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Análisis energético de los sistemas de desescarche por gas caliente en sistemas de refrigeración.

instalación de frío

ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LOS SISTEMAS DE DESESCARCHE POR GAS CALIENTE EN SISTEMAS REFRIGERACIÓN


Por cortesía de D. Juan Pedro Gallardo Escudero (Business Development Manager Iberia) Danfoss Cooling Segment

1 - Introducción

En la inmensa mayoría de los sistemas de refrigeración por aire se producen condensaciones en el momento en el que la superficie del evaporador se encuentra por debajo de la temperatura de rocío del aire del medio a enfriar, y a su vez en los casos donde esta superficie está por debajo de 0ºC se produce escarcha, nieve e hielo que quedan adheridos a la misma. Cuando comienza el proceso de formación de hielo y escarcha en los tubos y aletas del evaporador se incrementa de forma sustancial la superficie de intercambio de calor y con ello inicialmente mejoran la transmisión de calor entre el fluido frigorígeno y aire. Conforme el hielo y escarcha se van acumulando en el evaporador tanto el intercambio térmico como el flujo de aire se ven reducidos progresivamente
y con ello la capacidad frigorífica del evaporador (Figura 1).

Cuando la temperatura del aire antes de acometer a la batería ya está por debajo de 0ºC, la escarcha comienza a formarse desde el primer contacto con ésta. Si no es así, la escarcha se forma en el interior de la batería y no en la primera hilera del evaporador. La formación progresiva de escarcha en la batería reduce el contenido de humedad del aire y a su vez disminuye la cantidad de escarcha que puede formarse conforme avanza el aire a través del evaporador, siempre y cuando la cámara permanezca cerrada herméticamente.

La formación de escarcha o hielo dependerá de las condiciones internas y externas del evaporador. Hay que tener en cuenta que éste es un proceso acumulativo, lo cual podría resultar en un bloqueo total de la batería e incluso de los ventiladores dando lugar a la anulación total del funcionamiento del evaporador. Por este motivo se vuelve primordial la acción de deshielo, lo que denominamos en términos frigoríficos, desescarche.

El desescarche es un factor clave en el sector de la refrigeración y consiste en eliminar periódicamente el hielo y escarcha que se forma en el evaporador. El desescarche se puede llevar a cabo con métodos muy diversos, en función del tipo de aplicación, tipo de refrigerante, evaporador etc. En función del sistema de refrigeración y del método de desescarche seleccionado la configuración de líneas, controles y válvulas que van a hacer posible el deshielo deben ser calculados y adaptados minuciosamente.

Las diferentes metodologías de desescarche se dividen principalmente en función del medio que aporta el calor necesario para la fusión del hielo, siendo las más comunes aire, agua, resistencias eléctricas y gas caliente. En grandes sistemas de refrigeración industrial es comúnmente aceptado el desescarche por gas caliente como el más eficiente, por lo que la ponencia se centrará en este caso particular desarrollando las diferentes metodologías de este tipo de desescarche en sistemas industriales inundados, comparándolas tanto funcionalmente como energéticamente y analizando las conclusiones.

Estudiaremos en profundidad el método de desescarche con drenaje de líquido mediante flotador, el menos aplicado a pesar de ser el de mayor optimización energética, y analizaremos los parámetros a tener en cuenta para el correcto dimensionamiento de las líneas, válvulas y controles que intervienen en el proceso teniendo en cuenta los requerimientos de diseño y las consideraciones de seguridad.


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