ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
CANAL YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
1. CONDENSADORES Y EVAPORADORES
1.1.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN EN LA CONDENSACION
1.1.3. INFLUENCIA DE LAS CAIDAS DE PRESIÓN EN EL
CONDENSADOR.
1.1.4. CONTROL DE PRESION DEL CONDENSADOR
1.1.4.1. METODO DEL CICLAJE DE VENTILADORES
1.1.4.2. METODO INUNDACION DE CONDENSADOR
1.1.4.3. METODO DE CONDENSADOR DIVIDO
1.1.5.1. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AIRE
1.1.5.2. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA
1.1.6. CÁLCULOS DEL CONDENSADOR.
1.1.7. SELECCIÓN DEL CONDENSADOR
1.1.7.1 METODO DEL FACTOR DE RECHAZO DE CALOR
1.1.7.3. METODO DE LOS FABRICANTES
1.1.7.4. POR LA SELECCIÓN DE COMPRESORES
1.1.7.6. POR DATOS DE PROGRAMA DE CICLOS BASICOS
1.1.8. VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CONDENSADORES
1.1.9. EFECTOS DE LA REDUCCION DEL FLUJO DE AIRE EN
CONDENSADORES
1.1.20. EFECTOS DEL INCREMENTO DEL FLUJO DE AIRE EN
CONDENSADORES
1.1.21. EFECTOS DE LA REDUCCIÓN DE LA TEMPERATURA AMBIENTE
EN CONDENSADORES
1.1.22. EFECTOS DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA AMBIENTE EN
CONDENSADORES
1.1.23. EFECTOS DE LA ACUMULACION DE SUCIO EN LOS
CONDENSADORES
1.2.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN DE SUCCION EN LA
EVAPORACION
1.2.3. INFLUENCIA DE LAS CAIDAS DE PRESION EN LOS
EVAPORADORES.
1.2.4. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA VENTILACION
1.2.5. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA CONSTRUCCION
1.2.5.3. EVAPORADOR DE TUBO ALETEADO Y AIRE FORZADO
1.2.6. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA ALIMENTACION DEL
REFRIGERANTE
1.2.6.1. EVAPORADOR DE EXPANSIÓN SECA O DIRECTA
1.2.6.2. EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA
1.2.6.3. EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA CON CIRCUALCION
FORZADA
1.2.7. EVAPORADORES ENFRIADORES DE LIQUDO
1.2.7.1. EVAPORADOR DE CARCASA Y SERPENTIN
1.2.7.2. EVAPORADOR DE DOBLE TUBO
1.2.7.3. EVAPORADORES DE CASCO Y TUBO
1.2.7.4. EVAPORADORES HIDROENFRIADORES
1.2.8. EVAPORADORES SEGÚN LA TEMPERATURA DE SATURACIÓN
1.2.9. SELECCIÓN DE EVAPORADOR
1.2.10. VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE EVAPORADORES
1.
CONDENSADORES Y EVAPORADORES
1.1.
EL CONDENSADOR
El condensador tiene la función de extraer el calor que trae
el refrigerante que ganó en el evaporador, en el compresor y tuberías al
ambiente. Para lograrlo, se debe asegurar que el refrigerante que vienen en
estado gaseoso, se condense para lo cual se debe tener una presión lo
suficientemente alta que garantice que la temperatura de saturación a dicha
presión ( TEMPERATURA DE CONDENSACION ), sea mayor que la del ambiente. Una
parte de condensador tiene la función de quitar el calor sensible (1/6 parte),
cuando llegamos a la temperatura de condensación ya no podemos enfriar más y
empezamos a condensar. (4/6).
Ver video:
PROCESO DE CONDENSACION DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION VISTO EN EL DIAGRAMA P h
El condensador suele ser de un 35% a un 40% más grande que
el evaporador, dependiendo de factores como la temperatura de evaporación del
sistema, refrigerantes, etc. Para poder condensar ha de haber de
Δ t
o DT = Temperatura Saturación – Temperatura ambiental
Con la temperatura de saturación y conociendo el tipo de
refrigerante, se obtiene el valor de la presión de descarga o de alta ya sea en
manómetros o tablas. La capacidad del condensador se expresa en Watts, BTU/Hr,
Kcal/Hr y HP.
1.1.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN EN
LA CONDENSACION
En la figura se muestran tres sistemas con tres presiones diferentes de
condensación; los tres ciclos tienen en común, las mismas temperaturas de evaporación,
los mismos subenfriamientos y sobrecalentamientos.
|
|
Se tienen los
siguientes efectos:
A mayor presión de
condensación, mayor capacidad de disipación de calor se requiere del compresor.
A mayor presión de
condensación, mayor relación de compresión ( RC ) y por consiguiente menor es
el COP del sistema.
1.1.2. INFLUENCIA
DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL RENDIMIENTO
DEL CONDENSADOR.
El problema de
todos los condensadores es la suciedad que se acumula que hace de aislante
impidiendo que salga el calor. En un ciclo normal, el líquido del condensador
sale del mismo con un subenfriamiento, tal cual como se observa en el punto 4
del diagrama, después de ello pasa al elemento de expansión hasta llegar al
punto 1. La absorción de calor en el evaporador ocurre del punto 1 al punto 2.
Ahora si hay
elementos que impiden la transferencia de calor al ambiente, el punto 4 se
traslada al punto A, reduciendo la transferencia de calor al medio y por ende
hay poco subenfriamiento del líquido condensado. Del punto A pasa al elemento
de expansión, donde a la salida existen burbujas lo cual hace que la válvula no
opere bien, además , la absorción de calor ahora se reduce del punto B al punto
2, cayendo la eficiencia del sistema y su COP. Veamos el efecto de la suciedad
u objetos que impiden la transferencia de calor en el siguiente diagrama:
1.1.3.
INFLUENCIA DE LAS CAIDAS DE PRESIÓN EN EL CONDENSADOR.
Analicemos el
siguiente esquema donde se posee una condensación ideal a presión constante y
una condensación real con pérdidas de presión en el condensador:
Al presentarse caídas de presión, se necesita de una
mayor presión de descarga para poderla vencer, por tanto, el refrigerante
tendrá a la salida del compresor, una mayor temperatura, mayor relación de
compresión que reduce la eficiencia volumétrica del compresor y por tanto su
flujo masico y pérdida de eficiencia del ciclo
1.1.4. CONTROL DE
PRESION DEL CONDENSADOR
Uno de los retos en nuestros días es la reducción del consumo de energía
de los sistemas de refrigeración. Los sistemas de refrigeración a diferencia de
los de aire acondicionado, trabajan mucho más tiempo y por tanto consumen mucha
más energía. Uno de los métodos para ahorrar energía consiste en reducir el
consumo del compresor disminuyendo su presión de descarga.
En los días más calurosos, la presión ene le condensador aumenta y por
ende el amperaje del compresor; esto se debe a que se requiere de mayor trabajo
para comprimir un gas refrigerante a una presión mayor. Cuando la presión de
descarga disminuye, disminuye el consumo de corriente del compresor.
Las capacidades de los condensadores dependen en parte del DT o
diferencial de temperatura entre la temperatura de condensación y la
temperatura ambiental del fluido que enfría el condensador. Si la temperatura
del ambiente disminuye, se incrementa la capacidad el condensador, esto se
traduce en una presión menor y un consumo menor del compresor.
En cuanto a los sistemas de expansión, la mucha caída de presión en el
condensador afecta negativamente su rendimiento de los mismos, reduciendo la
capacidad el evaporados incrementándose el recalentamiento. Esta caída de
presión también puede afectar el retorno de lubricante por las tuberías del
sistema afectando la vida útil del mismo.
Se puede concluir entonces que el factor a tener en cuenta para
determinar la presión mínima aceptable de trabajo de un condensador es la
máxima caída de presión permitida en el elemento de expansión. Una vez
determinado, se ajustan los controles de presión del condensador para mantener
la presión del mismo en los rangos establecidos. Existen tres métodos comunes
para controlar la presión en el condensador:
1.1.4.1. METODO
DEL CICLAJE DE VENTILADORES
En los días donde la temperatura ambiente es muy baja, la presión en el
condensador comienza a disminuir, para no dejar caer mucho la presión se apagan
ventiladores para disminuir la transferencia de calor y por ende se incrementa
la presión en el condensador.
Este método es sencillo de controlar, pero presenta fluctuaciones de
presión en el recibidor de líquido y por tanto variará la presión que le llega
al elemento de expansión fluctuando también su rendimiento.
1.1.4.2. METODO
INUNDACION DE CONDENSADOR
Para este método se emplean válvulas reguladoras de presión, estas
válvulas crean un diferencial de presión entre el condensador y el recibidor de
líquido; la válvula no permite el paso de refrigerante hacia el recibidor hasta
cuando no haya llegado a un valor determinado, con esta acción el condensador
se ira inundando de líquido refrigerante incrementando la presión en el mismo.
Para compensar la caída de presión en el recibidor de líquido, se emplea
una válvula adicional conectada entre la descarga del compresor y el recibidor,
que al detectar la diferencia de presión, hace que gas de la tubería de
descarga paso directamente al recibidor incrementando su presión.
Este método tiene la ventaja que se provee de una presión de líquido
estable en el recibidor y por ende una operación estable del elemento de
expansión, pero se requieren una carga adicional de refrigerante. Este
refrigerante adicional, debe almacenarse en el recibidor de liquido en los días
calurosos.
1.1.4.3. METODO DE
CONDENSADOR DIVIDO
Para eliminar el inconveniente de la adición de refrigerante extra al
sistema, se establecen dos circuitos de condensadores ( en serie o paralelo )
para el funcionamiento en verano e invierno. El condensador de verano se apaga
según sea necesario en los días de frio. Para lograr esto se emplea una válvula
de tres vías que se le denomina válvula recuperadora de calor. Esta válvula
tiene una entrada común que viene de la descarga del compresor y dos salidas
que van a cada condensador.
En verano, se desenergiza la válvula permitiendo que el gas refrigerante
pase en cantidades iguales a ambos condensadores alimentando las mitades de los
mismos. En invierno, se energiza la válvula cerrando el flujo de refrigerante
hacia el condensador de verano y ahora todo el refrigerante pasa por el
condensador de invierno.
Para evitar que el condensador de verano acumule refrigerante liquido
remanente durante el periodo de invierno, una válvula cheque se instala a su
salida, para evitar el retorno de refrigerante. El refrigerante atrapado se
devuelve al sistema mediante la conexión de una solenoide a la salida del
condenador y la tubería de succión, y entre ellos una restricción para
disminuir la presión a su paso evitando golpes de presión en la línea de
succión.
1.1.5. TIPOS DE
CONDENSADORES
Los condensadores se dividen teniendo en cuenta el sistema de
enfriamiento
|
ENFRIADOS POR AIRE |
CONVECCION NATURAL |
SISTEMAS PEQUEÑOS, SENCILLOS, OCUPAN AREA DE
TRANSFERENCIA DE CALOR |
|
CONVECCION FORZADA |
SISTEMAS PEQUEÑOS, MEDIANOS Y GRANDES,
REQUIEREN VENTILADORES |
|
|
ENFRIADOS POR AIRE Y AGUA O EVAPORATIVOS |
CONVECCION FORZADA |
SISTEMAS MEDIANOS Y GRANDES, REQUIEREN
VENTILADORES Y SISTEMAS DE CIRCULACION Y ENFRIAMIENTO DE AGUA |
|
ENFRIADOS POR AGUA |
CONVECCION FORZADA |
SISTEMAS MEDIANOS Y GRANDES, REQUIEREN SISTEMAS
DE CIRCULACION Y ENFRIAMIENTO DE AGUA |
1.1.5.1.
TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AIRE
Los condensadores que tienen como medio enfriador el aire
ambiente pueden ser estáticos o de tiro forzado:
1.1.5.1.1.
TUBO CON CONVECCION NATURAL
Suelen
ser de tubo liso, como la velocidad del aire es lenta se acumula mucha
suciedad. Suelen ser bastante largos y se usa sólo en el entorno doméstico como
neveras.
1.1.5.1.2.
TUBO CON CONVECCION FORZADA
Suelen ser de tubo
liso, de menor tamaño que los anteriores, pero vienen con un ventilador para
mejorar su transferencia de calor; se usan mucho en refrigeradores domésticos.
1.1.5.1.3.
TUBO ALETEADO CON CONVECCION FORZADA
Son condensadores cuyos tubos viene con placas delgadas
llamadas aletas, cuya función es la de mejorar la disipación de calor; utilizan
ventiladores para aumentar la velocidad del aire, por lo tanto reducimos
superficie de tubo. Son los más usados.
|
|
|
Cuando está instalado junto con el compresor el condensador
ha de tomar el aire en el lado contrario de este para evitar tomar el aire ya
caliente. El paquete compresor-condensador-ventiladores se le denomina Unidad
Condensadora.
Para los condensadores enfriados por aire con convección
forzada, cumplen la siguiente regla:
Temperatura de condensación = Temperatura ambiente máxima +
10ºC o 15ºC
Para condensadores enfriados por aire remotos, se cumple
que:
Temperatura de condensación = Temperatura ambiente máxima +
10ºC
Los hay de varias tipos y formas:
1.1.5.2. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS
POR AGUA
Son aquellos que usan el agua como medio condensable. Para
asegurar un buen funcionamiento y limitar el consumo de agua, las temperaturas
idóneas del agua a la salida del condensador con respecto a la temperatura de
entrada han de ser:
·
Temperatura
de entrada hasta 15ºC, la salida ha de ser 10ºC más que la entrada.
·
Temperatura
de entrada a partir de 16ºC, la salida ha de ser 9ºC más que la entrada.
·
Temperatura
de entrada a partir de 21ºC, la salida ha de ser 8ºC más que la entrada.
Se deben instalar torres de recuperación de agua a partir de
las siguientes potencias frigoríficas:
En sistemas de refrigeración, a partir de 18.000frg/h.
En aire acondicionado, a partir de 6.000frg/h.
Estas torres de recuperación deben de recuperar hasta el 75
% del agua.
1.1.5.2.1. CONDENSADOR DE DOBLE TUBO O COAXIALES
Es un senpertin formado por dos tubos
concéntricos, por el tubo interior circula el agua y por el exterior el
refrigerante, se hace circular a contracorriente para robar mejor el calor al
refrigerante.
|
|
|
1.1.5.2.2. CONDENSADOR MULTITUBULAR O DE CARZASA Y
TUBO
Son
sistemas que requieren agua como medio de enfriamiento y un sistema para
enfriamiento de agua ( torres de enfriamiento ). Son más eficientes que los
condensadores que emplean aire como medio de enfriamiento. Utilizados en
sistemas de media a alta potencia.
Para este tipo de condensador
enfriado por agua se cumple que:
Temperatura de
condensación = Temperatura agua + 7ºC
Ver video:
CONDENSADOR DE CARCAZA Y TUBO EN 3D
1.1.5.2.3.
CONDENSADOR DE TANQUE Y SERPENTIN
El refrigerante se mueve dentro del tanque donde circula agua por unos tubos en espiral en vez de tubos rectos. Recuerde que el agua es 15 veces más eficiente que el aire para intercambiar calor.
Ver video:
1.1.5.3.
CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA Y AIRE O EVAPORATIVOS
Está
formado por un serpentín por el cual circula el refrigerante, este serpentín es
mojado por unas duchas de agua de manera que al hacer circular una corriente de
aire el agua que moja los tubos se evapora extrayendo calor. Tiene un
rendimiento muy bueno.
Para este
tipo de condensador enfriado por agua se cumple que:
Temperatura de
condensación = Temperatura ambiente + 5ºC
1.1.5.3.2. TORRE DE ENFRIAMIENTO.
|
|
|
La torre de enfriamiento tiene la misión de mantener el agua
caliente el mayor tiempo posible en contacto con el aire para enfriarla.
El calor que se acumula se saca mediante una turbina.
El eliminador evita que se arrastren gotas al exterior.
En una
torre de enfriamiento hay que tener en cuenta:
·
La
cantidad de calor.
·
Caudal
de agua.
·
Temperatura
entrada del agua.
·
Temperatura
de salida.
·
Temperatura
de bulbo húmedo.
El
margen de la torre es: Tentrada – Tsalida
El
acercamiento de la torre es la diferencia entre la temperatura de salida y la
temperatura de bulbo húmedo el aire.
acercamiento
= Tsalida – TBHA
El rendimiento
de la torre depende de la humedad relativa, si el aire es muy húmedo no se
podrá llevar mucho vapor de agua.
Para
conseguir un buen rendimiento el acercamiento ha de ser de 5 6 ºC, el margen
de 6 – 7C.
El
caudal de aire que tenemos que mover es de 175-225m³/h por cada 1000frig/h.
Se
evapora 1 litro de agua por cada 538 kcal/h de calor extraído al agua,
aproximadamente el 5% de agua que hacemos circular. (2% cada 5ºC de margen).
Las
torres suelen llevar una resistencia dentro de la cubeta del agua con un
termostato para que el agua nunca llegue a 0ºC.
Algunas
llevan una válvula de 3 vías para evitar quedarse sin presión en invierno si la
temperatura de entrada es menor de 20ºC.
Si
esto ocurre el agua vuelve a circular por el condensador hasta que alcance una
temperatura elevada.
Ver
video:
|
TIPOS DE CONDENSADORES |
|
1.1.6.
CÁLCULOS DEL CONDENSADOR.
En los condensadores de aire debemos conocer el volumen de
aire que es capaz de mover el condensador para asegurar el intercambio de
calor.
Para conocer el volumen primero debemos conocer la velocidad
del aire, este valor nos lo da el anemómetro. Las medidas se han de hacer
dentro de la superficie del condensador, se suman todas y se divide por el
número de lecturas. Después debemos conocer la superficie del condensador.
Por
ejemplo si el condensador hace 40 cm x 25 cm = 1m² y si la velocidad obtenida
es de 10m/s el resultado será:
10 m/s
x 1m² = 10m³/s = 3600m³/h
Ejemplo
1: Tenemos un condensador que mueve 500m³/h, la temperatura del aire que entra
es de 30ºC y del que sale 38ºC.
El
calor específico del aire seco es 0,24 y el del aire húmedo 0,29.
La
cantidad de calor que roba el condensador al refrigerante es de:
Q=m x t c Ce
Q= 500m3/h x 8 x 0,29= 1160 kcal/h.
Ejemplo
2: Tenemos un condensador de agua que mueve 500 l/h de agua. La temperatura de
entrada es de 18ºC y la de salida de 25ºC.
El
calor especifico del agua es 1.
La
potencia del condensador es de:
Q=
500l/h x (25-18) x 1 = 3500kcal/h
Ejemplo
3: Hallar la longitud de un condensador a contra corriente para ayudar a un
condensador de aire, la ayuda es de 1.500 kcal/h, empleando un tubo exterior
circulación del agua de 7/8" y 5/8" para la circulación del gas.
K= 600
D t= de entre
1
metro lineal de 5/8" tiene 0,05m2
Q= 600
x 0,05 x 12= 360kcal/h./m
Longitud
del tubo = 1500: 360 = 4,16m de tubo de 5/8".
1.1.7.
SELECCIÓN DEL CONDENSADOR
1.1.7.1
METODO DEL FACTOR DE RECHAZO DE CALOR
El calor total rechazado en el condensador
incluye tanto el calor absorbido en el evaporador, como la energía equivalente
del trabajo del compresor, así cualquier tipo de calor que el sistema adquiera
en su ciclo. Algunos fabricantes de compresores publican o suministran datos
referentes al rechazo total de calor como una parte de las especificaciones del
compresor ( columna o dato designado como THR ), cuando se dispone de estos
datos, deben usarse como una referencia para la selección del condensador.
Capacidad condensador = THR * [ 1 + ( %
factor seguridad /100 ) ]
Cuando no se dispone de estos datos, la
carga del condensador puede estimarse multiplicado la capacidad de enfriamiento
del compresor ( que es la misma del evaporador ) por un factor de rechazo de
calor que se obtiene en tablas:
CUADRO 3.1. FACTORES DE RECHAZO DE CALOR
PARA COMPRESORES ABIERTOS.
|
TEMPERATURA EVAPORACION
EN ºF ( ºC ) |
TEMPERATURA DEL
CONDENSANTE EN ºF ( ºC ) |
|||||
|
90 ( 32 ) |
100 ( 37 ) |
110 ( 43 ) |
120 ( 49 ) |
130 ( 54.5 ) |
140 ( 60 ) |
|
|
-30 ( - 34.4 ) |
1.37 |
1.42 |
1.47 |
|
|
|
|
-20 ( - 29 ) |
1.33 |
1.37 |
1.42 |
1.47 |
|
|
|
-10 ( - 23.3 ) |
1.28 |
1.32 |
1.37 |
1.42 |
1.47 |
|
|
0 ( - 17.7 ) |
1.24 |
1.28 |
1.32 |
1.37 |
1.41 |
1.47 |
|
10 ( - 12.2 ) |
1.21 |
1.24 |
1.28 |
1.32 |
1.36 |
1.42 |
|
20 ( - 6.6 ) |
1.17 |
1.20 |
1.24 |
1.28 |
1.32 |
1.37 |
|
30 ( - 1.1 ) |
1.14 |
1.17 |
1.20 |
1.24 |
1.27 |
1.32 |
|
40 ( 4.4 ) |
1.12 |
1.15 |
1.17 |
1.20 |
1.23 |
1.28 |
|
50 ( 10 ) |
1.09 |
1.12 |
1.14 |
1.17 |
1.20 |
1.24 |
CUADRO 3.2. FACTORES DE RECHAZO DE CALOR
PARA COMPRESORES HERMETICOS DE ENFRIAMIENTO EN SUCCION
|
TEMPERATURA EVAPORACION
EN ºF ( ºC ) |
TEMPERATURA
DEL CONDENSANTE EN ºF ( ºC ) |
|||||
|
90 (
32 ) |
100 ( 37 ) |
110 ( 43 ) |
120 ( 49 ) |
130 ( 54.5 ) |
140 ( 60 ) |
|
|
-40 ( - 40 ) |
1.66 |
1.73 |
1.80 |
2.00 |
|
|
|
-30 ( -34.3 ) |
1.57 |
1.62 |
1.68 |
1.80 |
|
|
|
-20 ( - 29 ) |
1.49 |
1.53 |
1.58 |
1.65 |
|
|
|
-10 ( -23.3 ) |
1.42 |
1.46 |
1.50 |
1.57 |
1.64 |
|
|
0 ( -17.7 ) |
1.36 |
1.40 |
1.44 |
1.50 |
1.56 |
1.62 |
|
5 ( - 15 ) |
1.33 |
1.37 |
1.41 |
1.46 |
1.52 |
1.59 |
|
10 ( -12.2 ) |
1.31 |
1.34 |
1.38 |
1.43 |
1.49 |
1.55 |
|
15 ( - 9.4 ) |
1.28 |
1.32 |
1.35 |
1.40 |
1.46 |
1.52 |
|
20 ( - 6.6 ) |
1.26 |
1.29 |
1.33 |
1.37 |
1.43 |
1.49 |
|
25 ( - 3.8 ) |
1.24 |
1.27 |
1.31 |
1.35 |
1.40 |
1.45 |
|
30 ( - 1.1 ) |
1.22 |
1.25 |
1.28 |
1.32 |
1.37 |
1.42 |
|
40 ( 4.4 ) |
1.18 |
1.21 |
1.24 |
1.27 |
1.31 |
1.35 |
|
50 ( 10 ) |
1.14 |
1.17 |
1.20 |
1.23 |
1.26 |
1.29 |
Capacidad Calorífica Condensador =
Capacidad enfriamiento compresor * Factor rechazo de calor.
1.1.7.2. METODO
EMPIRICO
Se sabe que la capacidad del condensador
debe ser mayor que la del evaporador. A medida que disminuye la presión de baja
en el evaporador, la capacidad del condensador disminuye, entonces en sistemas
de lata temperatura de evaporación, es donde el condensador debe incrementar su
capacidad. Para estos sistemas, se ha experimentado que el condensador debe ser
de un 30% a un 35% mas grande que la capacidad del evaporador, por tanto:
|
RANGO TEMPERATURA DE
EVAPORACION |
CAPACIDAD CONDENSADOR |
|
10º A - 0º |
CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.35 *
CAPACIDAD DEL EVAPORADOR |
|
-1ºC A -10ºC |
CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.40 *
CAPACIDAD DEL EVAPORADOR |
|
-11ºC A -20ºC |
CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.45 *
CAPACIDAD DEL EVAPORADOR |
|
-21ºC A -30ºC |
CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.5 * CAPACIDAD
DEL EVAPORADOR |
Como se puede analizar, el método
empírico, selecciona condensadores de alta capacidad, lo cual puede ser una
desventaja en ciertos sistemas.
1.1.7.3. METODO DE
LOS FABRICANTES
Los fabricantes ofrecen diferentes
fórmulas para calcular la potencia calorífica de los condensadores; estos varían
de fabricante a fabricante, pero en general, la formula tiene que ver con los
siguientes aspectos:
·
El
número de toberas para los ventiladores.
·
El
tipo de refrigerante.
·
La
capacidad frigorífica del evaporador
·
La
temperatura ambiente.
·
La
temperatura de saturación o condensación del refrigerante.
·
Temperatura
de entrada del aire o ambiente
·
Altitud
de la instalación.
·
Material
de las aletas.
·
Tiro
del aire.
1.1.7.4.
POR LA SELECCIÓN DE COMPRESORES
En la mayoría de los programas de
selección de compresores, determinan la capacidad del condensador requerida por
los mismos.
1.1.7.5.
POR LA RELACION ENTRE TEMPERATURA DE EVAPORACION, CONDENSACION Y POTENCIA
FRIGORIFICA DE EVAPORADOR
Se emplea una tabla para hallar el factor
de relación y este factor de multiplica por el valor de la potencia frigorífica
del evaporador:
CAPACIDAD CONDENSADOR O POTENCIA
CALORIFICA CONDENSADOR = FACTOR * POTENCIA FRIGORIFICA DEL EVAPORADOR.
El factor se halla en la siguiente tabla:
|
TEMPERATURA EVAPORACION EN GRADOS CELSIUS |
TEMPERATURA CONDENSACION = 45 GRADOS CELSIUS |
TEMPERATURA CONDENSACION = 50 GRADOS CELSIUS |
|
10 |
1.125 |
1.15 |
|
5 |
1.15 |
1.17 |
|
0 |
1.175 |
1.19 |
|
-5 |
1.2 |
1.21 |
|
-10 |
1.225 |
1.23 |
|
-15 |
1.25 |
1.275 |
|
-20 |
1.29 |
1.3 |
|
-25 |
1.325 |
1.33 |
|
-30 |
1.375 |
1.38 |
|
-35 |
1.42 |
1.425 |
1.1.7.6.
POR DATOS DE PROGRAMA DE CICLOS BASICOS
Se usan programas para el cálculo y el
análisis de ciclos de refrigeración y climatización según diagramas de Mollier.
Al analizar un ciclo, el programa arroja las capacidades caloríficas de un
condensador a partir de datos como:
•
Refrigerante
R-134ª.
•
La
temperatura de evaporación: -10 ºC
•
Temperatura
de condensación: 45º C
•
Temperatura ambiente máxima del sitio: 35º C
•
Subenfriamiento
condensador: 3 ºK
•
Subenfriamiento
adicional : 2ºK
•
Subenfriamiento
total: 5 ºK
•
Sobrecalentamiento
útil : 5º K
•
Sobrecalentamiento
ambiental: 10 º K
•
Sobrecalentamiento
total= 15º K
•
Temperatura
de descarga deseada compresor: 80 º C
•
Eficiencia
isoentrópica del compresor : 0,7
•
Eficiencia
volumétrica del compresor: 0,9
•
Capacidad
frigorífica del evaporador: 3 Kwatt
•
Caídas
de presión en líneas de tuberías: 0 Psi
Se digita esta información para la
construcción del ciclo en el diagrama de Mollier:
Cuando se genera el ciclo se obtiene el
valor del flujo o caudal másico y los valores de las entalpías específicas del
refrigerante a la entrada y salida del condensador:
Se calcula el valor de la potencia térmica
del condensador:
qCOND = hEntrada condensador – hSalida
condensador
Ahora, conociendo el flujo másico
QCOND =
qCOND * Flujo Másico
La anterior expresión. La podemos
expresar:
QCOND = FLUJO MASICO ( hRefrigerante entrada
condensador - hRefrigerante salida Condensador )
Reemplazando los valores:
POTENCIA TERMICA
CONDENSADOR ( QCOND ) = 0,02135 Kg/Seg * ( 460,1 – 259,4 ) kJ/Kg
POTENCIA TERMICA
CONDENSADOR ( QCOND ) = 4,28 KWatt
Hay que tener en cuenta la forma como
varía la potencia térmica del condensador, con respecto a la temperatura del
medio de enfriamiento, tal como se observa:
Se van a usar la siguiente información
para seleccionar al condensador:
·
Tipo
de condensador.
·
Refrigerante
del sistema.
·
Capacidad
térmica del condensador.
·
Temperatura
de condensación.
·
Temperatura
máxima de entrada del aire del ambiente.
·
Otros
datos.
Proceda a verificar otras informaciones
del producto como dimensiones, tamaño de tuberías de conexión, características
eléctricas de los ventiladores, etc:
Ver video:
1.1.8.
VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CONDENSADORES
Es un
procedimiento importante que permite verificar el estado de operación del
equipo, para ello debemos analizar la forma de obtener ese valor a parir del
análisis de valores de temperaturas, velocidades y caudales del equipo. Para
ello, recordemos que el calor del refrigerante liberado por el condensador en
absorbido por el medio de enfriamiento, que para el caso es el aire; por tanto:
Por tanto, para
condensadores de aire forzado:
Para entender el
procedimiento, veamos el siguiente ejemplo:
Para ello hay que
ir al catálogo en línea del fabricante, donde se pude hallar la información
relacionada con:
·
Velocidad
del aire de entrada al condensador
·
Caudal
de aire de entrada al condensador.
·
Las
dimensiones de las ventilaciones de salida del aire.
Con la anterior
información, puede calcular:
·
Area
de ventilación de salida de los ventiladores
·
Velocidad
de salida del aire del condensador.
·
El
caudal de salida por ventilador
Midiendo la
presión de descarga y con el tipo de refrigerante, se determina la temperatura
de condensación del equipo:
A continuación,
siga los siguientes pasos:
·
Tome
el Anemómetro y póngalo en la salida de la unidad interna.
·
Mueva
lentamente el instrumento por toda el área del ventilador
·
Tome
la medida de la velocidad promedio de salida del aire ( Vaire ) y su temperatura de salida ( TOA
) en grados Kelvin.
·
Coloque
el instrumento en la parte anterior del equipo para medir la temperatura de
entrada del aire ( TIA ) en grados Kelvin y la velocidad del mismo (
Vaire In ) en Mts/Seg
· Determine el
caudal de aire de salida del equipo (
Determine la
potencia térmica del condensador en sitio:
Con los datos
tomados de la temperatura de entrada de aire y el valor de la temperatura de
evaporación, en el programa de selección del fabricante se determina:
·
La
temperatura de salida del aire del evaporador.
·
La
capacidad frigorífica bajo estas condiciones:
A continuación, en
una tabla se colocan los datos que den dar de las condiciones de operación en
el programa del fabricante y los datos medidos, tal como se muestra:
Ver video:
1.1.9. EFECTOS DE
LA REDUCCION DEL FLUJO DE AIRE EN CONDENSADORES
La reducción del
flujo de aire en los condensadores puede suceder por bajas RMP de los
ventiladores de condensador, obstrucción en las aletas, etc. Esta condición
hace que se alteren algunos parámetros de operación que influyen en el sistema.
Con la reducción
del flujo de aire menor masa de aire debe absorber el calor del condensador,
por tanto, el diferencial de temperatura del aire se incrementa en especial el
valor de la temperatura de salida del aire del condensador TOA porque
la temperatura ambiente se mantiene.
Al aumentar TOA se incrementa el valor de T MEDIA AIRE y para sostener la
misma disipación de calor del condensador QCOND , el valor de la
temperatura de condensación se debe incrementar y por ende su presión.
Ante el incremento
de la presión de descarga también se produce un incremento de la presión de
succión asi como un incremento del consumo de potencia del compresor.
Ver video
1.1.20. EFECTOS
DEL INCREMENTO DEL FLUJO DE AIRE EN CONDENSADORES
El incremento del
flujo de aire en los condensadores puede suceder por altas RMP de los
ventiladores de condensador. Esta condición hace que se alteren algunos
parámetros de operación que influyen en el sistema.
Con el incremento
del flujo de aire mayor masa de aire debe absorber el calor del condensador,
por tanto, el diferencial de temperatura del aire se reduce en especial el
valor de la temperatura de salida del aire del condensador TOA porque
la temperatura ambiente se mantiene.
Al disminuir TOA se reduce el valor de T MEDIA
AIRE y para sostener la misma disipación de calor del condensador QCOND,
el valor de la temperatura de condensación se debe reducir y por ende su
presión
Ante la reducción
de la presión de descarga también se produce una reducción de la presión de
succión asi como una disminución del consumo de potencia del compresor.
Ver video:
1.1.21. EFECTOS DE
LA REDUCCIÓN DE LA TEMPERATURA AMBIENTE EN CONDENSADORES
La reducción de la
temperatura ambiente sucede en las horas de la mañana, presencia de lluvias o
estaciones de baja temperatura, etc. Esta condición hace que se alteren algunos
parámetros de operación que influyen en el sistema.
Con la disminución
del valor de la temperatura ambiente y para mantener la absorción de calor del
condensador, el diferencial de temperatura del aire se debe mantener, para lo
cual el valor de la temperatura de salida del aire del condensador TOA se
reduce también.
Al bajar la
temperatura del ambiente asi como la temperatura de salida del aire TOA se reduce el valor de T MEDIA AIRE y para sostener la
misma disipación de calor del condensador QCOND , el valor de la
temperatura de condensación se debe disminuir y por ende su presión
Ante la
disminución de la presión de descarga también se produce una reducción de la
presión de succión asi como una reducción del consumo de potencia del compresor.
Ver video:
1.1.22. EFECTOS
DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA AMBIENTE EN CONDENSADORES
El incremento de
la temperatura ambiente sucede en las horas del mediodía, estaciones de alta
temperatura, etc. Esta condición hace que se alteren algunos parámetros de
operación que influyen en el sistema.
Con el incremento
del valor de la temperatura ambiente y para mantener la absorción de calor del
condensador, el diferencial de temperatura del aire se debe mantener, para lo
cual el valor de la temperatura de salida del aire del condensador TOA se
incrementa.
Al subir la
temperatura del ambiente asi como la temperatura de salida del aire TOA se incrementa el valor de T MEDIA AIRE y para sostener la
misma disipación de calor del condensador QCOND , el valor de la
temperatura de condensación se debe incrementar y por ende su presión.
Ante el incremento
de la presión de descarga también se produce un incremento de la presión de
succión así como un aumento del consumo de potencia del compresor
Ver video:
1.1.23. EFECTOS DE
LA ACUMULACION DE SUCIO EN LOS CONDENSADORES
La acumulación de
sucio es un proceso normal en estos equipos, el cual debe ser eliminado por el
mantenimiento de estos equipos. Esta condición hace que se alteren algunos
parámetros de operación que influyen en el sistema.
El sucio presente
en las aletas genera problemas de obstrucción con reducción del flujo masico de
aire y, a menor flujo de aire, mayor es el diferencial de temperatura del aire
por tanto, la temperatura del aire que
sale del condensador TOA Incrementa su valor porque la de ambiente
mantiene su valor.
Al aumentar TOA se incrementa el valor de T MEDIA AIRE y para sostener la
disipación de calor del condensador QCOND , el Δ TM debe mantenerse por tanto la
temperatura de condensación debe incrementarse y por ende su presión .
Ante el incremento
de la presión de descarga también se produce un incremento de la presión de
succión así como un incremento del consumo de potencia del compresor
Ver video:
1.2. EL EVAPORADOR
El evaporador es el lugar de la instalación donde se produce
el intercambio térmico entre el refrigerante y el medio a enfriar; en otras
palabras, es el encargado de absorber el calor de los alimentos, aire u otros
fluidos para después pasárselo al refrigerante que entra en estado liquido
evaporándose en el proceso debido a la absorción de calor.
Para que esto pueda ocurrir, se debe asegurar que la
temperatura del refrigerante , en especial la de saturación o evaporación en
este caso, este por debajo o inferior de la temperatura del recinto, esto con
el fin que el refrigerante pueda absorber el calor del recinto. Para poder
evaporar, ha de haber de 7ºC a 10ºC de Δ t entre la temperatura de evaporación
a la presión de baja y la temperatura del recinto a refrigerar o en otras
palabras, la temperatura de evaporación o saturación a la presión dada debe ser
menor de 7º a 10ºC con relación a la temperatura del recinto o
espacio refrigerado.
Δ t o DT = Temperatura Recinto/espacio refrigerado –
Temperatura saturación a presión de baja o de evaporación
Con la temperatura de saturación y conociendo el tipo de
refrigerante, se obtiene el valor de la presión de succión, de retorno o de
baja.
  |
Ver video:
|
PROCESO DE EVAPORACION DE UN
CICLO DE REFRIGERACION EN UN DIAGRAMA Ph |
|
En los evaporadores inundados la transmisión de calor es
uniforme, en los secos es una mezcla de gas y líquido pulverizado. La cantidad
de calor que absorbe el evaporador depende de la superficie, la diferencia de
temperatura (entre el exterior y la temperatura de evaporación) y el
coeficiente de transmisión de calor (K) que es el material que empleamos.
S=
Superficie (m²)
D t= Diferencia de temperatura
K=
Coeficiente Global de transmisión de calor (Kcal/m²/Cº; W/m²/Cº)
Q=
Cantidad de calor (W, Kcal/Hr)
La
superficie es siempre constante, puede variar el DT (ventiladores) o la K
(hielo en el evaporador, exceso de aceite, etc.).
Cuando el líquido entra en el evaporador a través del
elemento de expansión una parte se evapora (30%) para enfriarse a si mismo, el
resto va robando calor al exterior y va evaporándose a medida que atraviesa el
evaporador. La presión y la temperatura se mantienen constantes siempre que por
el evaporador circule líquido, en el momento que se halla evaporado todo, si el
refrigerante sigue robando calor del exterior obtendremos gas recalentado o
recalentamiento.
Lo ideal sería que el sobrecalentamiento empezara en la
llave de aspiración del compresor, de esta manera disminuimos la temperatura de
descarga del gas e incrementamos capacidad frigorífica, pero resulta complicado
ya que corremos el riesgo de que nos llegue líquido al compresor. Una vez el
refrigerante sale del evaporador se aísla la tubería de aspiración para evitar
más recalentamiento. La cantidad de calor que puede absorber el evaporador
viene expresado en BTU/Hr, Kcal/h, W o Toneladas de refrigeración.
1.2.1. INFLUENCIA
DEL CAMBIO DE PRESIÓN DE SUCCION EN LA EVAPORACION
En la figura se muestran dos sistemas con dos presiones diferentes de evaporación, tienen en común la misma presión de descarga, los mismos subenfriamiento y los mismos sobrecalentamientos.
|
|
Se
tienen los siguientes resultados:
A menor presión o temperatura de
evaporación, menor es la absorción de calor por parte del ciclo o sistema.
A menor presión o temperatura de
evaporación, mayor es la trabajo por parte del compresor.
A menor presión o temperatura de
evaporación, menor es el COP del ciclo o sistema.
A menor presión o temperatura de
evaporación, mayor es la potencia requerida por el condensador.
1.2.2. INFLUENCIA
DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL RENDIMIENTO
DEL EVAPORADOR.
El problema de todos los evaporadores, al igual que los
condensadores, es la suciedad que se acumula que hace de aislante impidiendo
que absorba el calor, hay que agregar también cuando se congela que tiene
también un efecto parecido al de la suciedad, afectando la transferencia de
calor. En un ciclo normal, el vapor del evaporador sale del mismo con un
recalentamiento ( del orden de los 3ºC a los 7ºC ) tal cual como se observa en
el punto 2 del diagrama, después de ello pasa al compresor hasta llegar al punto 3. La absorción de
calor en el evaporador ocurre del punto 1 al punto 2.
Ahora si hay elementos que impiden la transferencia de calor
al evaporador tales como sucio o hielo, el punto 2 se traslada al punto A,
reduciendo la transferencia de calor del recinto al evaporador, hay poco o nulo
recalentamiento del vapor refrigerante a la salida del evaporador. Si del punto
A pasa al compresor, habrá gotas que afecten el mecanismo del mismo, al mismo
tiempo la salida a la descarga del compresor posee menor temperatura. Veamos el
efecto de la suciedad u objetos que impiden la transferencia de calor en el
siguiente diagrama:
1.2.3. INFLUENCIA DE LAS CAIDAS DE
PRESION EN LOS EVAPORADORES.
Analicemos el siguiente esquema:
Al existir una caída de presión en el
evaporador, se tiene una menor presión de succión a la salida del evaporador,
el refrigerante tendrá una menor densidad ( mayor volumen especifico ) que
reduce la eficiencia volumétrica del compresor y por tanto su flujo masico.
Se experimentan mayores relaciones de
compresión y por ende mayores temperaturas de descarga y pérdida de eficiencia
del ciclo
1.2.4. TIPOS DE
EVAPORADORES SEGÚN LA VENTILACION
Los evaporadores
pueden ser estáticos o de tiro forzado, según el Δ t que quedamos conseguir.
El aire al tocar el tubo del evaporador
enfría el aire y lo pone a
Si pusiéramos una sola fila de tubos para conseguir la misma
temperatura necesitaríamos más espacio, pero obtendríamos mejor rendimiento. En
evaporadores estáticos no es recomendable poner más de dos filas de tubos, para
ello necesitaremos un ventilador para que el aire circule por todos los tubos.
(a más tubos mayor velocidad de aire debemos conseguir).
La presión en el evaporador no se mantiene constante a causa
de las pérdidas de carga. Para evitar estas pérdidas de carga en evaporadores
grandes se divide en secciones. Cada parte del evaporador ha de ser de igual
longitud y van a parar a un colector. La humedad afecta negativamente en el
rendimiento del evaporador, al enfriar el aire de 2ºC (70% de humedad relativa)
a –30ºC la humedad pasa a ser del 100% y pasamos de 10 gr de agua por m³ de
aire a 3 gr/m³. Los 7 gr/m³ restantes se quedan en el evaporador en forma de
escarcha.
Al tocar el aire con el producto robamos calor al producto,
como al aire le falta agua también robamos humedad del producto. La humedad
relativa necesaria depende del producto que tenemos que almacenar para no
deshidratar el producto. Para evitar la deshidratación del producto, se debe
envasar o acortar el Δ t. A mayor velocidad de aire mayor Δ t conseguimos y
enfriamos más rápido, para conservar alimentos sin envasar necesitamos poco Δ t
para no deshidratarlo (utilizando evap estáticos P.E.).
Con la temperatura de saturación y conociendo el tipo de
refrigerante, se obtiene el valor de la presión de succión o de baja. Un buen
sobrecalentamiento es de 6ºC a
NOTA: La
temperatura de succión o de evaporación o de saturación a presión de succión ,
para método de conveniencia, debe estar de
1.2.5.
TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA CONSTRUCCION
1.2.5.1.
EVAPORADOR DE PLACAS
·
Empleado en congelamiento por contacto colocando tubos
pegados a las placas o dentro de estas.
·
Pueden armarse en grupos o en bancos para instalaciones de
cuartos fríos de almacenamiento.
·
Sistema simple de construcción.
·
Construidos generalmente en aluminio.
·
La circulación de aire se hace diferencia de densidades
entre el aire frío y el aire caliente.
·
Se emplean en equipos como refrigeradores domésticos
1.2.5.2.
EVAPORADOR DE TUBO
·
Empleado en congelamiento por contacto colocando tubos
pegados a las placas o dentro de estas.
·
Sistema simple de construcción.
·
Construidos generalmente en cobre.
·
La circulación de aire se hace diferencia de densidades
entre el aire frío y el aire caliente.
·
Se emplean en equipos como congeladores verticales y
horizontales
1.2.5.3.
EVAPORADOR DE TUBO ALETEADO Y AIRE FORZADO
·
Los tubos pueden tener o no aletas de transferencia de
calor.
·
Se utilizan ventiladores para forzar el aire ya sea
impulsándolo y o succionándolo.
·
La transferencia de calor es mejor que en los de placa.
·
El enfriamiento se realiza por el aire frío que pasa por el
evaporador.
·
Empleado en sistema de neveras no-frost, cuartos frios,
acondicionadores de aire.
|
|
Para estos tipos de evaporadores aleteados se cumple que:
Temperatura de evaporación = Temperatura recinto - 5ºC a
-10ºC
Estos evaporadores son los más comunes y se usan prácticamente
en todas las aplicaciones. Entre los evaporadores de este tipo se tiene:
1.2.6.
TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA ALIMENTACION DEL REFRIGERANTE
1.2.6.1.
EVAPORADOR DE EXPANSIÓN SECA O DIRECTA
Estos sistemas se
caracterizan en que el refrigerante abandona el evaporador únicamente en forma
de vapor. El fluido entre al evaporador directamente de la válvula de expansión
en estado vapor y líquido para luego salir en forma de vapor frío. Estos
sistemas posee recalentamiento de evaporador mayor de cero ( 0 )
1.2.6.2.
EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA
·
Se encuentra lleno de refrigerante líquido.
·
El nivel del refrigerante líquido se mantiene por un
flotador o boya que esta en un acumulador y fuera del serpentín evaporador.
·
Al evaporarse el refrigerante, desciende su nivel, baja el
flotador y hace que pase mas refrigerante líquido al acumulador, manteniendo el
nivel constante.
·
Parte del refrigerante líquido se evapora en el serpentín
ese vapor pasa al acumulador de succión y de allí al compresor.
·
Poseen problemas con retorno de aceite.
·
Se les adiciona una bomba para convertir el sistema en
recirculado.
1.2.6.3.
EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA CON CIRCUALCION FORZADA
Tiene las mismas características del evaporador inundado,
con la diferencia que el refrigerante es bombeado al evaporador con electrobombas,
posee las siguientes características:
•
Recalentamiento de util es cero o casi cero.
•
Se reducen los problemas con el retorno de aceite presente
en el evaporador.
•
El tanque dosificador no necesariamente se ubica por encima
del evaporador, puede ir al nivel, ya que la bomba hace el suministro de
refrigerante.
•
Requiere una bomba para circulacion de refrigerante para el
evaporador.
•
El compresor requiere acumulador de succión.
•
El sistema requiere separadores de aceite.
•
Se requieren sensores del nivel de refrigerante en el
dosificador.
•
Se recomienda hacer un sistema de rotorno de aceite del
dosificador.
Ver video:
GENERALIDADES DE SISTEMAS CON EVAPORADORES INUNDADOS Y RECIRCULADOS
1.2.7.
EVAPORADORES ENFRIADORES DE LIQUDO
1.2.7.1.
EVAPORADOR DE CARCASA Y SERPENTIN
·
El refrigerante circula por el interior del serpentín y el
agua u otro líquido por el lado de la carcasa a una temperatura superior a la
de congelación del liquido circundante por el serpentín.
·
Empleado en bebederos y enfriadores de agua.
·
De fácil construcción.
·
De uso en sistemas tipo chiller
Ver
video:
1.2.7.2.
EVAPORADOR DE DOBLE TUBO
·
Semejante en construcción al condensador de doble tubo.
·
Se emplea para enfriar un líquido de enfriamiento
secundario.
·
Para aplicaciones comerciales y acondicionamiento de aire
1.2.7.3.
EVAPORADORES DE CASCO Y TUBO
·
Para aplicaciones comerciales e industriales de
refrigeración y aire acondicionado.
·
Se enfría un líquido secundario a grandes escalas.
|
|
Para estos tipos de evaporadores se cumple que:
Temperatura de evaporación = Temperatura fluido - 5ºC
1.2.7.4.
EVAPORADORES HIDROENFRIADORES
Son
usados en aplicaciones industriales para enfriar un líquido cerca de su punto
de congelación. Normalmente estos enfriadores son usados en sistemas donde el
agua es el líquido a ser enfriado.
Su
estructura consiste en tubos de aceros inoxidables aunque pueden usar otro
material, dependiendo de la situación presentada
Ver
video:
1.2.8.
EVAPORADORES SEGÚN LA TEMPERATURA DE SATURACIÓN
Se
dividen en:
1.2.8.1.
DE BAJA TEMPERATURA.
Para
bajas temperaturas de saturación -15º C para abajo. Se distinguen porque la
separación de las aletas es mayor que los evaporadores de media y alta
temperatura. Esto debido a que entre mayor sea la separación de aletas, menor
es la probabilidad de una obstrucción de aire debido al proceso de escarchado.
Generalmente
traen sistemas de descongelación de tipo eléctrico, pero se pueden adaptar para
descongelación por gas caliente.
1.2.8.2.
MEDIA TEMPERATURA
Para
temperaturas de saturación entre los -15º C y 0ºC. la separación entre aletas
es menor que el los evaporadores de baja temperatura. Traen descongelación por
sistema eléctrico por lo general. Caso por ejemplo de los evaporadores de
enfriadores de bebidas, exhibidores, etc
1.2.8.3. ALTA
TEMPERATURA
Para
temperatura de saturación de 0ºC a 15ºC; estos evaporadores son los que tienen
la menor separación de aletas entre si. La descongelación de estos equipos es
por aire. Caso de los evaporadores de sistemas de aire acondicionado.
1.2.9.
SELECCIÓN DE EVAPORADOR
La carga del evaporador es la misma carga
necesaria calculada para la necesidad que se tiene o requiere. Es importante
encontrar la potencia frigorífica del mismo, teniendo en cuenta que el
recalentamiento útil se da dentro del mismo, por tanto se deduce que:
Potencia frigorífica Evaporador = Calor
latente de Evaporacion + Recalentamiento útil ( calor sensible ). Observando el
proceso en el diagrama de Mollier:
De la figura anterior se deduce que el
calor especifico admitido en el evaporador viene dado por la expresión:
qEVAP = hSalida evaporador – hEntrada evaporador
Por tanto si se multiplica este valor por
el flujo másico
QEVAP =
qEVAP *
Otros factores importantes a tener en
cuenta a la hora de seleccionar un evaporador es la DT del mismo. La DT del
evaporador está definido como la diferencia de temperatura entre la temperatura
del aire que llega al evaporador, tomada generalmente como la temperatura de
diseño del espacio refrigerado y la temperatura de saturación del refrigerante
correspondiente a la presión a la salida del evaporador.
DT = TFLUIDO
ENFRIAMIENTO - TEVAPORACION
A medida que el DT es mayor, mayor será la
capacidad del evaporador para retirar calor, para condiciones normales de
diseño, en los manuales se tienen DT = 5 ºC ( agua como fluido de enfriamiento)
, DT= 7 ºC ( Aire forzado como fluido de enfriamiento ) y DT = 10ºC ( aire
estático como medio de enfriamiento ).
Es evidente entonces que un evaporador con
un área superficial pequeña trabajando con una DT grande, podrá tener la misma
capacidad que otro evaporador que tenga un área superficial más grande pero que
tenga una DT más pequeña. El DT también tiene efectos en la humedad del espacio
refrigerado, mientras menor sea la DT, mayor será la humedad del espacio
refrigerado, así mismo, a mayor DT, se tendrá menor humedad en el espacio
refrigerado.
Como conclusión de lo expresado
anteriormente se deduce que:
·
La
temperatura de saturación del refrigerante debe estar mínimo 7ºC a 10º C por
debajo de la temperatura del espacio refrigerado, para evaporadores con
convección forzada.
·
A
mayor DT mayor será la absorción de calor del evaporador.
·
Sabiendo
la temperatura de saturación del refrigerante en el evaporador, se determina la
presión de succión a la que debe operar el sistema.
Los otros factores a tener en cuenta en la
selección de un evaporador son:
·
La
capacidad del evaporador en BTU/Hr, Kcal/Hr, Watt, etc.
·
La
temperatura de evaporación del refrigerante. Existen evaporadores de baja,
media y alta temperatura de evaporación.
·
La
temperatura del recinto o cámara.
·
El
tipo de refrigerante.
·
El
espaciado entre aletas. A menor temperatura de evaporación, mayor es la
separación entre aletas.
·
El
caudal de aire que debe pasar por el mismo para obtener el rendimiento indicado
por el fabricante.
·
El
numero de toberas para los ventiladores.
·
El
tipo de deshielo.
·
El
tiro o proyección que viene siendo la distancia desde la salida del evaporador
hasta donde la velocidad del viento es de todavía los 0,5 mts/seg.
·
Las
dimensiones del mismo.
En
el siguiente gráfico podemos ver las variaciones en la capacidad frigorífica
del evaporador a medida que se varia la temperatura de temperatura de entrada
de aire del recinto y el DT.
Para seleccionar un evaporador, se requiere la
siguiente información:
·
Tipo de evaporador
·
Tipo de refrigerante.
·
Capacidad frigorífica del evaporador.
·
Temperatura de evaporación.
·
Temperatura de condensación.
·
Temperatura mínima de entrada del aire del recinto
refrigerado.
·
Otros datos.
Se selecciona el equipo con capacidad igual o
ligeramente mayor a la requerida; después de ello, se proceda a analizar otros
datos del equipo:
Ver video:
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