Fundamentos de la refrigeración; el desescarche

En esta ocasión, desarrollaremos el apartado dedicado a los sistemas de desescarche y su proceso, apartado escrito por Ángel Barragán, Doctor Ingeniero Industrial y profesor de la Universidad Jaume I de Castellón. El tema del desescarche se desarrolla en el apartado dedicado a los evaporadores, entendiendo como desescarche, el proceso de eliminación del hielo en un evaporador.

Sistemas de desescarche

En todos los sistemas refrigerantes por aire, ya sean de tiro natural o forzado se producirán condensaciones en el momento que la superficie del evaporador esté por debajo de la temperatura de rocío del aire de la cámara.

Si además, el evaporador está por debajo de 0ºC, el agua condensada se congela formando escarcha, nieve o hielo en función de las condiciones internas y externas del evaporador. Esta humedad existente en el interior de la cámara se debe principalmente a infiltraciones del aire exterior causadas, bien por la apertura de la puerta, bien en menor medida, por el producto almacenado.

En un evaporador, cuando comienza el proceso de congelación del agua, lo primero que se produce es escarcha en la superficie de los tubos y aletas. En un principio esto produce una mejora en la transmisión de calor ya que la multitud de cristales que forman la escarcha, incrementan la superficie de intercambio de calor pero conforme aumenta el volumen de escarcha acumulada, empeora la transmisión de calor a consecuencia de la disminución del caudal de aire a través de las aletas.

En el caso de que la cámara esté a temperaturas muy bajas, en vez de formarse escarcha se forma directamente hielo denso, este actúa a modo de aislante térmico, dificultando la transmisión de calor y adicionalmente al reducir la sección entre aletas, dificulta el paso de aire.

Dado que la formación de hielo o escarcha afecta al funcionamiento del evaporador, y su espesor aumenta con el tiempo, será fundamental eliminar periódicamente el hielo o la escarcha con el fin de evitar un mal funcionamiento del sistema o, el deterioro del producto que pretendemos conservar.

Proceso de desescarche

Los sistemas de desescarche se basan en aportar calor al evaporador de forma que se produzca la fusión del hielo y escarcha acumulados. Este aporte de calor se puede realizar desde el interior del evaporador o desde el exterior de este y debe ser realizado intentando causar el mínimo efecto para el producto almacenado a causa de la elevación de la temperatura de la cámara que se ve aumentada adicionalmente por la carga térmica que introducimos en el evaporador para el proceso de fusión.

Como consecuencia del desescarche, el evaporador pasa de ser el punto más frío de la cámara a ser el punto con mayor temperatura.

Otro factor a tener en cuenta es la evacuación del agua obtenida por la fusión del hielo del evaporador. Los evaporadores están dotados de unas bandejas de recogida de condensados que disponen de un desagüe de evacuación. Se debe evitar que el agua producida durante el desescarche se quede retenida en la bandeja de recogida de condensados o en las tuberías de evacuación mediante la introducción de resistencias eléctricas en la bandeja y en los desagües en todas las cámaras cuya temperatura de trabajo esté por debajo de 0º C.

Estas bandejas de condensados y las tuberías de evacuación deberán tener una pendiente suficiente como para evitar el estancamiento del agua y la formación de hielo.

El proceso de desescarche ideal comienza cuando, por la acción de un sistema automático o manual, detenemos la producción de frío cerrando la solenoide del evaporador y dejamos un tiempo para evaporar todo el líquido refrigerante que tenemos dentro del evaporador durante el cual la temperatura se mantendrá prácticamente constante en los sistemas que funcionan con central frigorífica (pues mantiene la presión constante) y disminuirá si estamos realizando una recogida de gas en sistemas autónomos.

A continuación comenzaremos a dar calor al evaporador, ya sea desde el interior o desde el exterior de este, y se elevará de forma continua la temperatura hasta los 0ª C. En este punto, comenzará a producirse la fusión del hielo, y como este cambio de estado se produce a temperatura constante y debemos facilitar el calor latente de cambio de estado de sólido a líquido, tendremos la temperatura constante mientras quede hielo en el evaporador.

Una vez fundido todo el hielo, la temperatura volverá a subir hasta que se produzca el final del desescarche. En los sistemas modernos se introduce una sonda de temperatura entre las aletas del evaporador que son capaces de medir la temperatura, lo que permite dar por finalizado el desescarche al llegar a los 8º C. En los sistemas más simples, si se realiza el desescarche por tiempo, la temperatura final alcanzada no se controla, con lo que la temperatura puede ser insuficiente para derretir todo el hielo si nos hemos quedado cortos de tiempo o alcanzar valores considerablemente más elevados si nos hemos excedido de tiempo.

Después de dar por finalizado el desescarche, se vuelve a abrir la válvula solenoide de corte, y se introduce nuevamente refrigerante en el evaporador, así descenderá rápidamente la temperatura y se volverá al funcionamiento normal con el evaporador limpio de hielo y escarcha.

Etapas en el proceso de desescarche

A modo de resumen, el desescarche más completo que se puede producir constaría de las siguientes etapas:

• Orden de inicio de desescarche; puede ser manual o automática. Comienza cuando se detiene la inyección de refrigerante líquido en el interior del evaporador.
• Evaporación del líquido del interior del evaporador; este proceso se puede realizar continuando con la producción frigorífica si programamos un retardo y mantenemos funcionando el compresor para mantener la presión baja en el evaporador y los ventiladores para favorecer el intercambio de calor. Sin embargo en otros sistemas, se detiene el compresor y los ventiladores con lo que se aumenta la duración del desescarche y la energía necesaria para este, pues habrá que suministrar energía no sólo para producir la fusión del hielo sino que también habrá que suministrar energía para producir la evaporación del refrigerante que queda en el interior del evaporador tras cesar la inyección.
• Retardo 1; en algunos sistemas de desescarche, como los de gas caliente, será necesario efectuar un retardo para realizar ajustes en los sistemas que intervienen en el proceso (seguridad en la apertura y cierre de las válvulas).
• Fusión del hielo; se trata de aportar energía para elevar la temperatura y lograr la fusión del hielo acumulado. Este proceso se puede realizar con los ventiladores funcionando, como en los desescarches por aire, o como es habitual, parando los ventiladores; esto dependerá de las características de la cámara o mueble frigorífico. En los sistemas modernos en los que el tiempo se define por la sonda final de desescarche, se suele programar una duración máxima de desescarche y si no se alcanzara la temperatura deseada en el tiempo fijado, se lanzará una alarma al sistema. Esto puede producirse por una avería en el sistema de desescarche (resistencias) o por no haber detenido la inyección de líquido. También se puede producir esta anomalía por haber mantenido la puerta de la cámara abierta durante largos periodos de tiempo o por alguna rotura en los cerramientos que provoque infiltraciones de aire exterior.
• Retardo 2; en este punto, algunos sistemas necesitan efectuar un retardo para realizar ajustes en los sistemas que intervienen en el desescarche (islas de congelados).
• Tiempo de goteo o drenaje del evaporador; es necesario dar un tiempo para facilitar la evacuación de los condensados producidos tras la fusión del hielo debido a la apertura de las válvulas de aspiración en desescarche por gas caliente.
• Inyección de refrigerante; se vuelve a introducir refrigerante en el evaporador, y comienza a congelarse el agua que pueda quedar mojando las aletas y los tubos.
• Retardo de conexión de los ventiladores; es importante retardar la conexión de los ventiladores tras comenzar la inyección de líquido para evitar que el agua que pueda estar mojando las aletas sea proyectada hacia la cámara. Este retraso permite que esta agua se congele. La conexión de los ventiladores se producirá al sobrepasar el tiempo indicado en el temporizador o bien cuando se detecte una temperatura por debajo del punto de congelación en la sonda final de desescarche. El retraso de conexión de los ventiladores también puede ser consecuencia de que en grandes evaporadores de cámaras de temperaturas muy bajas, se produce la conexión de los ventiladores estando el evaporador muy caliente, se puede predecir una onda expansiva por choque térmico al ponerse en contacto aire frio de la cámara y aire caliente del evaporador.

Si desean ampliar la información de este artículo, pueden adquirir la publicación “Fundamentos de Refrigeración” de Atecyr en el siguiente enlace:

https://www.atecyr.org/index.php