Evaporador de expansión seca

La expansión seca  o expansión directa es el método mediante el flujo másico de refrigerante suministrado al evaporador está limitado a la cantidad que pueda ser completamente vaporizado en su recorrido hasta el extremo final del evaporador, de tal manera que sólo llegue vapor a la línea de succión del compresor. Estos evaporadores son los más comunes en sistemas frigoríficos y son ampliamente utilizados en sistemas de aire acondicionado, refrigeración de media y baja temperatura, mas no son aconsejables en instalaciones de gran volumen para esta última.

El dispositivo de expansión generalmente utilizado con este método para el control de flujo de refrigerante es una válvula de expansión termostática o tubo capilar. Para asegurar de tener una completa vaporización del refrigerante al interior del evaporador y prevenir, así, el llevar refrigerante en estado líquido en la tubería de succión hacia de las válvulas de succión -lo que puede ocasionar el fenómeno denominado “golpe de líquido” pudiendo ocasionar un grave deterioro de las láminas del compresor en el caso de los compresores reciprocantes, lo que incide en su rendimiento- se permite un sobrecalentamiento de 10°F al final del evaporador, a fin de obtener vapor sobrecalentado; esto requiere aproximadamente del 10 al 20% de la superficie total del evaporador.

Alimentación de refrigerante

En los sistemas de expansión seca, o directa, la mayor parte de parte del flujo másico de refrigerante que abandona el dispositivo de expansión e ingresa al evaporador lo hace en estado líquido; otra parte menor lo hace en estado de vapor, fenómeno producido por la “expansión directa” y en estos dispositivos. La relación entre ambos flujos másicos se define en función del subenfriamiento del líquido, la caída de presión del sistema y del refrigerante utilizado. 

De lo anterior se desprende que su título del vapor es de una baja calidad, es decir, que no todo lo que ingresa al evaporador corresponde a líquido refrigerante ya una parte de él se encuentra en estado de vapor. En definitiva, lo que ingresa al evaporador es una mezcla entre líquido y vapor. En los evaporadores de expansión seca esta mezcla procede a vaporizarse progresivamente a medida que el refrigerante avanza por el evaporador y absorbe el calor latente de vaporización del medio proveniente de la carga térmica. De lo anterior es evidente que en la parte final del evaporador el refrigerante se encuentra en estado de vapor y que esta parte no trabaja tan efectivamente en términos de transferencia de calor como las primeras porciones del mismo intercambiador.

Es por esta razón que en el correcto diseño de un evaporador de expansión seca, la superficie del serpentín debe ser siempre menor en las porciones iniciales y mayor en las finales de este, a pesar que debido a la caida de presión sufrida por el refrigerante al circular por su interior implica que saldrá a una menor temperatura de saturación.

Beneficios

Los evaporadores de expansión seca son algo menos eficientes que los de tipo inundados y los con sobrealimentación de líquido, sin embargo son, por lo general, mucho más simples en su diseño, de menor costo inicial, requieren menor carga de refrigerante y tienen menos problemas que los otros respecto de la migración de aceite en el sistema. Por estas razones el evaporador de expansión seca es el más popular