LOS CONDENSADORES
Y SU FUNCIONAMIENTO

Condensador de carcaza y serpentín

Consiste en una carcasa soldada que contiene un serpentín de tubo con aletas, el serpentín dentro de la carcasa es continuo y sin juntas, este condensador puede también hacerse de tipo horizontal.

Uno y otro tipo puede hacerse con bridas en vez de soldarlo.

Este es el mas barato de todos los condensadores y uno de los mas eficientes y compactos; en consecuencia es extensamente usado en equipo pequeño tipo paquete.

Sin embargo debe limpiarse químicamente y cuando se produzca una fuga, el costo de la reparación de una sola fuga puede exceder el costo de un condensador nuevo.

La figura 1 muestra lo que sucede alrededor del refrigerante en el condensador. Se conoce como la carta temperatura Btu, ya que la escala vertical esta en grados Fahrenheit y la escala horizontal en Btu de contenido de calor del refrigerante.

Sobre esta carta, toda el área a la derecha de la línea 1 representa al refrigerante en el estado gaseoso. El área a la izquierda de la línea 2 representa el refrigerante en el estado líquido. El área entre las lineas 1 y la 2 representa una mezcla entre gas y líquido. Para esta ilustración aun se usa el refrigerante 12 a 116,9 libras por pulgada cuadrada manométrica. La temperatura de condensación correspondiente es 100°F .

El gas refrigerante caliente, que viene del compresor y entra al condensador a 120°F , está representado por el punto A. El gas en este punto tiene un súper calentamiento de 20°F .

Cuando se pone en contacto con los tubos y las aletas, que se enfrían por medio de enfriamiento, el gas caliente empieza a ceder su calor. Ya que el gas esta súper calentado, se produce un descenso de temperatura. La temperatura cae de 120°F a 100°F , lo cual se representa por la línea de A a B.

El gas ha alcanzado la temperatura de saturación correspondiente a su presión y esta listo para condensarse. La remoción de calor continúa y todo el gas se condensa a líquido en el punto C. Note que la temperatura no a cambiado entre B y C. Todo el calor removido en esta área es calor latente; por consiguiente no hay cambio de temperatura.

Debido a que todo el refrigerante está ahora en forma líquida, un enfriamiento posterior bajará la temperatura de 100°F . En condensadores operados normalmente, hay cierto grado de subenfriamiento. En este ejemplo el líquido es subenfriado 20°F al punto D y deja el condensador a 80°F .

Un punto interesante que se muestra en esta carta es la pequeña cantidad de calor sensible comparado con el calor latente.

La remoción de calor sensible del punto A al B es solo 3,5 Btu / lb de refrigerante. De C a D solo se retiran 4,9 Btu de calor sensible. Esto es, un total de 8,4 Btu de calor sensible, comparados a 57,3 Btu de calor latente removido entre los puntos B y C. Se ve así, que la mayoría del calor extraído en el condensador es calor latente. Para clasificar posteriormente la operación del condensador, las cantidades reales de agua usadas en el condensador, se muestra en la fig. 2.

 

Un concepto básico de la teoría del condensador es que el calor cedido por el refrigerante es igual al calor ganado por el medio de enfriamiento. Mientras 10 lb de refrigerante y 43,8 lb de agua pasan a través del condensador, el calor removido del refrigerante producirá un incremento en la temperatura del agua de 15°F , de 70° a 85°.

La fig. 3 muestra los cálculos usados en el chequeo de la pérdida de calor del refrigerante, contra el calor ganado por el agua. Cada libra de refrigerante que pase por el condensador, pierde 65,7 Btu. Como hay 10 lb de refrigerante pasando a través del condensador, la pérdida total de calor del refrigerante es 10 por 65,7 o 657 Btu.

Durante el mismo periodo de tiempo, 43,8 lb de agua pasan por el condensador con un incremento de temperatura de 15°F . El calor ganado por el agua es 43,8 lb por el calor específico, el cual es uno (1) por 15° de incremento de temperatura. Esto es igual a 657 Btu.

En la operación real se pierde algo de calor o radiación, pero esta cantidad es insignificante y generalmente no se considera en los cálculos. El concepto de balance de calor es cierto para todos los condensadores incluyendo aquéllos enfriados por aire y los evaporativos.

En los condensadores enfriados por aire, con tiro natural el aire circula sobre el condensador por convección. Cuando el aire se pone en contacto con el condensador caliente, absorbe calor y sube. Esto permite que el aire que enfría, circule sobre el condensador.

El condensador enfriado por aire, con tiro natural, viene en dos tipos. El de tubo aleteado, un condensador de placa, típico; en el cual se presionan las placas sobre el serpentín del condensador y luego son soldadas.

Esto deja un espacio interior en la forma de tubo a través del cual pasa el gas refrigerante caliente.

El condensador enfriado por aire, con tiro natural tiene un uso muy limitado, a causa de que el aire se mueve muy lentamente y no es capaz de retirar el calor rápidamente del condensador, por consiguiente se necesitan superficies relativamente grandes.

Uno de sus usos más comunes está en los refrigeradores domésticos. Es barato y fácil de construir y requiere muy poco mantenimiento.

La capacidad del condensador puede incrementarse forzando el aire sobre las superficies.

Algunos de los condensadores antiguos de este tipo fueron construidos de tubo liso. Sin embargo, los condensadores hoy en día son generalmente de tubo aleteado.

A diferencia del condensador de tiro natural, el de tiro forzado es mas práctico para mayores cargas de enfriamiento. Los principales factores de limitación son económicos y de espacio disponible.

En los condensadores enfriados por aire, pueden usarse ventiladores de flujo axial o del tipo centrífugo. La selección del ventilador depende de factores de diseño tales como resistencia al flujo, nivel de ruido, requisitos de espacio etc.