Funcionamiento de una nevera o frigorífico a gas butano (I)

En zonas remotas o aisladas, camping, casas de campo, etc. es necesario utilizar frigoríficos que no dependan exclusivamente de la electricidad para la producción de frío.

Es normal en estas zonas, que o bien no exista suministro eléctrico, o este no sea suficientemente constante (por ejemplo grupos electrógenos).Para este tipo de aplicaciones, existe desde los años 30 una serie de frigoríficos que funcionan indistintamente a corriente eléctrica (12v, 125v, 220v), o con botellas de gas butano o propano.

Cuando uno (con cara de despiste) y bastante malicia pregunta ¿cómo funciona exactamente esta frigorífico?, lo normal es que el vendedor o persona preguntada no sepa exactamente que contestar.

Los frigoríficos domésticos que solo funcionan conectados a la red eléctrica son muy sencillos y cualquiera puede explicar su funcionamiento, ¿pero cómo funciona un frigorífico de gas?.


Algunas personas creen erróneamente que se utiliza la dilatación del gas butano para mover un motor (del tipo de aire comprimido) que mueve el compresor, pero esta no es la respuesta.

Otros, piensan también erróneamente, que es la expansión del gas butano laque produce el frío, y que la llama piloto, es para quemar el gas, pues si lo emitimos al ambiente se producirían explosiones.

Esto no es así, pues si se utilizara de esta forma, además de su extrema peligrosidad, solo tendría una autonomía de unos cuantos minutos.

¿Entonces cómo funcionan estos frigoríficos?, bueno, les propongo tres respuestas, una Muy Sencilla, otra Sencilla y otra Más Completa.

Funcionamiento

Explicación Muy Sencilla:
El frigorífico de gas butano, funciona por la ABSORCIÓN de temperatura de un LÍQUIDO AL EVAPORARSE, habitualmente amoníaco.

Explicación Sencilla:
El frigorífico de gas butano, funciona por la energía entregada por un pequeño quemador de gas butano. Este quemador evapora amoníaco de una disolución de agua y amoníaco, lo cual enfría los alimentos. El amoníaco se vuelve a adsorber con agua en el ABSORVEDOR, donde el ciclo comienza de nuevo.

Explicación Completa:
Para una explicación completa y en profundidad, pueden seguir la lectura, mirando el esquema siguiente.

En primer lugar, tenemos un depósito con una disolución fuerte de gas amoníaco en agua. No debemos confundir esta disolución con el amoníaco habitualmente empleado en limpieza que tiene una concentración mucho menor.
Un quemador de gas, muy parecido a la llama piloto de un calentador de gas, genera calor a un calentador fijado al depósito de amoniaco.
Junto a este calentador, hay otros del tipo eléctrico (resistencia) que funcionan a 12v, 125v, ó 220v cuando la nevera funciona a red y no a gas.
El calor generado, evapora el amoníaco del agua, el cual pasa por un sifón a partir del cual cualquier resto de agua o vapor de la misma vuelve al depósito, mientras que el gas de amoníaco sigue su curso.
El amoníaco gaseoso, entra en el CONDENSADOR, este es un tubo fino y bien refrigerado por el aire circundante (aire del ambiente), en esta situación, el vapor de amoníaco se CONDENSA (de ahí su nombre), debido a la presión dentro del condensador y a la reducción de temperatura, por tanto en este elemento el amoníaco gaseoso pasa a estado líquido (amoníaco puro licuado).A continuación el amoníaco, pasa al evaporador, que se encuentra dentro del frigorífico. Este elemento es sencillamente un tubo de gran sección donde el amoníaco puede evaporarse fácilmente. Para facilitar esta operación, el amoniaco se mezcla con un poco de gas hidrógeno, lo cual disminuye su temperatura de evaporación. Es en este lugar donde se genera frío, al absorber el amoníaco el calor necesario para su evaporación.
El amoniaco evaporado, junto con el hidrógeno, pasan al ABSORVEDOR, donde el amoníaco es absorbido (de ahí su nombre) en agua, la cual cae por gravedad al depósito mencionado al inicio, y todo el proceso vuelve a repetirse.
El hidrógeno, es una pequeña cantidad de gas que se inyecta en la fabricación del aparato, y que circula libremente entre el condensador y el absorbedor.
Tanto el CONDENSADOR como el ABSORBEDOR son elementos que generan calor y por tanto deben estar bien ventilados, pues de lo contrario se pierde rendimiento del frigorífico.
Como pueden ver el sistema no tiene ningún elemento móvil ni compresor de ningún tipo, todo funciona simplemente por la energía emitida por la pequeña llama de gas butano y el ciclo de absorción del amoníaco al evaporarse.
Esto hace que estos frigoríficos sean especialmente silenciosos y duraderos. Su autonomía es también bastante grande, pues solo consumen unos 500 gr. de gas butano al día, lo cual da para unos 25 días con una bombona de 12,5 Kgr a plena carga.

Seguramente se estará preguntando ¿si todo es tan sencillo, por que no utilizar este principio en una nevera doméstica?.
Bueno, son muchas las posibles respuestas. En primer lugar si el funcionamiento es más sencillo, no lo es tanto su fabricación que suele ser más caro. Además el amoníaco es un gas muy peligroso para ser usado deforma generalizada en neveras domésticas (ahora se utilizan otros gases menos peligrosos, pero más caros). Otra posible causa es el pequeño rendimiento o potencia de enfriamiento de estos frigoríficos, pues no están pensados para estar continuamente abriéndolos para meter grandes cantidades de alimentos.

POSIBLES AVERÍAS

Como se ha comentado, estos frigoríficos son muy duraderos, debido a que no tiene partes móviles. Sin embargo también pueden sufrir averías, veamos algunas de tipo sencillo y como solucionarlas.
En primer lugar estos frigoríficos funcionan por gravedad, por tanto es necesario que el frigorífico este a nivel y sin movimientos bruscos.
Habitualmente, se montan en caravanas, donde el continuo traqueteo y el estacionamiento en rampas y pendientes, impiden el funcionamiento normal, induciéndonos a pensar que no funcionan cuando realmente no es así.
Si bien en teoría, el salto térmico (diferencia de temperatura entre el exterior y el interior del frigorífico) puede ser de más de 40° C, en la práctica, no suele ser de más de 25 a 30°C.
Por tanto es necesario proporcionar un lugar bien ventilado y a la sombra, pues si lo situamos en lugares cerrados o calurosos, su rendimiento cae en picado. Es normal ver algunos de estos aparatos bajo tejados de uralita, en garajes que al sol alcanzan los 50° C, mientras el dueño ¡se queja de que enfría poco!.
Por tanto, ante cualquier problema con el frigorífico, lo primero, es ponerlo en un sitio a nivel, donde no le dé el sol y esté bien ventilado.
En el caso de frigoríficos de caravanas, es también muy importante mantener limpias las rejillas de ventilación.
Como dijimos en líneas anteriores estos frigoríficos, no tienen una gran potencia de enfriamiento, por tanto debemos de acostumbrarnos a no abrirlos de manera continuada.
Si el frigorífico funciona bien a gas, pero no funciona con corriente puede ser debido a lo siguiente.
En modo de funcionamiento a red o batería, el calor de la llama, se sustituye por el calor generado en una resistencia eléctrica, por tanto, es necesario comprobar la correcta alimentación de la misma y su estado.
Una batería de coche de 12v /45Ah, solo proporciona autonomía para unas horas, pues las resistencias consumen unos 100w, por tanto verifique el nivel de carga de la batería.
Si funciona a red eléctrica, compruebe que se ha seleccionado el valor correcto y no estamos trabajando a 220v en un país con 125v.
En muchos camping, la electricidad es de grupo electrógeno, en estos casos, la tensión puede caer de 220v a 190v o menos, dependiendo de la carga de potencia conectada al generador, esta caída de tensión reduce mucho el rendimiento del aparato.
Si todo está correcto, podemos verificar con un polímetro el estado de las resistencias calefactoras (continuidad, resistencia, aislamiento), y mejor aún su consumo eléctrico cuando están conectadas.
El fallo más habitual de estos frigoríficos suele ser la perdida de gas, bien por corrosión debido al envejecimiento, o por las continuas vibraciones en frigoríficos de caravanas.
En ese caso, la reparación es inviable técnica y económicamente, pues sería necesario, localizar la fuga, rellenar el circuito con los gases apropiados a la presión correcta, sellar la fugar, y rezar para que los envejecidos y corroídos tubos no fallen en otro sitio. Esto sin nombrar por supuesto que el amoníaco puro es muy pero que muy tóxico.
Otra posible causa de problemas, suele ser que el cliché del quemador esté sucio, lo cual produce una mala combustión, es este caso, la reparación debe realizarla un técnico experimentado, pues un mal montaje, o reparación de la misma puede producir peligrosos escapes de gas o mal quemado del butano, lo cual produce el mortal monóxido de carbono.
En cualquier caso, este documento no está destinado a enseñar a nadie como se reparan este tipo de frigoríficos, si no a explicar su funcionamiento, para que cualquier usuario pueda utilizarlos sin pérdidas de rendimiento.
El funcionamiento detallado de un frigorífico de gas butano, necesitaría de un libro entero, basta por tanto estas líneas para tener una somera idea de su funcionamiento. Para despertar su curiosidad, les comento que algunos ingenieros (principalmente australianos) están colaborando con empresas y ecologistas, en el desarrollo de aparatos de aire acondicionados ecológicos, donde el calor obtenido en el tejado de una vivienda por medio de colectores solares, se utiliza para evaporar el amoníaco (en realidad se ha sustituido por bromuro de litio), y de esta forma tener aire acondicionado ¡del calor del sol!.
Pueden entender lo que esto supondría para países como España y para ciertas zonas como pueden ser Sevilla en agosto.
Naturalmente las grandes empresas productoras de electricidad ponen mala cara cuando se les habla de estos temas.

UN POCO DE HISTORIA...

• Antes de 1748. El enfriamiento se efectúa con hielo o nieve. 
• 1748. El escocés William Cullen logra por primera vez la refrigeración artificial por medio de la evaporación de un líquido. 
• 1805. El inventor estadounidense Oliver Evans diseña la primera máquina refrigeradora que usa vapor en vez de líquido. 
• 1834. El inglés Jacob Perkins inventa la primera máquina que fabrica hielo a partir de la evaporación y la condensación de un líquido. 
• 1844. El médico estadounidense John Gorrie construye una heladera que funciona comprimiendo y expandiendo un gas en forma alternada. 
• 1856. El empresario estadounidense Alexander Twinning introduce en el mercado sistemas de refrigeración. 
• 1859. El francés Ferdinand Carré utiliza amoníaco en lugar de aire en los sistemas de refrigeración. De esta manera consiguió temperaturas más bajas. 
• 1920. Se comienza a utilizar el gas freón en lugar del amoníaco.