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EVAPORADORES

¿Cómo funciona un evaporador? El intercambiador de calor o evaporador es el encargado de producir la transferencia de energía térmica desde un medio que se quiere enfriar hacia un fluido refrigerante. Se explica cómo funciona un evaporador. ¿Qué es un evaporador? Un evaporador es un intercambiador de calor utilizado en los sistemas refrigerantes, donde se intercambia energía térmica proveniente desde un medio el cual se busca enfriar para enviarlo a un fluido refrigerante que va a estar circulando en el interior del dispositivo. El nombre se lo ha asignado por el cambio de estado que sufre el refrigerante al recibir este tipo de energía, tras una expansión brusca con la que se va a reducir su temperatura. ¿Cómo funciona un evaporador? Es una de las partes principales de un sistema de refrigeración. En esta etapa lo que el refrigerante necesita es el aumento de su entalpia, y esto se produce cuando pasa de su estado líquido a su estado de vapor a través del evaporador. Con lo anterior se permite absorber el calor sensible que está contenido alrededor del evaporador, por ende, el gas al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna que es superior al aumento de su entalpia. Previo el ingreso del refrigerante al evaporador, este se expande en una válvula de presión la cual genera una gran caída de presión a la entrada del evaporador. Si es un sistema de expansión directa, la válvula va a despedir una mezcla de líquido y vapor muy fina a baja presión y temperatura. Por las propiedades termodinámicas de los gases refrigerantes, el descenso de la presión se asocia con un cambio de estado, y lo más relevante el descenso de la temperatura. Por lo anterior, el evaporador absorber el calor sensible del medio que se busca refrigerar para transformarlo en calor latente, que se incorpora al refrigerante en su estado de vapor. Con ese calor latente que se disipa en otro intercambiador de calor del sistema de refrigeración por compresión, que se conoce como condensador en donde se va a generar un cambio de estado inverso, por lo tanto, de vaporización a líquido.

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EVAPORADORES

¿Para qué sirve un evaporador? Los evaporadores sirven para intercambiar el calor y por ende para refrigerar un espacio al absorber el calor. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como lo puede ser una nevera, los equipos de aire acondicionado o las cámaras frigoríficas. En cuanto al tamaño o al diseño de este dispositivo, al igual que su capacidad, va a depender de la carga térmica y de la aplicación que se dé en cada uso. -Tipos de evaporadores Según la alimentación de refrigerante. 

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De expansión directa o expansión seca (DX) – La evaporación del refrigerante se da por medio de su recorrido por el evaporadora, para encontrarse en estado de mezcla en un punto intermedio. Por ende el fluido al abandonar el evaporador es tan sólo vapor sobrecalentado. Inundados – Trabajan con un refrigerante líquido así que se llenan por completo para tener humedecida toda su superficie interior del intercambiador, por ende, la mayor razón posible de transferencia de calor se alcanza. Sobrealimentados – En este caso la cantidad de refrigerante líquido en circulación a través de un evaporador se da con un exceso considerable (puede ser vaporizado).

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EVAPORADORES

EVAPORADORES Un evaporador es un intercambiador de calor de coraza y tubos. Las partes esenciales de un evaporador son la cámara de calefacción y la cámara de evaporación. El haz de tubos corresponde a una cámara y la coraza corresponde a la otra cámara. La coraza es un cuerpo cilíndrico en cuyo interior está el haz de tubos. Las dos cámaras están separadas por la superficie sólida de los tubos, a través de la cual tiene lugar el intercambio de calor. La forma y la disposición de estas cámaras, diseñadas para que la eficacia sea máxima, da lugar a distintos tipos de evaporadores. Podemos clasificar los evaporadores en dos grandes grupos: - Evaporadores de tubos horizontales. El vapor calefactor es vapor de agua saturado que cede su calor de condensación y sale como agua líquida a la misma temperatura y presión de entrada. Este evaporador se denomina de tubos horizontales porque los tubos están dispuestos horizontalmente. En el siguiente evaporador, la cámara de calefacción está formada por los tubos horizontales, que están soportados por dos placas. El vapor entra en los tubos y se condensa al cedes su calor de condensación. Puede quedar vapor no condensable, que se elimina mediante una purga. La cámara de evaporación formada por un cuerpo cilíndrico vertical, cerrado por las bases, con una salida para el disolvente evaporado por la parte superior y otra salida para la disolución concentrada en la parte inferior. Estos evaporadores suelen ser de chapa de acero o hierro con un diámetro aproximado de 2 metros y 3 metros de altura. El diámetro de los tubos acostumbra a ser de 2 a 3 centímetros.

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EVAPORADORES

En el siguiente evaporador el vapor entra por dentro de los tubos, y al ceder calor al líquido que circula por encima de los tubos, el vapor se condensa. Del evaporador sale la disolución concentrada y el disolvente evaporado.

- Evaporadores de tubos verticales. Se denominan así porque el haz de tubos está dispuesto verticalmente dentro de la coraza. El evaporador que se encuentra a continuación se denomina Evaporador Standard, que es uno de los más conocidos. La evaporación tiene lugar dentro de los tubos, saliendo por la parte superior el disolvente evaporado y por la parte inferior la disolución concentrada. El vapor calefactor entra por encima del haz de tubos y sale como agua condensada.

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EVAPORADORES

El Evaporador de Cesta que se encuentra a continuación, es otro tipo de evaporador de tubos verticales, en el cual la coraza tiene forma cónica. Este tipo de evaporador se utiliza cuando lo que se pretende es llevar la evaporación al extremo, es decir, evaporar todo el disolvente de la disolución diluida para obtener cristales. Los cristales formados se recogen por la parte inferior. El elemento calefactor se trata de un cuerpo compacto que se puede extraer para su limpieza.

-Evaporador múltiple efecto Un evaporador de múltiple efecto consta de un conjunto de evaporadores, donde el primer efecto es el primer evaporador y así sucesivamente. Durante el funcionamiento, el vapor producido en el primer efecto se utiliza como vapor calefactor del segundo efecto. *Métodos de alimentación en los múltiples efectos: - Alimentación directa. El alimento entra en el primer efecto y sigue el mismo sentido de circulación que el vapor, saliendo el producto en el último efecto. El líquido circula en el sentido de las presiones decrecientes y no es necesario aplicar ninguna energía auxiliar para que el líquido pase de un efecto al otro. Solo hacen falta dos bombas, una para introducir el líquido en el primer efecto y otra para extraer el producto del último efecto.

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- Alimentación a contracorriente. El líquido a evaporar entra en el último efecto y sale concentrado por el primero. El líquido a concentrar y el vapor calefactor circulan en sentido contrario. Aquí el líquido circula en sentido de presiones crecientes y esto requiere el uso de bombas en cada efecto para bombear la disolución concentrada de un efecto al siguiente . Esto supone una complicación mecánica considerable que se suma al hecho de hacer trabajar las bombas a presiones inferiores a la atmosférica. Así, si no hay otras razones, se prefiere el sistema de alimentación directa.

- Alimentación mixta. Cuando en una parte del sistema de alimentación es directa y en la otra parte es a contracorriente. Este sistema es útil si tenemos disoluciones muy viscosas. Si utilizamos la corriente directa pura, nos encontramos que el último efecto, donde hay menos temperaturas la viscosidad de la disolución concentrada aumenta, lo que hace disminuir sensiblemente el coeficiente global, U, en este efecto. Para contrarrestar eso, se utiliza la alimentación a contracorriente o la mixta. La disolución diluida entra en el segundo efecto i sigue el sentido de la alimentación directa, pasando después del último efecto al primero, para completar la evaporación a temperatura elevada.

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- Alimentación en paralelo: Cuando el alimento entra simultáneamente a todos los efectos y el líquido concentrado se une en una sola corriente. Sistema utilizado en la concentración de disoluciones de sal común, donde los cristales depositados hacen que resulte difícil la disposición de la alimentación directa.

En general, para decidirnos por un sistema de alimentación u otro, es necesario efectuar el cálculo previo del rendimiento de evaporación para cada uno de los sistemas. Si la temperatura de entrada del alimento es bastante inferior a la de ebullición en el primer efecto, en el caso de corrientes directas todo el calor que se da en el primer efecto va destinado a calentar el alimento (calor sensible) y muy poco a producir vapor, lo que provocará un bajo rendimiento en el proceso global del múltiple efecto. En este caso se prefiere la circulación a contracorriente. Por lo contrario, cuando la disolución entra en el sistema a temperatura superior a la de ebullición del último efecto, será más conveniente la alimentación directa, ya que lo que pasaría sería que la disolución al entrar al último efecto lo vaporizaría parcialmente, produciendo un vapor que no tiene utilidades posteriores, entonces la disolución lo enfriaría hasta la temperatura de la cámara de evaporación del último efecto y posteriormente se tendría que ir calentando al entrar a cada efecto

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