El ciclo de refrigeración es un motor térmico que funciona a la inversa, conocido como bomba de calor de cambio de fase. El uso de un refrigerante que hierve a baja temperatura produce un frío relativo, bajando la temperatura del frigorífico a un nivel que evita que las bacterias se multipliquen y arruinen los alimentos. Un ciclo de refrigeración funciona esencialmente con el mismo principio que hace que su mano se sienta fría cuando el agua se evapora. Otros líquidos, incluidos algunos conocidos como refrigerantes, producen temperaturas aún más bajas cuando se evaporan.
El ciclo de refrigeración es un circuito cerrado de gas que pasa por cuatro etapas. La primera etapa es el compresor, que comprime el refrigerante para aumentar su temperatura. Luego, el gas se envía a través de bobinas de disipación de calor que liberan calor fuera del refrigerador. A medida que disipa el calor, el refrigerante se enfría y se vuelve a condensar en líquido. Este líquido luego pasa a través de un umbral de alta presión / baja presión, llamado válvula de expansión, que hace que se expanda y cambie de fase a gas. El gas frío vuelve a circular por el frigorífico, absorbiendo el calor del interior, antes de ser conducido de nuevo al compresor. El propósito del ciclo de refrigeración es tomar calor del interior del refrigerador y transferirlo al exterior.
Para comprender mejor el ciclo de refrigeración, uno debe estar familiarizado con la idea de un cambio de fase. Un líquido en evaporación permanece a una temperatura constante hasta que hace que la fase se convierta en gas. El agua hirviendo, por ejemplo, siempre permanece a la temperatura de su punto de ebullición, 212 ° F (100 ° C). Si un refrigerador pudiera mantener los alimentos frescos asegurándose de que permanezcan por debajo de 300 ° F (148 ° C), por ejemplo, en lugar de 40 ° F (4 ° C), el agua podría usarse como refrigerante porque el punto de ebullición del agua estar frío en relación con el umbral de refrigeración de 300 ° F.
El refrigerante tradicional utilizado en un ciclo de refrigeración es el amoníaco, pero es tóxico para los humanos. El amoníaco fue reemplazado en los años treinta por clorofluorocarbonos (CFC), pero se descubrió que este compuesto dañaba la capa de ozono y se eliminó gradualmente en los años setenta. Los compuestos más nuevos, como los hidrofluorocarbonos (HFC), refrigeran eficazmente, no son tóxicos y no dañan la capa de ozono. La invención de la refrigeración es probablemente una de las más importantes del siglo XX, ya que permite transportar alimentos a largas distancias o conservarlos durante períodos prolongados sin estropearse.