Calor i Fred Industrial



Cap 6:
Evaporadors




Contenidos:
1. Introducción: Elementos principales y principio de
funcionamiento

2. Evaporadores: función y clasificación
a) Sistemas directos e indirectos de enfriamiento
b) Refrigerantes secundarios

3. Capacidad frigorífica del evaporador

4. Diseño del evaporador. Salto térmico en el
evaporador

5. Selección del evaporador
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Elementos principales y principio de funcionamiento


Condensador




Válvula de expansión Cede calor al ambiente
Aumenta la presión




Enfría el aire / agua
Reduce la presión Compresor




Evaporador

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Evaporadores: función y clasificación
 Evaporadores: función y clasificación

FUNCION DEL EVAPORADOR

o El evaporador es el órgano PRODUCTOR DE FRÍO de la instalación
frigorífica. Su misión es absorber el calor del recinto a refrigerar y transmitir
este calor al fluido refrigerante.

o En el evaporador el refrigerante entra en ebullición tras su paso por la válvula
de regulación o expansión, tomando para ello el calor necesario del medio en
el que se encuentra.

o Se trata pues de un INTERCAMBIADOR DE CALOR y dependiendo de la
capacidad requerida, necesitará de una superficie de intercambio, utilizando
unos determinados valores de coeficiente de transmisión de calor.

o El evaporador es el elemento que proporciona finalmente la temperatura
necesaria para la conservación de los productos, mediante el cambio de
estado en su interior de un determinado liquido refrigerante en unas
condiciones de presión y temperatura determinadas.

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Evaporadores: función y clasificación
 Evaporadores: clasificación

TIPOS DE EVAPORADORES

Los evaporadores se fabrican según distintos diseños para muy
diferentes aplicaciones.


Se clasifican atendiendo a criterios diversos, como los siguientes:
o Método de alimentación del líquido refrigerante
o Tipo de construcción
o Procedimiento de circulación del aire o liquido a enfriar
o Tipo de regulación del refrigerante
o Por sus aplicaciones




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Evaporadores: clasificación

Según el método de alimentación del líquido refrigerante

los evaporadores pueden ser:
o secos,
o inundados y
o sobrealimentados (alimentados por bomba)


EVAPORADORES SECOS
Estos evaporadores contienen solamente la cantidad de refrigerante que
puede ser vaporizada durante el tiempo que tarda en llegar al final, de
forma que a la aspiración del compresor ha de llegar refrigerante
totalmente vaporizado.
Se usan en estos evaporadores una válvula de expansión de tipo
TERMOSTÁTICO.

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 Evaporadores: clasificación

Según el método de alimentación del líquido refrigerante

EVAPORADORES SECOS

o Para que la vaporización sea completa se permite un recalentamiento
de 10ºC al final del evaporador, para lo cual se requiere de un 10 al
15% de la superficie total del evaporador.
o A pesar de ser de peor rendimiento que los inundados o alimentados
por bomba, son mucho más BARATOS y SIMPLES DE DISEÑO.
o Estos son los mas utilizados en las INSTALACIONES PEQUEÑAS Y
DE MEDIANA POTENCIA.




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Evaporadores: clasificación
Según el método de alimentación del líquido refrigerante

EVAPORADORES INUNDADOS
Los evaporadores trabajan COMPLETAMENTE LLENOS DE LÍQUIDO
refrigerante, y utilizan VÁLVULAS DE FLOTADOR para mantener el nivel
del líquido constante en el evaporador.


Las formas que adoptan estos
evaporadores son muy variadas, pero
generalmente están constituidas por
un gran depósito, generalmente
cilíndrico, donde va alojada la válvula
y el flotador, al que va conectado una
serie de tubos cuyos extremos están
soldados.


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 Evaporadores: clasificación

Según el método de alimentación del líquido refrigerante

EVAPORADORES INUNDADOS
La válvula de flotador colocada en el lado de baja presión del sistema, permite la
entrada de liquido en el mencionado depósito cilíndrico a medida que sea
necesario, siendo controlada su acción por el nivel de liquido en el mencionado
depósito, que debe hallarse lleno en sus 4/5 partes. Los vapores desprendidos
en la ebullición llenan el espacio libre en la parte superior del depósito.

o Estos evaporadores, cuyo uso ha ido decreciendo hasta casi desaparecer del
mercado son de un gran rendimiento.

o La gran cantidad de liquido necesario encarece sin embargo mucho las
instalaciones de este tipo.

o La ebullición es provocada y sostenida por el vacío creado por la aspiración
del compresor y cesa al pararse el compresor.

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Evaporadores: clasificación

Según el método de alimentación del líquido refrigerante

EVAPORADORES SOBREALIMENTADOS ( POR BOMBA)
Este evaporador es alimentado con un exceso de liquido refrigerante por medio
de una bomba.

Este exceso de liquido es separado del vapor en un colector de baja presión y es
recirculado de nuevo hacia el evaporador, mientras que el vapor es extraído por
el tramo de aspiración del compresor.




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 Evaporadores: clasificación

Según el método de alimentación del líquido refrigerante

EVAPORADORES SOBREALIMENTADOS ( POR BOMBA)

o La circulación del líquido se hace desde una relación de 2 a 1 hasta valores
de 6-7 a 1.

o Las relaciones altas se utilizan con el amoniaco y las bajas con los
refrigerantes CFC (R-12, R-22 y R-502).

o Una relación de 3 a 1 indica que se espera evaporar de tres partes del liquido
una (en masa).

o El caudal de liquido se regula por algún dispositivo de regulación, y una
válvula de expansión ajustada para el flujo máximo de cargas punta. Este tipo
de evaporador se utiliza en el sistema de evaporador múltiple con válvulas de
alivio para evitar sobrealimentación excesiva.


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Evaporadores: clasificación

Según el tipo de construcción

Los evaporadores pueden clasificarse en :
o evaporadores de tubo liso,
o de placa y
o de tubos con aletas.
Los evaporadores de tubo liso y de placa aunque dan resultados
satisfactorios en cualquier tipo de instalación se emplean fundamentalmente
en instalaciones que operan por debajo de –1 ºC y es inevitable la
acumulación de escarcha sobre la superficie del evaporador. La acumulación
de escarcha en estos evaporadores no afecta tanto como en los evaporadores
de tubo y aletas.
Tienen la ventaja además de que se limpian fácilmente y pueden
descongelarse con rapidez, manualmente o raspando la acumulación de
escarcha. Esto puede hacerse sin interrumpir el proceso de refrigeración,
reduciendo así el peligro de perdida de calidad del producto refrigerado.
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 Evaporadores: clasificación

Según el tipo de construcción

EVAPORADORES DE TUBO LISO
o Se construyen de tubo de acero o cobre.

o El tubo de acero se usa para evaporadores grandes y para aquellos
que trabajan con amoniaco.

o Los de cobre corresponden a los pequeños y para refrigerantes del
tipo HFC.

o Los evaporadores de este tipo se diseñan como serpentines para
enfriamiento de líquidos o para estar suspendidos en el techo
de la cámara de congelación y en almacenes de conservación de
productos congelados.
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Evaporadores: clasificación

Según el tipo de construcción




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 Evaporadores: clasificación
Según el tipo de construcción



EVAPORADORES DE PLACA

Se construyen con dos placas planas metálicas dispuestas y soldadas unas con
otras de forma que permitan fluir al refrigerante entre ellas (congeladores
domésticos) o según una tubería plegada instalada entre dos placas metálicas
soldadas por los bordes (camiones refrigerados).

Para obtener un buen contacto térmico entre la placa soldada y la tubería que
lleva el refrigerante, el espacio entre placas se llena de un líquido eutéctico o
se hace el vacío de manera que la presión atmosférica aplicada sobre la
superficie de la placa, la sujeta firmemente contra la tubería. Con la solución
eutéctica se consigue obtener una cierta capacidad de reserva de frío, una vez
parada la instalación.


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Evaporadores: clasificación
Según el tipo de construcción

EVAPORADORES DE PLACA
En los camiones refrigerados se usan a menudo este tipo de
evaporadores. En estos casos las placas montadas ya sea horizontal o
verticalmente en las paredes del camión, pueden conectarse por la noche
a una instalación central de refrigeración mientras los camiones están
estacionados.

La capacidad de refrigeración de la solución eutéctica es suficiente como
para asegurar la refrigeración del producto durante las operaciones del
día siguiente.

También se usan este tipo de evaporadores de placa en divisiones de
congeladores, vitrinas de exhibición de alimento congelado, expositores
de hela...