Caso práctico: ¿cómo selecionamos un condensador térmico?
Vamos a resolver la elección de una unidad de condensación para el tanque de refrigeración de la leche del caso práctico inicial de esta unidad. El cálculo de la carga térmica hemos supuesto que es de 10,1 kW. El resto de parámetros de cálculo los iremos introduciendo en la aplicación Coolselector, del fabricante Danfoss, que nos ayudará en la selección de este equipo frigorífico. Otros fabricantes tienen aplicaciones similares para la selección de los componentes que fabrican. Por ejemplo INTARCONCalcooling ofrece una herramienta similar.
Selección de una unidad condensadora
Vas a estudiar ahora, en mayor profundidad, el segundo elemento del sistema frigorífico si seguimos el orden que sigue el refrigerante al salir del compresor: el condensador. Como hemos visto, este elemento es el encargado de evacuar el calor que se ha extraído de una cámara o entorno frigorífico. A la extracción de este calor hay que sumar el calor del compresor.
El condensador, como se vio claramente en el diagrama del ciclo frigorífico, realiza tres procesos:
Enfría los vapores recalentados que salen del compresor.
Condensa los vapores enfriados.
Subenfría el líquido condensado.
Observa la imagen. En el punto A el refrigerante entra en el condensador a una temperatura alta, por encima de la de condensación. Desde el punto A hasta el punto B la temperatura desciende hasta llegar a la de condensación. A partir de B se produce la condensación, que como ya sabes, se realiza a temperatura constante. Esta condensación se termina en el punto C. A partir de ese punto comienza el subenfriamiento del líquido hasta su salida del condensador en D.
El condensador es un cambiador de calor dispuesto para pasar a estado líquido el refrigerante gaseoso mediante la cesión de calor a un medio externo al circuito frigorífico. El condensador tiene la función de poner en contacto los gases que provienen del compresor con un medio a menor temperatura para condensarlo. Una parte del condensador tiene la función de quitar el calor sensible (1/6 parte). Cuando llegamos a la temperatura de condensación ya no podemos enfriar más y empezamos a condensar, eliminando el calor latente (4/6 partes). Finalmente, el condensador realiza el subenfriamiento del refrigerante. Un buen subenfriamiento es de 6 a 8ºC por debajo de la temperatura de condensación (1/6 parte). A veces se emplean condensadores subenfriadores.
El condensador suele ser un 30% más grande que el evaporador, ya que tiene que evacuar mayor calor que el calor puesto en juego en el evaporador. No hay que olvidar que el gas que sale del compresor lleva una carga térmica tomada en el evaporador más el calor añadido de la compresión. Para poder condensar es conveniente que haya, como mínimo, 8ºC de salto térmico (Δ t) entre la temperatura de condensación y el medio condensable (medio ambiente o fluido de enfriamiento). Saltos térmicos mayores, de hasta Δ t = 15 ºC, suelen ser habituales al calcular este componente. De todos modos, no es lo mismo un sistema de condensación con ventilación forzada que otro con ventilación natural. La temperatura ambiente exterior adoptada puede ser la correspondiente al percentil 1 de las estadísticas de la zona (sólo un 1% de los días del año han sido más calurosos).
El condensador es un cambiador de calor dispuesto para pasar a estado líquido el refrigerante gaseoso mediante la cesión de calor a un medio externo al circuito frigorífico.