Evaporadores en Refrigeración: Funcionamiento, Tipos y Mantenimiento Esencial

¿Qué es un Evaporador y Cómo Funciona?

El evaporador es un intercambiador de calor cuya función principal es evaporar el refrigerante. Durante este proceso, el refrigerante absorbe calor del ambiente circundante.

El refrigerante actúa de la siguiente manera:

• Entra al evaporador en estado de líquido saturado.
• Se calienta, realizando un cambio de estado hasta llegar a vapor saturado.
• Continúa calentándose hasta recalentarse.
• Sale del evaporador en estado de vapor recalentado.

Para un funcionamiento óptimo, el evaporador debe absorber la mayor cantidad de energía posible del ambiente hacia el refrigerante. Debe ser un buen conductor térmico y el fluido externo (el ambiente a enfriar) debe tener una temperatura superior a la del refrigerante.

Clasificación de Evaporadores

Según su Diseño

Los evaporadores se clasifican según su construcción en:

• De placas: Se componen de dos placas de aluminio troqueladas para marcar los canales por donde circulará el refrigerante. Son comunes en equipos frigoríficos domésticos.
• De tubo liso: Se componen de serpentines de tubo (generalmente de cobre). Se utilizan cuando el ambiente a enfriar es un líquido.
• De tubo con aletas: Consisten en serpentines de tubo de cobre que incorporan placas de aluminio (aletas). Estas aletas aumentan significativamente la superficie de intercambio de calor, resultando en equipos más compactos y de menor tamaño. Suelen usarse cuando el ambiente a enfriar es gaseoso (aire).

Según la Forma del Flujo del Fluido Caloportador

Se distinguen dos tipos:

• Natural: El fluido (aire o líquido) se desplaza a través del evaporador por convección natural, debido a su cambio de densidad al disminuir su temperatura.
• Forzado: El fluido ambiente es desplazado mediante una bomba (para líquidos) o un ventilador (para gases) para aumentar el caudal y la eficiencia del enfriamiento.

Según su Funcionamiento

Existen principalmente dos tipos:

• Inundado: Consiste en un depósito cerrado y aislado térmicamente. En la parte baja, una válvula de flotador mantiene constante el nivel de líquido refrigerante. El refrigerante se evapora absorbiendo calor del serpentín por donde circula el fluido a enfriar (generalmente líquido).
  • Inconvenientes: Precisa grandes cantidades de refrigerante y tiende a acumular aceite proveniente del compresor.
  • Ventaja: Es muy difícil que llegue un golpe de líquido al compresor.
• De expansión seca: Consta de un serpentín (normalmente de cobre) por el cual circula el refrigerante. Este recibe líquido a baja presión desde la válvula de expansión y envía gas sobrecalentado a la aspiración del compresor por la parte alta del evaporador.
  • Desventaja: Existe riesgo de que lleguen golpes de líquido al compresor si el control no es adecuado.
  • Ventajas: No se deposita aceite fácilmente y necesita menos cantidad de refrigerante que el inundado.

Según su Ubicación (Tipo de Expansión)

• Expansión Directa: El evaporador está situado dentro o muy cerca del espacio o producto a enfriar. El refrigerante en evaporación absorbe calor directamente del medio.
• Expansión Indirecta: El evaporador se encuentra alejado del lugar a enfriar. En este caso, el evaporador enfría un líquido intermedio (como agua o salmuera), y este líquido es bombeado hasta el lugar final para realizar el enfriamiento.

Funcionamiento Detallado del Evaporador de Expansión Seca

El proceso se puede describir en los siguientes pasos:

1. El líquido frigorífico a alta presión llega a la válvula de expansión.
2. El líquido se expansiona al atravesar la válvula. Su presión cae bruscamente y una parte del líquido se evapora instantáneamente (flash-gas).
3. Entre la entrada y aproximadamente el 75-90% del recorrido (punto 3), la mezcla de líquido y vapor avanza por el serpentín absorbiendo calor del exterior. Cada vez hay más proporción de gas que de líquido. La presión y la temperatura de evaporación se mantienen prácticamente constantes.
4. En el punto 3, todo el líquido ya se ha evaporado, alcanzando el estado de vapor saturado.
5. Entre el punto 3 y la salida (punto 4), los vapores, todavía en contacto con el aire o fluido a enfriar, continúan absorbiendo calor. Su temperatura aumenta por encima de la temperatura de saturación (sobrecalentamiento).
6. En el punto 4, los vapores salen del evaporador sobrecalentados hacia la línea de aspiración del compresor.

Averías Comunes en Evaporadores

• Formación excesiva de escarcha, especialmente en la parte frontal.
• El ventilador (en sistemas de tiro forzado) no funciona: motor defectuoso, aspas dañadas o bloqueadas.
• Aletas deformadas o aplastadas, reduciendo el flujo de aire y la transferencia de calor.
• Obstrucciones internas por aceite o suciedad.

Mantenimiento Básico del Evaporador

Mantenimiento de un Evaporador de Líquidos:

• Limpieza de tubos (lado del fluido a enfriar): Utilizar varillas o cepillos especiales para eliminar incrustaciones del líquido.
• Limpieza química de tubos (lado del refrigerante): Emplear productos químicos adecuados para eliminar aceites depositados que dificultan la transferencia de calor.

Mantenimiento General (Aplicable también a evaporadores de aire):

• Limpiar las aletas: La suciedad acumulada (polvo, grasa) disminuye drásticamente la transmisión de calor. Usar cepillos suaves, aire a presión o productos de limpieza específicos.
• Enderezar aletas: Separar y alinear las aletas que estén dobladas o en contacto entre sí para asegurar un flujo de aire adecuado.
• Comprobar el ventilador: Verificar el buen funcionamiento del motor, las aspas y los soportes del ventilador en sistemas de tiro forzado.
• Verificar el drenaje de condensados: Asegurarse de que la bandeja y el tubo de drenaje no estén obstruidos para evitar acumulaciones de agua o hielo.