Desescarche en evaporadores de refrigeración
El desescarche en evaporadores de refrigeración constituye un procedimiento esencial para preservar la eficiencia y el rendimiento óptimo de los sistemas de refrigeración. La inspección y el mantenimiento garantizan un intercambio de calor eficaz dentro del evaporador asegurando su correcto funcionamiento.
¿Por qué se forma la escarcha?
¿Qué es el desescarche en evaporadores de refrigeración?
El desescarche es un proceso mediante el cual se elimina la acumulación de hielo o escarcha en la superficie del evaporador de un sistema de refrigeración. Este proceso forma parte del mantenimiento y correcto funcionamiento del equipo.
Tipos de desescarche en evaporadores de refrigeración
Los tipos de desescarche en evaporadores de refrigeración más utilizados son:
- Por aire.
- Por agua.
- Por resistencias eléctricas.
- Por gas o líquido caliente.
Análisis psicrométrico: Una mirada al proceso
Ejemplo práctico: Impacto en cámaras frigoríficas
Cálculo de la formación de escarcha
¿Para qué se realizan desescarche en evaporadores de refrigeración?
A medida que se forma más hielo, el coeficiente de transferencia de calor disminuye, obligando al sistema a operar a temperaturas y presiones más bajas para compensar. Esto no solo incrementa el consumo energético, sino que también puede provocar paradas no planificadas del sistema, fallos operativos y un desgaste acelerado de los componentes.
Importancia de los desescarches
El desescarche en evaporadores de refrigeración es crucial para mantener la eficiencia operativa de los sistemas de refrigeración. Al eliminar regularmente la escarcha acumulada, se logra:
- Restaurar la capacidad de transferencia térmica. El desescarche en evaporadores de refrigeración permite que el evaporador funcione a plena capacidad, permitiendo que el sistema opere bajo condiciones óptimas de diseño.
- Reducir la necesidad de operar en condiciones extremas. Al mantener las superficies del evaporador libres de hielo, se evita la necesidad de que el compresor funcione fuera de diseño para compensar la pérdida de transferencia reduciendo el consumo energético
- Prevenir paradas no deseadas. La eliminación eficaz de la escarcha evita paradas no deseadas por baja presión o activación de medidas de seguridad relacionadas con la acumulación excesiva de hielo.
¿Cómo solucionar la creación de escarcha en la batería del evaporador?
Entrada de humedad en cámaras frigoríficas
Las cámaras frigoríficas no son completamente herméticas; la entrada de aire caliente y húmedo desde el exterior puede ser significativa, especialmente a través de puertas durante su apertura o por sellados deficientes.
| Origen | Problema | Solución |
| Sellado y hermeticidad inadecuada | Fugas de aire | Sellado y hermeticidad correctos, inspección e identificación |
| Puertas, Cortinas y Precámaras | Apertura frecuente | Puertas automáticas, cortinas de aire y tiras, precámaras |
| Envasado del producto | Liberación humedad | Técnicas de envasado, preenfriar productos… |
| Clima exterior | Climas cálidos y húmedos | Barreras físicas, control de entradas. |
Imaginemos que la temperatura del aire dentro de la cámara frigorífica aumenta, desplazándose desde un estado inicial (punto 1a) a un estado con mayor temperatura y humedad (punto 1b). Este cambio es ilustrado claramente en la figura 3. En este nuevo punto, la humedad absoluta es más alta, lo que implica que hay más vapor de agua disponible en el aire.
Con el incremento de la humedad, cuando el aire pasa por el evaporador, la cantidad de humedad que alcanza el punto de rocío y posteriormente se condensa también aumenta (pasando de Δw1 a Δw2).
Influencia del rango de temperatura e impacto del salto térmico
El rango de temperatura dentro de una cámara determina si el aire alcanzará el punto de rocío sobre las superficies del evaporador. En sistemas configurados para mantenerse por encima del punto de rocío, el vapor no condensa, lo que evita la formación de escarcha. Sin embargo, con necesidades de media y baja temperatura, alcanzar y sobrepasar el punto de rocío es más común, aumentando el riesgo de formación de escarcha.
Además, el salto térmico, definido como la diferencia entre la temperatura de entrada del aire y la del evaporador, influye directamente en la intensidad de la deshumidificación. Un salto térmico mayor puede llevar a que más humedad condense y eventualmente congele en el evaporador, tal como se ilustra en la figura. A medida que aumenta el salto térmico, la cantidad de humedad absoluta que se retira también se incrementa, pasando de un estado inicial punto 2a a un estado más crítico punto 2b. Esto resulta en un cambio de la humedad absoluta del aire de Δw1 a ser una Δw2 acarreando una mayor deshumectación.
Tipo de refrigerante y deslizamiento en el cambio de fase
Algunos refrigerantes experimentan lo que se conoce como “deslizamiento” durante el cambio de fase, lo que significa que la temperatura de evaporación no es constante a lo largo de todo el evaporador. Esto puede crear puntos más fríos donde es más probable la condensación y congelación de la humedad.
Un análisis del diagrama de Mollier como el de la figura 3 para el refrigerante R-407C puede ayudar a visualizar cómo las propiedades termodinámicas del refrigerante afectan la operación del evaporador y la formación de escarcha en una situación de media temperatura, donde la temperatura de rocío (del refrigerante) es de -10ºC, la temperatura media de evaporación es de -12,5 ºC, la temperatura de expansión de refrigerante de -14,5 ºC y la temperatura de burbuja será de -16,5ºC a una presión relativa de 2,6 bar.
Factores que contribuyen a la formación de escarcha en los evaporadores
La formación de escarcha en los evaporadores también puede ser originada por problemas operativos y de mantenimiento específicos. Cada uno de estos problemas contribuye de manera distinta al fenómeno de formación de escarcha y requiere atención específica para su solución:
| Origen | Problema | Solución |
| Fuga de refrigerante en el evaporador | Pérdida de presión en circuito refrigerante y de temperatura | Inspecciones regulares |
| Evaporador sucio y obstruido | Imposibilidad de intercambio térmico | Programar mantenimientos y limpiezas regulares |
| Falta de caudal de aire por ventiladores | Reducción intercambio de calor | Verificar funcionamiento ventiladores |
| VET o filtro obstruido | Pérdida de presión en circuito refrigerante y de temperatura | Inspeccionar y ajustar VET. Reemplazar filtro. |
Potencia frigorífica del evaporador
La suciedad funciona tanto como aislante, reduciendo el coeficiente de transferencia, como de obstructor del flujo de aire, reduciendo el caudal másico de aire. Esta relación podemos verla claramente según la ecuación de la potencia frigorífica que ofrece el evaporador.
Con ello necesitará de una menor temperatura menor del aire de salida (mayor gradiente) y en consecuencia como hemos visto en el caso del aumento del salto térmico, aumentamos la humedad absoluta retirada del aire de la cámara.
Potencia frigorífica del circuito
En la ecuación, si se reduce el caudal másico circulante por el sistema, disminuye la potencia frigorífica del equipo. Y como consecuencia, la potencia frigorífica del evaporador también lo hará.
En un evaporador de expansión seca, el refrigerante se evapora más tarde, lo que aumenta la proporción de gas en lugar de líquido. Esto disminuye el coeficiente de transferencia de calor y hace que la temperatura del aire de salida se acerque a la de entrada, reduciendo así la diferencia de temperatura en el flujo de aire.
La figura muestra las curvas de temperatura del aire y del refrigerante a lo largo de la batería, en azul para el funcionamiento normal y en rojo para una fuga de refrigerante. La evaporación temprana prolonga el tiempo en que el refrigerante permanece como gas, disminuyendo el coeficiente de transferencia de calor. Esto resulta en una menor transmisión de calor y en una temperatura de salida del aire más alta. Además, el refrigerante evaporado se convierte en gas sobrecalentado, lo que reduce la pendiente de la línea de temperatura del aire.
En el diagrama psicrométrico se ven dos casos: uno normal con 90% de eficacia y otro con restricción del flujo.
- Primer caso, la temperatura de salida del aire es cercana a la de la aleta del evaporador.
- Segundo caso, con restricción del flujo, se aleja, acercándose más a la temperatura de entrada.
