Una cambra frigorífica és un compartiment tèrmicament aïllat, amb un compressor que manté les temperatures mitjanes interiors baixes, on es conserven i guarden els aliments. (TERMCAT)

Les tècniques de generació de fred més importants són les que fan servir els cicles de:

• Compressió mecànica de vapor
• Compressió per absorció

Les diferències fonamentals entre aquestes tècniques són:

• El cicle de vapor consumeix energia mecànica, mentre que el cicle d’absorció consumeix energia tèrmica.
• En igualtat de condicions, per cada unitat d’efecte refrigerant es necessita més energia calorífica en el sistema d’absorció que energia mecànica en el sistema de compressió de vapor
• El preu de l’energia mecànica és superior al de l’energia tèrmica, que sovint prové d’una font residual pràcticament gratuïta.
• Els equips d’absorció necessiten molt espai i tenir energia tèrmica per aprofitar; en cas contrari, no són una opció interessant. En el sector terciari utilitzem normalment cambres frigorífiques amb sistemes de compressió mecànica de vapor.

2.1 Cambra frigorífica

Estan constituïdes per tres elements bàsics:

• Aïllament: el fet d’escollir-ne l’adequat i l’estanquitat de les juntes són factors determinants per al rendiment de la cambra.
• Barrera antivapor: mantenen el valor de la conductivitat tèrmica, eviten el deteriorament de l’aïllant i els paraments, redueixen el consum energètic i allarguen la vida útil dels tancaments i els materials aïllants.
• Revestiments: són necessaris per a la protecció de l’aïllant i per evitar l'entrada d'aigua.

La màquina de Carnot funciona en sentit invers i s’anomena frigorífic. Extrau calor Q2 del focus fred ( T2 ) aplicant un treball W i cedeix Q1 al focus calent ( T1).

En un frigorífic real, el motor connectat a la xarxa elèctrica produeix un treball que fem servir per extraure la calor del focus fred (la cavitat del frigorífic) i cedir-la al focus calent, que és l’atmosfera.

Els components bàsics de les cambres frigorífiques són els següents:

• Compressor
• Evaporador
• Condensador
• Dispositiu d’expansió

Les cambres frigorífiques tenen un paper important en el consum d’energia elèctrica del sector terciari:

• Hostaleria.  Pràcticament tota la matèria primera que es fa servir en el sector de la restauració cal conservar-la i emmagatzemar-la en condicions estrictes i estables de temperatura, a més de separar-se segons es classifiqui.
• Sanitari.  Les utilitzem per a la conservació de mostres i reactius, i també per als dipòsits de cadàvers hospitalaris.
• Docent.  Les utilitzem en alguns laboratoris especialitzats en desar mostres o reactius.
• Comerç.  Poden tenir petites cambres frigorífiques. En rebosteria, hi trobem cambres expositores de diverses formes.
• Esportives.  Trobem cambres específiques per a begudes i menjar ràpid.

4.1 Per tipus de característiques tècniques

4.1.1 Tipus de refrigerant

Un refrigerant és qualsevol fluid que actuï com a agent de refredament, tot absorbint la calor d’un focus calent quan s’evapora.

Classificació

1. CFC:  són hidrocarburs totalment halogenats. Es caracteritzen per ser gasos molt estables que romanen durant molts anys a l’atmosfera i poden arribar a l’estratosfera on destrueixen la capa d’ozó. Per aquest motiu es van deixar de fabricar i d’utilitzar dos dels refrigerants amb millors propietats termodinàmiques a partir de 1995 i, per això, els més utilitzats fins llavors pertanyen a aquest grup i són l’R-12 o diclordifluormetà i l’R-11 o triclorfluormetà.
2. HCFC: són hidrocarburs totalment halogenats. Són substituts a mig termini dels CFC per ser menys agressius amb la capa d’ozó. Segons el Protocol de Montreal cal reduir-ne l’ús i la producció al 100% el gener del 2030. Exemple: l’R-22 clordifluormetà ODP-0,05.
3. HFC: derivats halogenats que no contenen clor a la molècula i que s’oxiden ràpidament a les capes baixes de l’atmosfera, amb un ODP-O. Exemple, l’R-152 o diflormetà.

4.1.2 Tipus de compressor

a) Compressors alternatius o de pistó:

Són els que s’utilitzen més i es caracteritzen per la intermitència de sortida del gas comprimit. Quan es volen obtenir pressions molt elevades es fan servir diversos cilindres.

Segons el nombre de cares actives de l’èmbol, es classifiquen en:

• Compressors d’efecte simple: els que només tenen una cara activa.
• Compressors d’efecte doble: en què les dues cares són actives.

Segons la direcció del moviment de l’èmbol, es classifiquen en:

• Horitzontals.
• Verticals.
• Radials.

Segons l’estanquitat:

• Oberts: el motor que acciona el compressor és totalment exterior.
• Hermètics: el conjunt motor-compressor està tancat dins d’un dipòsit hermètic que no es pot desmuntar.

Aquests compressors s’utilitzen en equips amb capacitats frigorífiques d’entre 500 Kcal/h—500.000 Kcal/h o frigories.

b) Compressors rotatius:

A diferència dels alternatius, tenen un cabal de sortida de gas comprimit continu.  Els que s’utilitzen més són:

Compressors de paletes:  capacitats frigorífiques de 10.000 Kcal/h.

Compressor de cargol:  aquest tipus de compressor es fa servir per a capacitats frigorífiques superiors a 150.000 Kcal/h.

Compressor centrífug o radial:  o bé turbocompressor. Per a una compressió en etapes múltiples podem unir diverses turbines en el mateix eix de manera que la sortida d’una vagi a l’entrada de la següent. Utilitzem aquests compressors des de 100.000 Kcal/h fins a 30·106 Kcal/h.

4.1.3 Tipus de condensador

Segons el mitjà que es fa servir per extraure la calor es classifiquen en:

a) Condensadors refrigerats amb aire

Els utilitzem en instal·lacions petites.

b) Els utilitzem en instal·lacions petites

Es divideixen en tres tipus:

• Condensadors de contracorrent, que es poden disposar horitzontalment o en espiral.
• Condensadors d’immersió, que poden treballar en sentit horitzontal o vertical.
• Condensadors pluritubulars.

Aquest tipus de condensadors refredats amb aigua tenen l’inconvenient que generen un alt consum d’aigua, que en grans instal·lacions frigorífiques encareix molt el procés. En aquests casos recuperem l’aigua per fer-la recircular i reutilitzar-la en la seva funció condensadora refredant-la en equips auxiliars que anomenem torres de refredament o torres de refrigeració. Compensem les pèrdues d’aigua per evaporació amb una aportació d’aigua nova.

c) Condensadors per evaporació

Són una combinació dels condensadors refredats amb aire i de les torres de refredament que s’utilitza quan es disposa de poca quantitat d’aigua o quan el seu cost és molt alt.

4.1.4 Tipus d’evaporador

Segons com circula el refrigerant:

• Evaporadors d’expansió seca
• Evaporadors de tipus inundat o semiinundats

Segons com es construeixin:

• Evaporadors de tubs llisos: s’empren com a serpentins per al refredament del líquid o per suspendre’ls del sostre de les cambres de congelació i dels magatzems de conservació de congelats.
• Evaporadors de plaques: s’utilitzen en armaris frigorífics i en congeladors domèstics i comercials.
• Evaporadors de tubs amb aletes.

Segons la circulació de l’aire:

La circulació de l’aire a l’espai refrigerat és essencial per a la transferència de calor del producte cap a l’evaporador.

• Per convecció natural: s’utilitzen en els congeladors domèstics i armaris o mobles expositors.
• Per convecció forçada: la circulació forçada de l’aire augmenta l’absorció de calor i redueix la superfície necessària de l’evaporador.

Segons el refredament de líquid o d’aire:

• Refredadors d’aire: bateries de convecció forçada, de tubs llisos, plaques.
• Refrigeradors de líquid: s’utilitzen a la indústria de la llet, most, vi i cervesa.

4.2 Per la forma

4.2.1 Modulars

Mitjançant plafons aïllants es construeixen naus o cambres de formes i mides diferents que s’adapten exactament a les necessitats del client. El punt més feble i més important de la seva construcció és el segellament dels plafons per evitar pèrdues de fred.

4.2.2 Frigorífics

Parlem de petites cambres frigorífiques, des de les petites neveres de les habitacions dels hotels, fins a altres més grans que s’utilitzen al petit comerç o a les cuines dels restaurants.

4.2.3 Congeladors de cofre

Hi ha diversos tipus de congeladors petits que podem classificar com a verticals o horitzontals. Les característiques destacables són la capacitat de sobrecongelació i l’autonomia en cas de manca d’alimentació elèctrica.

4.2.4 Expositors

S’utilitzen fonamentalment als supermercats. També els trobem a les fleques, rebosteries, petit comerç de venda de gelats, begudes, etc.

Utilitzen diversos sistemes per mantenir la temperatura, com la cortina d'aire fred, que permet accedir fàcilment als productes exposats.

4.2.5 Dipòsits de cadàvers hospitalaris

Hi ha un tipus especial de frigorífic, el dipòsit de cadàvers, que s’utilitza per mantenir els cossos sense vida en bon estat de conservació fins al seu destí final.

4.3 Pel tipus d’aplicació

Cal destacar les condicions de temperatura, el compressor més idoni i el refrigerant més adequat.

Tipus de conservació frigorífica segons la utilitat del fred:

• Refrigeració dels aliments: la temperatura del producte es manté entre –1º C i 8º C i allarga uns dies o setmanes la vida útil dels aliments.
• Congelació dels aliments: la temperatura del producte es redueix per sota del punt de congelació i una proporció elevada de l’aigua que conté canvia d’estat tot formant cristalls de gel. Allarga setmanes i fins i tot mesos la vida útil dels aliments.

Tipus de conservació frigorífica segons la velocitat amb què es formen aquests cristalls:

• Congelació lenta: es realitza a temperatures d’entre -15º C i -25º C i el procés de formació de cristalls de gel triga unes hores.
• Congelació ràpida o sobrecongelació: es realitza a -35º C i el procés de transformació de l’aigua en cristalls de gel dura uns minuts (com a màxim dues hores). Aquest tipus de congelació conserva molt millor l’estructura original del producte, ja que els cristalls de gel que s’hi formen són molt més petits i no fan malbé les cèl·lules dels teixits dels aliments.

4.4 Tipus de tancaments i portes

4.4.1 Cortina hawaiana o de lamel·les

Hi ha diversos models de cortines Són convenients quan és necessari entrar i sortir amb freqüència d’una cambra frigorífica, de manera que en obrir la porta no es perdi tant de fred com si no hi fos.

4.4.2 Cortineta nocturna

Fonamentalment per als expositors que són oberts durant tot el dia per facilitar l’accés als aliments exposats. A la nit, però, hi posem unes cortines per mantenir la temperatura idònia amb el mínim consum energètic possible.

4.4.3 Portes pivotants

Donem aquest nom a les portes més comunes. Al mercat, les trobem d’un o dos batents, amb o sense espiera. El més important n’és, però, la capacitat aïllant i el tancament perfecte.

4.4.4 Porta automàtica horitzontal i vertical

Aquest tipus de porta, per a cambres més grans, com poden ser les que trobem als magatzems interns dels hipermercats, faciliten l’obertura i el tancament controlats i ràpids per reduir fuites i assegurar-ne el tancament. Són idònies per a cambres poc utilitzades, o combinades amb una porta de lamel·les.

4.5 Per qualificació energètica

En el sector terciari hi trobem sovint frigorífics i congeladors de tipus domèstic. Amb l’objectiu de facilitar la compra d’electrodomèstics de baix consum energètic, s’han desenvolupat diferents etiquetatges energètics o ecològics, entre els que trobem l’etiquetatge energètic dels electrodomèstics.

A més d’altres dades generals de l’aparell, l’etiqueta indica el consum d’energia i hi trobem una sèrie de fletxes de llargària creixent, cadascuna d’un color diferent i associada a una lletra de l’alfabet de l’A fins la G. La llargària de les fletxes ens indica la variació del consum, es a dir, com més llarga és la fletxa, més consumeix l’aparell. S’han realitzat càlculs per determinar el consum amb paràmetres i mètodes reglats, en ambients i condicions controlades i, per tant, cal recordar que el consum real pot variar notablement segons les condicions d’utilització i l’ambient de l’habitatge.

La classe energètica s’hi representa de la manera següent:

• Fletxa curta i verda / lletra A: baix consum;
• Fletxa llarga i vermella / lletra G: alt consum.

L’objectiu principal ha de ser evitar pèrdues de fred, i és per això que:

• Quan compreu una cambra frigorífica, heu d’ajustar les dimensions de la instal·lació a les necessitats reals. Com més gran sigui la cambra, més alt és el cost per refrigerar-la.
• Assegureu-vos de col·locar-hi un bon aïllament, mantingueu les portes tancades i assegureu-vos que el tancament sigui hermètic, i que les cortinetes flexibles siguin en bon estat.
• Eviteu fonts de calor: Independitzeu les cambres frigorífiques dels locals calefactats, adosseu les cambres les unes amb les altres i protegiu el recinte frigorífic de la radiació solar. (La temperatura ideal exterior és aproximadament de 18º C. Si la temperatura que envolta la cambra fos de 23º C, el seu consum augmentaria un 38%).
• Adeqüeu la temperatura de conservació o congelació segons les necessitats del producte i el temps de conservació, mitjançant la taula orientativa següent:

• L’enllumenat interior ha de ser específic per a aquest tipus d’instal·lació, ja que els llums incandescents emeten molta calor, per la qual cosa com més gran sigui la potència de la bombeta, més gran serà l'aportació de calor i majors les pèrdues energètiques. És convenient instal·lar un sistema que ens asseguri l’apagada de l’enllumenat interior quan aquest no sigui necessari.
• Instal·leu elements de control i regulació adequats. Al mercat hi ha diversos models de termòstats amb alarma en cas de pèrdua de fred per sobre d’uns valors determinats, i fins i tot sistemes de control simultani de diverses cambres alhora amb memòria de registre.
• Mantingueu netes les juntes de les portes de les cambres frigorífiques i les neveres, a fi d’assegurar-ne l’hermeticitat, i netegeu una vegada l’any el serpentí, o quan s’hi formi gebre.
• No s’han d’introduir aliments calents a les cambres frigorífiques ni obrir les portes de les cambres i les neveres innecessàriament, per evitar que s’escapi el fred amb el consegüent consum energètic.
• Als frigorífics, procureu tenir-hi els aliments ben endreçats però deixeu-hi un espai perquè passi l’aire entre ells, per tal que es pugui distribuir homogèniament.
• Als congeladors, procureu apilar els elements per afavorir-ne la conservació amb el mínim consum possible.
• Reviseu l’estat de la cambra frigorífica; l’acumulació de gebre redueix el rendiment de la màquina.
• Procureu treure els cartrons, les caixes i els embolcalls innecessaris que redueixen el contacte dels aliments amb el fred produït, cosa que en redueix el rendiment energètic.