Evaporador: Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde térmica desde un medio a ser enfriado hacia el uido refrigerante que refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. temperatura. Durante el proceso de evaporación, evaporación, el uido pasa del estado líquido al gaseoso. gaseoso. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado acondicionado c!maras frigorí"cas. frigorí"cas. Su dise#o, tama#o capacidad depende de la aplicación carga térmica de térmica de cada uso $sta parte de un sistema de refrigeración se encuentra en congeladores, refrigeradores acondicionadores de aire. Son responsables del aire frío que sale de los ori"cios de ventilación. $l mecanismo de refrigeración del evaporador utili%a calor para hacer el traba&o. La falla del evaporador puede conducir a problemas con el sistema de enfriamiento da#ar algunos de tus muebles si el problema no est! contenido
Los hechos Las bobinas de un evaporador se utili%an para transformar el refrigerante de un líquido a un gas. $ste es el 'ltimo dispositivo en el sistema de refrigeración. (ara lograr esto, el evaporador permite que el refrigerante líquido se expanda con una menor presión en las bobinas. ) medida que el líquido se expande, pierde calor. calor. *n ventilador sopla el aire caliente a través de las bobinas el aire se convierte en frío ue por las re&illas de ventilación.
Benefcios $l evaporador es responsable de la ventilación que enfría e nfría tu casa, el coche los negocios ue a través de los refrigeradores congeladores. Los evaporadores evaporadores son el 'ltimo eslabón en la cadena del sistema de refrigeración, su ubicación es generalmente en el interior, mientras que las otras partes est!n en el exterior. exterior. $sto hace que sea mucho m!s f!cil de alcan%ar si surgen problemas. +uchos problemas con un evaporador son f!ciles de diseccionar arreglar debido a la simplicidad del dispositivo.
Función
Los evaporadores utili%an el calor alrededor de este para producir el aire frío que sale de los ori"cios de ventilación. uando el refrigerante, un uido utili%ado a lo largo de muchos sistemas de refrigeración, sale del compresor, pasa a través de un peque#o agu&ero en forma de líquido. La ba&a presión del evaporador permite que el refrigerante se expanda se enfríe, convirtiéndose en un gas. +ientras esto sucede, un ventilador est! soplando aire m!s caliente en todo el sistema de refrigeración a través de las bobinas llenas con el gas m!s frío. $l gas atrapa las moléculas de calor, creando condensación en las bobinas. uando sopla aire sobre las bobinas a través de las re&illas de ventilación, el aire se hace mucho m!s frío. $l gas en las bobinas del evaporador contin'a a la parte frontal del sistema de refrigeración repite el proceso hasta que se alcance la temperatura.
Signifcado $l evaporador es tan importante como las otras partes del sistema de refrigeración. )unque es el 'ltimo eslabón de un sistema de refrigeración, es tan importante como las otras partes. (or lo general, si ha alg'n problema con la temperatura del aire, se remonta al evaporador. Las fugas de las bobinas no entran dentro del recipiente de u&o que puede da#ar los muebles, tales como alfombras, cortinas, muebles a%ule&os del techo si el sistema de enfriamiento est! su"cientemente alto. Si la presión o la temperatura afecta a la capacidad de transformación del líquido, el líquido restante puede da#ar otras partes del sistema de refrigeración que se encuentre a la espera del gas.
Advertencia *no de los problemas comunes con un evaporador es la congelación en las bobinas. $sto sucede cuando la temperatura en el evaporador cae a - grados o menos. $xisten varias causas de esto restringido al u&o de aire, la temperatura interior demasiado ba&a, una línea de líquido mu por deba&o un compresor sobredimensionado. $sto evita que la condensación del aire que ue sobre las bobinas se fugue en un recipiente. La condensación se congela en las bobinas, a maor acumulación de la condensación, m!s hielo se formar!. /tro problema es con un evaporador que funciona perfectamente. Si ha un mal olor, esto podría indicar un hongo creciendo en las bobinas. $ste problema proviene de la humedad que permanece en las bobinas durante un periodo de tiempo. *n aire acondicionado de coche es m!s propenso a estas que&as. Los limpiadores tales como Lsol matar!n el hongo.
Principio $n los sistemas frigorí"cos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuo interior ue el refrigerante el cual cambia su estado de líquido a vapor. $ste cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente superior debido al aumento de su entalpía, cumpliéndose así el fenómeno de refrigeración. $l u&o de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o v!lvula de expansión la cual genera una abrupta caída de presión en la entrada del evaporador. $n los sistemas de expansión directa, esta v!lvula despide una "na me%cla de líquido vapor a ba&a presión temperatura. Debido a las propiedades termodin!micas de los gases refrigerantes, esta caída de presión est! asociada a un cambio de estado , lo que es m!s importante a'n, al descenso en la temperatura del mismo. De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transform!ndolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. $ste calor latente ser! disipado en otro intercambiador de calor del sistema de refrigeración por compresión conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a líquido.
Evaporadores según alimentación de rerigerante Los evaporadores pueden ser clasi"cados de acuerdo al método de alimentación del líquido como de expansión seca, inundados, o líquidos sobrealimentados. on el método de expansión seca la cantidad de líquido refrigerante alimentado al evaporador est! limitada a la cantidad que pueda ser completamente vapori%ado durante el tiempo de llegada hasta el extremo "nal del evaporador, de tal manera que solo llegue vapor a la línea de succión. La v!lvula generalmente empleada con este método para el control del u&o de refrigerante es de expansión termost!tica o de tubo capilar. (ara estar seguro de tener completa vapori%ación del refrigerante en el evaporador prevenir así el llevar líquido en la tubería de succión al compresor, se permite un sobrecalentamiento de 0123 al "nal del evaporador, esto requiere aproximadamente del 014 al 14 de la super"cie total del evaporador.
*na parte de cada masa unitaria de refrigerante circulado se vapori%a en la v!lvula del control del refrigerante a medida que la presión es reducida desde la presión condensante hasta la presión del evaporador. on el evaporador de alimentación de expansión seca el gas resultante entra al evaporador &unto con el líquido resultante, el cual se vapori%a progresivamente a medida que el refrigerante pasa a través del evaporador. De lo anterior, es evidente que el refrigerante en la 'ltima parte del evaporador no traba&a tan efectivamente como la parte a la entrada del evaporador en donde se tiene una gran parte del refrigerante en la fase del líquido. $s por esta ra%ón que en un evaporador de expansión seca, la super"cie del serpentín siempre es m!s ba&o en la parte a la entrada del refrigerante su valor m!s alto se tiene cerca de la salida, a pesar del hecho de que la temperatura de saturación del refrigerante es m!s ba&a en la salida debido a la caída de presión que experimenta el refrigerante al uir a través del evaporador.
$n tanto que los evaporadores de expansión seca son algo menos e"ciente que el de tipo inundado o de sobrealimentación del líquido, son por lo general mucho m!s simples en su dise#o, su costo inicial es m!s ba&o, requiere mucho menos carga de refrigerante tienen menos problemas que los dem!s en lo que respecta al regreso del aceite. (or estas ra%ones el evaporador de expansión seca es el tipo m!s popular. $sto en particular es cierto para sistemas que emplean
refrigerantes halo carburos, a que con los evaporadores inundados a veces es difícil el regreso del aceite. Los evaporadores inundados traba&an con refrigerante líquido con lo cual se llenan por completo a "n de tener humedecida toda la super"cie interior del tubo en consecuencia la maor ra%ón posible de transferencia de calor. $l evaporador inundado est! equipado con un acumulador o colector de vapor que sirve como receptor líquido desde el cual el refrigerante líquido es circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador. $l nivel del líquido en evaporador se mantiene m!s ba&o o m!s alto mediante un control de otador , el vapor generado por la acción de ebullición del refrigerante en los tubos se separa del líquido en la parte superior del acumulador de donde es sacado directamente a través de la línea de succión con el gas que se forma como consecuencia de la reducción de presión del refrigerante desde la presión en el condensador hasta la presión que se tiene en el evaporador. Se debe observar que el gas instant!neamente formado no circula por la parte de transferencia de calor del evaporador.
*n evaporador sobrealimentado es aquel en el cual la cantidad de refrigerante líquido en circulación a través del evaporador ocurre con considerable exceso que adem!s puede ser vapori%ado. $l exceso del líquido es separado del vapor en un receptor de ba&a presión o acumulador es recirculado hacia el evaporador, mientras que el vapor es extraído por la succión del compresor. Los rangos de ra%ón de circulación son desde un valor de a 0 hasta valores altos de 5 ó 6 a 0, se usan los rangos altos con amoniaco los ba&os con los refrigerantes 0, , 71. *n rango de circulación de - a 0 indica que se tiene en circulación tres tantos de líquido circulando que pueden ser vapori%ados, en cuo caso la composición de refrigerante en el cubo de regreso al acumulador estar! compuesta por peso, de dos partes de líquido una parte de vapor. on una recirculación
adecuada del líquido el humedecimiento de la super"cie interior del tubo el rendimiento en los evaporadores sobrealimentados son similares a los que se tienen con aquellos que traba&an completamente inundados. La ra%ón óptima de recirculación para tener el me&or rendimiento en el evaporador, varía con un gran n'mero de factores a veces es difícil de predecirlas. ) "n de lograr el rendimiento estipulado, es importante que el fabricante de evaporadores haga recomendaciones lo m!s aproximadas posibles. omo en el caso de evaporadores de expansión seca, el u&o de líquido en los evaporadores sobrealimentados es controlado por alg'n dispositivo de medición, por lo general una v!lvula de expansión manual o un ori"cio dise#ado o a&ustado para obtener el u&o m!ximo necesario para cuando se tengan las cargas pico.
Los evaporadores sobrealimentados son m!s com'nmente utili%ados en sistemas de evaporador m'ltiple, resultando m!s económicos. +ientras que para un evaporador simple se tienen pocas di"cultades para controlar la ra%ón de recirculación, el balanceo en un sistema de evaporador m'ltiple es m!s tedioso, pero se facilita m!s al aumentarse la ra%ón de recirculación. (or este motivo, las ra%ones de recirculación generalmente son maores para un sistema de evaporador m'ltiple que para un evaporador simple. ) "n de prevenir una sobrealimentación excesiva en los evaporadores activos, se instala una v!lvula de desahogo en el lado de descarga de la bomba para regresar líquido al receptor de ba&a presión cuando no est!n funcionando uno o m!s de los evaporadores del sistema.
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ontrol en el $vaporador 8nundado
Los controles de u&o refrigerante empleados con evaporadores inundados son por lo general tipo otador. $l control de otador consiste en un miembro boante 9bola hueca de metal, cilindro o cuenco: el cual es responsable del nivel del líquido refrigerante, por lo que también act'a para abrir cerrar la v!lvula a "n de admitir una maor o menor cantidad de refrigerante, de acuerdo a los cambios en el nivel de líquido que se tiene dentro de la c!mara del otador. La c!mara del otador puede quedar locali%ada a sea en el lado de ba&a o alta presión del sistema. uando el otador est! locali%ado en el lado de ba&a presión del sistema, el control del otador se le llama control de otador de ba&a presión. uando el otador est! locali%ado en el lado de alta presión del sistema se le conoce como control de otador de alta presión.
La principal venta&a del evaporador inundado estriba en la capacidad alta e"ciencia del evaporador así obtenida. on funcionamiento inundado el refrigerante predominantemente est! líquido en todas partes del evaporador, con lo que se obtiene un alto coe"ciente refrigerante en la super"cie del tubo en el lado del refrigerante, en comparación con el obtenido en el evaporador tipo expansión seca, donde predominantemente el refrigerante est! en estado de vapor, sobre todo en la 'ltima parte del evaporador. (or esta ra%ón, los controles del otador 9evaporadores inundados: son mu usados en instalaciones grandes para enfriamiento de líquidos donde se
aprovecha la venta&a del alto valor del coe"ciente de conductancia en el lado del refrigerante. (or otra parte, este tipo de control raras veces se usa en instalaciones peque#as, debido a su volumen a la carga grande necesaria de refrigerante, en estos casos se usa la v!lvula de expansión termost!tica o el tubo capilar, el cual es mu simple económico.
EVAP!A"! "E !EF!#$E!A%#&' ;esumen< *n evaporador 905: para disponerlo a lo largo de un u&o de aire para refrigerar el aire, comprendiendo dicho evaporador< un tubo de serpentín continuo 9-: que tiene una entrada 9-5: una salida 9-=:, incluendo dicho tubo de serpentín 9-: al menos una columna 9>, >>, >5: de m'ltiples recorridos de tubo paralelos 9>=:, estando de"nido cada recorrido de tubo 9>=: por al menos una vuelta de codo 9>1:, teniendo dicha columna 9>, >>, >5: de recorridos de tubo paralelos 9>=: una longitud global 9?=: de"nida por la distancia entre los recorridos de tubo m!s externos 9>=: de dicha columna 9>, >>, >5:@ una "la 9=>: de aletas internas 9->: unidas a al menos uno de dichos recorridos de tubo 9>=:, prolong!ndose dicha aleta interna 9->: entre al menos dos recorridos de tubo 9>=: de"nidos por extremos opuestos de una vuelta de codo 9>1:, teniendo cada aleta interna 9->: una longitud global menor que la longitud global 9?=: de dicha columna 9>, >>, >5: de recorridos de tubo 9>=:@ caracteri%ado porque dicha "la 9=>: de aletas internas 9->: inclue un primer con&unto de aletas internas un segundo con&unto de aletas internas, siendo el espaciado entre las aletas internas de dicho primer con&unto de aletas internas maor que el espaciado entre las aletas internas de dicho segundo con&unto de aletas internas.
Partes de un evaporador
La expansión seca Ao expansión directaB es el método mediante el cual el u&o m!sico de refrigerante suministrado al evaporador est! limitado a la cantidad que pueda evaporarse completamente en su recorrido hasta el extremo "nal del evaporador, de tal manera que sólo llegue vapor a la entrada de succión del compresor. $stos evaporadores son los m!s comunes en sistemas frigorí"cos se utili%an mucho en los sistemas de climati%ación de verano, refrigeración de media ba&a temperatura, pero no son aconse&ables en instalaciones de refrigeración de gran tama#o.
%lasifcación de evaporadores
Su clasi"cación varía, a que al hablar de evaporadores se denomina a una super"cie que utili%a un líquido vol!til, para vapori%arlo quitarle calor, así refrigerar lo que se necesite, sin embargo puede existirse diferentes tipos<
(ipos de evaporadores:
Es)uema de evaporador de e*pansión seca
Es)uema de evaporador inundado
Es)uema de evaporadores so+realimentados
Debido a que un evaporador es cualquier super"cie de transferencia de calor en la cual se vapori%a un líquido vol!til para eliminar calor de un espacio o producto refrigerado, los evaporadores se fabrican en una gran variedad de tipos, tama#os dise#os se pueden clasi"car de diferentes maneras.
Según alimentación de rerigerante , "e E*pansión "irecta o E*pansión Seca -"./ $n los evaporadores de expansión directa la evaporación del refrigerante se lleva a cabo a través de su recorrido por el evaporador, encontr!ndose este en estado de me%cla en un punto intermedio de este. De esta manera, el uido que abandona el evaporador es puramente vapor sobrecalentado. $stos evaporadores son los m!s comunes son ampliamente utili%ados en sistemas de aire acondicionado. Co obstante son mu utili%ados en la refrigeración de media ba&a temperatura, no son los m!s apropiados para instalaciones de gran volumen.
, #nundados: Los evaporadores inundados traba&an con refrigerante líquido con lo cual se llenan por completo a "n de tener humedecida toda la super"cie interior del intercambiador , en consecuencia, la maor ra%ón posible de transferencia de calor. $l evaporador inundado est! equipado con un acumulador o colector de vapor el que sirve, a la ve%, como receptor de líquido, desde el cual el refrigerante líquido es circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador. (referentemente son utili%ados en aplicaciones industriales, con un
n'mero considerable de evaporadores, operando a ba&a temperatura utili%ando amoníaco 9;606: como refrigerante.
, So+realimentados: *n evaporador sobrealimentado es aquel en el cual la cantidad de refrigerante líquido en circulación a través del evaporador ocurre con considerable exceso que adem!s puede ser vapori%ado.
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Situémonos en el punto 0 antes de la v!lvula de expansión en el que el refrigerante se encuentra en estado líquido a una cierta presión@ su paso al evaporador lo controla la v!lvula de expansión termost!tica, cuo funcionamiento est! regulado por la temperatura por la presión. $sta v!lvula le produce una pérdida de carga al refrigerante mediante una estrangulación brusca que hace que la presión descienda desde la que tenía en el punto 0 9salida del condensador:, hasta la existente a la entrada del evaporador, entre el punto -. La v!lvula es la que regula las dos partes del ciclo frigorí"co, la %ona de alta presión la %ona de ba&a presión. $sta ba&ada de presión en el evaporador hace que el refrigerante hierva se produ%ca su evaporación, absorbiendo calor del recinto en que se encuentra a través del aire del mismo, trans"riéndolo al líquido, que se va transformando en vapor en el interior de los tubos del evaporador, hasta que se evapora totalmente. $l refrigerante entra en el compresor a ba&a presión temperatura, en forma de gas, es comprimido, aumentando su presión su temperatura, donde comien%a el punto >. )hora entra en el condensador mediante la acción de un uido exterior 9agua o aire:, se le extrae calor al refrigerante, lo cual produce un enfriamiento del mismo favoreciendo su condensación hasta alcan%ar el estado líquido@ a partir de aquí es impulsado de nuevo hacia la v!lvula de expansión donde se repite el ciclo frigorí"co.
