October 18, 2018

El Nacimiento de la Refrigeración

En épocas prehistóricas, el hombre encontró que su vida durante las épocas en que el alimento no estaba disponible era muy difícil si no contaba con reservas de alimentos almacenados en el frió de una cueva o embalados en la nieve. En China, antes del primer milenio, el hielo fue cosechado y almacenado. Hebreos, Griegos, y Romanos colocaron cantidades grandes de nieve en los hoyos de almacenaje cavados en la tierra y aislados con madera y paja. Los egipcios antiguos llenaron los tarros de barro de agua hervida y los pusieron en sus azoteas, así exponiendo los tarros a la noche se refrescaban con el aire. Cuando un líquido se vaporiza rápidamente, se expande. Las moléculas de levantamiento del vapor aumentan precipitadamente su energía cinética y este aumento se dibuja de los alrededores inmediatos del vapor, estos alrededores por lo tanto se refrescan.

La etapa intermedia en la historia de alimentos que se refrescaban era agregar los productos químicos como el nitrato de sodio o el nitrato del potasio al agua que hacía bajar la temperatura. El vino que se refrescaba vía este método fue registrado en 1550, al igual que las palabras “a refrigerar”.

Las bebidas que se refrescaban vinieron en vogue antes de 1600 en Francia. En vez del agua que se refrescaba en la noche, la gente rotó las botellas en el agua en la cual el salitre había sido disuelto. Esta solución se podía utilizar para producir temperaturas muy bajas y para hacer el hielo. Antes de fin del siglo 17, los licores helados y los jugos congelados eran populares en la sociedad francesa.

La refrigeración artificial primero sabida fue demostrada por Guillermo Cullen en la universidad de Glasgow en 1748. Cullen dejó el éter ethyl hervir en un vacío parcial; él sin embargo, no utilizó el resultado para ningún propósito práctico.

En cuanto al hielo para fines prácticos de enfriamiento los primeros indicios que se conocen de su distribución nos relatan que primero fue enviado comercialmente fuera de la calle del canal en la ciudad de Nueva York a Charleston, Carolina del Sur en 1799, desafortunadamente, no había mucho hielo en buen estado cuando llegaba el envió a su destino. Los nuevos ingleses Frederick Tudor y Nathaniel Wyeth vieron el potencial para el negocio del hielo y revolucionaron la industria con sus esfuerzos por la primer mitad de 1800s. Tudor, que se conocía como el “rey del hielo”, centraba sus envíos de hielo a los climas tropicales. Él experimentó con los materiales aislantes y construyó los icehouses que disminuyeron pérdidas por derretimiento a partir de 66 por ciento a menos de 8 por ciento. Por su parte Wyeth ideó el método de los bloques uniformes que de manera barata y rápidamente transformaron la industria del hielo, permitiendo apresurar técnicas de tramitación en almacenaje, el transporte y la distribución con menos perdida.

En 1805, un inventor americano, Oliver Evans, diseñó la primera máquina de la refrigeración que utilizó el vapor en vez de líquido. Evans nunca construyó su máquina, pero una similar a él fue construida por un médico americano, Juan Gorrie. En 1842, el médico americano Juan Gorrie, diseño una maquina para refrescar habitaciones de pacientes en un hospital de la Florida, diseñado y construido un aparato aire para tratar a pacientes de la fiebre amarilla. Su principio a base de comprimir un gas, que lo enfría enviándolo a través de bobinas de la radiación, y después ampliarlo para bajar la temperatura más lejos, (esta base es la que se ha usado en refrigeradores de tiempos modernos.) Dando buenos resultados de su práctica médica, le concedieron la primer patente en ESTADOS UNIDOS para la refrigeración mecánica en 1851.

La refrigeración comercial se cree pudo haber sido iniciada por un hombre de negocios americano, Alexander C. Twinning, en 1856. Luego, un australiano, James Harrison, examinó los refrigeradores usados Gorrie e introdujo la refrigeración de la compresión de vapor a las industrias de elaboración de la cerveza y empacadoras de carne.

Ferdinand Carré de Francia desarrolló un sistema algo más complejo en 1859. Semejante de máquinas anteriores de compresión, que utilizaron el aire como líquido refrigerador, el equipo de Carré contuvo el amoníaco rápidamente que se ampliaba. (El amoníaco en face liquida en una temperatura mucho más baja que el agua absorbe más calor.) Los refrigeradores de Carré fueron utilizados extensamente, y la refrigeración de la compresión del vapor se convirtió, y sigue siendo, el método más extensamente usado para enfriamiento. Sin embargo, el coste, el tamaño, y la complejidad de los sistemas de refrigeración de aquel tiempo, juntados con la toxicidad de sus líquidos refrigerantes de amoníaco, previnieron el uso general de refrigeradores mecánicos en el hogar. La mayoría de las casas utilizaron las cajas frías que fueron provistas casi diariamente de los bloques del hielo de una instalación frigorífica local.

Comenzando en el 1840s, los coches refrigerados fueron utilizados para transportar la leche y la mantequilla. Antes de 1860, el transporte refrigerado fue limitado sobre todo a los mariscos y a los productos lácteos. El coche refrigerado del ferrocarril fue patentado por J.B. Sutherland de Detroit, Michigan en 1867. Él diseñó un coche aislado con las arcones del hielo en cada extremo. El aire vino adentro en la tapa, pasó a través de las arcones, y circuló a través del coche por la gravedad, controlada por el uso de colgar las aletas que crearon diferencias en temperatura del aire. El primer coche refrigerado para llevar la fruta fresca fue construido en 1867 por Parker Earle de Illinois, que envió las fresas en el ferrocarril de la central de Illinois. Cada pared contuvo 100 libras de hielo y 200 cuartos de galón de fresas. No era hasta 1949 que un sistema de refrigeración hizo su manera en la industria que acarreaba por un dispositivo que enfriaba montado en los techos, patentado por Fred Jones.

La elaboración de la cerveza era la primera actividad en los estados norteños de los Estados Unidos de América para utilizar la refrigeración mecánica extensivamente, comenzando con una máquina de la absorción usada por Sons Brewing Company de S. Liebmann en Brooklyn, Nueva York en 1870. La refrigeración comercial fue dirigida sobre todo en las cervecerías en 1870s y antes de 1891, casi cada cervecería fue equipada de las máquinas de refrigeración.

La fuente natural del hielo se convirtió en una industria y así mismo más compañías incorporaron el negocio, precios disminuidos, y la refrigeración que usaba el hielo llegó a ser más accesible. Antes de 1879, había 35 plantas comerciales de hielo en América, más de 200 a la década siguiente, y 2000 antes de 1909. No había laguna segura de no raspar para la producción de hielo, por ejemplo en el lago de Walden donde 1.000 toneladas de hielo fueron extraídas cada día en 1847.

Sin embargo, como es de imaginarse el hielo como medio de la refrigeración, se convirtió en un problema de salud debido principalmente a la contaminación de los lagos por las descargas de aguas residuales. Las muestras de un problema eran primero evidentes en el sector cervecero. Muy pronto los sectores de empacadoras de carne y lecheros siguieron con sus quejas. La tecnología de la refrigeración proporcionó la solución: enfriar mecánicamente, dando a luz a la refrigeración mecánica.

Carl (Paul Gottfried) Von Linde en 1895 instaló una planta en grande para la producción del aire líquido. Seis años más tarde él desarrolló un método para separar el oxígeno líquido puro del aire líquido que dio lugar a la conversión industrial extensa a los procesos que utilizaban el oxígeno (un ejemplo de esto ultimo: en la fabricación de acero).

Aunque los empacadores de carne eran más lentos en adoptar la refrigeración que las cervecerías, utilizaron en última instancia la refrigeración pervasively. Antes de 1914, la maquinaria instalada en casi todas las plantas americanas del empaque de carne era el sistema de la compresión del amoníaco, que tenía una capacidad de refrigeración sobre 90,000 toneladas/día.

A pesar de las ventajas inherentes, la refrigeración tenía sus problemas. Los refrigerantes como el dióxido de sulfuro y el cloruro metílico hacían morir a la gente. El amoníaco tenía un efecto tóxico igualmente serio si se escapaba. Los ingenieros de refrigeración buscaron substitutos aceptables hasta los años 20, cuando un número de refrigerantes sintéticos llamados los halocarbonos o CFCs (chlorofluorocarbonos) fueron desarrollados por Frigidaire. Estas sustancias fueron patentadas bajo la marca de Freón. Químicamente, Freón es inodoro y es tóxico solamente en dosis extremadamente grandes.

Sin embargo el hielo, elaborando cerveza, y las industrias de empaque de carne eran beneficiarios importantes de la refrigeración, refrigeración encontrada para muchas de las otras industrias a favor de su negocio. La producción del hierro consiguió un alza, como la refrigeración quitó la humedad del aire entregado a los altos hornos, aumentando la producción. Los molinos del textil utilizaron la refrigeración en mercerizar, blanquear, y teñir. Las refinerías de petróleo la encontraron esencial, al igual que los fabricantes del papel, de medicinas, del jabón, del pegamento, del pulimento del zapato, del perfume, del celuloide, y de materiales fotográficos.

La piel y el almacenaje de lana de las mercancías podían batir las polillas usando almacenes refrigerados. La refrigeración también ayudó a cuartos de niños y a floristas a resolver especialmente necesidades estaciónales puesto que las flores del corte podrían durar más tiempo. Por otra parte, había el uso mórbido de preservar cuerpos humanos. Los negocios del turismo incluyendo los hoteles, restaurantes, salones, y fuentes de sodas, demostraron ser mercados grandes para el hielo.

Durante la Guerra Mundial la refrigeración en fábricas de municiones proporcionó el control terminante requerido de temperaturas y de la humedad. Las naves que luchaban aliadas sostuvieron las máquinas del anhídrido carbónico para guardar la munición bien debajo de las temperaturas en las cuales los explosivos altos llegan a ser inestables.

En 1973 el profesor James Lovelock divulgó encontrar cantidades de rastro de gases refrigerantes en la atmósfera. En 1974, Sherwood Rowland y Mario Molina predijeron que los gases refrigerantes del chlorofluorocarbono alcanzarían la estratosfera alta y allí dañarían la capa protectora de ozono. En 1985 el “agujero de ozono” sobre el antártico había sido descubierto y antes de 1990 la predicción de Rowland y de Molina estaba correctamente probada.

Los componentes básicos del sistema de refrigeración moderno de hoy son un compresor; un condensador; un dispositivo de extensión, que puede ser una válvula, un tubo capilar, un motor, o una turbina y un evaporador. El líquido refrigerador de gas primero es comprimido, generalmente por un pistón, y en seguida empujado a través de un tubo en el condensador. En el condensador, el tubo del serpentín que contiene el vapor se pasa a través del aire que circula o de un baño del agua, que quita algo de la energía térmica del gas comprimido. El vapor enfriado se pasa a través de un dispositivo de expansión a un área de una presión mucho más baja; mientras que el vapor se amplía, dibuja la energía de su extensión de sus alrededores o del medio en contacto con él. Las evaporadores pueden refrescar directamente un espacio dejando el vapor venir en contacto con el área que se enfriará, o pueden actuar indirectamente es decir refrescando un medio secundario tal como agua. En la mayoría de los refrigeradores domésticos, la bobina que contiene el evaporador entra en contacto con directamente el aire en el compartimiento del alimento. En el final del proceso, el gas calentado va hacia el compresor.

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