El evaporador frigorífico es el nombre que se da a cualquier intercambiador de calor en el que el refrigerante se evapora a baja temperatura y, por tanto, a baja presión, aunque normalmente por encima de la presión atmosférica para evitar fugas de gas y/o vapor de agua hacia el circuito de baja presión. El evaporador es el elemento del circuito frigorífico a través del cual se absorbe el calor del entorno que se está enfriando. Puede absorber el calor necesario para la vaporización del refrigerante del aire (sistemas de expansión directa), de un líquido (normalmente agua) o de una solución, que en el caso de la industria cárnica se utiliza como refrigerante secundario y se hace circular por el enfriador de aire situado dentro de la cámara refrigerada.
Solo se describirá el primer modo de funcionamiento, el enfriamiento directo del aire mediante la vaporización del refrigerante líquido, ya que las plantas con refrigerante secundario se instalan cuando es necesario acumular reservas de frío, como en las instalaciones frigoríficas polivalentes. La expansión directa supone una menor inversión inicial y el consumo de energía suele ser menor, ya que las diferencias de temperatura entre el refrigerante primario y el aire son menores que en los sistemas de fluido secundario.
Para los tipos de evaporadores utilizados en cámaras frigoríficas y cámaras de congelación, consulte nuestra guía sobre evaporadores para cámaras frigoríficas.
Evaporadores frigoríficos para enfriamiento de aire
Pueden funcionar por convección natural, en la que el movimiento del aire se rige por las diferencias de densidad del aire, o por convección forzada o mecánica, cuando se emplean ventiladores o soplantes para acelerar el paso del aire por el enfriador y facilitar la distribución del aire dentro de la cámara frigorífica.
Los sistemas de convección natural tienen dos ventajas principales: no se necesita energía para la circulación del aire y la desecación del producto es mucho menor, porque las velocidades del aire son mucho más bajas y la humedad relativa es alta. Evidentemente tienen algunos inconvenientes: en primer lugar, su desescarche y, en segundo lugar y más importante, su bajo coeficiente global de intercambio térmico debido a las bajas velocidades del aire sobre el evaporador, lo que obliga a grandes superficies de intercambio y los hace voluminosos y muy caros. Su coste, incluida la instalación en la cámara frigorífica, es de tres a cuatro veces el de un evaporador de convección forzada, porque la superficie de intercambio es mayor, el coste de fabricación de los tubos es elevado y el montaje en la cámara es difícil y lleva mucho tiempo.
Las parrillas de convección natural pueden distribuirse uniformemente bajo el techo, dejando espacio suficiente para una buena circulación del aire (nunca menos de 8 cm), y también a lo largo de las paredes de la cámara si no hay suficiente altura libre. Los conjuntos de serpentín y deflector fabricados en fábrica facilitan la instalación y pueden utilizarse en casi cualquier aplicación de convección natural.
Los evaporadores de convección forzada o de tiro forzado se han desarrollado porque el mayor coeficiente global de transmisión de calor que se logra con una circulación rápida del aire sobre los serpentines permite reducir drásticamente la superficie del evaporador. Además, tienen una gran capacidad frigorífica.
Las velocidades del aire a través del evaporador deben estar entre 1,5 y 3 m/s para lograr un coeficiente de transmisión de calor elevado, pero hay que tener en cuenta que, por encima del límite superior (3 m/s), el calor generado por el motor eléctrico del ventilador superará el aumento de la capacidad de enfriamiento. Además, las velocidades superiores a 3 m/s tienden a arrastrar hacia el producto la humedad depositada en los serpentines. El alcance del dardo de aire debe ser suficiente para lograr una circulación de aire uniforme y una distribución homogénea de la temperatura en la cámara frigorífica.
Evaporador frigorífico
los serpentines son tubos aleteados construidos para ofrecer una gran superficie de intercambio térmico en un elemento compacto. Debe asegurarse un buen contacto térmico entre el tubo y las aletas (soldadura, incrustación en la superficie del tubo mediante expansión del tubo, fijación mediante el enderezado de los collarines de las aletas). El tamaño y la separación de las aletas dependen del funcionamiento y, fundamentalmente, de la temperatura de trabajo.
La altura de las aletas debe ser normalmente igual al diámetro del tubo y la aleta debe ser lo bastante gruesa para ofrecer resistencia mecánica (0,7-1 mm). La separación entre aletas es de 6 a 10 mm o más para cámaras frigoríficas o de 15 mm o más para cámaras de congelación, para minimizar el riesgo de que se forme un bloque de hielo. A veces las aletas se separan más en la entrada de aire del serpentín para que actúen como captadoras de escarcha y evitar que se obstruya el flujo de aire.
En nuestros proyectos, el evaporador se suministra con el sistema de refrigeración y se dimensiona para la cámara. Consulte nuestros equipos partidos (split), unidades condensadoras de tipo abierto y centrales frigoríficas.
