miércoles, 2 de mayo de 2012

EVAPORADORES /EVAPORATORS

EVAPORADORES ALETADOS

Los serpentines aletados son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales colocan placas metálicas o aletas. Las aletas, sirven como superficie secundarias absolvedoras de calor y tiene el efecto de aumentar el área superficial externa del evaporador, mejorando por lo tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases. Con los evaporadores de tubo descubierto mucho del aire que circula sobre el serpentín pasa a través de los espacios abiertos entre los tubos y no hace contacto con la superficie del serpentín. Cuando se agregan las aletas al serpentín, estas se extienden hacia afuera ocupando los espacios abiertos entre los tubos y actúan como colectores de calor. Estos absorben calor del aire que ordinariamente no estaría en contacto con la superficie principal y conducen este calor a la tubería.
Es evidente que para que las aletas sean efectivas deberán estar unidas a la tubería de tal manera que se asegure un buen contacto térmico entre las aletas y la tubería. En algunos casos la aletas están soldadas directamente a la tubería; en otros, las aletas se hacen deslizar sobre la tubería y se hacen expandir al tubo por presión o cualquier otro medio lo que permite a las aletas quedar bien sujetas en la superficie del tubo estableciéndose un buen contacto térmico. Una variación de este último método es acampanar ligeramente el agujero de la aleta para permitir que esta se deslice sobre el tubo. Después que la aleta ha sido instalada, se endereza y se asegura con firmeza al tubo.
El tamaño y espacio en las aletas, en parte depende del tipo de aplicación para el cual esta diseñado el serpentín. El tamaño del tubo determina el tamaño de la aleta. Tubos pequeños requieren de aletas pequeñas. A medida que se aumenta el tamaño del tubo puede aumentarse el tamaño de la aleta. El espacio entre aletas varía desde 1 a 14 aletas por pulgada, dependiendo principalmente de la temperatura de operación del serpentín.
La acumulación de escarcha es inevitable en serpentines usados en enfriamiento de aire, trabajando a temperaturas bajas debido debido a que la acumulación de escarcha sobre serpentines aletados tiende a restringir el paso del aire entre las aletas y a retardar la circulación del aire a través del serpentín, los evaporadores diseñados para aplicaciones de baja temperatura deben tener un mayor espacio (dos o tres por pulgada) a fin de minimizar el daño por la restricción en la circulación del aire. Por otra parte, el diseño de serpentines para aire acondicionado y otras instalaciones donde los serpentines trabajan a temperaturas suficientemente altas de tal modo que no haya acumulación de escarcha sobre la superficie del serpentín, podrán tenerse hasta 14 aletas por pulgada.
Cuando la circulación de aire sobre serpentines aletados es por gravedades importante que el serpentín ofrezca la mínima resistencia al flujo del aire; por lo tanto, en general, el espacio entre aletas deberá ser mayor para serpentines de convección natural que para serpentines que emplean ventiladores.
Ya sea determinado que existen una relación definida entre las superficie interior y exterior de un evaporador. Debido a que el aletado externo afecta solo la superficie exterior, el agregar aletas más allá de cierto límite no necesariamente aumentara la capacidad del evaporador. De hecho, en algunos casos un aletado excesivo podrá reducir la capacidad del evaporador por que restringirá innecesariamente la circulación de aire a través del serpentín.
Debido a que la capacidad se afecta mas por la acumulación de escarcha, los serpentines aletados darán mejores resultados en aplicaciones de enfriamiento con aire donde la temperatura se por arriba de 34 grados farhengith. Al utilizar serpentines aletados para aplicaciones de baja temperatura, se deberá tener algunos medios de deshelar el serpentín a intervalos regulares. Esto se puede hacer de diferentes maneras.
Porque se tienen aletas, los serpentines aletados tienen mas área superficial por unidad de longitud y ancho que los evaporadores de superficie primordial y por lo ismo pueden construirse de forma mas compacta. Por lo general un serpentín aletado ocupa menos espacio que cualquier otro evaporador, sea de tubo descubierto o de superficie de placa, esto para igualdad de capacidad. Lo anterior proporciona un ahorro considerable de espacio lo que hace que los serpentines aletados sean idealmente apropiados para usarse con ventiladores en unidades de convección forzada.

EVAPORADOR DE SUPERFICIE DE PLACAS

Los evaporadores de superficie de placa son de varios tipos. Algunos son construidos con dos placas planas de metal realizadas y soldadas una con otra de tal modo que pueda fluir el refrigerante entre las dos placas. Este tipo particular de evaporador de superficie de placas es muy usado en refrigeradores y congeladores caseros debido a que su limpieza es muy fácil, su fabricación muy económica y pueden fácilmente construirse en cualquiera de las formas requeridas.
Otro tipo de evaporador de superficie de placa consiste de tubería doblada instalada entre dos placas metálicas las cuales están soldadas por sus orillas. Con objeto de tener un buen contacto térmico entre las placas soldadas y la tubería que conduce refrigerante, el espacio entre placas es llenado con una solución eutéctica o se hace el vacio entre ellas de tal manera que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie exterior de las placas permite tener contacto firme entre las placas y tubería interior. Los que contienen solución eutéctica son especialmente útiles donde se requiere una gran capacidad diferida, se emplean mucho en camiones refrigeradores. Para estas aplicaciones las placas pueden colocarse verticalmente u horizontalmente del cielo o de las paredes del camión. Y por lo general se conectan al sistema de una planta central de refrigeración mientras están estacionados en la terminal durante la noche. La capacidad refrigerante almacenada en la solución eutéctica es suficiente para refrigerar el producto durante las operaciones del siguiente día. La temperatura de las placas es controlada por el punto de fusión de la solución eutéctica.
Los evaporadores tipo placa pueden utilizarse en forma individual o en bancos. Se ilustran como se agrupan las placas colgadas del cielo en el interior de los cuartos, en alacenas, congeladores, etc. Las placas pueden estar dispuestas para flujo de refrigerante paralelo. O pueden quedar conectadas para flujo en serie.
Los evaporadores superficie de placa han dado excelentes resultados como anaqueles en cuartos congelados y de aplicaciones similares. También son muy usados como divisiones en congeladores, en unidades congeladoras de exhibición de alimentos, en gabinetes de helado, en fuentes de soda, etc. Los evaporadores de placa son especialmente útiles para instalaciones de enfriamiento con liquido donde condiciones de carga pico poco comunes ocurren periódicamente. Colocando un banco de hielo sobre las superficie de las placas durante periodos de carga ligeras, ayuda a la capacidad del equipo a continuar con su capacidad de refrigeración a fin de soportar la carga de condición pico. Esto permite usar equipo de capacidad menor que el que ordinariamente se usaría para absorber la carga pico, con esto se tiene ahorro en costo inicial y también en gasto de operación.

EVAPORADORES DE CIRCULACION FORZADA

Los evaporadores de circulación forzada pueden no ser tan económicos, pero son necesarios cuando los productos involucrados en la evaporación tienen propiedades incrustantes, altas viscosidades, precipitaciones, cristalizaciones o ciertas características térmicas que imposibilitan una circulación natural.
Son equipos en donde el producto es calentado a través de un intercambiador de calor (los intercambiadores puede ser horizontales o verticales), luego se envía a un separador, donde la evaporación se lleva a cabo gracias a la presión reinante dentro del mismo, produciéndose de esta forma una evaporación flash y por ende un enfriamiento del producto. La velocidad de circulación del producto dentro de los tubos es un factor esencial a tener en cuenta para cada tipo de producto.o de "
Estos tipos de evaporadores son los más difundidos en la industria alimenticia, por las ventajas operacionales y económicas que los mismos poseen. Estas ventajas se pueden resumir de la siguiente forma:
Alta eficiencia, economía y rendimiento.
Alta flexibilidad operativa.
Altos coeficientes de transferencias térmicos.
Capacidad de trabajar con productos termosensibles o que puedan sufrir deterioro parcial o total de sus propiedades.
Limpieza rápida y sencilla (CIP)
En estos evaporadores la alimentación es introducida por la parte superior del equipo, la cual ha sido normalmente precalentada a la temperatura de ebullición del primer efecto, mediante intercambiadores de calor adecuados al producto
Se produce una distribución homogénea del producto dentro de los tubos en la parte superior del evaporador, generando una película descendente de iguales características en la totalidad de los tubos. Este punto es de suma importancia, ya que una insuficiente mojabilidad de los tubos trae aparejado posibles sitios en donde el proceso no se desarrolla correctamente, lo cual lleva a bajos rendimientos de evaporación, ensuciamiento prematuro de los tubos, o eventualmente al taponamiento de los mismos.
Dentro de los tubos se produce la evaporación parcial, y el producto que esta siendo concentrado, permanece en íntimo contacto con el vapor que se genera. Los dos fluidos, tanto el producto como su vapor, tienen igual sentido de flujo, por lo que la salida de ambos es por la parte inferior de los tubos.
En la parte inferior del evaporador se produce la separación de estas dos fases. El concentrado es tomado por bombas y el vapor se envía al condensador (simple efecto), mientras que los sistemas múltiefecto utilizan como medio calefactor, el vapor generado en el efecto anterior, y por lo tanto el vapor generado en el último cuerpo es el que se envía al condensador.

EVAPORADOR DE PELICULA ASCENDENTE

Un evaporador de película ascendente consta de una calandria de tubos dentro de una carcasa, la bancada de tubos es más larga que en el resto de evaporadores(10-15m). El producto utilizado debe ser de baja viscosidad debido a que el movimiento ascendente es natural. Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior de tal forma que el líquido asciende por el interior de los tubos, debido al arrastre que ejerce el vapor formado. El movimiento de dichos vapores genera una película que se mueve rápidamente hacia arriba.
En estos tipos de evaporadores la alimentación se produce por la parte inferior del equipo y la misma asciende por los tubos.
El principio teórico que tienen estos evaporadores se asimila al 'efecto sifón', ya que cuando la alimentación se pone en contacto con los tubos calientes, comienza a producirse la evaporación, en donde el vapor se va generando paulatinamente hasta que el mismo, empieza a ejercer presión hacia los tubos, determinando de esta manera, una película ascendente. Esta presión, también genera una turbulencia en el producto que está siendo concentrado, lo que permite mejor la transferencia térmica, y por ende, la evaporación.
En estos evaporadores existe alta diferencia de temperaturas entre la pared y el líquido en ebullición. Cabe mencionar que la altura de los mismos es limitada, ya que la capacidad del vapor en arrastrar la película formada hacia la parte superior del equipo no es suficiente y determina la altura máxima posible para el diseño.
Son evaporadores en los cuales se puede re circular el producto concentrado, donde el mismo es enviado nuevamente al interior del equipo, y de esta forma, asegurar un correcto caudal de alimentación.

EVAPORADOR DE CIRCULACION NATURAL

En un evaporador de circulación natural se distribuyen una serie de tubos cortos verticales (calandria de tubos) dentro de una carcasa por donde circula el vapor. Cuando se calienta el producto, la propia evaporación de este hace que vaya subiendo por el interior de los tubos (evaporación súbita que arrastra el líquido), mientras que por el exterior de los mismos condensa el vapor calefactor.

El producto concentrado junto con el vapor generado pasa a una cámara de vacio, donde el vapor se destina al condensador (si tiene valor añadido) o se libera, y el producto concentrado puede volver a introducirse como alimentación si se requiere mayor concentración, o extraerlo del equipo como producto final.
 

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