Partes de un Chiller

Evaporador para Chiller:

El evaporador es el punto donde el refrigerante del chiller, recibe el calor del agua y la convierte en agua helada, los refrigerantes están muy cerca, pero nunca se mezclan, siempre están separadas por una pared metálica.

Los evaporadores usados en chillers son:

• Evaporador de Chiller de Carcasa y Tubo Inundado.
• Evaporador de Chiller de Carcasa y Tubo Seco.
• Evaporador de Chiller tipo Carcasa y Serpentín.
• Evaporador de Chiller de Doble Tubo.
• Evaporadores de Chiller tipo Baudelot.
• Evaporadores de Chiller tipo Placa.

Evaporador de Chiller de Carcasa y Tubo de funcionamiento Inundado.

La base de este evaporador, está en el hecho de acumular dentro de una carcasa, una cantidad de refrigerante en estado líquido, de modo tal que exista un porcentaje que se evapora y abandona el depósito en estado de vapor, mientras otra cantidad lo reemplaza siempre en estado líquido. 

El calor que produce la evaporación del refrigerante, proviene del agua que se está enfriando.

Las características más resaltantes, del Evaporador de Carcasa y Tubo, de funcionamiento Inundado, son las siguientes.

• Como lo indica su nombre, un evaporador de carcasa y tubos consta de una carcasa, y una gran cantidad de tubos rectos paralelos entre sí.
• Con el funcionamiento inundado, el refrigerante del circuito de refrigeración, se encuentra en la carcasa, y el líquido a enfriar en las tuberías.
• El refrigerante líquido del circuito de refrigeración, se alimenta a través de una válvula flotador, que se encarga de mantener un nivel constante de refrigerante, dentro de la carcaza.
• A medida que varía la carga de enfriamiento, una válvula de control de nivel de refrigerante actúa para mantener el nivel de líquido en la carcasa. 
• La carcaza será el evaporador del circuito de refrigeración.
• La salida del refrigerante del evaporador o carcaza, se encuentra en la parte superior, y siempre está arriba del nivel, por ello para salir, el refrigerante debe estar en estado de vapor, de modo de subir y alcanzar el punto de salida.
• El evaporador inundado es más adecuado, para enfriar un fluido de proceso con una viscosidad, de aproximadamente 6  centipois, o menos. 
• A viscosidades más altas, el número de Reynolds del lado del tubo se vuelve bajo, lo que promueve el crecimiento de la capa límite, e inhibe la transferencia de calor. 
• Los evaporadores inundados, están diseñados con una variedad de materiales del lado del tubo, incluidos materiales a base de cobre, aceros al carbono, aceros inoxidables y titanio. 
• La  variedad de materiales permite enfriar, muchos tipos de fluidos de proceso, a través de un rango de temperaturas y presiones de operación. 
• Los evaporadores inundados, a menudo se utilizan cuando el fluido del proceso está sucio, o es propenso a ensuciarse. 
• Los tubos del evaporador, son accesibles para su limpieza en un programa de mantenimiento programado, o según sea necesario. 
• Los evaporadores de carcasa y tubos inundados, pueden ser del tipo de una sola pasada, o varias pasadas de tuberías, dependiendo de la caída de presión y velocidad.
• Aproximadamente del 50% al 75% de los tubos, se sumergen en refrigerante líquido, y el espacio de arriba proporciona un margen para el vapor generado, a través de la evaporación del líquido de abajo. 
• Este tipo de evaporador, se usa más a menudo con compresores de tornillo o centrífugos.
• Este tipo de evaporador, usa aletas fuera del tubo.
• El rendimiento del circuito de refrigeración, con este tipo de evaporadores es alto, porque se garantiza un sobrecalentamiento prácticamente de cero. 
• El líquido que rodea los tubos, se vuelve espumoso y también hay espuma de aceite en una cantidad razonable.
• Como existe la posibilidad que el vapor que sale de la carcaza,  contega gotitas de líquido en forma de niebla, Se puede usar eliminadores de niebla, o un filtro coalescente para separar las gotas de líquido del vapor.
• No se debe permitir que esta neblina líquida, salga de la carcasa del evaporador, o se producirá una pérdida de rendimiento, y posibles daños al compresor.
• La provisión de un gran volumen libre en la carcasa,  por encima de los tubos, y el líquido por debajo, da como resultado un flujo de baja velocidad, y permite que la neblina y las gotas de líquido, se retengan mientras que el vapor restante, se extrae a través de la salida de succión. 
• El agua circula por la tubería, en el caso de congelar, puede provoca el estallido de los tubos, ya que el agua se expande al congelarse.
• El Evaporador de Carcaza y Tubo, de funcionamiento Inundado, no es Recomendable, para aplicaciones donde la temperatura del líquido enfriado, pueda ser por debajo de 3°C.
• El sistema de refrigeración, requiere de Gran cantidad de carga de refrigerante.
• Influenciados por la altura, de la columna de líquido refrigerante dentro de la carcaza, la temperatura de evaporación en la parte inferior del cilindro es alta, lo que reducirá la temperatura de transferencia de calor.
• En la parte inferior de la carcaza se  acumulará aceite, y debe haber medidas confiables de retorno de lubricante, de lo contrario afectará la operación segura del sistema
• Los evaporadores inundados, alcanzan la temperatura más cercana entre la de evaporación y la de salida del agua.

Evaporador de Chiller de Carcasa y Tubo Seco:

• Esta formado por una carcasa y una gran cantidad de tubos paralelos entre sí.
• Una válvula de expansión termostática alimenta el refrigerante al evaporador.
• La válvula de expansión, entrega refrigerante según el sobrecalentamiento del refrigerante a la salida.
• El refrigerante fluye a través de los tubos.
• En el evaporador de expansión seca, se requiere menos carga de refrigerante, y tienen un retorno positivo del aceite lubricante.
• En sistemas con expansión seca se utiliza aletas en el interior de los tubos.
• El líquido a enfriar, pasa a través de la carcaza, y alrededor de los deflectores.
• La presencia de deflectores gira el flujo creando algo de turbulencia aumentando así el calor coeficiente de transferencia.
• Los deflectores también evitan el cortocircuito del fluido que fluye en la cáscara. Este evaporador es de tipo seco ya que algunos de los tubos sobrecalientan el vapor.
• Los deflectores espaciados, se utilizan cuando el caudal es alto o la viscosidad del líquido es alta.
• El número de pasadas en el lado del refrigerante, se decide por las particiones en el cabezas en los dos lados del intercambiador de calor.
• Los evaporadores de tipo inundado, están disponibles en capacidades que van desde 10 Toneladas refrigeración, hasta miles.
• Cuando hay agua en el caparazón, hay suficiente espacio. para la expansión del agua si se produce la congelación.

Evaporador de chiller tipo carcasa y serpentín

• Son de menor capacidad que los evaporadores de carcasa y tubos.
• Están formados por varias bobinas de tubo en forma de espiral, encerradas dentro de la carcaza.
• Por lo general, funcionan por expansión seca, con el refrigerante fluyendo en el tubo y el líquido a refrigerar en la carcaza.
• En algunos casos, también funciona como evaporador inundado, con el refrigerante dentro la carcasa y el agua fría fluyendo a través del tubo en espiral.
• Este tipo de evaporador es bueno para picos de carga pequeños, pero muy poco frecuentes.
• Esta usado para enfriar agua potable en tanques de acero inoxidable, para mantener las condiciones sanitarias.
• También se utiliza en panaderías y laboratorios fotográficos.
• Cuando el refrigerante está en la carcasa y funciona en modo inundado, se llaman evaporador instantáneo de líquidos.
• El evaporador instantáneo, no tiene capacidad de almacenamiento térmico, el líquido debe enfriarse instantáneamente.
• Cuando hay agua en el caparazón, hay suficiente espacio. para la expansión del agua si se produce la congelación. Los tipos inundados no son Recomendado para cualquier aplicación donde la temperatura del líquido enfriado pueda ser por debajo de 3°C.

Evaporador de Chiller de Doble Tubo:

• Consiste en dos tubos concéntricos.
• El refrigerante fluye a través del paso anular.
• El líquido que se enfría fluye a través del tubo interior en contraflujo.
• Hay diseños en el que los tubos horizontales exteriores están soldados a los tubos colectores verticales a ambos lados.
• Los tubos interiores pasan los encabezados y están conectados entre sí por 180°.
• El lado del refrigerante es soldado, por lo que existe una mínima posibilidad de fuga de refrigerante.
• Se puede utilizar tanto en modo inundado como en seco.
• Esto requiere más espacio que otros diseños. Los tubos más cortos y el contraflujo proporcionan un buen coeficiente de transferencia de calor.
• Eso tiene que estar aislado del exterior ya que el refrigerante fluye en el anillo exterior que pueden estar expuestos a los alrededores si no se proporciona aislamiento.

Evaporadores de chiller tipo baudelot

• Este tipo de evaporador consta de una gran cantidad de tubos horizontales apilados uno encima del otro, y conectados entre sí por sus extremos.
• El refrigerante circula dentro de los tubos, ya sea trabajando en modo inundado o modo seco.
• El líquido a enfriar fluye en una capa delgada sobre la superficie exterior de los tubos.
• El líquido fluye hacia abajo por gravedad desde la tubería distribuidora ubicada en la parte superior de los tubos horizontales .
• El líquido a enfriar está abierto a atmósfera, es decir, está a presión atmosférica y su aireación puede tener lugar durante el enfriamiento.
• Esto se usa ampliamente para enfriar leche, vino y para enfriar agua para carbonatación en plantas embotelladoras. El líquido se puede enfriar muy cerca de su congelación. Temperatura ya que la congelación fuera de los tubos no dañará los tubos.

Evaporadores de chiller tipo placa:

• Se utilizan cuando se acerca una temperatura cercana 0.5 °C o menos, entre el refrigerante hirviendo y el fluido que se está enfriando.
• Estos evaporadores son ampliamente utilizados en plantas lecheras para enfriar leche, en cervecerías. para enfriar cerveza.
• Estos evaporadores constan de una serie de placas normalmente fabricadas de acero inoxidable, entre los cuales alternativamente la leche o cerveza a enfriar y flujo de refrigerante en dirección contracorriente.
• Además ellos también requieren un inventario de refrigerante muy inferior para la misma capacidad (alrededor del 10 por ciento o incluso menos que el de los evaporadores de tipo carcasa y tubo).
• Otro importante La ventaja cuando se utiliza en plantas lecheras y cervecerías es de facil limpieza y vuelva a montarlo cuando sea necesario.