Acumulación de Escarcha en el Evaporador
La acumulación de escarcha es un fenómeno intrínsecamente ligado a la obtención de bajas temperaturas, manifestándose como hielo en los tubos y aletas del evaporador. Esta escarcha es el resultado lógico de la condensación y posterior congelación del vapor de agua contenido en el aire de la cámara. Al acumularse sobre tubos y aletas, forma una capa de hielo que actúa como un aislante, impidiendo el normal intercambio de calor entre el sistema a enfriar, el evaporador y el fluido frigorígeno, lo que representa una considerable pérdida de rendimiento tanto en el evaporador como en la unidad condensadora.
Sistemas de Desescarche
Los procedimientos más usuales para el desescarche de los evaporadores son los siguientes:
- Por pulverización o lluvia de agua
- Por circulación de los gases calientes de la descarga del compresor
- Por resistencias eléctricas
Desescarche por Pulverización o Lluvia de Agua
Este es el sistema más sencillo. Se proyecta una lluvia de agua a presión sobre las capas de hielo acumuladas en el evaporador, que funden el hielo y limpian el evaporador, preparándolo para un correcto funcionamiento. Es crucial diseñar el sistema de manera que la totalidad del agua proyectada sobre el evaporador, mediante duchas o pulverizadores, se recoja en una bandeja de desagüe, y que el tubo de drenaje sea capaz de absorber este caudal. De lo contrario, el agua rebosaría y, al caer en la cámara, se congelaría, con el riesgo de deteriorar los productos almacenados. Es necesario controlar el funcionamiento del ventilador para asegurar que opere desde unos minutos antes de la inyección del agua hasta unos minutos después de interrumpirse ésta, a fin de evitar que se proyecte agua fuera del evaporador.
Proceso de Desescarche por Pulverización
El proceso es el siguiente:
- Al comienzo del ciclo de desescarche, se cierra la válvula solenoide del líquido frigorígeno y se detiene el ventilador. El compresor sigue funcionando para hacer el vacío en la instalación. Al alcanzar la presión ajustada (grado de vacío determinado), el presostato de baja detiene el compresor.
- Transcurrido el tiempo ajustado para la operación anterior, se pone en marcha el sistema de pulverización de agua, operación que debe concluir cuando se suponga al evaporador libre de hielo. Es posible controlar el fin del desescarche mediante un termostato.
- En este momento, se interrumpe el suministro de agua, dejando la instalación parada totalmente unos minutos para permitir el ciclo de drenaje, durante el cual se produce el desagüe del agua retenida entre el evaporador y la bandeja.
- A continuación, se conecta el ventilador y la válvula de laminación, quedando la instalación en servicio normal de funcionamiento.
- Es muy importante asegurarse de que no ha quedado agua en los tubos de pulverización y de drenaje. Para ello, existen las válvulas de tres pasos, o de drenaje, que aseguran la purga de los tubos una vez concluido el ciclo de desescarche, evitando así la congelación del agua en su interior.
Descongelación por los Gases Calientes de la Descarga del Compresor
Este procedimiento requiere un profundo conocimiento de las técnicas de refrigeración. Aparentemente, es lógico aprovechar los gases calientes de la descarga del compresor para provocar la descongelación; sin embargo, este sistema genera la necesidad de controlar el fluido frigorígeno en estado líquido durante el proceso de desescarche. Existen tres procedimientos basados en el principio de la descongelación:
- Aporte de gas caliente al evaporador
- Aporte de gas caliente con el auxilio de un reevaporador
- Inversión del ciclo, o bomba de calor
Aporte de Gas Caliente al Evaporador
El sistema de aporte de gas caliente al evaporador es el más sencillo y consiste en establecer una vía de comunicación entre la descarga del compresor y la entrada del evaporador, después de la válvula de estrangulamiento. Esto se puede automatizar con ayuda de una válvula solenoide intercalada en la línea de gas caliente. El sistema presenta el inconveniente de que, al entrar los gases calientes provenientes del compresor en el evaporador, desalojan violentamente los restos de líquido frigorígeno que necesariamente quedan en el evaporador, lo cual puede representar un grave riesgo para el compresor. También se puede dar el caso de que los gases calientes, al llegar al evaporador, condensen, aumentando la cantidad de líquido que podría retornar al compresor, hecho que se puede ver incrementado por cuanto es muy frecuente que, antes de haber terminado la descongelación, los gases procedentes de la descarga no estén lo suficientemente calientes como para continuar el proceso de desescarche.
Aporte de Gas Caliente con el Auxilio de un Reevaporador
Los inconvenientes anteriores han motivado la instalación de evaporadores adicionales o reevaporadores, que actúan durante los ciclos de desescarche, asegurando la total vaporización del fluido frigorígeno antes de su llegada al compresor. Estos reevaporadores reciben el líquido acumulado en el evaporador principal, que es empujado por los gases calientes, y por el porcentaje de ellos que condense, a través de una válvula de expansión fija, produciéndose una segunda vaporización, o reevaporación, de forma que el compresor sólo aspirará vapor de fluido frigorígeno que, al comprimirle, aportará calor y, de esta forma, se podrá mantener un ritmo constante de desescarche.
Inversión del Ciclo (Bomba de Calor)
Para producir el desescarche, existe también la posibilidad de utilizar el principio de funcionamiento de la bomba de calor, que consiste en invertir el ciclo operativo, convirtiendo el evaporador en condensador, y viceversa. Este procedimiento tampoco está exento de los problemas de control del fluido frigorígeno en fase líquida, ya que al invertir el ciclo, hay que tener presente que todo el fluido frigorígeno sin vaporizar que hay en el evaporador se dirige al condensador, que junto con lo que en éste se encuentra, se lleva al compresor, con los peligros que anteriormente hemos matizado de golpe de líquido. Una solución que palia en parte estos efectos, y que hay que provocar antes de realizar la inversión del ciclo, consiste en efectuar en el evaporador un proceso de vacío previo, reduciéndose así la cantidad de líquido en circulación al mínimo, siendo más sencillo su control.
Desescarche por Resistencias Eléctricas
Este sistema es fácil de instalar y relativamente sencillo de regular y controlar, por lo que puede decirse que es el más generalizado. Se acopla un juego de resistencias eléctricas al evaporador, en contacto íntimo con las aletas, que se encargará, llegado el momento, de calentar el evaporador hasta licuar totalmente el hielo. Este sistema presenta algunos inconvenientes, como:
- Puede existir un calentamiento del fluido frigorígeno, en fase líquida, en el evaporador.
- Una vez terminado el deshielo, pueden permanecer las resistencias conectadas, con el peligro de que se estropeen al aumentar su temperatura en forma excesiva y anormal.
Control de Fin de Desescarche
Es importante tener en cuenta que la acumulación de escarcha sobre el evaporador depende de la cantidad de vapor de agua que tengan los productos almacenados, del porcentaje de humedad relativa del aire que pueda penetrar en la cámara por apertura de puertas, o por las fugas o fallos del aislamiento de la cámara, lo que permite asegurar que la acumulación de escarcha sobre el evaporador es bastante irregular, lo que obliga a disponer de tiempos de descongelación distintos para cada ciclo, objetivo que no es fácil de conseguir si sólo se controla la instalación con un temporizador.
Sabiendo que la fusión del hielo se produce a 0°C y que cuando el evaporador está a +5°C, se puede tener la seguridad de que está totalmente desescarchado. Por consiguiente, si se puede controlar la temperatura del evaporador de modo que un termostato interrumpa el ciclo de desescarche a esta temperatura, se habrá conseguido ajustar de modo fiable la duración del ciclo de calor a su tiempo justo, protegiendo de un modo sistemático toda la instalación. En consecuencia, no es suficiente el control proporcionado por el temporizador, sino que hay que complementarlo con un dispositivo de control de fin de desescarche. El temporizador tiene la misión de iniciar los períodos de desescarche y repartirlos de modo regular y automático según las necesidades de la regulación. La duración del ciclo de desescarche depende de la cantidad de hielo acumulado en el evaporador, que es un valor totalmente irregular, y cuya fusión se consigue por aporte de calor. Una vez fundido totalmente el hielo, esta aportación de calor es totalmente innecesaria y ocasiona un aumento de temperatura en el evaporador y, posiblemente, en la cámara. Si esta aportación de calor se efectuara por lluvia de agua, no tiene gran importancia la duración del ciclo de desescarche, puesto que en el mejor de los casos, el agua estará a una temperatura del orden de 30ºC a 35°C, valor máximo que podría alcanzar en el evaporador.