El frío natural
El arte de la refrigeración basado en el hielo natural es muy antiguo y se practicó mucho antes de construirse cualquier máquina máquina térmica. Hay escritos chinos, anteriores al primer milenio a. J.C. J.C. que describen ceremonias religiosas para llenar en invierno invierno y vaciar en verano sótanos sótanos de hielo. Los antiguos romanos utilizaban el hielo de los Apeninos, y según Las mil y una noches, en la Edad Edad Media caravanas de camellos transportaban hielo desde el Líbano a los palacios palacios de los califas en Damasco Damasco y Bagdad. Los griegos y los romanos comprimían la nieve en pozos aislados con pasto, paja y ramas de árboles. árboles. La nieve comprimida comprimida se convertía convertía en hielo para ser ser usado en épocas de mayor calor. Esta práctica la describe describe Peclet (identificación 34) y ha llegado hasta casi mediados del siglo XX en algunas zonas rurales catalanas, donde donde existían los llamados pous de glaç. Estos pozos se construían en laderas umbrías de los montes, de forma cónica con la base en la superficie y con un un pozuelo en el fondo separado por una rejilla y en forma que se pudiese pudiese recoger y verte fuera el agua agua producida por la fusión fusión de hielo. A medida que que se iba echando echando la nieve nieve o el hielo en estos pozos, pozos, se rociaban con agua agua helada y, y, una vez llenos, se cubrían cubrían su boca boca con paja y tablas que aislaban el hielo del calor exterior; así conservaban hielo preparado en invierno. Primeros métodos artificiales: Las mezclas refrigerantes La utilización de los procesos químicos mediante mezclas refrigerantes se puede considerar como como una etapa intermedia entre el frío natural y el frío artificial, y desde antiguo se conocía que añadiendo ciertas sales, como por ejemplo el nitrato sódico, sódico, al agua, se consigue consigue disminuir su temperatura. La refrigeración mecánica, es decir producida consumiendo trabajo con una máquina funcionando continuamente, se obtuvo por diversos caminos pero todos basándose basándose en la expansión de un fluido, que puede efectuarse efectuarse sin cambio de fase (despresurización (despresurización de un gas) gas) o, lo más frecuente, frecuente, con cambio de fase (evaporación (evaporación de un líquido), que a su vez se haya recalentado recalentado a la presión atmosférica o menor. A pesar de que los primeros intentos de obtener frío mecánico fueron por evaporación de un líquido líquido volátil, la primera máquina realmente operativa operativa fue de expansión de de aire. Por este motivo se denomina máquina frigorífica de compresión Historia de la refrigeración
Mesopotamia (2000 A.C.):Bodegas en curvas ó fosas profundas cavadas para almacenar hielo de ríos congelados y nieve de montañas. China (1006 A.C.): Bodegas en fosas donde almacenan hielo de ríos congelados que lo cortaban en bloques y las cubrían con paja que actuaba como aislante. China (618 A.C.): En la época del Rey Tang de la Dinastía Sang crearon un método para mezclar leche con hielo. Estas técnicas también pasaron a la India. Persia (400 A.C.): Crean un platillo muy frío hecho de agua de rosas y vermicelli (cabello de ángel) que era un flan parecido a un chupete ó sorbete de pudín de arroz. También almacenaban hielo recogido durante el invierno para utilizarlo en verano, en los almacenes llamados “ya – chal”. Macedonia (330 A.C.): En la corte del emperador Carlo Magno enterraban ánforas con nieve y frutas, para servirlos helados en las comidas. Italia – Roma (68 D.C.): El emperador Nerón hacía traer nieve de los Alpes para que preparasen bebidas heladas que eran resultado de mezclar nieve, frutas y miel. Italia – Venecia (1250-1320): Marco Polo trae de sus viajes realizados al lejano Oriente recetas de preparación de bebidas heladas y helados, las cuales se divulgan por toda Italia. Francia – Paris (1547-1559): El Rey Enrique II se casa con Catalina de Medicis quien había nacido en Florencia, Italia y fue ella la que llevó a Francia personal que preparaba bebidas heladas y helados. Con el tiempo añadieron huevo como nuevo ingrediente en las recetas. En 1755, el escocés William Cullen logró hacer un poco de hielo con vapor de agua en una campana de vidrio en vacío. Dos años más tarde, Gérald Nairne agregó a estos experimentos, ácido sulfúrico y así logró ciertos adelantos. 1774: Revolución Industrial La primera máquina se construyó en Kinneil, cerca de Boroughstoness en 1774. A partir de entonces la historia de la máquina de vapor será la de la firma Boulton & Watt, y casi todas las mejoras que se introduzcan en ella serán obra del propio Watt.
Fig 1. Máquina de vapor de watt imagen del Ing. Hugo Córdova
1824: Carnot funda la termodinámica Publicó “ Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia” Allí expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Pero fueron poco comprendidos por sus colegas 1834: Primer compresor de refrigeración En 1834, Jacob Perkins desarrolló la primera máquina de compresión de vapor, cargada con éter. Aunque no se la aprovechó comercialmente sino hasta mucho después, su máquina contenía los cuatro elementos principales que se encuentran en los modernos sistemas de refrigeración; un compresor, un condensador, una válvula de la expansión y un evaporador
Fig 2. Diagrama de funcionamiento vapor imagen del Ing. Hugo Córdova
de la maquina de compresión de
1851: Se patentó una máquina para fabricar hielo En 1851 John Gorrie, medico de Florida, patentó un pequeño sistema de producción de hielo, que utilizó la rápida expansión del aire comprimido en presencia de agua para crear el hielo.
En 1852, William Thomson (Lord Kelvin)inventó el principio de la refrigeración. Con el objetivo de conseguir un ambiente frio, el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la absorción del calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3 principios:
El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja. Una sustancia necesita absorber calor para cambiar de estado liquido a gas. La presión y la temperatura están directamente relacionadas. En un recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que en uno abierto. El efecto de Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin Fue descrito por James Prescott Joule y William Thomson, , quienes establecieron en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna.
Fig 3.grafica del efecto de Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin imagen del Ing. Hugo Córdova 1855: Se patenta la máquina industrial frigorífica. La primera máquina industrial frigorífica por compresión de éter la patentó en 1855, el escocés radicado en Australia, James Harrison 1867: Se usa dióxido de carbono (CO2) como refrigerante en una máquina de compresión de vapor. 1873: Se usa amoniaco (NH3) como refrigerante en una máquina de compresión de vapor En 1874, un profesor de Física suizo, Raúl Picter, usó el óxido de azufre para lograr un sistema de refrigeración por compresión Con este sistema, en 1876, se realizó en Londres, la primera pista de patinaje sobre hielo. 1902: Creación del Aire Acondicionado fue cuando el DR. Willis carrier diseño el primer sistema de aire acondicionado en 1902, su cliente era un frustrado impresor de Brooklyn, N.Y., que no lograba imprimir una imagen decente a color debido a que los cambios de temperatura y la humedad afectaban las dimensiones y alineación de las tintas. 1906: Se patenta el Aire Acondicionado: No fue hasta 1906 que se patentó el primer equipo de Aire Acondicionado como: "Un aparato para tratar el aire".
1907: Se empieza a exportar el AA La primera venta fuera de los Estados Unidos de un Sistema de Aire Acondicionado fue para una fábrica de seda en Yokohama, Japón en 1907. Durante 20 años sólo se aplicó
a la industria.
1922: Se inicia la fabricación de compresores centrífugos Este tipo de compresor fue el primer método práctico de aire acondicionado para espacios amplios. Este logro por si solo preparó el camino para el desarrollo de equipos que ofrecieron confort a hospitales, escuelas, oficinas, aeropuertos, hoteles y tiendas departamentales. En 1928 Carrier utiliza el Dicloroetano (C2H4Cl2) en las máquinas de compresión de vapor con compresores centrífugos. 1924: Se instaló en tienda retail (tipo Riplay)
AA en la medicina El aire acondicionado juega un rol importante en la medicina moderna, Desde sus aplicaciones en el cuidado de bebés y la sala de cirugía hasta sus usos en el laboratorio de investigación
AA en la electrónica y la aeronáutica Sin el control exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitos integrados y la electrónica de alta tecnología no podrían ser producidos. Los centros computacionales dejarían de funcionar. Muchos procesos de fabricación precisa no serían posibles. El vuelo de aviones y de naves espaciales sería solo un sueño.
Finalmente el AA en la arquitectura Los arquitectos no podrían haber diseñado los enormes edificios que han cambiado las ciudades más grandes del mundo. El aire acondicionado ha hecho posible el crecimiento y desarrollo de las áreas tropicales, proporcionando los medios para más y mejores vidas productivas. Docenas de ciudades desérticas, desde el Ecuador hasta Arabia Saudita no existirían aún hoy, sin la habilidad del hombre para controlar su medio ambiente.
Actualmente en nuestra sociedad muchos productos y servicios vitales dependen del control del clima interno; La comida para nuestra mesa, la ropa que vestimos y la biotecnología de donde obtenemos químicos, plásticos y fertilizantes 1928 Thomas Midgley identifica y sintetiza el diclorofluorometano (Cl2F2C) R12 1931 Comienza a producirse comercialmente R-12 1932 Comienza a producirse comercialmente R-11 1933 Comienza a producirse comercialmente R-114 1934 Comienza a producirse comercialmente R-113 1936 Comienza a producirse comercialmente R-22 (HClF2C) 1974 Sherwood Rowland (Univ. Calif) y Mario Molina (MIT) alertan del efecto de los CFC sobre el ozono atmosférico. 1985 Revista “Nature” describe el alcance del problema. 1987 Protocolo de Montreal 1997 Convenio de Kioto 2000 Perú firma DS 033-2000 –ITINCI aplicando Protocolo Montreal.
Bibliografía Córdova, I. H. (s.f.). Hi-Tech Refrigeración s.a. Recuperado el 20 de 01 de 2014, de http://www.hitechrefrigeracion.com/web/d-hitech-historia.pdf FERRATE, G. (s.f.). BIBLIOTECNICA . Recuperado el 20 de 01 de 2014, de http://bibliotecnica.upc.es/bib240/serveis/fhct/expo_et/refrig.pdf