Refrigeração

A refrigeração mantém um espaço mais frio do que o ambiente fazendo ferver nele um líquido, que absorve calor, e levando depois o vapor para fora, onde é comprimido e volta ao estado líquido. Jacob Perkins patenteou em Londres, em 1834, a primeira máquina de compressão de vapor em circuito fechado; as máquinas de amoníaco arrefeciam cervejarias e navios na década de 1870, e o frigorífico elétrico doméstico espalhou-se a partir do fim da década de 1920.

O que é

Um frigorífico tira calor de um espaço fechado e deita-o para fora, do frio para o quente, ao contrário do sentido em que o calor corre por si. Os alimentos duram mais porque as bactérias e os bolores que os estragam crescem devagar no frio. As mesmas máquinas fazem gelo, arrefecem a cerveja durante o fabrico, transportam carne congelada entre continentes e climatizam edifícios.

Quase todas funcionam pelo ciclo de compressão de vapor. A gravura mostra a sua primeira forma operacional: uma máquina de éter que o engenheiro John Hague construiu em Londres segundo a patente de Jacob Perkins de 1834. A bomba era acionada à mão.

Como funciona

O pote duplo de barro aproveita o mesmo efeito: a água que se evapora da areia húmida tira calor ao pote interior.

Um líquido que se evapora tira calor a tudo o que toca; o suor refresca a pele da mesma maneira. Quanto mais baixa a pressão, mais baixa a temperatura de ebulição: o éter ferve a cerca de 35 °C ao ar livre, mas num recipiente onde uma bomba mantém a pressão baixa ferve muito abaixo do ponto de congelação da água.

Na máquina de Hague, o recipiente de cobre de parede dupla guarda na taça interior a água a congelar, e o éter ocupa o espaço entre as duas paredes. A bomba aspira o vapor de éter pelo alto desta camisa, de modo que o éter líquido continua a ferver e tira calor à água até ela gelar. Carvão vegetal em pó calcado à volta do recipiente trava o calor que entra da sala.

A mesma bomba empurra depois o vapor para um tubo de cobre enrolado, a serpentina, mergulhado numa tina de água corrente. Uma válvula carregada a cerca de 15 libras por polegada quadrada, pouco mais de um bar, segura o vapor sob pressão na serpentina. Comprimido e arrefecido pela água, o vapor volta a ser líquido e larga o calor que tirou ao recipiente, mais o trabalho fornecido na bomba. O líquido passa a válvula, a pressão desce e regressa à camisa para voltar a ferver. A mesma carga de éter anda assim à roda sem se gastar.

Um frigorífico moderno faz o mesmo com um compressor elétrico, uma grelha de tubos nas costas que aquece a cozinha, um tubo estreito ou uma válvula onde a pressão cai e um evaporador dentro do aparelho. Os frigoríficos de absorção substituem a bomba por um líquido que absorve o vapor do fluido frigorigénio e por um queimador ou resistência que o volta a expulsar.

Como construir

Um circuito frigorífico verdadeiro contém um fluido volátil sob pressão. O éter é muito inflamável e o seu vapor pode explodir; o amoníaco é tóxico; os fluidos atuais guardam-se líquidos a vários bares e alguns são inflamáveis. As máquinas são construídas e carregadas em fábrica; deixe qualquer abertura, carga ou esvaziamento de um circuito a técnicos de frio qualificados, segundo as regras locais. Não faça compressores nem recipientes sob pressão, e nunca corte nem fure os tubos de um frigorífico velho.

O efeito em que se baseia pode mostrar-se sem perigo com um arrefecedor de pote duplo.

Escolher os potes. Pegue em dois potes de terracota sem vidrado, novos e limpos, um cerca de 5 cm mais largo do que o outro a toda a volta; o de dentro, que toca nos alimentos, deve ser vendido para uso alimentar, nunca um vaso velho de jardim. Tape os furos de escoamento com barro ou uma rolha.

Encher o intervalo. Ponha uma camada de areia no fundo do vaso grande, assente o pequeno por cima e encha de areia o espaço entre os dois até à borda.

Molhar. Deite água limpa na areia até ficar encharcada, mas sem água à superfície. Cubra o pote interior com um pano de algodão húmido.

Colocar. Ponha o arrefecedor à sombra, onde o ar seco circule à volta. A água que passa pela parede exterior evapora-se e tira calor à areia e ao pote interior. Com ar quente e seco, o interior pode ficar vários graus abaixo da temperatura ambiente; com ar húmido, o efeito é pequeno. Junte água uma ou duas vezes por dia.

Segurança. Um arrefecedor por evaporação só atrasa a deterioração: não chega aos 5 °C ou menos de que precisam a carne, o peixe e os laticínios; use-o só para fruta e legumes inteiros, por cortar, que se conservam à temperatura ambiente, nunca para fruta cortada, saladas ou comida cozinhada, e confirme a temperatura com um termómetro. Mantenha a areia e o pano limpos e deixe secar os potes com frequência para evitar bolor. Nunca abra, fure nem aqueça o circuito de um frigorífico ou de um ar condicionado.

História e evolução

Antes de as máquinas chegarem à cozinha, um bloco de gelo arrefecia a geleira forrada a zinco.

Muito antes de qualquer máquina, guardava-se o gelo do inverno em poços e casas de gelo, e refrescava-se a água em bilhas porosas. Na Escócia, William Cullen mostrou que um líquido que se evapora depressa a pressão reduzida, éter na sua demonstração mais conhecida, arrefece a água à volta até a gelar; os relatos datam estes trabalhos entre 1748 e 1756. Ficou por uma demonstração de laboratório. Em 1805, o norte-americano Oliver Evans descreveu um ciclo fechado de compressão de vapor, mas nunca o construiu.

Jacob Perkins, inventor norte-americano radicado em Londres, patenteou uma máquina em circuito fechado a 14 de agosto de 1834. Hague construiu-a; produziu algum gelo, mas não encontrou compradores. A ideia tornou-se negócio na década de 1850, quando James Harrison na Austrália e Alexander Twining nos Estados Unidos construíram as primeiras máquinas de gelo vendidas. Em 1859, o francês Ferdinand Carré patenteou uma máquina de absorção com amoníaco dissolvido em água. Na década de 1870, Carl von Linde desenhou em Munique máquinas de compressão de amoníaco; uma das primeiras, vendida em 1876, foi para uma cervejaria de Trieste. No mesmo ano, o navio francês Frigorifique, equipado por Charles Tellier, realizou o primeiro transporte marítimo de carne refrigerada entre Ruão e Buenos Aires.

O Monitor Top de 1927: o compressor fica dentro do tambor, e a serpentina de cobre à sua volta liberta o calor retirado do interior do móvel.

Os pequenos motores elétricos tornaram possível o frigorífico doméstico. O Monitor Top da General Electric, de 1927, com o compressor num tambor por cima do móvel, custava cerca de 525 dólares no lançamento e desceu para uns 200 em poucos anos. Os clorofluorocarbonetos como o freon, desenvolvidos em 1928 e fabricados comercialmente desde o início da década de 1930, substituíram depois os fluidos tóxicos ou inflamáveis dos primeiros aparelhos domésticos, como o dióxido de enxofre, o cloreto de metilo e o amoníaco. Mais tarde descobriu-se que destruíam a camada de ozono, e o Protocolo de Montreal de 1987 organizou o seu abandono; em 2016, a emenda de Kigali acrescentou os seus substitutos, os HFC, potentes gases com efeito de estufa. Em 2024, o Instituto Internacional do Frio estimava que o frio e a climatização consomem cerca de um quinto da eletricidade do mundo.