Contenido 3: Intercambiadores de Calor (Condensador y Evaporador)

Los intercambiadores de calor son dispositivos diseñados para transferir calor entre dos medios, los cuales pueden estar separados por una barrera o que ambos medios estén en contacto directo.

El ejemplo más claro de un intercambiador de calor es el radiador del motor de un automóvil, el mismo utiliza un fluido refrigerante (que en ocasiones es agua) el cual se calienta debido al funcionamiento del motor (combustión) y luego pierde ese calor ganado mediante una corriente de aire que fluye sobre el radiador, reduciendo así la temperatura del refrigerante y a su vez la temperatura del motor.

Los intercambiadores de calor representan una parte esencial en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, estos intercambiadores reciben el nombre de: Condensador Térmico y el Evaporador.

El Condensador Térmico

En refrigeración se denomina condensador al intercambiador de calor que sirve para disipar el calor que transporta el fluido refrigerante, para que se produzca el cambio de estado de gas a líquido (condensación).

La  función del  condensador  es  transformar  en  su  interior el gas  refrigerante comprimido  en  el  compresor  en  líquido  refrigerante.  En  el  interior  del condensador el gas refrigerante pierde el calor que absorbió durante el proceso de su evaporación desde el espacio a enfriar, así como  también hace entrega del  calor  absorbido durante  su  circulación  a  través de  la  línea de  retorno al compresor  y  el  calor  absorbido  durante  el  fenómeno  de  compresión  en  el interior del compresor. 

El fluido refrigerante en estado gaseoso y a temperaturas superiores a la del ambiente, llega al condensador desde la descarga del compresor. Al producirse el contacto del vapor refrigerante con las paredes del condensador que se halla a una temperatura muy inferior a la del gas, este comienza a perder calor que pasa al ambiente provocándose así la condensación del vapor. En realidad el fenómeno o proceso de condensación no se realiza en forma uniforme a todo lo largo del condensador. Durante el proceso, existe vapor caliente a alta presión en una parte del condensador y a medida que circula por la tubería comienza a perder calor, para salir en estado líquido a alta presión pero con una pequeña disminución de temperatura.

De forma general, los tipos de condensadores empleados en una máquina frigorífica son los siguientes:

• De tubos y alambre: Se utilizan para disipar el calor del refrigerante con aire de una forma natural (convección natural), su aplicación es común en la refrigeración doméstica, como el caso de las neveras y enfriadores.

• De tubos y aletas: Se utilizan cuando se disipa el calor mediante una corriente de aire, la cual se lleva a cabo de forma forzada (convección forzada) como ocurre en los equipos de aire condicionado y sistemas frigoríficos.

• De tubo y coraza: Este tipo de condensadores son empleados comúnmente en la refrigeración industrial como en el caso de chiller, existen una gran variedad de modelos, sin embargo, el principio de funcionamiento es básicamente el mismo, disipar el calor al refrigerante mediante otro fluido que normalmente se encuentra en estado líquido.

El Evaporador

Se denomina evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado que se produce en el fluido refrigerante al absorbe calor para pasar del estado líquido al estado gaseoso. 

Los evaporadores también son llamados enfriadores, debido al enfriamiento que produce la vaporización, y en algunos casos se lo llama congelador, cuando se lo fabrica en forma de poder disponer de temperaturas muy bajas capaces de congelar los alimentos y productos depositados en el recinto a refrigerar. Se fabrican en una gran variedad de modelos y tamaños, su capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso. 

De forma general se pueden clasificar en dos grupos: Evaporadores Secos y Evaporadores Inundados.

• Evaporador seco: También son denominados evaporadores de expansión directa, debido a se emplea una válvula de expansión instalada en antes de la entrada al evaporador, lo cual genera una expansión del fluido y a su vez una rápida evaporación del refrigerante que penetra en el evaporador, garantizando que al final del recorrido todo el refrigerante se encuentre en estado gaseoso. Este tipo de evaporador son ampliamente utilizados en sistemas de aire acondicionado, así como también en refrigeración doméstica y comercial. 

• Evaporador Inundado: Se conoce como evaporador inundado el que tiene la mayor parte del espacio interior disponible ocupado con líquido refrigerante, quedando solo un pequeño espacio libre disponible que se llena con el vapor que toma la línea de succión. La denominación de inundado que se da a este tipo de evaporador se debe a la presencia de refrigerante líquido que inunda las tuberías del evaporador. Estos evaporadores están dotados de flotadores en los lados de alta y de baja presión, cuya función es la de regular la alimentación líquida del evaporador.

Otra forma de identificar los evaporadores es de acuerdo a su construcción, los cuales se clasifican en:

• Evaporador de Tubo Descubierto: Los evaporadores de tubo descubierto se construyen por lo general en tuberías de cobre o bien en tubería de acero. El tubo de acero se utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amoniaco (R717), mientras para pequeños evaporadores se utiliza cobre los cuales son ampliamente utilizados para el enfriamiento de líquidos.

• Evaporador de Superficie de Placa: Existen varios tipos de estos evaporadores. Uno de ellos consta de dos placas acanaladas y asimétricas las cuales son soldadas herméticamente una contra la otra de manera tal que el gas refrigerante pueda fluir por entre ellas; son ampliamente usados en refrigeradores y congeladores debido a su economía, fácil limpieza y modulación de fabricación.

• Evaporadores Aleteados: Los evaporadores aleteados son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas y son los más utilizados en la refrigeración industrial, así como también en los equipos de aire acondicionado. Las aletas sirven como superficie secundaria que absorbe el calor y tiene por efecto aumentar el área superficial externa del intercambiador de calor, mejorándose por tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases.

 

Diviértete armando la figura que se muestra en el siguiente Rompecabezas (Haz clic en la imagen)

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