¿Qué es un evaporador de aire acondicionado?

El evaporador es un intercambiador de calor por el que pasan un fluido por el interior y otro por el exterior a diferentes temperaturas, lo que permite un intercambio de energía desde el fluido con temperatura más elevada al de temperatura más baja.

En un evaporador de aire acondicionado tenemos dos fluidos: uno, es el aire que siempre cede calor al otro llamado refrigerante.

Un evaporador de aire acondicionado no deja de ser un tubo de cobre normalmente con aletas de aluminio, que le permiten absorber calor del fluido exterior (aire) pasándoselo al fluido interior (refrigerante).

¿Cómo funciona un evaporador de aire acondicionado?     

El refrigerante circula desde el dispositivo de expansión, al cual entra en estado completamente líquido a alta presión, este dispositivo es el paso más estrecho del circuito, donde el refrigerante pasa a estar, de alta a baja presión. Este refrigerante está formado por moléculas que circulan por el interior de la línea de expansión hasta la entrada del evaporador.

Al bajar la presión de dichas moléculas, por sus características físicas estas deben intentar evaporarse, pero para ello necesitan calor, en un principio lo obtienen de sí mismas, después al terminarse su calor interior, se lo roban a las moléculas que tienen alrededor, por lo que la temperatura del fluido desciende hasta alcanzar la temperatura de evaporación, a estas alturas una parte del refrigerante que ronda el 70% aproximadamente, se ha evaporado (o si lo prefieren ha hervido), se ha transformado en vapor saturado.

Si no consiguen calor no pueden evaporarse, por lo que la mayoría de moléculas siguen frías y en estado líquido y continúan el circuito frigorífico hasta llegar al evaporador cuyas paredes están calientes en relación a las moléculas ya que el aire a su alrededor está ajustado normalmente entre 24y 26^oC.

Cuando una molécula de refrigerante en forma de gota (en aire acondicionado) está a una temperatura entre 0^oC y 5^oC y toca la pared exterior del evaporador que está en contacto directo con el aire a 24^oC, esta empieza a hervir violentamente (si acercamos el oído al evaporador oiremos como hierve el fluido) y se transforma en burbuja.

Cuando las burbujas se unen, forman vapor saturado en la parte alta de los tubos frigoríficos. Durante todo este proceso de transformación de líquido a vapor saturado, se dice que el fluido gana en calor latente por estar produciéndose un cambio de estado, mientras que el calor sensible se mantiene constante, ya que a pesar de ganar en calor el refrigerante no aumentara de temperatura hasta que todo el líquido se transforme en vapor saturado.

Por otro lado el aire, cede calor al refrigerante y baja su nivel de calor sensible es decir baja de temperatura. Pero en el aire ocurre otro cambio importante: una parte de él se encuentra en forma de vapor saturado, esta parte no es ni oxígeno ni nitrógeno, es H₂O y al robarle calor latente pasará de vapor saturado a agua en estado líquido.

Es muy típico que si miramos el salto térmico entre el aire de entrada y el de salida de una máquina, que esté trabajando en un clima seco como en la Meseta, éste sea superior al de la misma maquina trabajando en una zona muy húmeda, como la mediterránea en la costa, ya que parte de la energía la utilizará en extraer humedad al aire, es decir, calor latente. Esta agua sobrante es liberada por el desagüe.

Esto solo ocurre en el caso de que la temperatura de rocío del aire este por encima de la temperatura de la superficie en la batería de tubos del evaporador. La temperatura de rocío, es aquella en la que el aire se satura de humedad, llegando a condensar agua. En el caso del evaporador, esto se produce artificialmente y las gotas de agua escurren entre las láminas de aluminio del evaporador hasta la bandeja de condensados y finalmente por el desagüe.

Función del evaporador del aire acondicionado   

La primera función del evaporador de aire acondicionado es transformar el líquido refrigerante en vapor saturado, antes de que este llegue al compresor, ya que los líquidos son incompresibles y si llegara, el compresor se rompería mecánicamente.

La segunda función de un evaporador de aire acondicionado es “robar” energía al aire, bien para enfriar una estancia o para pasárselo al condensador y éste pueda calentar la estancia en función de las necesidades de ésta.

En aire acondicionado el evaporador varía de posición física en función de si la maquina está trabajando en modo frío o en modo calor. Por eso, en aire acondicionado en lugar de decir unidad evaporadora o unidad condensadora como se dice en frío industrial, decimos unidad interior o unidad exterior.

Unidad evaporadora aire acondicionado

Cuando la unidad interior trabaja en modo frío, el evaporador se encontrará en la unidad interior. En cambio, cuando la unidad interior trabaja en modo calor, el evaporador estará en la unidad exterior, por lo que será necesario que tenga un desagüe conducido para evacuar el agua.

Esta agua, se acumulará en forma líquida cuando las temperaturas del aire de salida de la unidad exterior sean superiores a 0^oC o en forma de hielo cuando éstas sean inferiores.

Como de todos es sabido, el hielo es aislante térmico. Por lo que cuando se forma en el evaporador, éste impide que el líquido refrigerante se evapore correctamente además de impedir la libre circulación del aire, con el peligro que ello puede suponer para el compresor.

Para evitar esto, el evaporador en el exterior está provisto de una sonda, que cuando detecta bajas temperaturas en él, por medio de la regulación electrónica, inicia un desescarche, que consiste en hacer funcionar el intercambiador que hasta ese momento era evaporador, como condensador, calentándolo hasta deshacer el hielo, pudiendo entonces volver a reiniciar su actividad como evaporador para seguir suministrando calor a la unidad interior.

Función de un evaporador en refrigeración

Al igual que en aire acondicionado la función del evaporador en refrigeración, es transformar el líquido refrigerante en vapor saturado, pero tiene ciertas características que lo diferencian:

En cuanto al desescarche:

• En aire acondicionado el desescarche siempre es en la unidad exterior mientras que, en refrigeración, el desescarche siempre está en la unidad interior.
• En refrigeración la frecuencia de los desescarches depende de la utilización que el usuario hace de la cámara, de la humedad del ambiente del local donde esté ubicada la misma y de la estanqueidad del cerramiento entre exterior e interior.
• Salvo en sistemas con desescarche por inversión de ciclo en refrigeración la unidad interior siempre es evaporador.

En cuanto a su construcción:

• Cuanto más baja es la temperatura de evaporación más se separan las aletas de aluminio.
• En cámaras frigoríficas positivas o de conservación, en el evaporador el refrigerante entra en la parte baja y sale por la parte alta, para evitar en lo posible la llegada de refrigerante liquido al compresor.
• En cámaras frigoríficas negativas para facilitar el retorno del aceite, en el evaporador el refrigerante entra por la parte alta y sale por la parte baja, debido a que al estar el aceite más frio se espesa y que al haber menos presión en el evaporador la velocidad del aceite y refrigerante se reduce y el aceite tiene dificultades para retornar al compresor.
• En refrigeración antes de parar el sistema, siempre se recoge el refrigerante entre el condensador y el depósito de líquido. Si no se hiciera así, todo el refrigerante se licuaría en el punto más frio (el evaporador) y al arrancar, se llenaría de líquido el compresor y se rompería por golpe de líquido. A este proceso se le suele llamar Pumb Down.

En la figura podemos ver los intercambiadores que hacen función de evaporador en azul que indica que es zona de baja presión. Por el contrario, los que hacen función de condensador están en rojo e indica que es zona de alta presión.

Un error muy común en aire acondicionado es considerar el tubo grueso de la interconexión frigorífica como de baja presión y el considerar tubo fino como de alta presión, cuando los dos pueden ser de alta o baja en función del servicio que esté dando la máquina. Si quieres leer más sobre cómo instalar aire acondicionado, te invito a leer el artículo: ¿Cómo instalar aire acondicionado? Errores comunes y soluciones.