Evolución del refrigerador electrodoméstico

Comúnmente se piensa en el ahorro de energía como un lujo, pero más bien es una inversión que beneficiará a nuestro planeta y a tu bolsillo. En este artículo te presentamos cómo los avances tecnológicos ayudan a que tu refrigerador te dé mejores resultados consumiendo menos energía.

Antes de que se inventaran los refrigeradores, las personas conservaban alimentos como carnes y pescados mediante procesos de salado o ahumado.

Pronto descubrieron que los alimentos sometidos a bajas temperaturas se conservaban sin deteriorarse y, según la Historia, durante el siglo XVIII se acostumbraba que los sirvientes de los ricos, recogieran hielo en el invierno y lo almacenaran bajo tierra en cajas junto con alimentos (carne) previamente procesados con sal, para conservarlos congelados hasta el verano.

En 1858 se construyó el primer refrigerador para la industria del hielo, tenía un sistema de refrigeración que consistía en utilizar un gas (amoniaco) alojado en una tubería, al circular frío en el interior del refrigerador absorbía el calor de los alimentos y los enfriaba, cuando salía al exterior ese gas caliente era convertido en líquido al aumentar su presión; así reducía su temperatura para introducirse nuevamente en el interior y repetir el ciclo.

Hasta 1930 aparecieron en el mercado los primeros refrigeradores eléctricos para el hogar, diseñados por la compañía General Electric, los cuales, durante la década de los 50, incluyeron innovaciones como el descongelado automático y la producción de cubos de hielo.

A finales de los 80, en nuestro país surgió la necesidad de hacer un uso eficiente de nuestros recursos energéticos, de tal forma que el Gobierno Federal determinó establecer Normas de Eficiencia Energética para los productos de uso generalizado, siendo necesario hacer una Norma para refrigeradores y congeladores electrodomésticos.

La primera versión de esta Norma se publicó en 1994 como NOM-072-SCFI-1994, pero entró en vigor hasta 1995, y se obtuvieron ahorros de consumo de energía eléctrica hasta de 11.5% respecto de los refrigeradores fabricados antes de que fuera publicada.

En ese entonces, los refrigeradores consistían de un compartimento separado del congelador por una placa previamente ensamblada, eran de una composición de clorofluorocarbono (CFC) y el aislamiento térmico utilizado en las paredes del refrigerador era un agente espumante de CFC.

Después de que los consumidores obtuvieron grandes beneficios con la aplicación de la Norma, la competencia entre fabricantes de refrigeradores electrodomésticos condujo a que continuaran mejorando sus productos, y los límites energéticos fueron actualizados en una segunda versión de la Norma publicada en julio de 1997 como NOM-015-ENER-1997. En esta ocasión los ahorros obtenidos fueron del 14.7% en comparación con la primera versión.

Ver también: 12 recomendaciones del FIDE para reducir el consumo de energía eléctrica en el hogar

Fue así como las empresas empezaron con la fabricación de refrigeradores de alta eficiencia energética, los cambios en su diseño fueron:

1. Se separaron los compartimentos de alimentos y el congelador por medio de una división intermedia, utilizando el mismo material aislante en todo el refrigerador.


2. Se mejoró el control de temperaturas en los compartimentos.


3. Se perfeccionaron los principales componentes del sistema de enfriamiento, como el compresor, el termostato y el evaporador.


4. Se cambió el agente espumante colocado en las paredes del refrigerador por otro aislamiento a base de hidroclorofluorocarbono (HCFC).


5. Se sustituyó el refrigerante utilizado en el compresor, por otro a base de hidrofluorocarbono (HFC).

Considerando que existían en el mercado refrigeradores de alta eficiencia, en el año 2000 el FIDE elaboró una Especificación para este producto en la que se establecieron ahorros de energía eléctrica superiores a la Norma en un 10%, con el propósito de reconocer a los refrigeradores sobresalientes. El resultado fue que por primera vez se otorgó el Sello FIDE a dos empresas con un total de 50 modelos de refrigeradores electrodomésticos.

Lo anterior motivó a que los demás fabricantes mejoraran sus refrigeradores, optimizando los componentes del sistema de refrigeración, modificando las paredes de aislamiento e introduciendo nuevas tecnologías en controles electrónicos.

En los dos años posteriores se incrementó la cantidad de refrigeradores de alta eficiencia con Sello FIDE y, debido a los acuerdos de Tratado de Libre Comercio entre México, los Estados Unidos y Canadá, en el 2002 se elaboró la tercera versión de la Norma, misma que se publicó en enero de 2003 como NOM-015-ENER-2002, en ella se redujeron los límites de consumo de energía eléctrica de los refrigeradores para que la Norma estuviera homologada con las de Estados Unidos y Canadá. Con esta determinación se obtuvieron ahorros de 21.5 % respecto a la Especificación Sello FIDE.

Para que los fabricantes cumplieran con los límites establecidos en la tercera versión de la Norma se siguió optimizando la distribución de flujo de aire y los espesores de las paredes de aislamiento con el objeto de mejorar el desempeño en el ahorro de energía eléctrica. De inmediato, el FIDE modificó sus límites en su Especificación para reconocer a los refrigeradores sobresalientes con un 5% de ahorro de energía eléctrica adicional a lo establecido en la Norma vigente, esto con el objetivo de continuar orientando a los usuarios del sector doméstico en la compra de los mejores productos.

Como consecuencia del interés de los consumidores por adquirir los mejores refrigeradores y la respuesta de los fabricantes por producirlos, se ha incrementado actualmente a 1300 modelos de 17 marcas registradas con el Sello FIDE, correspondientes a seis empresas.

En la gráfica se puede apreciar que si un usuario sustituyera su refrigerador adquirido hace 14 años por otro con Sello FIDE, estaría ahorrando en energía eléctrica aproximadamente el 49.3%; si fuera de hace 9 años, ahorraría aproximadamente el 32.9%.

La televisión

La televisión es un medio de comunicación de mucha importancia, llega a lugares casi inimaginables, no distingue clases sociales ni creencias ni preferencias políticas. Todos la hemos visto en algún momento, fuera por entretenimiento, consulta, información o cualquier otra razón.

Uno de los pioneros de la televisión fue el ingeniero alemán Paul Nipkow quien patentó en 1884 el disco de Nipkow, un disco metálico perforado por una serie de agujeros cuadrangulares dispuestos en espiral. Al girarlo, cada agujero recogía una señal de luz de intensidad variable según fuera su desplazamiento frente al objeto que estaba analizando; sin embargo, fue el escocés John Logie Baird quien, basándose en el disco de Nipkow, creó el sistema electromecánico de exploración de la imagen o televisión electromecánica. La televisión es considerada como uno de los grandes inventos del siglo XX.

Una pequeña pantalla logra tal influencia que algunas corrientes ideológicas la consideran un medio de control de masas. Los programas televisivos buscan cada día, por los más diversos medios, unos menos lícitos que otros, captar nuestra atención, incluso se cree que ha llegado a modificar las relaciones familiares, pues preferimos pasar más tiempo sentados frente al él que realizar una convivencia familiar.

Ver también: El teléfono celular

Las imágenes en movimiento son las que hicieron en un principio de la televisión un medio diferente. Estas imágenes se forman en un tubo catódico, el cual es un dispositivo que tiene la forma de un cono, dentro del tubo un haz de electrones se mueve muy rápidamente hacia delante y hacia atrás con muchísimos puntos luminosos.

Para transmitir una imagen en movimiento, todo el proceso debe completarse durante el tiempo en que una imagen pasa por la retina del ojo, aproximadamente menos de una décima de segundo. El haz de electrones deberá analizar la imagen con su movimiento de “va y viene” horizontal, mediante una serie de líneas, mientras más líneas haya, la definición de la imagen será mejor.

La historia de la televisión es larga, lo cierto es que se ha convertido en más que un simple aparato electrodoméstico, actualmente existen proyectos para en un futuro escoger la programación que deseemos ver, pero no sabemos hasta dónde llegará esta tecnología.

¿Cómo funciona una central generadora nucleoeléctrica?

El ser humano siempre ha mantenido una relación estrecha con la energía. Desde su primer contacto con el fuego se dio cuenta de sus múltiples aplicaciones y, por lo tanto, de su valor. Por ello siempre ha tratado no sólo de conservar la energía, sino también de manejarla y obtenerla de distintas fuentes. Por ejemplo, actualmente obtenemos energía del sol, de combustible fósiles, del viento o de reacciones nucleares. Muchas son las ideas que rondan el tema, pero en esta ocasión vamos a mostrarte cómo funciona en realidad la energía nuclear.

La evolución de la humanidad ha estado ligada a la utilización de la energía en sus distintas formas. Sin lugar a dudas, el descubrimiento del fuego, su producción y control marcan un acontecimiento importante en la historia de la sociedad. Cada vez que el hombre descubre una nueva fuente de energía o crea un procedimiento distinto para obtenerla, produce grandes avances tecnológicos y sociales.

Por mencionar algunos recordemos que el aprovechamiento de la fuerza de tracción de los animales permitió el desarrollo de la agricultura y, como consecuencia, algunos pueblos se volvieron sedentarios; la utilización de la energía del viento dio un fuerte impulso a la navegación, al comercio y al intercambio de ideas y conocimientos entre los pueblos de la antigüedad. Gracias a la invención de la máquina de vapor los métodos de producción artesanal pasaron a ser masivos, lo que desembocó en la Revolución Industrial a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX. En el siglo XX dimos un gran salto en este campo gracias a los avances en la física nuclear.

Para producir energía eléctrica basta con mover una serie de espiras de cobre (bobina) en el seno de un campo magnético inducido por un imán. En las terminales de la bobina se generará un voltaje. Al conjunto formado por el campo magnético y la bobina se lo denomina generador, es una máquina que transforma la energía mecánica utilizada para mover la bobina en energía eléctrica. La electricidad no es más que energía mecánica transformada.

Siguiendo este principio, el hombre ha podido obtener gran parte de la electricidad que requiere empleando diferentes medios de generación, una idea común es que cuando decimos nucleoeléctrica obtenemos la energía del uranio, y en realidad es el agente que produce el vapor para mover el conjunto generador.

Existen varios tipos de centrales generadoras de energía eléctrica, entre ellas podemos mencionar: termoeléctricas, de turbogas, de ciclo combinado, de diesel, carboeléctricas, geotermoeléctricas, eólicas, solares y nucleoléctricas.

Central generadora de ciclo combinado

Central genaradora carboeléctrica

Central generadora hidroeléctrica

Toda la materia del universo está formada por moléculas que, a su vez, están constituidas por átomos, pequeñísimas unidades que durante mucho tiempo se consideraron indivisibles. En la actualidad sabemos que los átomos están constituidos por protones y neutrones en el núcleo, y electrones que giran alrededor de éste. El protón y neutrón tienen prácticamente la misma masa, pero se diferencian en que el primero posee una carga eléctricamente positiva y el segundo carece de carga. Protones y neutrones fuertemente unidos entre sí integran lo que se denomina núcleo del átomo, cuya masa es casi igual a la suma de las masas de los protones y neutrones que lo componen. La carga eléctrica total del núcleo es positiva y es igual a la suma de las cargas de sus protones.

Los experimentos sobre la radioactividad (propiedad de emitir radiaciones) de ciertos elementos como el uranio, el polonio y el radio, llevados a cabo a fines del siglo XIX por Henri Becquerel, Pierre y Marie Curie, condujeron en 1902 al descubrimiento del fenómeno de la conversión de un átomo en otro diferente a partir de una desintegración espontánea que ocurría con gran desprendimiento de energía.

Poco después, en 1905, los estudios de Einstein explicaron que dicho desprendimiento de energía era el resultado de la transformación de pequeñísimas cantidades de masa de acuerdo con la equivalencia E=mc². Ambos hechos condujeron a la conclusión de que si se lograba desintegrar a voluntad los átomos de algunos elementos, seguramente se podría obtener cantidades fabulosas de energía.

Una central nucleoeléctrica es una instalación industrial donde se transforma la energía contenida en los núcleos de los átomos en energía eléctrica utilizable. Mientras que en una termoeléctrica el calor se obtiene quemando combustibles fósiles o en una geotérmica, extrayendo vapor natural del subsuelo, en una nucleoeléctrica el calor se obtiene a partir de la fisión nuclear en un reactor.

Mediante el bombardeo con neutrones a los núcleos de los átomos de uranio 235 (U235) se consigue que los núcleos capturen al neutrón y se fisionen (dividan) posteriormente en dos fragmentos; la fisión de cada uno de estos núcleos tiene como resultado un gran desprendimiento de energía calorífica y la liberación de dos o tres nuevos neutrones, que se aprovechan para fisionar otros núcleos similares, a esto se le llama reacción en cadena.

En los reactores de Agua Hirviente (que es uno de muchos tipos que hay) el calor producido por la reacción es utilizado para hervir agua de alta pureza en el interior de un reactor, el vapor que surge es utilizado para hacer girar una turbina acoplada al generador, el cual producirá la electricidad.

Un reactor nuclear consta de los siguientes elementos esenciales: combustible, moderador, refrigerante y material de control. El combustible que se utiliza es uranio 235 (U₂₃₅) en forma de dióxido de uranio (UO₂), con éste se fabrican pequeñas pastillas cilíndricas que se encapsulan en un tubo hermético de aleaciones especiales de circonio (zircaloy), su función es contener los productos de la fisión, además de proteger las pastillas de la corrosión y erosión del fluido refrigerante.

El papel de moderador y refrigerante está a cargo del agua de alta pureza que mantiene inundado el núcleo del reactor. Lo que requiere moderarse es la velocidad de los neutrones producto de la fisión (del orden de 20 000 km/s) mediante choques elásticos para conseguir que éstos estén en condiciones de producir nuevas fisiones (velocidad del orden de 2 km/s) y establecer una reacción en cadena cuya intensidad determinará la cantidad de calor generado en el reactor, dicho calor será evacuado por el agua de alta pureza, por ello también funciona como refrigerante.

El material de control está representado por el carburo de boro contenido en las 109 barras cruciformes de control, el boro tiene la propiedad de atrapar neutrones, lo que lo hace apto para cumplir esta función tan importante en la operación segura del reactor, además son parte activa de un sistema de seguridad que se anticipa a cualquier anormalidad en los parámetros más importantes del reactor deteniendo de inmediato la reacción en cadena.

Los distintos combustibles, moderadores, refrigerantes y materiales de control, que pueden ser utilizados y combinados de diferente manera, han permitido el desarrollo de muchos tipos de reactores, por ejemplo: de agua ligera a presión (PWR, por sus siglas en inglés), de agua pesada a presión (PHWR o CANDU), enfriados por bióxido de carbono y moderados por grafito (GCR), rápidos de cría enfriados por sodio (LMFBR), etcétera.

Entre las ventajas que presentan las centrales nucleoeléctricas encontramos:

1. Genera grandes cantidades de energía con pequeñas cantidades de combustible: 1 pastilla equivale a 808 kg de carbón, 4 barriles de petróleo ó 481 m3 de gas.
2. Cuesta casi lo mismo que el carbón, por lo tanto no es costosa
3. La energía nuclear es segura y confiable
4. No produce humo o dióxido de carbono, por lo que no contribuye a aumentar el efecto invernadero
5. Produce pequeñas cantidades de desperdicios
6. No produce lluvia ácida.

Ver también: La energía nuclear

También existen algunas desventajas:

1. En México todavía no producimos uranio enriquecido
2. Manejar energía nuclear siempre conlleva un riesgo, por lo que se requiere gran inversión en el área de seguridad
3. Hay que ser cuidadosos con el manejo de desperdicios nucleares. Deben ser enterrados y sellados durante varios años para permitir que la radioactividad disminuya

Partes de un reactor nuclear

Para ilustrar todo lo anterior veamos el ejemplo de la única planta nuclear existente en México, Laguna Verde:

La Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde se encuentra en la costa del Golfo de México en el km. 42.5 de la carretera federal Cardel-Nautla en el municipio de Alto Lucero, en el estado de Veracruz. Geográficamente se halla a 60 km al noroeste de la ciudad de Xalapa, a 70 km al noroeste del Puerto de Veracruz y a 290 km al Noroeste de la Ciudad de México.

Está conformada por dos unidades, cada una con capacidad de 682.44 MWe; los reactores son tipo Agua Hirviente (BWR-5) y la contención MARK II de ciclo directo. El sistema nuclear de suministro de vapor fue provisto por la General Electric Co., y el turbogenerador por la Mitsubishi Heavy Industries.

La vasija del reactor (1) es un recipiente que trabaja a presión y está construido de acero al carbón con un recubrimiento interno de acero inoxidable, tiene una altura aproximada de 21 m y un diámetro de 5.3 m, su espesor varía de 13 a 18 cm. Dentro de ésta se encuentra el núcleo (2),compuesto de 444 ensambles de combustible, cada uno consta de un arreglo de varillas que contienen pastillas de dióxido de uranio enriquecido aproximadamente hasta el 4.9% con uranio 235. Las pastillas tienen un tratamiento especial para soportar altas presiones y temperaturas, y las varillas que las contienen se fabrican de una aleación especial de zirconio conocida como zircaloy, con un punto de fusión cercano a los 2000 0C. Dentro de las varillas se produce la fisión nuclear en cadena, que libera calor, la regulación de las fisiones estará a cargo de las barras de control (3) y el sistema de recirculación del reactor (7). El calor se utiliza para calentar agua y convertirla en vapor, el cual se dirige por las tuberías a la turbina de alta presión (8) y después a las de baja presión (9).

Debido al proceso de expansión de que sufre el vapor al llegar a la turbina se tiene como resultado vapor a alta velocidad, que impulsa a los álabes de las turbinas, con lo que se obtiene la energía mecánica para mover el generador eléctrico (10). La electricidad generada pasa a través de un transformador (15) para ser enviada a la red eléctrica nacional (16).

Después de mover las turbinas, el vapor se dirige al condensador (12), donde regresa a su estado líquido al ceder su calor al agua de mar tomada del Golfo de México (13) usada como refrigerante. Esta agua regresa al mar (obra de descarga, 14) a través de un canal abierto de 1680 m de longitud para disipar el calor. El líquido producto de la condensación del vapor es enviado mediante bombas (11) al reactor.

Es condición obligada que el personal sea calificado y que la operación esté sujeta a una estrecha supervisión a cargo de algún organismo independiente que vigile continuamente el cumplimiento estricto de las normas vigentes, en el caso de México el organismo regulador es la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias (CNSNS), que depende de la Secretaría de Energía.

Laguna Verde cuenta con sistemas para garantizar la operabilidad de la planta sin que haya repercusiones negativas en el exterior.

Los sistemas de seguridad de la planta están conformados por diferentes barreras: contenedor primario (de forma cilíndrico-cónico, tiene 1.5 m de espesor y está hecho de acero y concreto, tiene 10 capas de varilla de 2 ¼" de diámetro, y está provisto de un forro de interior de acero de 1 cm de espesor), contenedor secundario (rodea al primario y es conocido como edificio del reactor, está construido de concreto y varillas de acero, tiene paredes de 60 cm de espesor del nivel del suelo hacia arriba y 120 cm en la parte subterránea, la presión en el interior siempre es menor que la atmosférica gracias al sistema de ventilación y aire acondicionado de la instalación), vasija del reactor y varillas de zircaloy; por los sistemas de enfriamiento; los sistemas de protección y control del reactor; la vigilancia de la radiación y los sistemas de control de residuos radiactivos.

3 tipos de interruptores automáticos de circuito

Además del interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) existen otros tipos de interruptores automáticos que ayudan a brindar mayor seguridad en las instalaciones eléctricas residenciales ya que intervienen interrumpiendo los circuitos derivados cuando se presenta ciertas fallas:

1. Los más modernos interruptores de circuito por falla de arco (ACFI) pueden ayudar a evitar incendios que a menudo se relacionan con problemas en las salidas, interruptores y cables dañados o rasgados que se conectan en los circuitos. El ACFI percibe la curva de magnetismo propia del arco cuando la electricidad debe saltar por encima de un medio aislado y, al igual que el GFCI, actúa de inmediato para abrir el circuito, con lo que reduce el riesgo de incendio asociado con fallas de arco.
   
   
   
   
   El Código Eléctrico Nacional de Estados Unidos actualmente exige una instalación de ACFI en todos los circuitos de los dormitorios de las nuevas construcciones, pero debería considerarse su instalación en todas las viviendas y en todos los receptáculos de uso general.
   
   La NOM-001-SEDE vigente no exige los ACFI para todos los receptáculos en unidades de vivienda, sólo para ciertos lugares dentro de la misma.
   
   
   Ver también: Contacto GFCI para proteger contra electrocuciones en el hogar
   
   
2. Con los años, los productos eléctricos se han comenzado a adaptar a las medidas de seguridad para incluir la misma tecnología que ya había sido aplicada a los sistemas eléctricos. Por lo general se encuentran interruptores de circuito de detección de inmersión (IDCI) e interruptores de circuito por defecto de aislamiento del artefacto (IFCI) en secadores y cables de alimentación de ciertos aparatos. Operan de manera levemente diferente, pero cumplen esencialmente la misma función.
   
   
3. Los interruptores por detección de pérdidas de corriente (CLDI) son dispositivos de protección que evitan incendios por daños de los cables de alimentación. Actualmente se incorporan al gabinete del contacto de los acondicionadores de aire. Si el cable se daña, el CLDI detecta la anormalidad y corta la energía de inmediato.
   
   La tecnología de los CLDI también se encuentra disponible en ciertos cables de energía y multicontactos.

4 pasos para probar un interruptor GFCI

Muchas veces no consideramos la importancia de los interruptores; existen varios tipos para cada uso, pero éstos ayudan a salvar vidas y evitar daños.

Los interruptores de circuito por falla a tierra (GFCI por sus siglas en inglés) protegen contra choques eléctricos abriendo el circuito inmediatamente si perciben una falla de aislamiento a tierra o pérdida de corriente. Han sido instalados en los hogares desde principios de la década de 1970 en los circuitos que se encuentran a dos metros de agua. No obstante, los propietarios deberían considerar instalarlos en los contactos de uso general que se encuentran dentro de la casa.

Existen GFCI que protegen todo lo que se instala en esa salida, y hasta el circuito, incluso hay de dos tipos: tipo interruptor automático, que resguardan todo el circuito; y tipo salida de contacto, que protegen sólo el punto de uso.

Ver también: 6 pasos para instalar un contacto GFCI que proteja una sola salida eléctrica

Una salida de contacto protegida por medio de un GFCI puede funcionar aun si la instalación eléctrica no cuenta con tierra física. Pero la descarga de un rayo o un sobrevoltaje transitorio de la línea de alimentación puede dañar el dispositivo de falla a tierra. El contacto seguirá proporcionando energía a los aparatos conectados pero habrá dejado de proteger contra choques eléctricos. Por esto, debes probar tu GFCI todos los meses y después de cada tormentas eléctricas fuertes. Los pasos son los siguientes:

1. Presiona el botón "Reset" (reestablecer) en el receptáculo del GFCI para preparar la unidad para su prueba.


2. Conecta una luz nocturna y enciéndela. La luz debe encenderse.


3. Presiona el botón de prueba "Test" o interruptor del GFCI. La luz debe apagarse.


4. Vuelve a presionar el botón "Reset". La luz debe encenderse.

La luz conectada al receptáculo del GFCI debe apagarse al presionar el botón de prueba. Si la luz permanece encendida al oprimir el botón, esto significa que el GFCI no funciona o que no ha sido instalado correctamente. En caso de que el botón Reset se dispare y la luz no se apague, el interruptor está dañado o no ha sido conectado adecuadamente y, por lo tanto, no ofrece protección contra choques en la salida de pared. Comunícate con un electricista calificado para corregir los errores de instalación o reemplazar el GFCI defectuoso.

Si tu casa no cuenta con un interruptor de este tipo, consulta con un electricista calificado para incorporar esta importante medida de protección, o compra las unidades que puedan conectarse o un GFCI portátil para una protección individual de los receptáculos o de la carga.