El condensador evaporativo equipa numerosas instalaciones de frío industrial. En verano, procura una temperatura de condensación inferior de 10 a 15 oC a la obtenida en general por un condensador de aire. Este tipo de condensador permite ganancias muy interesantes en potencia frigorífica y por tanto en economía de energía.
La gama de potencia de este condensador va de 40 a 6000 kW. Su tecnología está ilustrada en la seguiente image. Los vapores a condensar circulan por la batería tubular. Esta batería es continuamente mojada por un chorro de agua.
La corriente de aire ascendente, forzada a través del haz de tubos, provoca la evaporación de una parte del agua caída.
Esta evaporación quita calor a la batería y condensa así el fluido refrigerante.
La temperatura del agua del recipiente se sitúa generalmente entre 24 y 30 oC. A estas temperaturas, el calor latente de vaporización del agua es de unos 2433 kJ/kg, lo que significa que cada kilogramo de agua evaporado permitirá al condensador evacuar 2433 kJ.
...¿Cuál es el caudal de agua evaporada?
Si se conoce la potencia a evacuar Pk(Potencia condensador) el caudal evaporado De viene dado por:
Pk/2433= Kg/s
Así para un condensador que evacúa 100 kW, el caudal de agua evaporada será:
100/2433= 0,0411 Kg/s
O sea: 0,0411 x 3600 = 147,9 kg/hora
En la práctica, para hacer simple y rápido, se toman 1,5 litros/hora de agua evaporada por kW evacuado en el condensador.
La pérdida en agua por evaporación es compensada por un complemento exterior. El nivel de agua está controlado por un grifo con flotador cuyo caudal, por los motivos explicados a continuación, es muy superior al caudal evaporado.
Calidad del agua
Es bien conocido, el agua del grifo no está en estado puro; contiene, en solución, un cierto número de elementos como:
- sales : cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc.,
- sulfatos procedentes del ácido sulfúrico,
- carbonatos o sales procedentes de los ácidos carbónicos de los cuales algunos ( como el carbonato de calcio y de magnesio) no son solubles.
Es durante su trayecto por las capas subterráneas y al contacto con las rocas que el agua se carga de los diferentes elementos
Las partículas no solubles en el agua son responsables de las incrustaciones de las cañerías y es la cantidad en carbonato alcalino-terroso (no soluble) la que determina la dureza del agua.
la dureza del agua (o título hidrométrico TH) se expresa en una de las más comunes es en concentración de carbonato cálcico (mg CaCO3/l)
TH = (Ca²) + (Mg²) / 10 potencia - 4
esto quiere decir que corresponde a una cantidad de 10 mg de carbonato alcalino-terroso (CaCO3) por litro de agua.
El agua está clasificada en función de su título hidrométrico como:
- Blanda --------------hasta 10 °TH
- Media ----------------de 10 a20 °TH
- Dura -----------------más de 20 °TH
Los critérios de utilizacion son:
- de O a 30 °TH todos usos domésticos
- de 30 a 60 °TH uso industrial
- más de 60 °TH impropio para cualquier uso.
Concentración de impurezas en el recipiente del condensador
Como acabamos de explicar el calor es evacuado gracias al agua evaporada, y el nivel en el recipiente es mantenido por la toma adicional de agua. Ahora bien, sólo el agua se evapora; las sales minerales permanecen en el recipiente.
Eso significa que, si nos contentamos únicamente de reemplazar el agua evaporada, la dureza del agua del recipiente va a aumentar sin parar. A la larga, el condensador se incrustará y el circuito hidráulico será taponado por el fango, y nada funcionará.
Para evitar las disfunciones y para asegurar la longevidad de los condensadores evaporativos, e los fabricantes fijan límites de concentración para el agua que reside en el recipiente.
Esto es respetado gracias a una fuga continua de desconcentración, practicada en la descarga de la bomba de agua, y compensada por el agua de complemento que, mezclada a la del recipiente, permite reducir la concentración de depósitos y de sales minerales.
¿Cuál debe ser el caudal del agua adicional?
De ello se deduce que, para garantizar una dureza límite oTHmáx del agua del recipiente, el caudal del agua ad_icional Da debe incluir el caudal evaporado De y el caudal de desconcentración De.
El caudal adicional Da estará en función de la dureza máxima a obtener en el recipiente y de la dureza del agua adicional oTha; puede calcularse de la siguiente manera:
Si se considera que:
- Pk = 100 kW y como consecuencia De = 147,9 kg/h
- oTHmáx = 35 y oTHa = 12
Entonces :
Da= 147,9*(35/(35-12))=225Kg/h
¿Cuál será el caudal del desagüe de desconcentración?
El caudal a ajustar al nivel del desagüe De será evidentemente la diferencia entre el caudal adicional y el caudal evaporado.
De = Da - De = 225 - 147,9 = 77,1 litros/hora
Evidentemente, este caudal de 77, 1 1/h corresponde al funcionamiento en plena potencia; es posible pues ahorrar agua disminuyendo el caudal cuando la instalación funciona en carga parcial.
Es posible por ejemplo someter el caudal de desagüe a la variación de la resistividad del agua del tanque, pues esta propiedad está en función de la dureza del agua. Así, el agua a 12 °TH tiene una resistividad de unos 5 000 fl/em mientras que para 35 °TH sólo es de unos 2 000 fllem.
En la práctica, el técnico puede encontrarse en la situación de no conocer el grado hidrométrico y por tanto en la imposibilidad de determinar correctamente el caudal de desagüe. Procede entonces a un ajuste provisional, en acuerdo con las recomendaciones del fabricante del condensador:
Ajusta el caudal de agua de desconcentración para que sea al menos igual a la cantidad de agua evaporada; así la concentración de agua del condensador no sobrapasa el doble de la del agua adicional, lo que evitará la fijación de cal.
A saber:
Una limpieza mensual, del tanque y del filtro de aspiración de la bomba, es muy recomendado.
El consumo de agua de estos condensadores (incluyendo la desconcentración) es de unos 3 litros/hora por kW evacuado.
La temperatura de condensación del fluido refrigerante se sitúa entre 10 y 15 oC por encima de la temperatura húmeda del aire que entra en el condensador. Por ejemplo, en una zona donde la temperatura húmeda raramente sobrepasa los 21 oC, la temperatura de condensación no irá más allá de los 36 oC.
El recipiente de agua está protegido contra los riesgos de heladas durante las paradas por calentadores a inmersión accionados por un termostato exterior (ajuste: 2 a 5 oC).
La bomba de agua y la tubería están igualmente protegidas de las heladas por cordones calefactores.
Durante el invierno, cuando la potencia frigorífica se reduce y que la temperatura exterior es lo bastante baja, es posible parar la bomba y hacer funcionar el condensador utilizando sólo el ventilador.
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