Condensadoresusados en refrigeración

Academia politecnica naval

CONDENSADORESUno de los componente mayor importancia del sistema de refrigeración, que sigue a la etapa de compresión, es el condensador. Básicamente, el condensador es otra unidad de intercambio de calor en el cual el calor extraídopor el refrigerante en el evaporador, y también el añadido al vapor en la fase de compresión, se disipa a un medio condensante.El vapor a alta presión y temperatura que sale del compresor está sobrecalentado y este sobrecalentamiento se retira en la línea de descarga y la primera porción del condensador. Como la temperatura del refrigerantees bajada a su punto de saturación, el vapor se condensa en líquido para continuar el ciclo.Los condensadores pueden ser enfriados por aire, agua o por evaporación. Los refrigeradores domésticos generalmente tienen un condensador enfriado por aire, el cual depende del flujo de gravedad del aire que circula a través de él. Otras unidades enfriadas por aire usan ventiladores para secar o extraer grandesvolúmenes de aire a través de los serpentines del condensador

Clasificacion de los condensadores

• - Enfriados por aire• - Enfriados por agua• - Evaporativos

Condensador enfriado por aire

El condensador enfriado por aire, depende de un suministro relativamente amplio de “aire fresco” para que, con el fin de tener transferencia de calor del refrigerante en condensador al enfriarse, el aire deba estar a una temperatura a lo menos 15°C mas baja que la del refrigerante. Con esta diferencia de temperatura, existe un intercambio de calor satisfactorio entre el refrigerante y el aire, con lo que el que el refrigerante comienza a ceder calor latente y el consecuente cambio de fase (vapor a líquido). La ubicación del condensador es muy importante para mantener una alimentación de aire fresco constante. Un ejemplo de esto es la figura anterior en don se muestra un condensador remoto. Estos normalmente tienen aletas ampliamente espaciadas para evitar estancamiento de aire producto de la “apilación” de mugre y partículas que normalmente bloquean la libre circulación de aire. Los condensadores pueden estar cerca o lejos del compresor. Cuando el condensador está muy cerca del condensador y está montado en una base común con el compresor esto obtiene el nombre de “unidad condensadora” tal como muestra la siguiente figura3.8.Segun la alimentacion de aire tienen una subdivision.

La importancia que la unidad condensadora obtenga aire fresco, radica que si esta se encontrara en un lugarcerrado y sin renovación de aire, el calor producido por el compresor, el ventilador y el mismo calor irradiadopor el condensador comienza a acumularse. Como resultado, la unidad trabajará a una mayor temperatura ypresión de condensación y descarga con la consecuencia de pérdida de eficiencia y problemas decondensación.Algunos condensadores remotos enfriados por aire, equipados con ventiladores múltiples, tienen controlespara el ciclaje de uno o más ventiladores durante el periodo de temperaturas de ambiente altas y bajas. El flujo de aire controlado a través del condensador permite mantener estable la temperatura y presión en elcondensador y con esto hacer más eficaz el funcionamiento del sistema.

Figura 3.8

Condensadores refrigerados por aire en convección natural

• En los condensadores refrigerados por aire en convección natural, el movimiento del aire se origina por la variación de densidad al ponerse en contacto con la superficie caliente de los tubos del condensador, por cuyo interior circula el fluido frigorifico a gran temperatura; el caudal de aire es bajo y se requiere una gran superficie de intercambio. Este sistema está en desuso en instalaciones industriales, debido a su limitada capacidad, por lo que se utilizan solamente en aplicaciones de tamaño reducido, normalmente de superficie plana o de tubería con aletas, como en los

frigoríficos domésticos.

Condensadores refrigerados por aire en convección forzada

En ellos, Fig II.19, el aire circula accionado por uno o varios ventiladores que lo impulsan sobre la superficie del condensador. Este tipo de refrigeración del condensador es apropiado para aquellos casos en que no se dispone de agua suficiente, o de calidad, para la refrigeración, garantizándose un buen aprovechamiento de la superficie intercambiadora; deben permanecer limpios por cuanto el polvo depositado puede actuar de aislante térmico, impidiendo o dificultando que el aire refrigerante entre en contacto con los tubos a refrigerar, reduciendo la eficiencia de la instalación.

Los condensadores de gran capacidad se montan distantes del compresor en lugares adecuados para una buena admisión de aire del exterior. Los condensadores de aire de convección forzada por un ventilador se dividen en dos grupos según su localización:

a) Montados en un chasis sobre el que va también el compresor (el conjunto se llama unidad condensadora)b) Remotos

• El tipo de instalación sobre chasis común al compresor se utiliza principalmente en aplicaciones de poca capacidad. Los condensadores enfriados por aire remotos pueden ir instalados en el exterior o dentro de un edificio, Fig II.20. En este último caso podría ser necesario construir un conducto que lleve el aire exterior hasta el condensador y otro que conduzca hasta el exterior del edificio el aire una vez calentado en el condensador. Debido a la pérdida de carga del aire en los conductos,

• el condensador va dotado en este caso de un ventilador centrífugoCondensador

convección forzada

Instalación interior, con condensador

refrigerado por aire

aspecto exterior de un condensador de tiro forzado

ventilador helicoidal de condensador

Condensador enfriado por agua

Condensadores enfriados por agua permiten temperaturas y presiones de condensación bajas, también suministran mejor control de los topes de presión de las unidades de operación. Se clasifican en: carcasa ytubo, carcasa y serpentín y de doble tubo o de tubo en tubo.El condensador enfriado por agua de carcasa y tubo consiste en una carcasa de acero, cilíndrica, que contiene varios tubos de cobre paralelos dentro de la carcasa. El agua se bombea a través de los tubos pormedio de las conexiones exterior e interior en las placas de tubo

visión lateral de un condensador multitubular

Condensador enfriado por agua de doble tubo

• Consiste en dos tubos concéntricos dispuestos de tal forma que por el de menor diámetro circula el agua de refrigeración, Fig II.21, mientras que por el espacio anular intermedio circula el vapor del fluido frigorígeno a condensar; se trata de un

• intercambiador de un solo tubo y carcasa, que actualmente está en desuso

f2 f1

Fluido caliente

Fluido frio

• Con esta disposición se obtiene además del enfriamiento debido al agua un cierto enfriamiento del refrigerante a través del tubo exterior. La limpieza de este tipo de condensadores se suele hacer por circulación de productos químicos apropiados dada la dificultad para hacerlo por medios mecánicos en la mayoría de los casos.

• La superficie en el lado del fluido frigorígeno del tubo interior suele llevar aletas para aumentar la transmisión de calor en el caso de utilizar refrigerantes

halogenados los cuales tienen coeficientes de película relativamente bajos.

Carcaza de condensador

Las placas de los extremos son atornilladas a la carcasa del condensador para fácil remoción y permitir lalimpieza de los tubos de agua de minerales que puedan depositarse sobre el interior de los tubos causandorestricción del flujo de agua, una reducción en la razón de transferencia de calor, o ambas.Si en vez de un número de tubos dentro de la carcasa del condensador hay uno o más serpentines continuosa través de los cuales el agua fluye para remover calor del vapor refrigerante, se clasifica como un condensador de carcasa y serpentín

• Condensador de carcasa y serpentín.- Este condensador está constituido por uno o varios

Condensador de carcasa y serpentín.- Este condensador está constituido por uno o varios serpentines de tubo desnudo o aleteado por los que circula el agua y una carcasa de acero por la que circula el fluido frigorígeno. Se recomiendan para instalaciones en locales de temperatura ambiental superior a los 30°C, y en aquellos lugares en los que existan grandes cantidades de polvo en los que no se puedan instalar condensadores refrigerados por aire.La carcasa de este tipo de condensadores se hace de chapa de acero, mientras que el serpentín es de cobre. Como elementos auxiliares llevan una válvula de nivel, racores de entrada y salida de agua, tapón fusible y una válvula de seguridad. Únicamente se utiliza este condensador para pequeñas capacidades y se limpia por circulación de productos químicos

El vapor refrigerante caliente entra a la carcasa en la parte superior del condensador entrando en contacto conlos tubos de cobre por donde circula el agua. El refrigerante a alta temperatura comienza entonces a cedercalor al agua y comienza su proceso de cambio de fase. continuación veremos este ejemplo en la imagen

Condensador evaporativo

Consiste en una torre de recuperación con sistema de aire a contracorriente, mas un condensador formado por un serpentín de tubo liso. Este serpentín es mojado por el agua que proviene de los pulverizadores. El aire que circula a contracorriente hace evaporar el agua y así conseguimos que el refrigerante que circula por el condensador que licuado. Este condensador evaporativo está provisto de una balsa y una bomba capaz de recircular el agua desde la balsa a los pulverizadores. También incorpora como en el caso de las torres de recuperación un separador de gotas de alto rendimiento evitando así el exceso de perdidas de agua por arrastra de aire.Hay que tener en cuenta que con este sistema la temperatura de condensación es más elevada y eso afecta al rendimiento del compresor . Ver en forma esquemática en la imagen

aplicaciones Los Condensadores de Evaporación se utiliza frecuentemente cuando se desean temperaturas decondensación inferiores a las que pueden obtenerse con condensadores enfriados por aire y en donde elsuministro de agua no es adecuado par a una intensa utilización.El vapor de refrigerante caliente fluye a través de tuberías dentro de una cámara con rociadores de agua endonde es enfriado mediante la evaporación del agua que entra en contacto con los tubos de refrigerante. Elagua que se expone al flujo del aire en una cámara con rociadores se evaporará rápidamente.El calor latente requerido para el proceso de evaporación se obtiene mediante una reducción en el calorsensible y, por consiguiente, mediante una reducción de la temperatura del agua. Una cámara de evaporacióncon rociador puede reducir temperatura del agua a un punto que se aproxima a la temperatura del bulbohúmedo del aire.La temperatura del bulbo húmedo es un término utilizado en el acondicionamiento de aire para describir lamínima temperatura que puede obtenerse mediante el proceso de evaporación

El término temperatura del bulbo, expuesto a la temperatura ambiente, indica el bulbo seco o la temperaturaambiente, mientras que si una mecha humedecida con agua se coloca en torno del bulbo de mercurio y seexpone aun rápido movimiento de aire, la temperatura indicada por el termómetro será la temperatura delbulbo húmedo. La diferencia entre la lectura de bulbo seco y húmedo son determinada por la evaporación dela superficie húmeda de la mecha y esta es proporcional al contenido de humedad o presión del vaporcontenido en el aire. La temperatura del bulbo húmedo es siempre inferior que la temperatura del bulbo secoy, para un bulbo seco dado, entre el menor sea el contenido de humedad del aire, menor será la temperatura adel bulbo húmedo.Puesto que el enfriamiento se realiza mediante la evaporación de agua, el consumo de aguas es únicamenteuna fracción de la que se utiliza en sistemas de enfriamiento en los que el agua después de utilizarse sedescarga a un drenaje.Los condensadores evaporativos son por consiguiente, muy utilizados en regiones del mundo que son áridas ycalientes.