Qué es un Evaporador de Aire Acondicionado

Un evaporador, en su definición general, es un aparato que realiza en una de sus partes, un cambio de estado, de líquido a gaseoso. En el caso de los sistemas de refrigeración, el cambio de estado ocurre en el refrigerante. El Evaporador de Aire Acondicionado se encarga de “evaporar” el refrigerante líquido, y aprovechar el cambio de temperatura.

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El evaporador es una parte vital para el funcionamiento de nuestro aire acondicionado

Qué es un Evaporador de Aire Acondicionado

Como superficies de intercambio de calor, que transfieren calor del aire al refrigerante, los evaporadores se encargan de eliminar el calor del aire que pasa por su bobina. El uso de evaporadores es esencial para diversas aplicaciones en los procesos de refrigeración y aire acondicionado.

Estos evaporadores están disponibles en una amplia variedad de formas, tamaños y modelos. Su clasificación se realiza de manera diferente según la construcción del evaporador, el método de suministro de refrigerante, el control del refrigerante, e incluso el fabricante.

La diferencia entre evaporación y secado está en el resultado del proceso: un líquido en evaporación, un sólido en secado. La evaporación puede causar la precipitación de la fase no volátil, haciendo así un proceso de cristalización.

En el proceso de evaporación se consume energía, en forma de calor suministrado al sistema. Por lo tanto, el evaporador se clasifica como un dispositivo que opera un proceso térmico.

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El enfriamiento se realiza en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado después de pasar por los evaporadores. Algunas personas consideran que el evaporador es el primer proceso en el sistema de refrigeración y que los otros pasos son, en su opinión, menos útiles.

Evaporador de Aire Acondicionado
Evaporador de sistema mini-Split.
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Cómo Funciona el Evaporador de un Aire Acondicionado

El uso de un refrigerante adecuado para el ciclo de refrigeración es esencial. Este último debe tener la capacidad de pasar del estado líquido al estado gaseoso y del estado gaseoso al estado líquido.

  1. En el caso del aire acondicionado doméstico, la presión de gas frío del refrigerante que ingresa al compresor, es baja. Durante este proceso, este gas frío se comprime en gas caliente a alta presión y luego pasa a través del condensador.
  2. El paso del gas caliente a alta presión, a líquido caliente a alta presión tiene lugar en la bobina del condensador. Esta condensación desencadena una liberación significativa de calor al medio ambiente.
  3. El refrigerante líquido luego pasa a través de un dispositivo de expansión o una boquilla fija para obtener un resultado en forma de líquido frío a baja presión. Finalmente, el refrigerante ingresa al evaporador con alrededor de 20 a 30% de vapor y 70 a 80% de líquido.
  4. El aire ambiente transfiere una gran cantidad de calor, es decir, el aire dentro del evaporador. Este paso hace hervir el refrigerante líquido y lo convierte en una fase gaseosa, que luego se pasa al compresor.

Este ciclo se repite hasta que el aire interior sea fresco y lo suficientemente cómodo. El equilibrio de temperatura entre el evaporador y la presión es esencial, la presión debe permanecer constante.


Tipos de Evaporadores Industriales

El evaporador se usa para enfriar agua en grandes sistemas de aire acondicionado y refrigeración. Por lo tanto, las calandrias y los intercambiadores de calor de tubos se utilizan como evaporadores.

Los enfriadores o evaporadores se clasifican de la siguiente manera en las instalaciones:

  1. Evaporador de expansión en seco.
  2. Evaporadores anudados.

El flujo de refrigerante a los evaporadores es controlado por el dispositivo de expansión, que en muchos casos es conocida también como la válvula de expansión en el caso de evaporadores de expansión en seco o enfriadores. Dependiendo de la carga de refrigerante, la válvula de expansión permite que fluya el refrigerante.

En el caso de los evaporadores de tubos y envolturas, la sustancia a enfriar, como la salmuera, circula a lo largo de la envoltura mientras que el refrigerante circula a lo largo del lado del tubo.

El nivel de refrigerante se mantiene constante en el interior y el evaporador se llena con refrigerante en caso de inundación. La sustancia a enfriar o congelar circula a lo largo del tubo del intercambiador de calor mientras el refrigerante se encuentra a lo largo de la carcasa en estos enfriadores o evaporadores.

Clasificación de los Evaporadores

La clasificación de los evaporadores puede basarse en varios conceptos:

Clasificación por esquema térmico.

  1. Evaporador de actuación simple.
  2. Evaporador de efecto múltiple.

Clasificación por configuración hidráulica.

  1. Evaporador de pase único.
  2. Evaporador de recirculación.

Clasificación según su construcción.

  1. Evaporador de tubo desnudo o en espiral.
  2. Evaporador de placas.
  3. Evaporador de aletas.

En el caso de cualquier sistema de refrigeración por compresión, como la bomba de calor, por ejemplo, el refrigerante, después de haber liberado su calor y haberse condensado en el condensador, circula en un circuito cerrado. Luego, pasa cerca de una fuente de calor (aire, suelo o agua) y se vaporiza para repetir un ciclo.

Este intercambiador de calor permite la evaporación del refrigerante. Este cambio de estado consume calorías y, por lo tanto, permite absorber el calor del medio (agua, aire) y, por lo tanto, enfriarlo.

Los evaporadores de tubo desnudo son simples evaporadores de cobre en espiral sobre los cuales circula la sustancia a enfriar. Los evaporadores de placas se usan comúnmente en refrigeradores domésticos. Estos evaporadores también tienen la forma de una espiral que se fija a la placa.

Los evaporadores de aletas también consisten en una bobina de cobre con aletas en la superficie exterior, así como en la superficie interior.

Este intercambio de calor se puede hacer de diferentes maneras:

  1. El más común es el evaporador estático del refrigerador doméstico. El aire en la superficie de la pared se enfría y, por convección natural, el aire comienza a moverse (el aire frío cae y el aire caliente sube). Este proceso está reservado para bajas potencias de enfriamiento.
  2. Intercambio de calor con ventilación forzada. Este intercambio consiste en forzar la circulación de aire en el evaporador y mejorar así el intercambio de calor entre el refrigerante (o el portador de calor) y el cuerpo a enfriar (aire, agua). Con este sistema, es posible tener mayores capacidades de enfriamiento. Con estos dos métodos, es posible operar en expansión directa o indirecta.
  3. Intercambio entre el refrigerante y el agua. El agua se puede enfriar en intercambiadores coaxiales, de tipo multitubular, intercambiadores de placas. Una vez que esta agua se haya enfriado, circulará en una red para enfriar el cuerpo. En este caso hablamos de expansión indirecta y el evaporador se convierte en un refrigerador (todo permanece idéntico, excepto que el tubo es de calidad de plomería para poder acomodar agua).
  4. Para instalaciones de tipo «cascada» (muy baja temperatura), el evaporador del circuito secundario se convierte en el condensador del circuito primario.

Diferencias entre evaporador y condensador.

La diferencia entre el evaporador y el condensador en un aire acondicionado, va más allá de sus ubicaciones en el sistema. Los acondicionadores de aire tienen que ver con el movimiento del calor, no con el enfriamiento.

El refrigerante, al pasar por el evaporador, absorbe el calor del medio ambiente, refrigerando y climatizando el área. Este mismo refrigerante, cuando pasa por el condensador, transfiere el calor absorbido en el paso anterior, y el calor generado por el cambio de presión en el compresor.

La comodidad fresca que disfrutas en tu hogar, proporcionada por un aire acondicionado, es el resultado de la transferencia de calor efectiva. La diferencia funcional entre el evaporador y el condensador es una de las fuerzas principales que mueve el calor de un punto a otro.

Cuando Willis Carrier patentó el primer aire acondicionado en 1906, lo llamó un acondicionador de aire, no un enfriador de aire y por una buena razón. Carrier no se preocupaba por enfriar el interior de la fábrica de impresión donde instaló ese primer sistema. Quería reducir la humedad interior para mejorar el control de calidad de impresión. Como sucedió, su proceso condensó la humedad del aire, y también extrajo energía térmica, produciendo un edificio más frío como efecto secundario.


Circuito de refrigeración.

La configuración del aire acondicionado central instalado en una residencia típica incorpora un sistema de refrigerante de circuito cerrado. El elemento vital del sistema es el refrigerante que circula continuamente entre el evaporador y las bobinas del condensador. Y este circuito cerrado lo verás en todos los equipos de aire acondicionado, sean grandes o pequeños.

El refrigerante es una sustancia química con propiedades de absorción de calor muy altas y la característica única de cambiar el estado de vapor a líquido, y de nuevo bajo presión. Esto se aprovecha en el circuito cerrado.

La bobina del evaporador.

Extraer el calor interior del aire y agregarlo al refrigerante es la función del serpentín del evaporador de aire acondicionado. Instalado dentro del controlador de aire interior, el evaporador está continuamente expuesto al flujo de aire caliente extraído por el ventilador del sistema desde las habitaciones individuales de la casa a través de los conductos de retorno.

El refrigerante que circula por los tubos de la bobina es un vapor frío, de alrededor de 4 grados Celsius. En este estado, se maximizan las propiedades absorbentes de calor del refrigerante.

La energía térmica del flujo de aire caliente de la casa se transfiere a través de la tubería de cobre refrigerada y es absorbida fácilmente por el flujo de refrigerante. Con su energía térmica extraída por la bobina, el flujo de aire enfriado es empujado por el soplador hacia los conductos de suministro y se dispersa por todo el ambiente.

Al mismo tiempo que se extrae el calor, el aire caliente que entra en contacto con las superficies frías de la bobina del evaporador desencadena la condensación, lo que reduce el nivel de humedad en el flujo de aire, «acondicionando» el aire tal como Willis Carrier diseñó hace más de un siglo.

Después de salir de la bobina del evaporador, el refrigerante fluye a través de un conducto aislado al componente de aire acondicionado exterior que generalmente está directamente detrás de la casa. Este gabinete contiene tanto el compresor como la bobina del condensador.

El refrigerante que ingresa al compresor se presuriza, concentra las moléculas de energía térmica y eleva la temperatura del vapor refrigerante a más de 40 grados.

Este estado sobrecalentado garantiza una transferencia eficiente de la energía térmica al aire exterior, incluso cuando la temperatura exterior es alta, como en un día caluroso de verano.

La bobina del condensador.

La bobina del condensador tiene un diseño similar a la bobina del evaporador interior. Sin embargo, la diferencia entre el evaporador y el condensador es su función invertida.

Mientras que la bobina del evaporador capta el calor del aire interior, la bobina del condensador libera calor al aire exterior. La carga de energía térmica extraída de su hogar y comprimida en vapor de refrigerante caliente se libera rápidamente cuando el refrigerante circula en la bobina y se condensa en líquido.

A medida que el refrigerante libera su carga de calor, un ventilador incorporado en la unidad sopla aire a través de los conductos del condensador y el calor se dispersa en el aire exterior.

El refrigerante líquido a alta presión que sale de la bobina del condensador gira en U y fluye de regreso a la bobina del evaporador. Un dispositivo de expansión antes del evaporador restringe el flujo de refrigerante, forzándolo a través de un orificio estrecho y volviéndolo a un estado vaporizado, listo para absorber más energía térmica de tu hogar.

Mantenimiento del evaporador de Aire Acondicionado.

No hay diferencia entre el evaporador y el condensador cuando se trata de la necesidad de programar un ajuste anual por un contratista calificado de HVAC. Es una parte fundamental para mantener tu aire acondicionado según las especificaciones del fabricante en cuanto a rendimiento y eficiencia.

Los requisitos de mantenimiento individuales para cada bobina se ven afectados por sus diferentes funciones, así como por su ubicación.

Debido a que la bobina del evaporador está continuamente expuesta al flujo de aire que circula por el soplador, es susceptible a la acumulación de polvo o suciedad. Cuando las partículas en el aire forman una capa en las superficies de las bobinas, disminuye la eficiencia de la transferencia de calor del aire al refrigerante.

Esto puede dar como resultado un rendimiento de enfriamiento deficiente y mayores costos de operación a medida que el sistema ejecuta ciclos de encendido más largos para cumplir con la configuración del termostato.

Otro factor específico de la bobina del evaporador es la contaminación por moho. Las esporas de moho suspendidas en el aire se encuentran entre las partículas microscópicas que circulan a través del flujo de aire del sistema HVAC.

Una vez que estas esporas entran en contacto con las superficies de la bobina que están húmedas por el factor de condensación, la presencia de humedad activa las esporas latentes y produce un crecimiento de moho activo. Al igual que la suciedad y el polvo, excepto que es más terco, el crecimiento de moho en las superficies de la bobina del evaporador afecta la transferencia de calor adecuada.

Si se deja prosperar, el crecimiento de moho dentro de los conductos de aire de la bobina puede eventualmente obstruir el flujo de aire por completo y hacer que el sistema se apague.

Evaporador de Aire Acondicionado
Consola con el evaporador expuesto. Listo para realizar la limpieza

Limpieza de la bobina del evaporador de aire acondicionado.

En la mayoría de los sistemas, la bobina del evaporador de aire acondicionado está sellada dentro de la consola y no es accesible para el aficionado promedio. Sin embargo, el mantenimiento anual realizado por un técnico calificado en HVAC incluye inspección y limpieza de la bobina para eliminar el polvo y la suciedad.

Si se observa evidencia de crecimiento de moho, el técnico utilizará biocidas aprobados para desinfectar el serpentín del evaporador, así como la bandeja de goteo de condensación debajo del serpentín. Esto es parte del trabajo de limpieza y mantenimiento que se debe realizar.

Para Cerrar.

Todos sabemos la importancia que tiene el evaporador de aire acondicionado en su ciclo cerrado de refrigeración. Es parte vital del ciclo, y por ende, si su funcionamiento se ve afectado, afecta todo el sistema directamente. Mantener un evaporador limpio, hará que el sistema sea eficiente y podrás tener un ambiente cómodo en tu casa.

Desde nuestra página, promovemos el uso correcto del aire acondicionado, así como su mantenimiento y cuidado.