En un sistema de refrigeración, el condensador y el
evaporador son las ventanas a través de las cuales el calor sale y entra de una
habitación.
Estos componentes, que operan como intercambiadores de calor,
funcionan bajo la tendencia natural de hacer fluir la energía (temperatura)
desde un espacio caliente hacia otro frío gracias a las propiedades
termodinámicas del refrigerante que llevan dentro.
¿Cómo fluye el calor?
La transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo de mayor
energía (mayor temperatura) traspasa su calor a uno de menor energía (menor
temperatura) por medio de 3 fenómenos: la conducción, donde el calor fluye a
través del contacto directo; la convección, donde el calor viaja a través de un
fluido como el aire (está es la principal forma de cambio de temperatura en un
sistema de refrigeración); y la radiación, proceso donde la energía es emitida
a través de ondas de calor.
En un sistema de refrigeración, el evaporador es el
encargado de absorber la energía de un cuarto, y el condensador expulsa esa
energía a la parte externa del cuarto.
¿Qué provoca la transferencia de energía?
La transferencia de calor se rige por medio de estados
físicos que afectan en su capacidad de absorción de calor. Los tres principales
factores que influyen en el flujo de calor se explican a continuación:
Diferencial de temperatura.
La cantidad de calor que fluye
de un cuerpo con mayor temperatura a un cuerpo con menor temperatura es
directamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estos. Entre
mayor sea la diferencia de temperatura, mayor será el flujo de calor y las
temperaturas de estabilizarán con mayor rapidez. En cambio, si la diferencia de
calor es pequeña, la velocidad de transferencia de calor es menor.
Área o superficie de contacto.
El flujo de calor es
directamente proporcional a la superficie de contacto. En grandes áreas de
contacto entre un cuerpo frío y otro caliente, el calor fluirá más rápidamente
que en áreas pequeñas donde el contacto es menor.
Un buen ejemplo de este
fenómeno sucede en los refrigeradores domésticos que cuentan con serpentín
negro en la parte trasera. El serpentín aumenta el área de contacto del refrigerante
que pasa en su interior, ayudando a la disipación del calor y mejorando la
eficiencia del equipo.
Conductividad de Materiales. La conductividad es la
capacidad que tienen los materiales en transferir calor. Los conductores, que
son materiales con altos valores de conductividad, permiten que el calor fluya
más rápido a través de ellos; mientras que los materiales con menor
conductividad de calor dificultan el flujo de la energía.
Algunos materiales
comúnmente utilizados en los sistemas de refrigeración por sus altos valores de
conductividad son el Cobre, Aluminio, o inclusive el níquel.
FUNCIONES DEL EVAPORADOR Y CONDENSADOR.
El evaporador.
El evaporador es el
encargado de absorber la energía del cuarto frío y transferirla al
refrigerante. La absorción de energía promueve que el refrigerante se evapore
dentro del sistema. Este proceso provoca que la temperatura del cuarto o
habitación disminuya gradualmente mientras el refrigerante se esté evaporando.
Para generar el movimiento del refrigerante dentro de
evaporador, todo el vapor que sale del equipo es succionado por el compresor,
aumentando la presión necesaria para iniciar el proceso de condensación.
Algunos de los requisitos principales para el óptimo
funcionamiento de un evaporador son:
Mantener un volumen de intercambio constante.
Permitir el flujo del refrigerante con una mínima caída de
presión.
Tener un diseño apropiado (con materiales adecuados) que
permita flujo de calor al refrigerante en una forma fácil y rápida.
El condensador.
En el condensador, la operación es justamente contraía a la
del evaporador. El vapor de refrigerante entra al condensador después de ser
comprimido por el compresor a una alta presión y elevada temperatura,
permitiendo el intercambio de calor con el aire, agua de proceso o con
cualquier fluido.
Esto logra el calor que absorbió del evaporador sea cedido al
medio ambiente (o cualquier otro fluido). En el proceso de condensación, el
refrigerante cambia de vapor a líquido saturado o líquido sub-enfriado, a fin
de que se mantenga en fase líquida en su camino de retorno al evaporador.
Algunos de los tipos de condensadores más comunes, de
acuerdo a su funcionamiento y/o sus materiales, son los siguientes:
Enfriado por aire.
Enfriado por agua.
Tubo concéntricos
Carcaza y tubos.
Agua de torre.
Tres puntos importantes que con los que debe cumplir un
condensador son los siguientes:
Poseer suficiente área de intercambio.
Mínima caída de presión.
Materiales que faciliten la transferencia de calor.
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