La refrigeración por evaporación es el proceso de refrigerar vaporizando agua para eliminar el calor. El agua se evapora cuando recibe su calor latente de evaporación. El agua absorbe calor hasta que recibe su calor latente de evaporación, pero el medio caliente también pierde la misma cantidad de calor.

El sistema de refrigeración por evaporación hace un uso activo de esto. El principio de la refrigeración por evaporación también se utiliza en un lugar sorpresivamente familiar.

Por ejemplo, algunos automóviles de alto rendimiento están equipados con sistemas de inyección de agua para una refrigeración por evaporación, a fin de mejorar el rendimiento de refrigeración de los intercambiadores enfriados por aire combinados con turbocargadores.

En días de verano calurosos, rociar agua afuera es una forma de refrigeración por evaporación que utiliza calor evaporativo para reducir la temperatura de las superficies de caminos y otras superficies.

El agua incluso se puede evaporar a temperatura ambiente a presión atmosférica. En este caso, la masa de agua solo se evapora y no hierve. Por ejemplo, si se hierve y vaporiza el agua a 40 °C, esto se traducirá en la transmisión de grandes cantidades de calor iguales al calor latente de evaporación.

A presión atmosférica, el agua hierve a 100 °C. Entonces, si la presión desciende por debajo de la presión atmosférica... el punto de ebullición también desciende por debajo de los 100 °C. Esto se debe a que la temperatura de saturación es inferior a 100 °C. Los detalles se explican en Sistemas de calentamiento por vapor al vacío.

En el calentamiento por vapor al vacío, el vapor saturado a 100 °C o menos se utiliza como fuente de calor, mientras que en la refrigeración por vapor al vacío, se utiliza el fenómeno de ebullición que ocurre a 100 °C o menos.

SI bien técnicamente se encuentra en condiciones de vacío, la presión de saturación del vapor en el intervalo de temperatura utilizado en la refrigeración por evaporación al vacío se encuentra en el intervalo de varios kPa, y no es tan difícil bajar la presión a ese nivel. El problema es que en el proceso de refrigeración por evaporación, cuanto más se refrigera, mayores son las cantidades de vapor que se generan en la superficie de transmisión térmica, lo cual debe tratarse de alguna manera.

En este intervalo de presión, el volumen de vapor es mil o varios cientos de veces más grande que el del agua, por lo que la presión aumentará con rapidez si no se descarga el vapor generado. Si la presión aumenta, la refrigeración por evaporación ya no será posible a la temperatura deseada.

Por este motivo, el sistema de refrigeración por evaporación utiliza una bomba de vacío de alta capacidad que no solo puede crear vacío por aspiración de aire, sino que también descarga el vapor generado durante la refrigeración por evaporación.

Como se describió antes, la refrigeración por evaporación promueve la evaporación del agua en el intervalo de presión al vacío y logra un rendimiento de la transmisión térmica en el lado de refrigeración comparable al de calentamiento por vapor. En la industria, la refrigeración por evaporación se utiliza para los siguientes fines:

• Refrigerar de manera rápida y uniforme para reducir la formación de impurezas
• Aumentar el rendimiento de la producción mediante una refrigeración de alto rendimiento que elimina las reacciones exotérmicas.
• Reducir los tiempos por lote del proceso mediante una refrigeración más rápida

Además, al combinar tecnología de refrigeración por evaporación con calentamiento por vapor al vacío, es posible cambiar rápido entre una y otra, y se puede lograr un control de temperatura de alta precisión. Debido a su alta reproducibilidad y control, los sistemas de refrigeración por evaporación al vacío comúnmente se utilizan en las siguientes situaciones:

• Cuando el ajuste rápido de la temperatura es crucial, como en la mezcla de materias primas, en reacciones endo y exotérmicas, en la transmisión térmica en contenedores con agitador, etc.
• Cuando hay muchos servicios utilizados y se desea eliminar la variación de temperatura entre lotes de producción
• Cuando se necesita una determinación rápida de las condiciones del proceso para poner a prueba nuevos productos o para la producción actual
• Cuando se prueban varias condiciones de producción para el desarrollo de nuevos productos

Esperamos que haya disfrutado esta serie sobre control de vapor y calentamiento y refrigeración al vacío. El control eficaz del vapor puede permitir una productividad mejorada y tiempos por lote reducidos, a la vez que reduce el gasto de energía y el espacio de utilización del equipo.