Evaporador

Un evaporador é un intercambiador de calor no cal se produce a transferencia de enerxía térmica dende o medio a arrefriar ata o fluído refrixerante que circula no interior do refrixerador. O seu nome procede do cambio de estado sufrido polo refrixerante ao recibir esta enerxía, logo dunha brusca expansión que diminúe a súa temperatura. Durante o proceso de evaporación o fluído pasa do estado líquido ao gasoso.

Os evaporadores atópanse en todos os sistemas de refrixeración como neveiras, equipos de aire acondicionado e cámaras frigoríficas. O seu deseño, tamaño e capacidade depende da aplicación e carga térmica de cada uso.

 Principio 
Nos sistemas frigoríficos o evaporador opera como intercambiador de calor. Polo seu interior flúe o refrixerante o cal cambia o seu estado físico de líquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber a calor sensible contido ao redor do evaporador e desta maneira o gas, ao deixar o evaporador faino cunha enerxía interna notablemente superior debido ao aumento da súa entalpía, cumpríndose así o fenómeno da refrixeración.

O fluxo de refrixerante en estado líquido é controlado por un dispositivo ou válvula de expansión a cal xera unha abrupta caída de presión na entrada do evaporador. Nos sistemas de expansión directa, esta válvula emana unha fina mestura de líquido e vapor a baixa presión e temperatura. Debido as propiedades termodinámicas dos gases refrixerantes, esta baixada de presión está asociada a un cambio de estado e, o que é máis importante aínda, ao descenso na temperatura do mesmo.

Desta maneira, o evaporador absorbe a calor sensible do medio a arrefriar transformándoo en calor latente o cal queda incorporado ao refrixerante en estado de vapor. Esta calor latente será disipada noutro intercambiador de calor do sistema de refrixeración por compresión coñecido como condensador dentro do cal xérase o cambio de estado inverso, é dicir, de vapor a líquido.

 Tipos de evaporador 
miniatura|Esquema de evaporador de expansión seca.
miniatura|Esquema de evaporador inundado.
miniatura|Esquema de evaporadores sobrealimentados.

Debido a que un evaporador é calquera superficie de transferencia de calor na cal vaporízase un líquido volátil para eliminar calor dun espazo ou produto refrixerado, os evaporadores fabrícanse nunha gran variedade de tipos, tamaños e deseños e pódense clasificar de diferentes maneiras.

 Segundo a alimentación de refrixerante 
 De expansión directa ou expansión seca (DX) 
Nos evaporadores de expansión directa o evaporación do refrixerante lévase a cabo a través do seu percorrido polo evaporador, atopándose este en estado de mestura nun punto intermedio deste. Deste xeito, o fluído que deixa o evaporador é puramente vapor requentado. Estes evaporadores son os máis comúns e son amplamente utilizados en sistemas de aire acondicionado. Con todo, son moi utilizados na refrixeración de media e baixa temperatura, non son os máis axeitados para instalacións de grande volume.

 Inundados 
Os evaporadores inundados traballan con refrixerante líquido que o enche por completo a fin de ter humedecida toda a superficie interior do intercambiador e, en consecuencia, a maior transferencia de calor. O evaporador inundado está equipado cun acumulador ou colector de vapor o que serve, á súa vez, como receptor de líquido, dende o cal o refrixerante líquido é desprazado por gravidade a través dos circuítos do evaporador. Preferentemente son utilizados en aplicacións industriais, cun número considerable de evaporadores, operando a baixa temperatura e utilizando amoníaco (R717) como refrixerante.

 Sobrealimentados 
Un evaporador sobrealimentado é aquel no cal a cantidade de refrixerante líquido en circulación a través do evaporador ocorre en exceso e que ademais pode ser vaporizado.

 Segundo o tipo de construción 
 Evaporadores para arrefriamento de aire 
De tubo descuberto
miniatura|Evaporador de tubo descuberto de cobre para arrefriamento de auga
Os evaporadores de tubo descuberto constrúense polo xeral en tubos de cobre ou ben en tubaxe de aceiro. O tubo de aceiro utilízase en grandes evaporadores e cando o refrixerante a utilizar sexa amoníaco (R717), mentres para pequenos evaporadores utilízase cobre. Son amplamente utilizados para o arrefriamento de líquidos ou ben utilizando refrixerante secundario polo seu interior (salmoira, glicol), onde o fenómeno de evaporación de refrixerante non se leva a cabo, senón máis ben estes cumpren a tarefa de intercambiadores de calor.

De superficie ou placa
Existen varios tipos destes evaporadores. Un deles consta de dúas placas acanaladas e asimétricas as cales son soldadas hermeticamente unha contra a outra de maneira tal que o gas refrixerante poida fluír por entre elas; son amplamente usados en refrixeradores e conxeladores debido a súa economía, doada limpeza e modulación de fabricación. Outro tipo de evaporador corresponde a unha tubaxe dobrada en serpentín instalada entre dúas placas metálicas soldadas polas súas beiras. Ambos tipos de evaporadores, os que adoitan ir recubertos con pintura epóxica, teñen excelente resposta en aplicacións de refrixeración para produtos conxelados.

Evaporadores aleteados
miniatura|Evaporador de serpentín aleteado e convección forzada para baixa temperatura, sen bandexa de condensados.
miniatura|Evaporador de serpentín aleteado no interior do equipo de aire acondicionado tipo Split.
Os serpentíns aleteados son serpentíns de tubo descuberto sobre os cales colócanse placas metálicas ou aletas e son os máis amplamente utilizados tanto na refrixeración industrial coma nos equipos de aire acondicionado. As aletas serven como superficie secundaria absorbedora de calor e teñen por efecto aumentar a área superficial externa do intercambiador de calor, mellorando polo tanto a eficiencia para arrefriar aire ou outros gases.

O tamaño e espaciamento das aletas depende do tipo de aplicación para o cal está deseñado o serpentín. Tubos pequenos requiren aletas pequenas e viceversa. O espaciamiento das aletas varía entre 1 ata 14 aletas por polgada, dependendo principalmente da temperatura de operación do serpentín. A menor temperatura, maior espaciamento entre aletas; esta distancia entre as aletas é de elemental relevancia fronte a formación de lazada debido a que esta pode obstruír parcial ou totalmente a circulación de aire e diminuír o rendemento do evaporador.

Respecto aos evaporadores aleteados para aire acondicionado, e debido a que evaporan a maiores temperaturas e non xeran lazada, estes poden ter ata 14 aletas por polgada. 
Xa que existe unha relación entre superficie interior e exterior para estes intercambiadores de calor, resulta de todo ineficiente incrementar o número de aletas (para aumentar a superficie de intercambio optimizando o tamaño do evaporador), xa que diminúe a eficiencia do evaporador dificultando a circulación do aire a través deste.

Esta circulación de aire realízase de dúas maneiras: por convección forzada por ventiladores –ben sexan centrífugos ou axiais, mono ou trifásicos, conforme a aplicación- e de maneira natural por diferenza de densidades do aire, fenómeno coñecido como convección natural.

 Evaporadores para arrefriamento de líquido 
Arrefriador de dobre tubo
É un serpentín que arrefría líquido que subministra un grande rango de transferencia de calor entre o refrixerante e o líquido que vai ser arrefriado. O camiño do refrixerante pode ser a través dun ou doutro dos tubos aínda que usualmente a salmoira ou líquido que vai ser arrefriado faise circular a través do tubo interior e o refrixerante que transmite a calor está entre os dous tubos. Este tipo de serpentìn para intercambio de calor úsase tamén no deseño de condensadores.

Arrefriador Baudelot
Pode usarse para arrefriar auga, ou outros líquidos ou para varios usos industriais, e é frecuentemente usado como arrefriador de leite. O evaporador está composto por tubaxes horizontais unidas nos seus extremos laterais, e o líquido que vai arrefriarse faise circular sobre os serpentíns mediante o fluxo por gravidade sobre dos serpentíns. O líquido é recollido nunha bandexa o cal pode ser redirixido polo arrefriador baudelot ou bombeado ao seu destino no proceso industrial

Arrefriador tipo tanque
O arrefriador tipo tanque consiste nun serpentín de fluído refrixerante de tubo espido, instalado dentro dun grande tanque que contén o líquido a arrefriar.

O serpentín está separado por un medio deflector da masa principal do líquido, circulando este a través do serpentín movido por un axitador motorizado.

Este arrefriador utilízase naqueles casos en que a sanidade non sexa un factor importante, nas 
aplicacións de grandes e frecuentes flutuacións da carga, dada a súa grande inercia, e nas aplicacións nas que o líquido entra no arrefriador a temperaturas relativamente altas. Emprégase moito para arrefriamiento de auga, salmoira e outros líquidos refrixerantes secundarios.

Arrefriador con serpentín en casco
Este tipo consiste nun arrefriador de tubos lisos instalado no centro ou ao un lado do tanque de aceiro, mergullado no líquido a arrefriar, o serpentín está separado do corpo principal do líquido por un deflector. Dentro deste tipo de evaporadores atópanse os utilizados como acumuladores de xeo.

Arrefriador acoirazado

 Véxase tamén 
 Bibliografía 


Categoría:Refrixeración