Capitulo III. Condensador y el Evaporador en Refrigeracion y Climtiazación

1
ING ANTONIO OSPINO FOXMANCOL@HOTMAIL.COM
CAPITULO III. EL CONDENSADOR Y EL EVAPORADOR

2
Tabla de contenido del capítulo
CAPITULO III. EL CONDENSADOR Y EL EVAPORADOR ............................................................... 1
3.1. EL CONDENSADOR.................................................................................................................... 4
3.1.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN EN LA CONDENSACION................................ 6
3.1.2. INFLUENCIA DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE
CALOR EN EL RENDIMIENTO DEL CONDENSADOR. ............................................................... 6
3.1.3. CONTROL DE PRESION DEL CONDENSADOR................................................................ 7
3.1.3.1. METODO DEL CICLAJE DE VENTILADORES............................................................ 8
3.1.3.2. METODO INUNDACION DE CONDENSADOR ........................................................... 8
3.1.3.3. METODO DE CONDENSADOR DIVIDO...................................................................... 8
3.1.4. TIPOS DE CONDENSADORES........................................................................................... 9
3.1.4.1. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AIRE ........................................... 9
3.1.4.2. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA ....................................... 11
3.1.5. CÁLCULOS DEL CONDENSADOR. .................................................................................. 16
3.1.6. SELECCIÓN DEL CONDENSADOR.................................................................................. 17
3.1.6.1 METODO DEL FACTOR DE RECHAZO DE CALOR.................................................. 17
3.1.6.2. METODO EMPIRICO .................................................................................................. 18
3.1.6.3. METODO DE LOS FABRICANTES ............................................................................ 18
3.1.6.4. POR LA SELECCIÓN DE COMPRESORES.............................................................. 19
3.1.6.5. POR LA RELACION ENTRE TEMPERATURA DE EVAPORACION,
CONDENSACION Y POTENCIA FRIGORIFICA DE EVAPORADOR .................................... 19
3.1.6.6. POR DATOS DEL PROGRAMA COOLPACK ............................................................ 19
3.2. EL EVAPORADOR..................................................................................................................... 20
3.2.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN DE SUCCION EN LA EVAPORACION ......... 23
3.2.2. INFLUENCIA DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE
CALOR EN EL RENDIMIENTO DEL EVAPORADOR. ................................................................ 23
3.2.3. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA VENTILACION ............................................... 24
3.2.4. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA CONSTRUCCION.......................................... 25
3.2.4.1. EVAPORADOR DE PLACAS...................................................................................... 25
3.2.4.2. EVAPORADOR DE TUBO ALETEADO Y AIRE FORZADO ...................................... 26
3.2.4.3. EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA ........................................................... 30
3.2.4.4. EVAPORADOR DE CARCASA Y SERPENTIN.......................................................... 31
3.2.4.5. EVAPORADOR DE DOBLE TUBO............................................................................. 31
3.2.4.6. EVAPORADORES DE CASCO Y TUBO .................................................................... 32
3.2.5. EVAPORADORES SEGÚN LA TEMPERATURA DE SATURACIÓN........................... 32
3.2.5.1. DE BAJA TEMPERATURA. ........................................................................................ 33
3.2.5.2. MEDIA TEMPERATURA............................................................................................. 33
3.2.5.3. ALTA TEMPERATURA ............................................................................................... 33

3
3.2.6. SELECCIÓN DE EVAPORADOR....................................................................................... 33

4
3.1. EL CONDENSADOR
El condensador tiene la función de extraer el calor que trae el refrigerante que ganó en el
evaporador, en el compresor y tuberías al ambiente. Para lograrlo, se debe asegurar que el
refrigerante que vienen en estado gaseoso, se condense para lo cual se debe tener una presión lo
suficientemente alta que garantice que la temperatura de saturación a dicha presión (
TEMPERATURA DE CONDENSACION ), sea mayor que la del ambiente. Una parte de
condensador tiene la función de quitar el calor sensible (1/6 parte), cuando llegamos a la
temperatura de condensación ya no podemos enfriar más y empezamos a condensar. (4/6).

5

6
VER VIDEO:
PROCESO DE CONDENSACION EN Ph https://youtu.be/J1xeb1eTxVs
El condensador suele ser de un 35% a un 40% más grande que el evaporador, dependiendo de
factores como la temperatura de evaporación del sistema, refrigerantes, etc. Para poder condensar
ha de haber de 10ºC a 15ºC de Δ t entre la temperatura de condensación a la presión de alta y la
temperatura del medio condensable o en otras palabras, la temperatura de condensación o
saturación a la presión dada debe ser mayor de 10º a 15ºC con relación a la temperatura
ambiental.
Δ t o DT = Temperatura Saturación – Temperatura ambiental
Con la temperatura de saturación y conociendo el tipo de refrigerante, se obtiene el valor de la
presión de descarga o de alta ya sea en manometros o tablas. La capacidad del condensador se
expresa en Watts, BTU/Hr, Kcal/Hr y HP.
3.1.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN EN LA CONDENSACION
En la figura se muestran tres sistemas con tres presiones diferentes de condensación; los tres
ciclos tienen en común, las mismas temperaturas de evaporacion, los mismos subenfriamientos y
los mismos recalentamientos.
Se tienen los siguientes efectos:
A mayor presión de condensación, mayor trabajo se requiere del compresor.
A mayor presión de condensación menor es el calor admitido en el evaporador.
A mayor presión de condensación. Menor es el COP del sistema.

7
A mayor presión de condensación, se requiere menor potencia de disipación del condensador.
3.1.2. INFLUENCIA DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA
TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL RENDIMIENTO DEL
CONDENSADOR.
El problema de todos los condensadores es la suciedad que se acumula que hace de aislante
impidiendo que salga el calor. En un ciclo normal, el liquido del condensador sale del mismo con un
subenfriamiento, tal cual como se observa en el punto 4 del diagrama, después de ello pasa al
elemento de expansión hasta llegar al punto 1. La absorción de calor en el evaporador ocurre del
punto 1 al punto 2.
Ahora si hay elementos que impiden la transferencia de calor al ambiente, el punto 4 se traslada al
punto A, reduciendo la transferencia de calor al medio y por ende ya no hay subenfriamiento del
liquido condensado. Del punto A pasa al elemento de expansión, donde a la salida existen
burbujas lo cual hace que la válvula no opere bien, además , la absorción de calor ahora se reduce
del punto B al punto 2, cayendo la eficiencia del sistema y su COP. Veamos el efecto de la
suciedad u objetos que impiden la transferencia de calor en el siguiente diagrama:
3.1.3. CONTROL DE PRESION DEL CONDENSADOR
Uno de los retos en nuestros días es la reducción del consumo de energía de los sistemas de
refrigeración. Los sistemas de refrigeración a diferencia de los de aire acondicionado, trabajan
mucho mas tiempos y por tanto consumen mucho mas energía. Uno de los métodos para ahorrar
energía consiste en reducir el consumo del compresor disminuyendo su presión de descarga.
En los días más calurosos, la presión ene le condensador aumenta y por ende el amperaje del
compresor; esto se debe a que se requiere de mayor trabajo para comprimir un gas refrigerante a
una presión mayor. Cuando la presión de descarga disminuye, disminuye el consumo de corriente
del compresor.

8
Las capacidades de los condensadores dependen en parte del DT o diferencial de temperatura
entre la temperatura de condensación y la temperatura ambiental del fluido que enfría el
condensador. Si la temperatura del ambiente disminuye, se incrementa la capacidad el
condensador, esto se traduce en una presión menor y un consumo menor del compresor.
En cuanto a los sistemas de expansión, la mucha caída de presión en el condensador afecta
negativamente su rendimiento de los mismos, reduciendo la capacidad el evaporados
incrementándose el recalentamiento. Esta caída de presión también puede afectar el retorno de
lubricante por las tuberías del sistema afectando la vida útil del mismo.
Se puede concluir entonces que el factor a tener en cuenta para determinar la presión mínima
aceptable de trabajo de un condensador es la máxima caída de presión permitida en el elemento
de expansión. Una vez determinado, se ajustan los controles de presión del condensador para
mantener la presión del mismo en los rangos establecidos. Existen tres métodos comunes para
controlar la presión en el condensador:
3.1.3.1. METODO DEL CICLAJE DE VENTILADORES
En los días donde la temperatura ambiente es muy baja, la presión en el condensador comienza a
disminuir, para no dejar caer mucho la presión se apagan ventiladores para disminuir la
transferencia de calor y por ende se incrementa la presión en el condensador.
Este método es sencillo de controlar, pero presenta fluctuaciones de presión en el recibidor de
liquido y por tanto variará la presión que le llega al elemento de expansión fluctuando también su
rendimiento.
3.1.3.2. METODO INUNDACION DE CONDENSADOR
Para este método se emplean válvulas reguladoras de presión, estas válvulas crean un diferencial
de presión entre el condensador y el recibidor de líquido; la válvula no permite el paso de
refrigerante hacia el recibidor hasta cuando no haya llegado a un valor determinado, con esta
acción el condensador se ira inundando de liquido refrigerante incrementando la presión en el
mismo.
Para compensar la caída de presión en el recibidor de liquido, se emplea una válvula adicional
conectada entre la descarga del compresor y el recibidor, que al detectar la diferencia de presión,
hace que gas de la tubería de descarga paso directamente al recibidor incrementando su presión.
Este método tiene la ventaja que se provee de un presión de liquido estable en el recibidor y por
ende una operación estable del elemento de expansión, pero se requieren una carga adicional de
refrigerante. Este refrigerante adicional, debe almacenarse en el recibidor de liquido en los días
calurosos.
3.1.3.3. METODO DE CONDENSADOR DIVIDO
Para eliminar el inconveniente de la adición de refrigerante extra al sistema, se establecen dos
circuitos de condensadores ( en serie o paralelo ) para el funcionamiento en verano e invierno. El
condensador de verano se apaga según sea necesario en los días de frio. Para lograr esto se
emplea una válvula de tres vías que se le denomina válvula recuperadora de calor. Esta válvula
tiene una entrada común que viene de la descarga del compresor y dos salidas que van a cada
condensador.

9
En verano, se desenergiza la válvula permitiendo que el gas refrigerante pase en cantidades
iguales a ambos condensadores alimentando las mitades de los mismos. En invierno, se energiza
la válvula cerrando el flujo de refrigerante hacia el condensador de verano y ahora todo el
refrigerante pasa por el condensador de invierno.
Para evitar que el condensador de verano acumule refrigerante liquido remanente durante el
periodo de invierno, una válvula cheque se instala a su salida, para evitar el retorno de refrigerante.
El refrigerante atrapado se devuelve al sistema mediante la conexión de una solenoide a la salida
del condenador y la tubería de succión, y entre ellos una restricción para disminuir la presión a su
paso evitando golpes de presión en la línea de succión.
3.1.4. TIPOS DE CONDENSADORES
Los condensadores se dividen teniendo en cuenta el sistema de enfriamiento
ENFRIADOS POR AIRE
CONVECCION NATURAL SISTEMAS PEQUEÑOS,
SENCILLOS, OCUPAN AREA DE
TRANSFERENCIA DE CALOR
CONVECCION FORZADA SISTEMAS PEQUEÑOS,
MEDIANOS Y GRANDES,
REQUIEREN VENTILADORES
ENFRIADOS POR AIRE Y
AGUA O EVAPORATIVOS
CONVECCION FORZADA SISTEMAS MEDIANOS Y
GRANDES, REQUIEREN
VENTILADORES Y SISTEMAS
DE CIRCULACION Y
ENFRIAMIENTO DE AGUA
ENFRIADOS POR AGUA
CONVECCION FORZADA SISTEMAS MEDIANOS Y
GRANDES, REQUIEREN
SISTEMAS DE CIRCULACION Y
ENFRIAMIENTO DE AGUA
3.1.4.1. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AIRE
Los condensadores que tienen como medio enfriador el aire ambiente pueden ser estáticos o de
tiro forzado:
Estáticos o de convección natural
Suelen ser de tubo liso, como la velocidad del aire es lenta se acumula mucha suciedad. Suelen
ser bastante largos y se usa sólo en el entorno doméstico como neveras.

10
Tiro forzado de convección forzada
Utilizan ventiladores para aumentar la velocidad del aire, por lo tanto reducimos superficie de tubo;
puede emplear o no aletas o disipadores de calor. Exteriormente es bastante parecido a un
evaporador.
Cuando está instalado junto con el compresor el condensador ha de tomar el aire en el lado
contrario de este para evitar tomar el aire ya caliente. El paquete compresor-condensador-
ventiladores se le denomina Unidad Condensadora.
Para los condensadores enfriados por aire con convección forzada, cumplen la siguiente regla:
Temperatura de condensación = Temperatura ambiente máxima + 10ºC o 15ºC
Para condensadores enfriados por aire remotos, se cumple que:
Temperatura de condensación = Temperatura ambiente máxima + 10ºC

11
3.1.4.2. TIPOS DE CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA
Son aquellos que usan el agua como medio condensable. Para asegurar un buen funcionamiento y
limitar el consumo de agua, las temperaturas idóneas del agua a la salida del condensador con
respecto a la temperatura de entrada han de ser:
• Temperatura de entrada hasta 15ºC, la salida ha de ser 10ºC más que la entrada.
• Temperatura de entrada a partir de 16ºC, la salida ha de ser 9ºC más que la entrada.
• Temperatura de entrada a partir de 21ºC, la salida ha de ser 8ºC más que la entrada.
Se deben instalar torres de recuperación de agua a partir de las siguientes potencias frigoríficas:
En sistemas de refrigeración, a partir de 18.000frg/h.
En aire acondicionado, a partir de 6.000frg/h.
Estas torres de recuperación deben de recuperar hasta el 75 % del agua.
3.1.4.2.1. CONDENSADOR DE DOBLE TUBO O COAXIALES
Es un sepertin formado por dos tubos concéntricos,
por el tubo interior circula el agua y por el exterior
el refrigerante, se hace circular a contracorriente
para robar mejor el calor al refrigerante. Se instala
junto con el serpentín una válvula presostática para
controlar la presión del agua según la presión de
alta de la instalación de manera que cuando la
instalación está parada no circule agua. Son
condensadores pequeños y se usa como refuerzo.
3.1.4.2.2. CONDENSADOR MULTITUBULAR O DE CARZASA Y TUBO
Se utiliza como bancada del compresor
y hace de recipiente en los equipos
medianos. Circula agua por los tubos
interiores y condensa el refrigerante
contenido en el recipiente. Llevan un
tapón fusible de seguridad y una
válvula de purga para extraer los gases
incondensables.

12
Para este tipo de condensador enfriado por agua se cumple que:
Temperatura de condensación = Temperatura agua + 7ºC
VER VIDEO:
CONDENSADOR DE CARCAZA Y TUBO EN 3D http://youtu.be/eP7e2hPSiKo
3.1.4.2.3. CONDENSADOR DE TANQUE Y SERPENTIN
El refrigerante se mueve dentro del tanque
donde circula agua por unos tubos en
espiral en vez de tubos rectos. Recuerde
que el agua es 15 veces mas eficiente que
el aire para intercambiar calor.

13
VER VIDEO:
GENERALIDADES DEL CONDENSADOR DE
TANQUE Y SERPENTIN
http://youtu.be/-_Qps-bWIyM
3.1.4.3. CONDENSADORES ENFRIADOS POR AGUA Y AIRE O EVAPORATIVO
Está formado por un serpentín por
el cual circula el refrigerante, este
serpentín es mojado por unas
duchas de agua de manera que al
hacer circular una corriente de aire
el agua que moja los tubos se
evapora extrayendo calor. Tiene un
rendimiento muy bueno.
Para este tipo de condensador enfriado por agua se cumple que:
Temperatura de condensación = Temperatura ambiente + 5ºC
3.1.4.3.2. TORRE DE ENFRIAMIENTO.
La torre de enfriamiento tiene la misión
de mantener el agua caliente el mayor
tiempo posible en contacto con el aire
para enfriarla.
El calor que se acumula se saca
mediante una turbina.
El eliminador evita que se arrastren gotas
al exterior.
En una torre de enfriamiento hay que tener en cuenta:

14
• La cantidad de calor.
• Caudal de agua.
• Temperatura entrada del agua.
• Temperatura de salida.
• Temperatura de bulbo húmedo.
El margen de la torre es: Tentrada – Tsalida
El acercamiento de la torre es la diferencia entre la temperatura de salida y la temperatura de bulbo
húmedo el aire.
acercamiento = Tsalida – TBHA
El rendimiento de la torre depende de la humedad relativa, si el aire es muy húmedo no se podrá
llevar mucho vapor de agua.
Para conseguir un buen rendimiento el acercamiento ha de ser de 5 6 ºC, el margen de 6 – 7C.
El caudal de aire que tenemos que mover es de 175-225m³/h por cada 1000frig/h.
Se evapora 1 litro de agua por cada 538 kcal/h de calor extraído al agua, aproximadamente el 5%
de agua que hacemos circular. (2% cada 5ºC de margen).
Las torres suelen llevar una resistencia dentro de la cubeta del agua con un termostato para que el
agua nunca llegue a 0ºC.
Algunas llevan una válvula de 3 vías para evitar quedarse sin presión en invierno si la temperatura
de entrada es menor de 20ºC.
Si esto ocurre el agua vuelve a circular por el condensador hasta que alcance una temperatura
elevada.
TRATAMIENTO DEL AGUA:
Los problemas que puede crear el agua como elemento refrigerante son muchos, los más
habituales son:
• La formación de incrustaciones.
• Los cultivos orgánicos.
• La corrosión de los metales empleados en la instalación.
• Las aguas pueden clasificarse como duras o blandas o también ácidas o alcalinas.
• Las aguas duras son aquellas que contienen un elevado contenido en sales de calcio y
magnesio.
• Las blandas son aquellas que contienen pequeñas cantidades de estas sales.
• La acidez o alcalinidad del agua se refleja principalmente por su P.H.
• El agua utilizada en refrigeración generalmente procede de;

15
• Aguas subterráneas.
• Aguas superficiales.
• Aguas de mar.
• Aguas de la red urbana.
Las aguas subterráneas o de pozos profundos son muy estimadas para procesos de enfriamiento
debido a su temperatura. Pero usualmente estas aguas son muy duras y tienen un alto contenido
de sólidos disueltos por lo que si no son debidamente tratadas presentan problemas de
incrustaciones.
Las aguas superficiales generalmente están sujetas a grandes variaciones de temperatura y por el
contrario contienen poca cantidad de sólidos disueltos.
El agua de mar puede ser empleada siempre que la instalación esté construida con materiales
resistentes a la corrosión.
Las aguas de la red urbana no son adecuadas para muchos procesos de refrigeración.
Antes de realizar un tratamiento del agua debemos conocer su P.H. siendo por debajo de P.H. 7
ácida y por encima alcalina.
Existen varios procedimientos para evitar la formación de incrustaciones o el ensuciamiento del
circuito de refrigeración, los más destacados son:
• Filtración.
• Descalcificación.
• Acidificación.
La filtración del agua es empleada para evitar el ensuciamiento de las instalaciones. Los filtros
están formados por elementos filtrantes como pueden ser tejidos metálicos o sintéticos.
La descalcificación se emplea para evitar la formación de incrustaciones.
Consiste en pasar el agua a una determinada velocidad a través de una resina que está alojada en
un depósito.
La resina cede los iones de sodio al agua modificando la dureza de ésta.
Cuando todos los iones del agua han sido cedidos el intercambiador está gastado y hay que
regenerarlo.
El agua, una vez descalcificada, tiene tendencia a producir fenómenos de corrosión, por lo que es
conveniente complementar este tratamiento con otro para la corrosión.
La acidificación consiste en la adición de un ácido, normalmente el sulfûrico, que evita las
incrustaciones.

16
VER VIDEO:
TIPOS DE CONDENSADORES https://youtu.be/ZajRGQWdNcc
3.1.5. CÁLCULOS DEL CONDENSADOR.
En los condensadores de aire debemos conocer el volumen de aire que es capaz de mover el
condensador para asegurar el intercambio de calor.
Para conocer el volumen primero debemos conocer la velocidad del aire, este valor nos lo da el
anemómetro. Las medidas se han de hacer dentro de la superficie del condensador, se suman
todas y se divide por el número de lecturas. Después debemos conocer la superficie del
condensador.
Por ejemplo si el condensador hace 40 cm x 25 cm = 1m² y si la velocidad obtenida es de 10m/s el
resultado será:
10 m/s x 1m² = 10m³/s = 3600m³/h
Ejemplo 1: Tenemos un condensador que mueve 500m³/h, la temperatura del aire que entra es de
30ºC y del que sale 38ºC.
El calor específico del aire seco es 0,24 y el del aire húmedo 0,29.
La cantidad de calor que roba el condensador al refrigerante es de:
Q=m x  t c Ce
Q= 500m3/h x 8 x 0,29= 1160 kcal/h.
Ejemplo 2: Tenemos un condensador de agua que mueve 500 l/h de agua. La temperatura de
entrada es de 18ºC y la de salida de 25ºC.

17
El calor especifico del agua es 1.
La potencia del condensador es de:
Q= 500l/h x (25-18) x 1 = 3500kcal/h
Ejemplo 3: Hallar la longitud de un condensador a contra corriente para ayudar a un condensador
de aire, la ayuda es de 1.500 kcal/h, empleando un tubo exterior circulación del agua de 7/8" y 5/8"
para la circulación del gas.
K= 600
D t= de entre 10 a 12ºC
1 metro lineal de 5/8" tiene 0,05m2
Q= 600 x 0,05 x 12= 360kcal/h./m
Longitud del tubo = 1500: 360 = 4,16m de tubo de 5/8".
3.1.6. SELECCIÓN DEL CONDENSADOR
3.1.6.1 METODO DEL FACTOR DE RECHAZO DE CALOR
El calor total rechazado en el condensador incluye tanto el calor absorbido en el evaporador, como
la energía equivalente del trabajo del compresor, así cualquier tipo de calor que el sistema
adquiera en su ciclo. Algunos fabricantes de compresores publican o suministran datos referentes
al rechazo total de calor como una parte de las especificaciones del compresor ( columna o dato
designado como THR ), cuando se dispone de estos datos, deben usarse como una referencia
para la selección del condensador.
Capacidad condensador = THR * [ 1 + ( % factor seguridad /100 ) ]
Cuando no se dispone de estos datos, la carga del condensador puede estimarse multiplicado la
capacidad de enfriamiento del compresor ( que es la misma del evaporador ) por un factor de
rechazo de calor que se obtiene en tablas:
CUADRO 3.1. FACTORES DE RECHAZO DE CALOR PARA COMPRESORES ABIERTOS.
TEMPERATURA
EVAPORACION
EN ºF ( ºC )
TEMPERATURA DEL CONDENSANTE EN ºF ( ºC )
90
( 32 )
100
( 37 )
110
( 43 )
120
( 49 )
130
( 54.5 )
140
( 60 )
-30 ( - 34.4 ) 1.37 1.42 1.47
-20 ( - 29 ) 1.33 1.37 1.42 1.47
-10 ( - 23.3 ) 1.28 1.32 1.37 1.42 1.47
0 ( - 17.7 ) 1.24 1.28 1.32 1.37 1.41 1.47
10 ( - 12.2 ) 1.21 1.24 1.28 1.32 1.36 1.42
20 ( - 6.6 ) 1.17 1.20 1.24 1.28 1.32 1.37
30 ( - 1.1 ) 1.14 1.17 1.20 1.24 1.27 1.32
40 ( 4.4 ) 1.12 1.15 1.17 1.20 1.23 1.28
50 ( 10 ) 1.09 1.12 1.14 1.17 1.20 1.24

18
CUADRO 3.2. FACTORES DE RECHAZO DE CALOR PARA COMPRESORES HERMETICOS DE
ENFRIAMIENTO EN SUCCION
TEMPERATURA
EVAPORACION
EN ºF ( ºC )
TEMPERATURA DEL CONDENSANTE EN ºF ( ºC )
90
( 32 )
100
( 37 )
110
( 43 )
120
( 49 )
130
( 54.5 )
140
( 60 )
-40 ( - 40 ) 1.66 1.73 1.80 2.00
-30 ( -34.3 ) 1.57 1.62 1.68 1.80
-20 ( - 29 ) 1.49 1.53 1.58 1.65
-10 ( -23.3 ) 1.42 1.46 1.50 1.57 1.64
0 ( -17.7 ) 1.36 1.40 1.44 1.50 1.56 1.62
5 ( - 15 ) 1.33 1.37 1.41 1.46 1.52 1.59
10 ( -12.2 ) 1.31 1.34 1.38 1.43 1.49 1.55
15 ( - 9.4 ) 1.28 1.32 1.35 1.40 1.46 1.52
20 ( - 6.6 ) 1.26 1.29 1.33 1.37 1.43 1.49
25 ( - 3.8 ) 1.24 1.27 1.31 1.35 1.40 1.45
30 ( - 1.1 ) 1.22 1.25 1.28 1.32 1.37 1.42
40 ( 4.4 ) 1.18 1.21 1.24 1.27 1.31 1.35
50 ( 10 ) 1.14 1.17 1.20 1.23 1.26 1.29
Capacidad Calorífica Condensador = Capacidad enfriamiento compresor * Factor rechazo de calor.
3.1.6.2. METODO EMPIRICO
Se sabe que la capacidad del condensador debe ser mayor que la del evaporador. A medida que
disminuye la presión de baja en el evaporador, la capacidad del condensador disminuye, entonces
en sistemas de lata temperatura de evaporación, es donde el condensador debe incrementar su
capacidad. Para estos sistemas, se ha experimentado que el condensador debe ser de un 30% a
un 35% mas grande que la capacidad del evaporador, por tanto:
RANGO TEMPERATURA DE
EVAPORACION
CAPACIDAD CONDENSADOR
10º A - 0º CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.35 * CAPACIDAD DEL
EVAPORADOR
-1ºC A -10ºC CAPACIDAD CONDENSADOR = 1.40 * CAPACIDAD DEL
EVAPORADOR
EVAPORADOR
EVAPORADOR
Como se puede analizar, el método empírico, selecciona condensadores de alta capacidad, lo cual
puede ser una desventaja en ciertos sistemas.
3.1.6.3. METODO DE LOS FABRICANTES
Los fabricantes ofrecen diferentes fórmulas para calcular la potencia calorífica de los
condensadores; estos varian de fabricante a fabricante, pero en general, la formula tiene que ver
con los siguientes aspectos:
• El número de toberas para los ventiladores.
• El tipo de refrigerante.
• La capacidad frigorífica del evaporador

19
• La temperatura ambiente.
• La temperatura de saturación o condensación del refrigerante.
• Temperatura de entrada del aire o ambiente
• Altitud de la instalación.
• Material de las aletas.
• Tiro del aire.
3.1.6.4. POR LA SELECCIÓN DE COMPRESORES
En la mayoría de los programas de selección de compresores, determinan la capacidad del
condensador requerida por los mismos.
3.1.6.5. POR LA RELACION ENTRE TEMPERATURA DE EVAPORACION, CONDENSACION Y
POTENCIA FRIGORIFICA DE EVAPORADOR
Se emplea una tabla para hallar el factor de relación y este factor de multiplica por el valor de la
potencia frigorífica del evaporador:
CAPACIDAD CONDENSADOR O POTENCIA CALORIFICA CONDENSADOR = FACTOR *
POTENCIA FRIGORIFICA DEL EVAPORADOR.
El factor se halla en la siguiente tabla:
TEMPERATURA
EVAPORACION EN GRADOS
CELSIUS
TEMPERATURA
CONDENSACION = 45
GRADOS CELSIUS
TEMPERATURA
CONDENSACION = 50
GRADOS CELSIUS
10 1.125 1.15
5 1.15 1.17
0 1.175 1.19
-5 1.2 1.21
-10 1.225 1.23
-15 1.25 1.275
-20 1.29 1.3
-25 1.325 1.33
-30 1.375 1.38
-35 1.42 1.425
3.1.6.6. POR DATOS DE PROGRAMA DE CICLOS BASICOS
El programa Coolpack, es un programa gratuito para análisis de ciclos de refrigeración y
climatización según diagramas de Mollier. Al analizar un ciclo, el programa arroja las capacidades
caloríficas de un condensador a partir de datos como:
• Potencia frigorífica de evaporador.
• Subenfriamiento.
• Recalentamientos.
• Eficiencia de compresores.
• Tipo de refrigerante.
• Perdidas de presión en tuberías.
• Temperaturas de condensación y evaporación.

20
VER VIDEO:
SELECCIÓN DE AEROCONDENSADORES EN
REFRIGERACION
https://youtu.be/OfjyYeV6SOE
3.2. EL EVAPORADOR
El evaporador es el lugar de la instalación donde se produce el intercambio térmico entre el
refrigerante y el medio a enfriar; en otras palabras, es el encargado de absorber el calor de los
alimentos, aire u otros fluidos para después pasárselo al refrigerante que entra en estado liquido
evaporándose en el proceso debido a la absorción de calor.
Para que esto pueda ocurrir, se debe asegurar que la temperatura del refrigerante , en especial la
de saturación o evaporación en este caso, este por debajo o inferior de la temperatura del recinto,
esto con el fin que el refrigerante pueda absorver el calor del recinto. Para poder evaporar, ha de
haber de 7ºC a 10ºC de Δ t entre la temperatura de evaporación a la presión de baja y la
temperatura del recinto a refrigerar o en otras palabras, la temperatura de evaporación o saturación
a la presión dada debe ser menor de 7º a 10ºC con relación a la temperatura del recinto o espacio
refrigerado.
Δ t o DT = Temperatura Recinto/espacio refrigerado – Temperatura saturación a presión de baja o
de evaporación
presión de succion, de retorno o de baja.

21

22
VER VIDEO:
PROCESO DE EVAPORACION EN Th https://youtu.be/_k96rTGSGYY
En los evaporadores inundados la transmisión de calor es uniforme, en los secos es una mezcla de
gas y líquido pulverizado. La cantidad de calor que absorbe el evaporador depende de la
superficie, la diferencia de temperatura (entre el exterior y la temperatura de evaporación) y el
coeficiente de transmisión de calor (K) que es el material que empleamos.
S= Superficie (m²)
∆ t= Diferencia de temperatura
K= Coeficiente de transmisión de calor (Kcal/m²/Cº; W/m²/Cº)
Q= Cantidad de calor (W, Kcal)
La superficie es siempre constante, puede variar el DT (ventiladores) o la K (hielo en el evaporador,
exceso de aceite, etc.).
Cuando el líquido entra en el evaporador a través del elemento de expansión una parte se evapora
(30%) para enfriarse a si mismo, el resto va robando calor al exterior y va evaporándose a medida
que atraviesa el evaporador. La presión y la temperatura se mantienen constantes siempre que por

23
el evaporador circule líquido, en el momento que se halla evaporado todo, si el refrigerante sigue
robando calor del exterior obtendremos gas recalentado o recalentamiento.
Lo ideal sería que el recalentamiento empezara en la llave de aspiración del compresor, de esta
manera disminuimos la temperatura de descarga del gas e incrementamos capacidad frigorífica,
pero resulta complicado ya que corremos el riesgo de que nos llegue líquido al compresor. Una vez
el refrigerante sale del evaporador se aísla la tubería de aspiración para evitar más
recalentamiento. La cantidad de calor que puede absorber el evaporador viene expresado en
BTU/Hr, Kcal/h, W o Toneladas de refrigeración.
3.2.1. INFLUENCIA DEL CAMBIO DE PRESIÓN DE SUCCION EN LA
EVAPORACION
En la figura se muestran dos sistemas con dos presiones diferentes de evaporación, tienen en
común la misma presión de descarga, los mismos subenfriamiento y los mismos recalentamientos..
Se tienen los siguientes resultados:

24
A menor presión o temperatura de evaporación, menor es la absorción de calor por parte del ciclo
o sistema.
A menor presión o temperatura de evaporación, mayor es la trabajo por parte del compresor.
A menor presión o temperatura de evaporación, menor es el COP del ciclo o sistema.
A menor presión o temperatura de evaporación, mayor es la potencia requerida por el
condensador.
3.2.2. INFLUENCIA DE FACTORES EXTERNOS QUE AFECTAN LA
TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL RENDIMIENTO DEL
EVAPORADOR.
El problema de todos los evaporadores, al igual que los condensadores, es la suciedad que se
acumula que hace de aislante impidiendo que absorva el calor, hay que agregar también cuando
se congela que tiene también un efecto parecido al de la suciedad, afectando la transferencia de
calor. En un ciclo normal, el vapor del evaporador sale del mismo con un recalentamiento ( del
orden de los 3ºC a los 7ºC ) tal cual como se observa en el punto 2 del diagrama, después de ello
pasa al compresor hasta llegar al punto 3. La absorción de calor en el evaporador ocurre del punto
1 al punto 2.
Ahora si hay elementos que impiden la transferencia de calor al evaporador tales como sucio o
hielo, el punto 2 se traslada al punto A, reduciendo la transferencia de calor del recinto al
evaporador, su COP y por ende ya no hay recalentamiento del vapor refrigerante a la salida del
evaporador. Si del punto A pasa al compresor, habrá gotas que afecten el mecanismo del mismo,
al mismo tiempo la salida a la descarga del compresor posee menor temperatura. Veamos el efecto
de la suciedad u objetos que impiden la transferencia de calor en el siguiente diagrama:
3.2.3. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA VENTILACION
Los evaporadores pueden ser estáticos o de tiro forzado, según el Δ t que quedamos conseguir.

25
El aire al tocar el tubo del evaporador enfría el aire y lo pone a 5ºC, al pasar por el segundo tubo lo
enfriamos más y lo ponemos a 0ºC. El segundo tubo roba menos calor ya que hay menos Δ t. ( o
DT ).
Si pusiéramos una sola fila de tubos para conseguir la misma temperatura necesitaríamos más
espacio, pero obtendríamos mejor rendimiento. En evaporadores estáticos no es recomendable
poner más de dos filas de tubos, para ello necesitaremos un ventilador para que el aire circule por
todos los tubos. (a más tubos mayor velocidad de aire debemos conseguir).
La presión en el evaporador no se mantiene constante a causa de las pérdidas de carga. Para
evitar estas pérdidas de carga en evaporadores grandes se divide en secciones. Cada parte del
evaporador ha de ser de igual longitud y van a parar a un colector. La humedad afecta
negativamente en el rendimiento del evaporador, al enfriar el aire de 2ºC (70% de humedad
relativa) a –30ºC la humedad pasa a ser del 100% y pasamos de 10 gr de agua por m³ de aire a 3
gr/m³. Los 7 gr/m³ restantes se quedan en el evaporador en forma de escarcha.
Al tocar el aire con el producto robamos calor al producto, como al aire le falta agua también
robamos humedad del producto. La humedad relativa necesaria depende del producto que
tenemos que almacenar para no deshidratar el producto. Para evitar la deshidratación del
producto, se debe envasar o acortar el Δ t. A mayor velocidad de aire mayor Δ t conseguimos y
enfriamos más rápido, para conservar alimentos sin envasar necesitamos poco Δ t para no
deshidratarlo (utilizando evap estáticos P.E.).
presión de succión o de baja. Un buen sobrecalentamiento es de 6ºC a 10ºC por encima de la
temperatura de evaporación.
NOTA: La temperatura de succión o de evaporación o de saturación a presión de succión , para
método de conveniencia, debe estar de 7ºC a 10ºC por debajo de la temperatura del cuarto o del
ambiente que se desea enfriar.
3.2.4. TIPOS DE EVAPORADORES SEGÚN LA CONSTRUCCION
3.2.4.1. EVAPORADOR DE PLACAS
• Empleado en congelamiento por contacto colocando tubos pegados a las placas o dentro
de estas.
• Pueden armarse en grupos o en bancos para instalaciones de cuartos fríos de
almacenamiento.
• Sistema simple de construcción.
• Construidos generalmente en aluminio.

26
• La circulación de aire se hace diferencia de densidades entre el aire frío y el aire caliente.
3.2.4.2. EVAPORADOR DE TUBO ALETEADO Y AIRE FORZADO
• Los tubos pueden tener o no aletas de transferencia de calor.
• Se utilizan ventiladores para forzar el aire ya sea impulsándolo y o succionándolo.
• La transferencia de calor es mejor que en los de placa.
• El enfriamiento se realiza por el aire frío que pasa por el evaporador.
• Empleado en sistema de neveras no-frost, cuartos frios, acondicionadores de aire.
Para estos tipos de evaporadores aleteados se cumple que:
Temperatura de evaporación = Temperatura recinto - 5ºC a -10ºC
Entre los evaporadores de este tipo se tiene:

27

28

29

30
3.2.4.3. EVAPORADOR DE EXPANSIÓN INUNDADA
• Se encuentra lleno de refrigerante líquido.
• El nivel del refrigerante líquido se mantiene por un flotador o boya que esta en un
acumulador y fuera del serpentín evaporador.
• Al evaporarse el refrigerante, desciende su nivel, baja el flotador y hace que pase mas
refrigerante líquido al acumulador, manteniendo el nivel constante.
• Parte del refrigerante líquido se evapora en el serpentín ese vapor pasa al acumulador de
succión y de allí al compresor.
• Poseen problemas con retorno de aceite.
• Se les adiciona una bomba para convertir el sistema en recirculado.
VER VIDEO:

31
EVAPORADORES INUNDADOS Y
RECIRCULADOS
https://youtu.be/QcuY5AUoZRE
3.2.4.4. EVAPORADOR DE CARCASA Y SERPENTIN
• El refrigerante circula por el interior del serpentín y el agua u otro líquido por el lado de la
carcasa a una temperatura superior a la de congelación del liquido circundante por el serpentín.
• Empleado en bebederos y enfriadores de agua.
• De fácil construcción.
• De uso en sistemas tipo chiller.
VER VIDEO:
EVAPORADOR DE TANQUE Y SERPENTIN EN 3D http://youtu.be/S2XouxQLl7g
3.2.4.5. EVAPORADOR DE DOBLE TUBO
• Semejante en construcción al condensador de doble tubo.
• Se emplea para enfriar un líquido de enfriamiento secundario.
• Para aplicaciones comerciales y acondicionamiento de aire
REFRIGERANTE
REFRIGERANTE GASEOSO
LIQUIDO
BOYA
AGUA
AGUA
AGUA
REFRIGERANTE
LIQUIDO
REFRIGERANTE
GASEOSO
AGUA

32
3.2.4.6. EVAPORADORES DE CASCO Y TUBO
• Para aplicaciones comerciales e industriales de refrigeración y aire acondicionado.
• Se enfría un líquido secundario a grandes escalas.
Para estos tipos de evaporadores se cumple que:
Temperatura de evaporación = Temperatura fluido - 5ºC
VER VIDEO:
TIPOS DE EVAPORADORES https://youtu.be/bLpzXUh3lWA
3.2.5. EVAPORADORES SEGÚN LA TEMPERATURA DE SATURACIÓN
Se dividen en:

33
3.2.5.1. DE BAJA TEMPERATURA.
Para bajas temperaturas de saturación -15º C para abajo. Se distinguen porque la separación de
las aletas es mayor que los evaporadores de media y alta temperatura. Esto debido a que entre
mayor sea la separación de aletas, menor es la probabilidad de una obstrucción de aire debido al
proceso de escarchado.
Generalmente traen sistemas de descongelación de tipo eléctrico, pero se pueden adaptar para
descongelación por gas caliente.
3.2.5.2. MEDIA TEMPERATURA
Para temperaturas de saturación entre los -15º C y 0ºC. la separación entre aletas es menor que el
los evaporadores de baja temperatura. Traen descongelación por sistema eléctrico por lo general.
3.2.5.3. ALTA TEMPERATURA
Para temperatura de saturación de 0ºC a 15ºC; estos evaporadores son los que tienen la mayor
separación de aletas entre si. La descongelación de estos equipos es por aire.
3.2.6. SELECCIÓN DE EVAPORADOR
La carga del evaporador es la misma carga necesaria calculada para la necesidad que se tiene o
requiere. Es importante encontrar la potencia frigorífica del mismo, teniendo en cuenta que el
recalentamiento útil se da dentro del mismo, por tanto se deduce que:
Potencia frigorífica Evaporador = Calor latente de Evaporacion + Recalentamiento útil ( calor
sensible )
Otros factores importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar un evaporador es la DT del
mismo. La DT del evaporador está definido como la diferencia de temperatura entre la temperatura
del aire que llega al evaporador, tomada generalmente como la temperatura de diseño del espacio

34
refrigerado y la temperatura de saturación del refrigerante correspondiente a la presión a la salida
del evaporador.
DT = TAMBIENTE - TSATURACION REFRIGERANTE
A medida que el DT es mayor, mayor será la capacidad del evaporador para retirar calor, para
condiciones normales de diseño, en los manuales se tienen DT = 5 ºC , DT= 7 ºC y DT = 10ºC.
Es evidente entonces que un evaporador con un área superficial pequeña trabajando con una DT
grande, podrá tener la misma capacidad que otro evaporador que tenga un área superficial más
grande pero que tenga una DT más pequeña. El DT también tiene efectos en la humedad del
espacio refrigerado, mientras menor sea la DT, mayor será la humedad del espacio refrigerado, así
mismo, a mayor DT, se tendrá menor humedad en el espacio refrigerado.
Como conclusión de lo expresado anteriormente se deduce que:
• La temperatura de saturación del refrigerante debe estar mínimo 7ºC a 10º C por debajo de
la temperatura del espacio refrigerado, para evaporadores con convección forzada.
• A mayor DT mayor será la absorción de calor del evaporador.
• Sabiendo la temperatura de saturación del refrigerante en el evaporador, se determina la
presión de succión a la que debe operar el sistema.
Los otros factores a tener en cuenta en la selección de un evaporador son:
• La capacidad del evaporador en BTU/Hr, Kcal/Hr, Watt, etc.
• La temperatura de evaporación del refrigerante. Existen evaporadores de baja, media y
alta temperatura de evaporación.
• La temperatura del recinto o cámara.
• El tipo de refrigerante.
• El espaciado entre aletas. A menor temperatura de evaporación, mayor es la separación
entre aletas.
• El caudal de aire que debe pasar por el mismo para obtener el rendimiento indicado por el
fabricante.
• El numero de toberas para los ventiladores.
• El tipo de deshielo.
• El tiro o proyección que viene siendo la distancia desde la salida del evaporador hasta
donde la velocidad del viento es de todavía los 0,5 mts/seg.
• Las dimensiones del mismo.

Capitulo III. Condensador y el Evaporador en Refrigeracion y Climtiazación

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Capitulo III. Condensador y el Evaporador en Refrigeracion y Climtiazación

Similar a Capitulo III. Condensador y el Evaporador en Refrigeracion y Climtiazación (20)

Más de ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ

Más de ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ (14)

Último

Último (20)

Capitulo III. Condensador y el Evaporador en Refrigeracion y Climtiazación