EVAPORADORSEn los sistemas frigoríficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de líquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente superior debido al aumento de su entalpía, cumpliéndose así el fenómeno de refrigeración.

El flujo de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o válvula de expansión la cual genera una abrupta caída de presión en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansión directa, esta válvula despide una fina mezcla de líquido y vapor a baja presión y temperatura. Debido a las propiedades termodinámicas de los gases refrigerantes, esta caída de presión está asociada a un cambio de estado y, lo que es más importante aún, al descenso en la temperatura del mismo.

De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformándolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente será disipado en otro intercambiador de calor del sistema derefrigeración por compresión conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a líquido.

Evaporadores según alimentación de refrigerante

Los evaporadores pueden ser clasificados de acuerdo al método de alimentación del líquido como de expansión seca, inundados, o líquidos sobrealimentados. Con el método de expansión seca la cantidad de líquido refrigerante alimentado al evaporador está limitada a la cantidad que pueda ser completamente vaporizado durante el tiempo de llegada hasta el extremo final del evaporador, de tal manera que solo llegue vapor a la línea de succión. La válvula generalmente empleada con este método para el control del flujo de refrigerante es de expansión termostática o de tubo capilar. Para estar seguro de tener completa vaporización del refrigerante en el evaporador y prevenir así el llevar líquido en la tubería de succión al compresor, se permite un sobrecalentamiento de 10°F al final del evaporador, esto requiere aproximadamente del 10% al 20% de la superficie total del evaporador.

Una parte de cada masa unitaria de refrigerante circulado se vaporiza en la válvula del control del refrigerante a medida que la presión es reducida desde la presión condensante hasta la presión del evaporador. Con el evaporador de alimentación de expansión seca el gas resultante entra al evaporador junto con el líquido resultante, el cual se vaporiza progresivamente a medida que el refrigerante pasa a través del evaporador. De lo anterior, es evidente que el refrigerante en la última parte del evaporador no trabaja tan efectivamente como la parte a la entrada del evaporador en donde se tiene una gran parte del refrigerante en la fase del líquido.

Es por está razón que en un evaporador de expansión seca, la superficie del serpentín siempre es mas bajo en la parte a la entrada del refrigerante y su valor mas alto se tiene cerca de la salida, a pesar del hecho de que la temperatura de saturación del refrigerante es mas baja en la salida debido a la caída de presión que experimenta el refrigerante al fluir a través del evaporador.

En tanto que los evaporadores de expansión seca son algo menos eficiente que el de tipo inundado o de sobrealimentación del líquido, son por lo general mucho más simples en su diseño, su costo inicial es mas bajo, requiere mucho menos carga de refrigerante y tienen menos problemas que los demás en lo que respecta al regreso del aceite. Por estas razones el evaporador de expansión seca es el tipo más popular. Esto en particular es cierto para sistemas que emplean refrigerantes halocarburos, ya que con los evaporadores inundados a veces es difícil el regreso del aceite.

Los evaporadores inundados trabajan con refrigerante líquido con lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficie interior del tubo y en consecuencia la mayor razón posible de transferencia de calor. El evaporador inundado está equipado con un acumulador o colector de vapor que sirve como receptor líquido desde el cual el refrigerante líquido es circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador. El nivel del líquido en evaporador se mantiene más bajo o más alto mediante un control de flotador y, el vapor generado por la acción de ebullición del refrigerante en los tubos se separa del líquido en la parte superior del acumulador de donde es sacado directamente a través de la línea de succión con el gas que se forma como consecuencia de la reducción de presión del refrigerante desde la presión en el condensador hasta la presión que se tiene en el evaporador. Se debe observar que el gas instantáneamente formado no circula por la parte de transferencia de calor del evaporador.