Cómo elegir los evaporadores para una cámara frigorífica

evaporadores

Los evaporadores de cámara frigorífica son una parte esencial en la cadena de producción del frío dentro del recinto donde vamos a mantener una temperatura baja.

QUE SON LOS EVAPORADORES Y QUE FUNCION CUMPLEN

Los evaporadores son las unidades que se encuentran en el interior de las cámaras frigoríficas. Están presentes en todas las unidades de refrigeración que conocemos, neveras, aire acondicionado o cámaras frigoríficas. Existen distintos diseños, tamaños, formas y utilizan distintas maneras de hacer llegar el frío hasta el alma del producto a refrigerar. Todo ello va a depender del uso al que se vaya a destinar.

Los evaporadores son los elementos que realizan el intercambio de calor donde se realiza el paso de la energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo.

El nombre de este elemento lo adopta por el cambio que se produce en el refrigerante al recibir la energía, tras una brusca expansión, que le hace reducir la temperatura. Mientras se realiza el proceso de evaporación, este fluido pasa de estado líquido a gaseoso.

CLASIFICACION DE EVAPORADORES:

Los evaporadores se suelen fabricar de muchos tipos, tamaños, diseños y según las necesidades de los elementos a enfriar.

Los evaporadores, de una manera generalizada, se pueden clasificar por los siguientes tipos:

  • Según alimentación del refrigerante: de expansión directa, evaporadores inundados y evaporadores sobrealimentados.
  • Según el tipo de construcción: evaporadores de tubo descubierto, evaporadores de superficie de placa y evaporadores aleteados.
  • Evaporación por enfriamiento de líquido: enfriadores de doble tubo, enfriadores tipo «baudelot”, enfriadores tipo tanque, enfriadores con serpentín en casco o enfriadores acorazados.

Pero nosotros nos vamos a centrar exclusivamente en los evaporadores de expansión directa, que son los que habitualmente se montan en cámaras frigoríficas para medias y bajas temperaturas incluso hasta en congelación, si bien no suelen ser tan aconsejables para instalaciones de frío de un gran tamaño.

LA ELECCIÓN DE UN EVAPORADOR PARA CAMARAS FRIGORIFICAS

Para poder elegir el evaporador más adecuado en cada caso hay que tener en cuenta aspectos básicos como, el refrigerante que se va a utilizar, el almacenamiento de la mercancía o el uso de la estancia a refrigerar, la manera en que debe circular el aire, la potencia requerida, los ventiladores a instalar, la separación de aleta adecuada, el diámetro de hélice, la medida de la cámara, la altura de la misma, el flujo de aire requerido, la flecha a realizar en el lanzamiento del aire, y muchos más aspectos que nos  darán un elevado nivel de acierto en cada decisión

Si bien, de manera generalizada, los evaporadores más utilizados son los de convección forzada, debe tenerse en cuenta factores como el material con el que están construidos, tuberías de cobre y aletas de aluminio, o los construidos en acero inoxidable (para evaporadores que trabajan con refrigerante Amoniaco (NH3)

Existen en el mercado múltiples variantes, estos son los principales tipos de evaporadores:

  • MURALES
  • HORIZONTALES DE TECHO
  • DE TECHO TIPO CUÑA
  • DE TECHO BAJA VENTILACION
  • DE TECHO HORIZONTALES DE DOBLE BOCA
  • CÚBICOS, VENTILADOS, COMERCIALES E INDUSTRIALES
  • VENTILADOS PARA BAJO MOSTRADORES
  • VENTILADOS DE BARRA O DE TECHO
  • VERTICALES MURALES INDUSTRIALES DE VENTILACION LATERAL
  • MURALES INDUSTRIALES VERTICALES VENTILACION FRONTAL
  • MURALES INDUSTRIALES VERTICALES DOBLE EFECTO
  • MURALES INDUSTRIALES HORIZONTALES
  • CENTRIFUGOS
  • DE TECHO PARA CAMARAS DE PLATANOS
  • ESTATICOS PARA CAMARAS, VISTRINAS O BOTELLEROS
  • EMULTITUBULARES

PARAMETROS DE SELECCION DE EVAPORADORES

Si bien, sabemos que en la instalación de una cámara frigorífica y dentro de la cámara, el aire que tenemos, necesitamos hacerlo re-circular, para mantener una temperatura baja, deberemos conocer que en el interior del evaporador se mueve el gas refrigerante, con la intención de absorber calor y provocar la bajada de temperatura.

Por tanto se crea un salto térmico de entre 5 y 10 K entre el gas refrigerante y el aire que entra, que se debe enfriar entre 3 y 5 K a su paso por el evaporador.

Hay que tomar en cuenta que los evaporadores cuentan con un sistema de desescarche que puede ser mediante resistencias, gas o agua, que entrará en funcionamiento cada cierto tiempo ya que el evaporador estará a veces muy por debajo de 0ºC para poder enfriar el aire y con el desescarche evitaremos formaciones de hielo y congelaciones no deseadas, ya que en la mayoría de casos por ejemplo para obtener una temperatura de cámara de +2ºC deberemos evaporar a -8ºC (unos 10 grados menos de los necesarios).

Ahora vamos a seleccionar en un caso práctico, un evaporador. Pero ¿qué criterios seguir?

En primer lugar deberemos conocer cuántos watios frigoríficos se necesitan obtener en la instalación, tipo de envasado del producto y otros parámetros que nos deberían venir dados.

Imaginemos un caso práctico con los siguientes datos: Cámara frigorífica con Panel sándwich, 1 puerta pivotante, la cámara debe obtener una temperatura positiva para + 3ºC, va a almacenar mercancías generales, concretamente productos alimenticios, las medidas de la cámara las delimita la dirección facultativa que nos indica, por último, la carga frigorífica propuesta es de 5860 W con gas R-404A o similar R-449ª.

Al tratarse de una cámara con un almacenaje de mercancías normalizado por palets, sin demasiada altura, de manera habitual, proponemos un evaporador cúbico o en su caso, como alternativa, uno de perfil de techo en cuña

Por tanto elegimos en nuestro proveedor habitual los posibles modelos dentro del rango propuesto (cúbicos y de cuña).

Al tratarse de una cámara frigorífica de temperatura positiva, de unos +3ºC y no llegar hasta los 0ºC en principio, no necesitaríamos que el evaporador tenga desescarche eléctrico (solamente, esta variante, se utiliza en cámaras de congelación, o en cámaras desde +1ºC hasta -25ºC)

En primer lugar buscaremos una opción de evaporador cúbico. Necesitamos tener en cuenta que al tratarse de una cámara para +3ºC el evaporador debe tener una separación de aleta de entre 6 y 8 mm. Por tanto y bajo estas premisas elegiremos entre los que nos propongan los fabricantes. Aquí tenemos un ejemplo

cómo eligir un evaporador para refrigeración industrial

Viendo el caso propuesto, hemos optado por un evaporador cúbico con separación de aleta de 8 mm y hélice Ø 350 mm. Sin desescarche, que está compuesto por 2 ventiladores cubre una superficie de 16,6 m2 aplica un caudal de aire de 5270 m3/h y que para una temperatura de 3ºC y Delta T = 8ºC nos ofrece 6620 W frigoríficos, es decir cumple perfectamente el requisito solicitado.

En segundo lugar buscaremos una opción de evaporador tipo cuña. Como antes, necesitamos tener en cuenta los mismos datos, +3ºC, separación de aleta de entre 6 y 8 mm. Por tanto y bajo estas premisas elegiremos entre los que nos propongan los fabricantes. Aquí tenemos otro ejemplo:

CASO PRACTICO DE ELECCIÓN DE EVPORADOR

Viendo el caso propuesto, esta sería la segunda opción, no es una evaporador de cuña ya que el fabricante NO nos los distribuye con las características requeridas, pero hemos optado por uno de tipo «EVAPORADOR DE TECHO HORIZONTAL DE DOBLE BOCA Y DOBLE VELOCIDAD DE VENTILACION» con separación de aleta de 7 mm y hélice Ø 315 mm, sin desescarche, que está compuesto por 3 ventiladores, cubre una superficie de 26,9 m2, aplica un caudal de aire de hasta 4650 m3/h y que para una temperatura de 3ºC y Delta T = 8ºC, nos ofrece 7090 W frigoríficos con velocidad de ventilador a 1300 rpm. o 6050 W frigoríficos con velocidad de ventilador a 1000 rpm, es decir a las dos velocidades de evaporación cumple perfectamente el requisito solicitado. En este sentido, aprovechamos para recomendar el uso de equipos de baja velocidad (1000 rpm.) solamente en obradores o instalaciones refrigeradas donde haya personal trabajando.

LA IMPORTANCIA DE LA SEPARACION DE ALETA EN LOS EVAPORADORES

La separación entre aletas (mm), es un aspecto muy importante en la elección de un evaporador ya que los evaporadores que trabajan a temperaturas de evaporación por debajo de 0 ºC generan escarcha en el evaporador, y el espacio entre aletas puede verse obstruido por el hielo. Por tanto, es aconsejable que mantengan una separación de aleta mínima dependiendo del tipo de cámara:

  • Para Cámaras y Túneles de congelados: Separación de aleta recomendable entre 8 y 10 mm.
  • Para Cámaras de refrigerados: Separación de aleta recomendable entre 6 y 8 mm.
  • Para Salas de trabajo: Separación de aleta recomendable entre 4 y 6 mm.

EVAPORACIÓN EN FRÍO INDUSTRIAL

OTROS FACTORES DE RELEVANCIA EN LA EVAPORACION TERMICA INDUSTRIAL

El factor de caudal de aire emitido a la hora y el de m2 que abarca la flecha de tiro del evaporador, nos valdrá para valorar si es útil para las dimensiones de la cámara instalada

El factor tan comentado del salto térmico DT (K) entre el refrigerante y el aire de la cámara que retorna al evaporador, es también importante ya que influirá directamente sobre el control de  humedad relativa que vaya a tener el interior de la cámara. En el caso tratado no se hacía mención alguna de la Humedad Relativa necesaria, por tanto no es necesario atender, en nuestro caso, a este valor.

13 comentarios de “Cómo elegir los evaporadores para una cámara frigorífica

  1. Eduardo dice:

    buen dia. necesito saber cuantos hp necesito para congelar 400 pollos en un espacio de 5.98×2.35×2.39 mts.
    con aislamiento de pulioretano de 10cm

    • oscar dice:

      Eduardo:

      No tengo datos suficientes pero he calculado con los siguientes, si quieres que modifique alguno de ellos me lo dices:

      Entrada de producto +10ºC
      Temperatura -20ºC
      Cantidad de producto 400 pollos x 3kg = 1500kg
      A congelar en 24 horas
      Panel de 100 mm

      Con estos datos un equipo de 18CV
      Saludos

    • oscar dice:

      Paulino:
      Necesita una unidad condensadora de 1 CV en 134 A y un evaporador cùbico de unos 3,5 Kw.
      Saludos

  2. Miguel Alexander Cuellar Cutzal dice:

    donde puedo conseguir la tabla que utilizas para definir el tipo de evaporador y sus componentes.
    Soy estudiante de ingenieria mecanica industrial es con fines estudiantiles.
    Muchas gracias

    • Jhymmy dice:

      Son muchos los fabricantes que ofrecen un software para la elección de un evaporador ( Mobile, Frimetal etc). De todas maneras la tabla que tu has podido ver se ha cogido de catalogo de Pecomark, puedes entrar en su pagina y descargarte el catalogo y en la sección de Evaporadores puedes ver las características de los distintos evaporadores con sus potencias a distinta temperatura de evaporación.

  3. Raul dice:

    Buenas tardes, para una cámara de congelado a -20º de 6 x9 metros x 3.5 de alto; con espesor de 120 mm, que potencia y capacidad de equipos necesitaría en cuanto a compresor , condensador, y evaporador .? Gracias por la ayuda

    • isotermia dice:

      Hola Raul.
      Para el cálculo de la potencia frigorífica he considerado que:
      El producto que se va a mantener dentro de la cámara, esté dentro de la categoría productos en general.
      El producto entre a la cámara a -10ºC
      Rotación de producto diariamente es del 22% (Utilizar Refrigerante R448A) Dando como resultado de carga frigorífica necesaria para la cámara: 13kW
      Potencia del Evaporador 14.52 kW
      Potencia del Condensador 21 kW
      Potencia del compresor mínimo 13 kW
      Nota Importante: Estos datos dependen de varios factores como temperatura ambiente, temperatura de evaporación etc.
      Para cualquier pregunta contacta con nuestro departamento técnico.

  4. Ramiro dice:

    Buen día, queremos construir una cámara de congelación, de 3x5x2.5 m , para trabajar con frutas, verduras, pulpa y vender alimentos congelados, el producto entrara a 12ºC la temp ambiente es 17 ºC, mi consulta va, en que me ofrecieron los abatidores (pequeños), pero quería consultar con esta cámara de frío puedo lograr el mismo efecto de abatidor?, o sea lograr congelar el corazon del producto de forma rápida para formar microcristales y que se pueda conservar mas tiempo manteniendo las propiedades del producto y vender fruta y verdura fresca en lugares distantes. ¿que características de evaporador se debe considerar? Gracias

    • oscar dice:

      Buenas Ramiro.

      Por supuesto, se puede diseñar un túnel de congelación de las dimensiones que necesite. Simplemente hay que realizar un balance térmico para determinar la potencia y el tipo de equipos necesarios. En este sentido es necesario conocer diferentes datos:
      Tipo de producto a congelar, cantidad de kilos por ciclo, contenedor para meter en túnel el producto, (carros, palets, etc) y sus dimensiones, temperatura de entrada, temperatura de salida deseada, tiempo necesario para conseguir el ciclo y localidad de instalación.

      En nuestro caso, nos ubicamos en España, no se desde donde nos escriben, pero pueden acudir a instaladores locales puesto que para un caso como este no nos desplazamos fuera de España.

      Saludos

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