejadas seguindo uma série de regras:

1. Limpar regularmente o condensador de sujeira, poeira e teias de aranha em modelos com grade metálica aberta na parede traseira. Para isso, deve-se usar um pano comum levemente úmido ou um aspirador com um pequeno bocal.
2. Instalar corretamente o aparelho. Certificar-se de que a distância entre o condensador e a parede do cômodo seja de pelo menos 10 cm. Essa medida ajuda a garantir a circulação desimpedida das massas de ar.
3. Descongelar oportunamente, evitando a formação de uma camada excessiva de gelo nas paredes dos compartimentos. Para remover as crostas de gelo, é proibido usar facas e outros objetos pontiagudos que possam danificar e inutilizar o evaporador.

Também é preciso considerar que o refrigerador não deve ser instalado perto de aparelhos de aquecimento e em locais onde possa haver contato direto com a luz solar. A influência excessiva do calor externo afeta negativamente o funcionamento dos componentes principais e o desempenho geral do aparelho.

Para limpar peças do produto feitas de aço inoxidável, apenas produtos especiais recomendados pelo fabricante no manual do aparelho são adequados.

Se houver planejamento de transporte de um lugar para outro, o melhor é transportar o equipamento em um caminhão com furgão alto, fixando-o na posição estritamente vertical.

Assim, é possível evitar quebras, vazamento de óleo do compressor que entra diretamente no circuito de circulação do agente refrigerante.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Como funciona o agregado frigorífico:

Vídeo #2. Explicação detalhada do funcionamento dos refrigeradores de compressão:

Vídeo #3. Informações sobre o funcionamento das máquinas de absorção:

Enquanto o equipamento de refrigeração funciona corretamente, os consumidores raramente se interessam pelo seu funcionamento. No entanto, não se deve desprezar esse conhecimento. Ele é muito valioso, pois permite identificar rapidamente a causa de uma avaria e localizar o ponto problemático, prevenindo falhas graves.

Por favor, deixe comentários, publique fotos relacionadas ao tema e faça perguntas sobre o artigo no bloco abaixo. Conte como você aprendeu sobre o funcionamento da sua própria geladeira. Compartilhe como aplicou na prática os conhecimentos sobre a estrutura da máquina de refrigeração.