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2 INTRODUCCIÓN La presente Guía Básica del Frigorista (instalador, mantenedor – reparador de instalaciones de Refrigeración y Climatización), está compuesta por las instrucciones de los equipos y componentes suministrados por los fabricantes, distribuidores de materiales y equipamiento de instalaciones frigoríficas No pretende ser un Manual de estudio, nos limitamos a recopilar la información suministrada de los componentes más comunes (para tenerla “a mano”) que venimos instalando en muestras instalaciones. Las marcas mencionadas están registradas y los artículos reproducidos son propiedad de los autores, es responsabilidad de la/s persona/s que descarguen el contenido, el uso que puedan hacer del mismo. La información aquí expuesta está recopilada de “buena fe”, no estando exenta de algún error tipográfico o de interpretación, con lo que aconsejamos se utilice como orientación y en ningún caso para la elaboración de estudios, proyectos o cálculos, los cuales se realizaran siguiendo los métodos contrastados y por técnicos cualificados. Parte de la información aquí expuesta, es susceptible de revisión, cambio, sustitución o eliminación, por lo que recomendamos consultar con los fabricantes o distribuidores de material frigorífico y otros que mencionamos al final en bibliografía, los cambios que se puedan producir. Agradecer a las marcas mencionadas su esfuerzo por poner al alcance de los instaladores, las informaciones de sus productos, sin las cuales no abría sido posible realizar esta Guía Básica. Un agradecimiento a Rocío Prellezo García y Roberto Catalá Murawski por su contribución en la trascripción y elaboración de esta guía básica. Un agradecimiento especial a los administradores de forofrio.com y equipo de moderadores, que se mencionan al final de esta guía, por su inestimada labor en la divulgación de conocimientos y apoyo a todos los técnicos en refrigeración y climatización a través del portal de internet www.forofrio.com , su apoyo a la cooperativa forofrio y a la unidad y defensa de todos los frigoristas. Casimiro Catalá Gregori
3 GUÍA RÁPIDA DE CONTENIDOS Y DE CONSULTA Esta Guía Básica del Frigorista, está compuesta por 15 Capítulos que tratan los diversos temas que inciden en las instalaciones y conocimientos básicos a tener en cuenta. Capitulo 1 CONCEPTOS BÁSICOS Este capítulo analiza los conceptos básicos de instalaciones de climatización, calefacción por combustión y diagrama psicrométrico Capitulo 2 FACTORES DE CONVERSIÓN E INFORMACIÓN TÉCNICA En este capítulo se tratan los conocimientos básicos de matemáticas, aritmética, sistemas de unidades, conversión de unidades etc. Capitulo 3 CONEXIÓN DE COMPONENTES En este capítulo tratamos el uso y manipulación de los materiales usados en la interconexión de los componentes de una instalación frigorífica o de aire acondicionado con tubería de cobre. Capitulo 4 CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD En este capítulo tratamos los conceptos básicos de electricidad como son el magnetismo, la carga eléctrica, circuito eléctrico, motores, protecciones etc. Capitulo 5 HERRAMIENTA En este capítulo tratamos de la herramienta necesaria para el ejercicio de nuestra actividad. Capitulo 6 CIRCUITO FRIGORÍFICO En este capítulo tratamos los conceptos básicos del circuito frigorífico y sus componentes, como son los diversos tipos de compresores, evaporadores, condensadores y elemento de expansión (capilar). Capitulo 7 COMPRESORES En este capítulo tratamos los compresores herméticos de Danfoss, se incluye tabla comparativa de diversos compresores herméticos. Capitulo 8 REGULACIÓN En este capítulo tratamos de los elementos de regulación del fluido refrigerante que componen la instalación frigorífica como son las válvulas de expansión, válvulas reguladores de presión, válvulas solenoide, válvulas reguladores del caudal de agua y filtros deshidratadores. NOTA: entendemos por regulación todo componente de la instalación que incide sobre la presión en el circuito frigorífico y no sobre el control.
4 Capitulo 9 CONTROL En este capítulo tratamos el control de la instalación frigorífica, partiendo de la composición y elaboración de los cuadros eléctricos y sus componentes externos como son los termostatos (electrónicos o de contacto), presostatos de control de presión de gas y aceite,. NOTA: entendemos por control, todo componente de la instalación que incide sobre el funcionamiento del compresor, resistencias, ventiladores, ciclos de desescarches etc. y nos ofrecen una información sobre el estado de la instalación. Capitulo 10 PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO En este capítulo tratamos de los procedimientos de puesta en marcha a seguir según el tipo de instalación, así como la carga de gas, protocolos de actuación en averías y tablas guía. Capitulo 11 ACEITES En este capítulo tratamos de los distintos tipos de aceites su aplicación y características, con procedimientos para su sustitución. Capitulo 12 GASES REFRIGERANTES En este capítulo tratamos la clasificación del los gases según el Reglamento de Seguridad de Instalaciones frigoríficas Capitulo 13 NORMAS (PRL) En este capítulo tratamos los conocimientos básicos de seguridad en prevención de riesgos laborales en instalaciones frigoríficas. Capitulo 14 TABLAS DE SATURACIÓN DE LOS GASES En este capítulo disponemos de las tablas de presión-temperatura de los gases más comunes. Capitulo 15 VARIOS (cálculos y diseño) En este capítulo nos introducimos en los conceptos básicos para el cálculo de cargas en cámaras frigoríficas, cálculo del coeficiente de trasmisión (K) etc.. AL FINAL DEL ÍNDICE, PARA UNA LOCALIZACIÓN MÁS RÁPIDA, TENEMOS UN ÍNDICE ALFABÉTICO DE: .- Cuadros de alarmas y de averías que se encuentran en la Guía Básica .- Tablas (listado de tablas de la Guía Básica) NOTA: en las actualizaciones de la Guía Básica y los capítulos independientes, se actualizan y amplían los datos contenidos en esta guía, que se pueden consultar en www.Catain.es y www.forofrio.com
Esta Guía Básica pertenece a………………………………………………
5 ÍNDICE 1 CLIMATIZACIÓN, CALEFACCIÓN Y PSICROMETRÍA ...................................................... 12 1 Conceptos básicos ..................................................................................................................... 12 1.1 Conceptos básicos de climatización ..................................................................................... 12 1.2 Concepción general de un sistema de climatización.......................................................... 14 1.3 Toma de datos para la estimación de potencias................................................................. 15 1.4 Observaciones para las bombas de calor ............................................................................ 16 1.5 Introducción a la calefacción .................................................................................................. 17 1.5.1 Que es la Calefacción? ....................................................................................................... 17 1.5.2 Distintos sistemas de calefacción ...................................................................................... 17 1.5.3 Según la forma de calefactar .............................................................................................. 18 1.5.4 sistema monotubo ................................................................................................................ 18 1.5.5 Sistema bitubular .................................................................................................................. 20 1.5.6 Calderas de condensación.................................................................................................. 20 1.5.7 Verdades y mentiras sobre las calderas de condensación ............................................ 23 1.5.8 Tipos de instalación ............................................................................................................. 24 1.5.9 Las virtudes de la condensación ........................................................................................ 28 1.5.10 Ahorro en calefacción ........................................................................................................ 29 1.5.11 Rendimiento de las calderas: ........................................................................................... 30 1.5.12 Calderas .............................................................................................................................. 32 1.6 Aire y psicrometría................................................................................................................... 35 1.6.1 Términos empleados: .......................................................................................................... 35 1.6.2 Manejo del diagrama psicométrico .................................................................................... 36 2 FACTORES DE CONVERSIÓN E INFORMACIÓN TÉCNICA ........................................... 42 2.11 Presión .................................................................................................................................... 52 2.15 Factores de Conversión ....................................................................................................... 54 2.32 Equivalentes de Refrigeración ............................................................................................. 69 2.33 Calor Específico..................................................................................................................... 70 2.6 Sistema Internacional (SI) ...................................................................................................... 46 2.7 Abreviaturas y Símbolos de Unidades ................................................................................. 47 2.8 Temperatura ............................................................................................................................. 49 3 CONEXIÓN DE COMPONENTES ........................................................................................... 78 3.1.1 Tubería de Cobre ................................................................................................................. 78 3.1.13 Proceso para Soldar .......................................................................................................... 82 3.1.4 Proceso de Soldadura Capilar............................................................................................ 78 3.1.9 El Soplete .............................................................................................................................. 80 3.5 Diseño y montaje de tuberías del circuito frigorífico ........................................................... 88 3.5.1 Introducción ........................................................................................................................... 88 3.5.2 Información general ............................................................................................................. 88 3.5.3 Limitaciones para sistemas de aire acondicionado ......................................................... 90 3.5.4 Limitaciones para bombas de calor ................................................................................... 90 3.5.5 Dimensionado de tuberías a/c y bomba de calor ............................................................ 91 3.5.6 Líneas frigoríficas - refrigerante R-404A ........................................................................... 91
6 4 CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD .................................................................... 110 4.1 ¿Qué es la electricidad? ....................................................................................................... 110 4.2 ¿Cómo se produce la electricidad?..................................................................................... 111 4.2 Condensadores ...................................................................................................................... 121 4.2.4 Los condensadores electrolíticos ..................................................................................... 122 4.3 Magnitudes Eléctricas ........................................................................................................... 111 4.3 Transformadores ................................................................................................................... 125 4.4 Corriente eléctrica ................................................................................................................. 112 4.4 Motores ................................................................................................................................... 125 4.5 Elementos de protección y control ...................................................................................... 133 4.5 Ley de Ohm ............................................................................................................................ 113 4.6 Potencia y energía eléctrica ................................................................................................. 114 4.7 Riesgos eléctricos ................................................................................................................. 136 4.7 Unidades, múltiplos y submúltiplos ..................................................................................... 115 4.8 Concepto de onda. ................................................................................................................ 116 4.8 Relación entre unidades (formulas) .................................................................................... 136 4.9 Espectro radio - eléctrico o electromagnético. .................................................................. 117 5 HERRAMIENTA ........................................................................................................................ 144 5.1 Herramienta General del frigorista ...................................................................................... 144 5.2 Relación de materiales de repuesto ................................................................................... 150 5.3 Elementos de protección individual de seguridad (epis) .................................................. 152 5.4 Instrucciones de seguridad y uso de los analizadores ..................................................... 157 5.4.1 Purgado de mangueras ..................................................................................................... 158 5.4.2 Lectura de las presiones de trabajo ................................................................................. 158 5.4.3 Vacío por toma de baja ..................................................................................................... 158 5.4.4 Vacío por toma de alta....................................................................................................... 158 5.4.5 Carga por baja .................................................................................................................... 158 5.6 Equipo de recuperación ........................................................................................................ 161 5.7 Detector de fugas MINI-LEAK.............................................................................................. 167 5.8 Detector de fugas TEK-MATE ............................................................................................. 167 5.9 Detector de fugas (por contraste de luz ultravioleta, spectroline)................................... 168 5.13 NTP 481: Orden y limpieza de lugares de trabajo .......................................................... 153 5.13.1 Introducción....................................................................................................................... 153 5.13.2 Alcance y desarrollo ........................................................................................................ 153 5.13.3 Eliminar lo innecesario y clasificar lo útil ...................................................................... 154 5.13.4 Acondicionar los medios para guardar y localizar el material fácilmente ................ 154 5.13.5 Decisión de las localizaciones más apropiadas .......................................................... 155 5.13.6 Identificación de localizaciones ...................................................................................... 155 5.13.7 Evitar ensuciar y limpiar enseguida ............................................................................... 156 5.13.8 Crear y consolidar hábitos de trabajos en orden y limpieza ...................................... 157 6 CIRCUITO FRIGORÍFICO ....................................................................................................... 170 6.1 Estados de la materia ........................................................................................................... 170 6.2 Ciclo de compresión .............................................................................................................. 172 6.2.1.19 Compresión por escalones .......................................................................................... 181 6.2.1.2 Compresor ....................................................................................................................... 172 6.3.1 Evaporador .......................................................................................................................... 182 6.4.1 Condensador....................................................................................................................... 184
7 6.5 Expansión ............................................................................................................................... 187 6.5.3 Selección del tubo capilar ................................................................................................. 190 7 COMPRESORES ...................................................................................................................... 200 7.1 Compresores Herméticos Danfoss ..................................................................................... 200 7.12 Temperatura de condensación .......................................................................................... 211 7.3.1 Compresores “F“ ................................................................................................................ 201 7.3.2 Compresores “FT“ .............................................................................................................. 202 7.3.3 Compresores “G“ ................................................................................................................ 202 7.3.4 Compresores “CL / DL“ ..................................................................................................... 203 7.3.5 Compresores “K“ ................................................................................................................ 203 7.5 Características de arranque LST / HST ............................................................................. 205 8 REGULACIÓN .......................................................................................................................... 214 8.1 Válvulas de expansión termostáticas ................................................................................. 215 8.2 Válvulas de solenoide ........................................................................................................... 220 8.4 Válvulas de inversión de ciclo .............................................................................................. 226 8.9 Filtros secadores y visores de líquido................................................................................. 229 8.10 Reguladores de presión KV ............................................................................................... 238 8.10.2 Regulador de presión de evaporación .......................................................................... 238 8.10.3 Regulador de presión de condensación KVR .............................................................. 239 8.10.4 Regulador de presión de aspiración KVL ..................................................................... 240 8.10.5 Regulador de capacidad tipo KVC................................................................................. 240 8.10.6 Regulador de presión de recipiente............................................................................... 241 8.10.8 Instalación y ajuste de los KV ........................................................................................ 242 8.11 Válvulas presostática de agua........................................................................................... 248 9 CONTROL ................................................................................................................................. 254 9.1 Cuadros de maniobras eléctricas ........................................................................................ 254 9.2 Presostato diferencial de aceite, ......................................................................................... 268 9.3 Termostatos............................................................................................................................ 272 9.3.3 Termostato KP con sensor cilíndrico ............................................................................... 273 9.4 Presostatos ............................................................................................................................. 277 10 PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO ................................................................... 288 10.1.1 Acciones previas al arranque ......................................................................................... 288 10.1.2 Arranque de la instalación .............................................................................................. 289 10.3 Vacío en el sistema de refrigeración ................................................................................ 291 10.3.1 Tiempo de vacío ............................................................................................................... 291 10.3.2 Niveles diferentes de vacío ............................................................................................. 291 10.3.3 Se puede obtener dos tipos diferentes de vacío ......................................................... 291 10.3.4 Selección de las bombas ................................................................................................ 291 10.3.5 Tamaño de una bomba de vacío ................................................................................... 292 10.3.6 Valor del vacío .................................................................................................................. 292 10.3.7 Tés de caída de vacío: .................................................................................................... 292 10.3.8 Reconocer la diferencia entre fuga y evaporación leyendo el vacuometro ............. 293 10.3.9 Gas ballast ........................................................................................................................ 293 10.4 Carga de gas refrigerante .................................................................................................. 293 10.4.1 Por baja presión (gases puros o azeotrópicos) ........................................................... 293 10.4.2 Por alta presión (gases zeotrópicos) ............................................................................. 294 10.4.3 Detección y reparación de una fuga de gas ................................................................. 294
8 10.4.4 Recogida de gas refrigerante ......................................................................................... 296 10.4.5 Limpieza del circuito ........................................................................................................ 298 10.4.6 Cambio de compresor quemado .................................................................................... 298 10.4.7 Cambio de compresor desgastado ................................................................................ 299 10.4.8 Cambio de evaporador .................................................................................................... 299 10.4.9 Cambio de condensador ................................................................................................. 299 10.4.10 Cambio de presostatos ................................................................................................. 299 10.4.11 Cambio de válvula de expansión ................................................................................. 299 10.4.12 Cambio de filtro .............................................................................................................. 299 10.4.13 Cambio de visor ............................................................................................................. 300 10.4.14 Reparación en línea de baja ........................................................................................ 300 10.4.15 Recuperación de refrigerante ....................................................................................... 300 10.4.16 Cambio de refrigerante en una instalación................................................................. 307 10.10 Trabajos de mantenimiento ............................................................................................. 310 10.11.4 Averías de funcionamiento y su reparación ............................................................... 312 11 ACEITES 11.1 Lubricación y Refrigeración................................................................................................ 338 11.2 Lubricación de compresores .............................................................................................. 338 11.3 Tipos de aceites refrigerantes ........................................................................................... 340 11.4 Relación entre refrigerantes y lubricantes ....................................................................... 341 11.5 Clasificación y Aplicaciones de los Aceites Lubricantes ................................................ 343 11.6 Medidas para garantizar el retorno del aceite ................................................................. 345 11.7 Extracción e introducción de aceite en el sistema .......................................................... 347 11.8 Control de acidez del aceite............................................................................................... 348 11.9 Procedimiento para cambio de aceite .............................................................................. 350 11.10 Problemas con el Aceite (Resumen) .............................................................................. 348 12 GASES REFRIGERANTES .................................................................................................. 352 12.1 Refrigerantes para instalación nueva según aplicación................................................. 355 12.2 IF02.. Clasificación de los Refrigerantes .......................................................................... 355 12.3. Clasificación en función de sus efectos sobre la salud y seguridad. .......................... 355 12.4. Clasificación en función de su inflamabilidad. ................................................................ 355 12.5. Clasificación en función de la toxicidad. ......................................................................... 356 12.5. Grupos de seguridad. ........................................................................................................ 356 13 PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES EN INSTALACIONES ............................. 366 13.1 Conceptos Básicos: ............................................................................................................ 366 13.2.2 Accidente de trabajo ........................................................................................................ 367 13.2.3 Enfermedades Profesionales ......................................................................................... 367 13.3.2 Obligaciones del empresario: ......................................................................................... 368 13.3.3 Obligaciones de los trabajadores................................................................................... 370 13.4 Los equipos de protección individual ................................................................................ 370 13.5.1 La seguridad en máquinas.............................................................................................. 372 13.5.5 Riesgos más frecuentes en la utilización de máquinas herramientas. ..................... 374 13.6.1 Seguridad en operaciones de manutención. ................................................................ 377 13.7 Trabajo de Soldadura y Oxicorte. ..................................................................................... 381 13.9 MANUAL DE PRIMEROS AUXILIOS ............................................................................... 382 13.9 Recomendaciones ............................................................................................................... 382 13.9.1 Heridas superficiales ....................................................................................................... 382
9 13.9.2 Hemorragias externas ..................................................................................................... 382 13.9.3 Hemorragias internas ...................................................................................................... 382 13.9.4 Accidentes producidos por electricidad ........................................................................ 382 13.9.5 Quemaduras graves ........................................................................................................ 383 13.9.6 Quemaduras leves ........................................................................................................... 383 13.9.7 Lesión por cuerpos extraños .......................................................................................... 383 13.9.9 Lesiones por cortes o golpes.......................................................................................... 383 14 TABLAS DE SATURACIÓN DE LOS GASES .................................................................. 386 14.1 R-12, R-409A, R-401A, R-413A ........................................................................................ 386 14.10 R-428A, Isceon89, R-406, R-427A ................................................................................. 395 14.11 Guía de aplicación de los Refrigerantes RS ................................................................. 396 14.2 R-502, R-408A, R-402A, R-403B ...................................................................................... 387 14.3 R-402B, R-22, R-417A, R-134a ........................................................................................ 388 14.4 R-410A, R-407C, R-404A, R-507...................................................................................... 389 14.5 R-717, R-422D, R-422A, R-413A...................................................................................... 390 14.6 DI-36, DI-44, R-600a, R-290, R-143a, R-13B1 ............................................................... 391 14.7 R-23, R-32, R-124, R-125, R-152a, R-227 ...................................................................... 392 14.8 R-123, 365mfc, ES36, R-500, FX-57, FX-80 ................................................................... 393 14.9 R-246A, R-424A, R-434A ................................................................................................... 394 15 VARIOS (cálculo y diseño) ................................................................................................. 400 15.1.1 Carga total de refrigeración: ........................................................................................... 400 15.1.11 Conservación a baja temperatura de productos congelados: ................................. 404 15.1.2 Cálculo de pérdidas a través de las paredes: .............................................................. 400 15.1.3 Pérdidas por servicio: ...................................................................................................... 401 15.1.4 Pérdidas por calor debido a motores eléctricos:.......................................................... 401 15.1.5 Pérdidas por carga de género: ....................................................................................... 401 15.1.6 Pérdida por reacción y renovación de aire en frutas y verduras: .............................. 402 15.1.7 Obtención de la carga total: ............................................................................................ 402 15.1.8 Enfriamiento de líquidos y salmueras: .......................................................................... 403 15.1.9 Enfriamiento por Frigoríferos: ......................................................................................... 403 15.1.10 Congelación: ................................................................................................................... 403 16.1.15 Calculo del Coeficiente de Transmisión Térmica (K)................................................ 407 16.1.16 Ábaco para el cálculo de tuberias de agua ................................................................ 430 CUADROS DE AVERÍAS Y TABLAS DE LA GUÍA Cuadro averías equipos frigoríficos automáticos: ................................................................... 317 Cuadro de averías de funcionamiento de instalaciones frigoríficas ...................................... 313 Cuadro de localización de averías de termostatos KP ........................................................... 276 Cuadro de localización de averías en presostatos KP ........................................................... 283 Cuadro de localización de averías en reguladoras de presión KV ....................................... 246 Cuadro de Localización de averías en válvulas solenoide .................................................... 223 Cuadro de localización y reparación de averías en filtros y visores ..................................... 236 Cuadro de Problemas Evaporación.......................................................................................... 323 Cuadro de problemas Compresor.............................................................................................. 325 Cuadro de Problemas Condensación ....................................................................................... 317 Cuadro de Problemas de Rendimiento ..................................................................................... 334 Cuadro de selección de filtro deshidratador Danfoss a instalar ............................................ 237
10 Cuadro localización averías en válvulas presostaticas de agua ........................................... 252 Listado de construcción de cámaras de obra .......................................................................... 406 Taba de aceites (originales) 1/2 ................................................................................................. 344 Taba de aceites sustitutivos ....................................................................................................... 345 Tabla 2,10 Factores de conversión unidades de Caudal ......................................................... 60 Tabla 2,11 Factores de conversión unidades de Velocidad Lineal ......................................... 61 Tabla 2,12 Factores conversión unidades Aceleración Lineal ................................................ 61 Tabla 2,13 Factores de conversión unidades de Fuerza ......................................................... 62 Tabla 2,14 Factores de conversión, unidades de Volumen Especifico .................................. 63 Tabla 2,15 Factores de conversión unidades de Densidad ..................................................... 64 Tabla 2,16 Factores conversión, unidad. de Trabajo, energía y calor ................................... 65 Tabla 2,17 Factores de conversión unidades de Potencia ...................................................... 66 Tabla 2,18 Factores de conversión unidades de Viscosidad................................................... 67 Tabla 2,19 Factores de conversión unidades de Entalpía ....................................................... 68 Tabla 2,20 Factores de conversión unidades de Entropía ....................................................... 68 Tabla 2,21 Factores conversión, unidades de trasferencia de Calor ..................................... 69 Tabla 2,22 Calores específicos promedio de algunas sustancias .......................................... 71 Tabla 2,22 Factores de conversión unidades de Refrigeración .............................................. 69 Tabla 2,23 Factores de conversión unidades de Calor Especifico ......................................... 70 Tabla 2,7 Factores de conversión unidades de Área ............................................................... 56 Tabla 2,8 Factores de conversión unidades de Volumen ........................................................ 57 Tabla 2,9 Factores de conversión unidades de Masa y Peso 1/2 .......................................... 59 Tabla 2.1 (15.1) Unidades básicas del sistema Internacional ................................................. 45 Tabla 2.1 Unidades básicas del sistema Internacional ............................................................. 45 Tabla 2.1a Unidades derivadas del SI con nombres especiales ............................................. 46 TABLA 2.2 Unidades comunes derivadas de SI........................................................................ 47 Tabla 2.5 Factores de conversión unidades de presión ........................................................... 53 Tabla 2.6 Factores de conversión unidades de Longitud ......................................................... 54 Tabla 3.5 Características de la soldadura .................................................................................. 87 Tabla comparativa compresores Herméticos ........................................................................... 212 Tabla compatibilidad aceites con gases 2ª .............................................................................. 342 Tabla compatibilidad de aceites con gases 1ª ................................................................................. 341 Tabla de asignación de colores ARI .......................................................................................... 363 Tabla de Clasificación de los Refrigerantes ............................................................................. 358 Tabla de conductividad térmica de distintos materiales ......................................................... 409 Tabla de Intensidad máxima admisible, en amperios, para cables flexibles. ...................... 119 Tabla de renovaciones de aire en locales habitados .............................................................. 412 Tabla de Valores de la conductancia K de aislamientos de paredes, suelos y techos ...... 401 Tabla equivalencia conducto circular con rectangular ............................................................ 414 Tabla orientativa de necesidades frigoríficas en cámaras ..................................................... 405 Tabla-2.3 Abreviaturas y símbolos .............................................................................................. 48 Tablas de diámetro de capilar (LBP) ......................................................................................... 193
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12 1 CLIMATIZACIÓN, CALEFACCIÓN Y PSICROMETRÍA 1 CONCEPTOS BÁSICOS 1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE CLIMATIZACIÓN Breve evolución histórica Desde la prehistoria el hombre ha tenido la necesidad de protegerse de las inclemencias del tiempo, buscando cuevas para alojarse y usando el fuego para calentarse Así, obviamente la primera forma de calefacción fue el fuego. La adición de una chimenea fue la primera aportación en la evolución de los sistemas de calefacción. Aunque la producción de calor se ha dado en los edificios desde antiguo, principalmente a través del fuego, la producción de frío ha tardado más en desarrollarse. No fue hasta la primera mitad del siglo XIX cuando se desarrollaron los primeros inventos de la producción mecánica de frío.
Así, en un principio la climatización se entendía como un control de la temperatura. Bastaba con calentar o enfriar el ambiente para alcanzar unas condiciones de confort. Recientemente la necesidad de controlar otras propiedades del ambiente, como son: la humedad relativa, la velocidad del aire, la pureza del aire y el nivel de ruido de la instalación INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN à aquellas instalaciones que tienen por objeto controlar y mantener, dentro de ciertos límites, la temperatura y la humedad de los locales, garantizar una pureza suficiente del aire ambiente (mediante la ventilación), y asegurar un movimiento del aire interior con el mínimo ruido. • La temperatura se puede controlar calentando (aportando potencia térmica) o enfriando (extrayendo potencia térmica) el aire. • La humedad del aire, vapor de agua contenido en el aire, se puede controlar añadiendo o reduciendo el contenido en vapor de agua (humidificación o deshumidificación). • La pureza o calidad del aire es controlada mediante la eliminación de partículas contaminantes indeseables con filtros u otros dispositivos o mediante ventilación, introducción de aire exterior en el recinto climatizado. Normalmente, ambos métodos son utilizados conjuntamente. • El movimiento del aire interior, en cuanto a su velocidad, se controla mediante un adecuado sistema de distribución del aire.
13 • El control de ruido puede considerarse como una función auxiliar del sistema de climatización, pero resulta esencial, al menos, controlar el ruido generado por la propia instalación. Consumo energético
Aplicaciones Es común subdividir las instalaciones de climatización en dos grandes grupos, según cuál sea el objeto de la instalación: Instalaciones Industriales, aquellas en las que se trata de acondicionar unos locales para que un determinado proceso se desarrolle en óptimas condiciones para el producto objeto del proceso, siendo prioritario el producto sobre las personas que puedan trabajar en dicho ambiente (ejemplos: industrias: farmacéutica, alimenticias, electrónicas, etc.). Instalaciones de confort, se denomina así este nombre a aquellas instalaciones destinadas a situar al género humano en un ambiente que le permita desarrollar sus actividades cotidianas, en un ambiente más adecuado a sus necesidades que el ambiente exterior. La necesidad de la climatización no sólo reside en proporcionar el confort humano, son requeridas también para: • Aumentar la productividad • Refrigeración de salas de informática y cuadros eléctricos • Crear un ambiente confortable en comercios y hoteles, que les de ventajas sobre sus competidores • Como complemento para hacer más atractivo un producto, por ejemplo: coches, viviendas, oficinas en alquiler o venta.
14 • Procesos industriales donde se requiere un control estricto del ambiente (Fabricación de productos farmacéuticos, Fabricación de productos electrónicos, Producción de papel y algodón, Manipulación de alimentos • En centros de salud para conseguir condiciones de esterilización. 1.2 Concepción general de un sistema de climatización Se puede definir por climatización el control mecánico de un ambiente interior de un local, con objeto de mantener reguladas las siguientes propiedades: Temperatura, Humedad relativa, Velocidad, Pureza del aire, Nivel sonoro.
Para cumplir esta misión la mayoría de los sistemas de climatización cuentan con los siguientes componentes básicos: • Una fuente de calor: que añade potencia térmica a un fluido.
15 • Una fuente fría: que extrae potencia térmica a un fluido. • Un sistema de distribución. • Dispositivos que proporcionen el movimiento del fluido de trabajo. • Dispositivos que realicen la función de transferencia de potencia térmica entre el fluido de trabajo y el local climatizado El proceso de diseño de una instalación consistirá pues en: 1. Toma de datos del edificio o locales a climatizar 2. Cálculo de las cargas tanto en refrigeración como en calefacción 3. Conocer los deseos del cliente en cuanto al servicio que espera y su disposición de inversión. 4. Elección del sistema más adecuado: 5. Selección y dimensionado de los elementos de la instalación. 1.3 TOMA DE DATOS PARA LA ESTIMACIÓN DE POTENCIAS FRIGORÍFICAS SITU “EN AIRE ACONDICIONADO
“IN
La potencia frigorífica de un aire acondicionado se puede obtener P en Kcal/h = Q * Pe * Δt * Ce o bien P = Kg/h * ΔE donde Q = caudal de aire en m3/h Pe = peso específico del aire (1,24 Kg./m3) El producto Q * Pe = Kg/h Δt = diferencia de temperatura entrada – salida del evaporador Ce = calor especifico del aire (0,24 Kcal/KgºC) ΔE = diferencia de entalpías El producto de Δt * Ce es la diferencia entre el calor entálpico antes y después de atravesar el aire al evaporador. También se pueden obtener en el diagrama psicométrico. EJERCICIO Hallar la potencia frigorífica de una máquina sabiendo:
Entrada del aire 12ºC Salida del aire 1ºC Velocidad media 51/11 = 4,63 m/seg.
16 S = b * h = 900 mm * 500 mm = 0,45m2 Q = V * S = 4,63 m/seg * 0,45 m2 = 2,07 m3/seg * 3600 seg = 7452 m3/h P = Q *Pe * Δt * Ce = 7452 m3/h *1,2 Kg/m3 * 11ºC * 0,24 Kcal/Kgªc = 24394 Kcal/h 1.4 OBSERVACIONES PARA LAS BOMBAS DE CALOR * Durante el desescarche, según la región donde este instalada la bomba de calor, el ventilador de la batería interior podrá estar: Parado En marcha sin resistencias de apoyo En marcha con resistencias de apoyo * Para obtener mayor rendimiento de una batería, estas deberán disponer de válvula de expansión, con sus válvulas de retención, aunque encarezca el equipo, empleándose el capilar para pequeñas potencias. * La escarcha empieza a aparecer en las baterías exteriores cuando la temperatura desciende entre 7ºC y 1ºC, por debajo de este valor, el grado de escarcha disminuye puesto que la humedad del ambiente también disminuye. La escarcha es muy lenta en temperaturas inferiores a -7ºC. * El inicio de un desescarche ideal, debe ser cuando la batería este escarchada en un 50% ó 60%. Resulta difícil generar una señal adecuada que nos confirme este porcentaje de escarcha. * Las bombas de calor emplean para efectuar el ciclo de desescarche, un temporizador tiempo-temperatura. Este se inicia cuando el sensor detecta temperaturas por debajo de 2ºC y se termina cuando el sensor alcanza la temperatura de 12ºC. * Durante el ciclo de desescarche en las bombas de calor aire-aire y aire-agua, el ventilador exterior se detiene para facilitar el desescarche * En los ciclos de calor el refrigerante circula más lento. Esto es debido a que por ejemplo en invierno, el evaporador es azotado con aire frío y no es capaz de evaporar todo el refrigerante * El recalentamiento ideal en las bombas de calor es de 5ºC a 8ºC * El separador de partículas liquidas ha de estar siempre entre la inversora y la aspiración del compresor. No es conveniente que reciba mucho calor, pues se deterioraría un revestimiento interior anticorrosivo. * Los deshidratadores deberán ser de doble sentido * Los presostatos de alta se tararan a unos 25bar para el R-22 * La temperatura máxima en compresión está situada en la placa de válvulas de alta, punto donde se puede carbonizar el aceite si la temperatura es elevada. * Antes de arrancar un compresor, sobre todo los de grandes potencias, en bomba de calor tienen que estar conectadas las resistencias de caldeo de aceite. * El cárter debe estar 5ºC mas caliente que la temperatura ambiente que rodea al compresor, con el fin de expulsar el refrigerante que contenga el aceite. * El termostato ambiente exterior viene tarado a 0ºC. Este determina cuando debe conectarse las resistencias eléctricas de emergencias o de apoyo, en función con la
17 temperatura exterior. Estos termostatos se emplean en climas muy fríos en los que la bomba de calor no es capaz de cumplir los requisitos de calefacción requeridos. 1.5 INTRODUCCIÓN A LA CALEFACCIÓN 1.5.1 Que es la Calefacción -Es una forma de climatización que consiste en satisfacer el equilibrio térmico cuando existe una pérdida corporal de calor, disipada hacia el ambiente, mediante un aporte calórico que permite una temperatura ambiente confortable. Éstos sistemas son destinados a climatizar, mayormente en invierno, los ambientes interiores de los edificios, casas, locales comerciales. -La misión de la calefacción es la de regular la pérdida de calor en el ser humano en épocas frías. Esto también requiere conocer otros factores que afectan el bienestar térmico, además de la ropa y la actividad realizada. -Actualmente hay diversos sistemas de calefacción. Según la extensión: o Calefacción unitaria o Calefacción centralizada o Calefacción urbana Según la forma de calefactar: o Calefacción por agua o Calefacción por vapor o Calefacción por aire o Calefacción eléctrica o Calefacción por fibra de carbono Según el sistema utilizado: o Calefacción con radiadores o Calefacción por suelo radiante o Calefacción con bomba de calor (aire) 1.5.2 DISTINTOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN SEGÚN EXTENSIONES -Calefacción unitaria: Sistema de calefacción ubicado en un recinto, generalmente en el centro, abastecido por energía eléctrica o un combustible líquido. También llamada calefacción de espacio. -La Calefacción centralizada: es un sistema de climatización que sirve a varios locales sean o no de una vivienda. Si todos los locales son de una única unidad de consumo (una vivienda, por ejemplo), se llamaría calefacción individual; si pertenecen a varias unidades de consumo (viviendas u oficinas) se llama calefacción colectiva. Suele utilizarse en edificios de viviendas. Las principales ventajas son la mayor eficiencia y que la mayoría de lo vecinos no se debe preocupar del mantenimiento de los generadores. También, que en muchos casos, los grandes consumidores tienen precios mejores para la energía utilizada, lo que produce un ahorro económico que puede ser importante (por ejemplo, en España, el gas natural tiene un precio por unidad de energía un 20...30% inferior para una calefacción central de edificio que para las individuales). -La Calefacción urbana: es aquella en que el calor (la energía térmica) se distribuye por una red urbana, del mismo modo en que se hace con el gas o el agua.
18 Desde una central de producción de calor, se distribuye agua caliente, por medio de conducciones aisladas térmicamente, hacia las subcentrales de edificio donde, con un intercambiador, se prepara el agua con las características (presión y temperatura) propias de la instalación del edificio. Ésta subcentral es como cualquier central térmica de edificio, pero con el intercambiador en lugar de calderas. El agua que ha perdido una parte del calor que transportaba, vuelve a la central de producción para ser recalentada y reenviada a la red. 1.5.3 SEGÚN LA FORMA DE CALEFACTAR - Calefacción por agua: Se trata de un sistema de calefacción en el que el calor se produce en una caldera situada en un local específico y el calor, por medio de un caloportador (generalmente agua), se distribuye a unos elementos terminales, generalmente radiadores o suelos radiantes, que emiten el calor a los ambientes que lo requieren. La elección del agua como caloportador se debe a que es una sustancia barata, común en todas las edificaciones y, sobre todo, su calor específico es el mayor entre todas las sustancias conocidas, por lo que requiere un caudal menor que cualquier otra sustancia para transportar la misma cantidad de calor. -Calefacción de vapor: Es una variante de los sistemas de calefacción en el que el caloportador es agua en fase de vapor en lugar de agua en fase líquida. Fue muy utilizado antiguamente pero con el tiempo se está abandonando, aunque aún hay muchas instalaciones en funcionamiento en muchos países. Su constitución es semejante a los sistemas de calefacción por agua caliente: la caldera lleva el agua a la temperatura de evaporación y el vapor recorre los emisores sin necesidad de bomba u otro artificio mecánico. Al enfriarse vuelve a la fase líquida y, condensado, el caloportador vuelve a la caldera por gravedad, para lo que la red de tuberías debe tener pendientes hacia ella. Por la misma razón las tuberías de ida suelen ser más gruesas que las de retorno. En los radiadores, en vez de purgar aire de su parte superior debe purgarse el agua condensada en su parte inferior. -Calefacción por aire : Sistema de calefacción que consiste en que el aire calentado en una caldera se distribuye a los difusores mediante un ventilador. .Calefacción eléctrica: Sistema de calefacción que es producida a través de la electricidad. -Calefacción por fibra de carbono: Sistema de calefacción producida por hilos de carbono que emite el calor por la superficie del suelo. Este sistema es el denominado suelo radiante. 1.5.4 SISTEMA MONOTUBO El sistema consiste básicamente en un anillo simple que va intercalando emisores a lo largo de su recorrido. Los emisores se conectan a los "bucles" en los que conecta con el anillo solo en un punto, dónde se coloca una válvula doble que permite la conexión y reglaje del tubo de entrada y la del de salida. El anillo suele tener un diámetro constante. Es apropiado para pequeñas instalaciones. No se aconseja la colocación de más de siete radiadores al mismo anillo.
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20 1.5.5 SISTEMA BITUBULAR En este sistema no se reutiliza el agua que ya ha pasado por un radiador como ocurre en el sistema monotubular sino que se recoge mediante una red paralela para ser reconducida a la caldera. En este sistema no hay limitación en el número de radiadores. Es el apropiado para grandes instalaciones.
1.5.6 CALDERAS DE CONDENSACIÓN La Condensación: El proceso de condensación es un cambio de fase de una sustancia del estado gaseoso (vapor) al estado líquido. Este cambio de fase genera una cierta cantidad de energía llamada “calor latente”. El paso de gas a líquido depende, entre otros factores, de la presión y de la temperatura. La condensación, a una temperatura dada, conlleva una liberación de energía, así el estado líquido es más favorable desde el punto de vista energético.
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Comparemos los distintos sistemas Con una caldera clásica de tipo atmosférico, una parte no despreciable de dicho calor latente es evacuada por los humos, lo que implica una temperatura muy elevada de los productos de combustión del orden de 150°C. La utilización de una caldera de condensación permite recuperar una parte muy grande de ese calor latente y esta recuperación de la energía reduce considerablemente la temperatura de los gases de combustión para devolverle valores del orden de 65°C limitando así las emisiones de gas contaminantes. Poder Calorífico Inferior (PCI) y Poder Calorífico Superior (PCS) El poder calorífico inferior (PCI) indica la cantidad de calor que se puede producir con una cierta cantidad de combustible (sólido, líquido o gaseoso). Con este valor de referencia los productos de combustión están disponibles en estado gaseoso. El poder calorífico superior (PCS) contiene en comparación con el poder calorífico inferior un porcentaje de energía añadido en forma de calor por condensación de vapor de agua, el llamado “calor latente”. Utilizaremos como ejemplo un metro cúbico de gas.
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23 La caldera de condensación debe su denominación al hecho de que, para producir el calor, utiliza no sólo el poder calorífico inferior PCI de un combustible sino también su poder calorífico superior PCS. Para todos los cálculos de rendimiento, las normas europeas retuvieron como hace referencia el PCI. Utilizando el PCI para describir una caldera de gas de condensación, conseguimos rendimientos superiores a 100 gracias a la restitución del calor latente que representa el 11 %. Este método representa el solo medio de comparación entre las calderas clásicas y las calderas de condensación. Con relación a las calderas modernas a temperatura baja, es posible obtener rendimientos superiores del 15 %. Con relación a las instalaciones antiguas, los ahorros de energía pueden alcanzar el 40 %. Si se compara la utilización de energía de las calderas actuales con temperatura baja con la de las calderas gas a condensación, obtenemos el balance que sigue en calidad de ejemplo: Calor por condensación (calor latente) Con gas natural, la parte de calor por condensación es el de11 % con relación al PCI. Este valor queda inutilizado sobre las calderas a baja temperatura. La caldera de gas por condensación permite la utilización continua de este potencial de calor, gracias a la condensación del vapor de agua. Pérdidas por los vapores (calor sensible) De las calderas a baja temperatura sale vapor a temperaturas relativamente elevadas entre 150 y 180ºC, produciéndose así una pérdida de calor de alrededor del 6 al 7 %. La disminución importante de la temperatura del vapor sobre las calderas de condensación a gas (temperaturas que pueden descender hasta 30º) permite la utilización de la parte de calor sensible del gas de combustión y reduce de manera importante las pérdidas por vapor. 1.5.7 VERDADES Y MENTIRAS SOBRE LAS CALDERAS DE CONDENSACIÓN Por falta de costumbre o por desconocimiento, España continúa atrás en la instalación de calderas de condensación en comparación con otros países europeos como Inglaterra o Alemania. En muchas ocasiones esta falta de decisión por parte de los usuarios de instalar una caldera de condensación se debe a que en torno a este tipo de calderas, circulan una serie de mitos que en la mayoría de los casos carecen de fundamento. Veamos algunos de los más comunes: · Las calderas de condensación son demasiado caras Falso. El precio de las calderas de condensación se ha reducido considerablemente en los últimos años. Hoy en día podemos adquirir una calderas de condensación al mismo precio que una caldera convencional. Además, la inversión merece realmente la pena si tenemos en cuenta el ahorro de combustible que este tipo de calderas garantiza a medio-largo plazo. · No son compatibles con sistemas ya instalados Falso. Las calderas de condensación pueden instalarse sin ningún problema sustituyendo una instalación anterior y son perfectamente compatibles con radiadores y suelo radiante. Tan sólo debe llevarse a cabo una buena limpieza del antiguo sistema de calefacción. · Su instalación es muy complicada La única diferencia entre una caldera de condensación y una convencional es que las primeras necesitan un desagüe para los restos de la condensación, consistente en un
24 simple tuvo de PVC. Por otra parte, su emplazamiento no tiene por qué ser distinto al de las calderas convencionales. Lo único que se debe tener en cuenta que el vapor que surge de la condensación puede ser visible en determinadas ocasiones, con lo que conviene colocar la salida de gases en un lugar donde no moleste este vapor. · Sólo obtienen un buen rendimiento cuando condensan No es cierto. Siempre tendrán mejor rendimiento que una caldera convencional estén condensando o no. Una caldera de condensación obtiene una eficiencia de rendimiento de entre un 84 y un 92 por ciento, comparado con una caldera tradicional, que obtiene un 78 por ciento y una caldera antigua que obtiene de 55 a 65 por ciento. · Las calderas de condensación requieren radiadores más grandes Nada más lejos de la realidad. En la gran mayoría de las instalaciones, los radiadores son ya de gran tamaño. Existe una ventaja marginal aproximadamente del 3 % que puede ser obtenida al aumentar el tamaño de los radiadores para un nuevo sistema, lo que facilitaría ligeramente la vuelta del agua refrigerada a la caldera y maximizaría el tiempo gastado en la condensación , pero esto es por lo general poco rentable y poco práctico. · Son menos fiables Falso. En Estados Unidos se lleva utilizando este tipo de caldera desde los años 80. En nuestro país todavía no son muy utilizadas, pero la tecnología actual y los años de experiencia en otros países europeos demuestran que este tipo de calderas funcionan igual de bien que las calderas tradicionales. · Son difíciles de mantener y reparar No es cierto. La única diferencia con las calderas convencionales es que hay que asegurarse de que el tubo de extracción esté limpio mientras esté activo. · Si no se instalan tantas calderas de este tipo es porque no hay mucha oferta Falso. El de las calderas de condensación es un mercado en alza en nuestro país. Existen una gran variedad de marcas que ofrecen calderas de condensación de diferentes características y cualidades. Consulte siempre a su instalador de confianza que le recomendará el modelo que mejor se adapte a sus necesidades. 1.5.8 TIPOS DE INSTALACIÓN Calefacción y Agua Caliente Sanitaria instalación de calefacción con caldera de condensación La caldera de condensación es un producto indicado para cualquier tipo de instalación para calefacción y/o agua caliente sanitaria, independientemente de la temperatura de trabajo, tipo de emisores, etc. En cualquier caso, el confort obtenido gracias a los márgenes de regulación, el ahorro de energía (rendimiento superior al 99 %) siempre serán muy superiores a los de las calderas con generador de combustión tradicional y, por supuesto, la emisión de elementos contaminantes a la atmósfera mucho menor. Son perfectas para el hogar ya que son muy silenciosas, con unos niveles sonoros inferiores a la reglamentación acústica.
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Ejemplo 1: Tomando como ejemplo una caldera con un depósito de 6 litros, y una potencia de calefacción de 30 kW, consumirá una potencia de agua caliente sanitaria de 24 kW con una producción ACS de 12 a 16 litros/minuto (delta T de 30°C, es decir, una diferencia de temperatura entre la entrada de agua fría, ejemplo 15°C, y la salida 45°C - Control por la norma europea EN 625). Calefacción + ACS con depósito de acumulación integrado (ejemplo 46 litros) Ejemplo 2: Tomando como ejemplo una caldera con un depósito de 46 litros, y una potencia de calefacción de 20 kW consumirá una potencia de agua caliente sanitaria de 25 kW con una producción ACS de 17 a 21 litros/minuto (delta T de 30°C o sea una diferencia de temperatura entre la entrada agua fría, ejemplo 15°C y la salida 45°C - EN 625). LA CAPACIDAD DE SUMINISTRO DE A.C.S SE MEJORA A CAUSA DEL DEPÓSITO DE 46 LITROS Instalación de suelo radiante Existen aplicaciones en que se potencian aún más los beneficios de esta caldera. Son aquellas donde por motivos de confort los emisores trabajan a menor temperatura o, simplemente, donde se necesitan sistemas poco contaminantes con objetivos ecológicos. Además, al trabajar a menos temperatura se mejora el rendimiento y por lo tanto se disminuye el consumo. El empleo de una caldera de condensación en instalaciones de suelo radiante es pues una aplicación idónea, puesto que al trabajar a baja temperatura el rendimiento será el máximo y la caldera no sufrirá problemas de condensaciones no controladas. Integración de las energías renovables Resulta asimismo interesante la combinación instalación solar - caldera de condensación. Dado que siempre va a ser necesario utilizar una energía alternativa a la solar, cuanto
26 menos contaminante sea ésta, mayor será la contribución hacia un desarrollo sostenible. Y lo que está claro es que las calderas que menos contaminan son las de condensación Diferentes tipos de calderas de condensación Con el fin de explotar el calor latente del vapor de agua contenido en los gases de combustión, estos últimos deben ser enfriados hasta una temperatura por debajo del punto de rocío. El aumento de la superficie de intercambio permite enfriar bastante los productos de combustión, permitiendo así la recuperación de dicho calor latente. El sistema de enfriamiento de los productos de combustión (el condensador) puede estar, integrado en la caldera o separado de ella.
27 Ejemplo de condensador no integrado en la caldera. Este condensador se coloca sobre el lugar de salida de los gases de combustión de la caldera: Figura 3. Ejemplo de condensador separado Un ejemplo de la economía de explotación:
28 1.5.9 LAS VIRTUDES DE LA CONDENSACIÓN La principal virtud de las calderas de condensación es que produce agua caliente a baja temperatura (40-60°C), con un alto rendimiento. Como hemos explicado en el apartado Principios Básicos de la Condensación , el rendimiento de estas calderas resulta ser superior al 100% (medido en las condiciones tradicionales, sobre el poder calorífico inferior), lo que puede resultar chocante, pero que es cierto. Sobre el poder calorífico superior (teniendo en cuenta el calor latente del agua) es, por supuesto, un rendimiento inferior al 100%.
El poder calorífico inferior, que no tiene en cuenta el calor de condensación del agua, se definió como el máximo calor que se podía obtener en una combustión racional sin poner en peligro la caldera. Como consecuencia de la menor temperatura del agua preparada, los emisores finales del calor deben tener mayor superficie de intercambio (radiadores más grandes) o ser de baja temperatura (suelos radiantes o calefacción por aire). En definitiva, permite obtener una cantidad de calor mayor a igualdad de combustible quemado, con un ahorro evidente. El aspecto medioambiental y la reducción de contaminantes Las calderas de condensación emiten una menor cantidad de sustancias contaminantes que una caldera convencional: los consumos pueden reducirse hasta el 30%, y las emisiones de NOx y CO hasta el 70%, lo que la convierte en un producto respetuoso con el Medio Ambiente. En respuesta a la conciencia internacional de los efectos nefastos sobre el medio ambiente vinculados a la actividad humana, los diferentes representantes de los países industriales así como de los países en vías de desarrollo, se reunieron en Kyoto en 1997 para definir un plan de acción con el fin de limitar las emisiones contaminantes de gases de efecto invernadero, que contribuyen al proceso de recalentamiento del planeta. Europa se comprometió a reducir un 8% las emisiones de gases de efecto invernadero para el próximo 2010. El compromiso de España es el de no incrementar las emisiones más de un 15% sobre el nivel de 1990.
29 Estadísticamente el impacto medioambiental del uso de la energía en el sector doméstico es responsable de más del 25% de las emisiones de CO2 a la atmósfera. Con las calderas a condensación, las emisiones contaminantes que contribuyen al efecto invernadero resultan 3 veces inferiores a las normas europeas vigentes, en respeto de los acuerdos de Kioto. Además, unidas al empleo de la energía solar constituyen una solución mucho menos contaminante y más económica, puesto que la solar es una energía gratuita, más allá del coste de la instalación. Las calderas de condensación en Europa Países como Holanda, Alemania o el Reino Unido han impulsado el uso de calderas de condensación, cuyas estadísticas de consumo reflejan unos porcentajes el 90, 70 y 71 por ciento, respectivamente. Mientras, en Francia, Italia y España, estos porcentajes son del 9, 6 y 0‟4 por ciento, respectivamente. 1.5.10 AHORRO EN CALEFACCIÓN REGULACIÓN: El mejor sistema para ahorrar en agua caliente y/o calefacción, es regular la temperatura de salida desde la caldera, para que no sea necesario mezclar con agua fría, o dicho de otra forma, adecuar la tª de salida del agua para las necesidades del servicio que se desea. Por lo general para ACS, no más de 50 ºC en el regulador de la caldera (imperativo usar grifería en la ducha termostático para conseguir la tª ideal y evitar tirar agua innecesariamente). Para calefacción de radiadores, no más de 65 ó 70 ºC. Para los sistemas de calefacción por suelo radiante, nunca mayor de 45 ºC (siempre usar termostato ambiente, y a no más de 21 ºC). En casa cada uno va como quiere, pero si quieres que el bolsillo no se resienta a final de mes, en casita con pijama y/o una bata encima, nada de mangas cortas y ropitas de verano. En cada estación abrigarse acorde a la misma. Siempre en una vivienda, hay gustos diversos, a quien le gusta ducharse con agua hirviendo y quien se baña en témpanos de hielo, pero cuanto menos mezclemos, más estamos ahorrando, ya que es una tontería calentar el agua en la caldera, que después voy a enfriar mezclándola con fría en el baño. Respecto a la calefacción, la potencia de la caldera se elige en base a unos cálculos precisos previos que habrá hecho el instalador acorde a las necesidades de la vivienda (ubicación, orientación, aislamiento, otros..). Muchas calderas permiten reducir o adaptar la potencia de la caldera a nuestras necesidades, mediante software o jumpers, en todo caso, y si tienes dudas, consulta con el SAT de la marca, que te DEBE aconsejará al respecto. EVITAR INCRUSTACIONES CALCÁREAS: Otro factor que origina un desgaste de nuestra caldera y aumenta el consumo, son las incrustaciones calcáreas. La cal se va depositando en las tuberías y hace de aislante térmico. Utilizar sistemas de descalcificación en lugares donde la dureza del agua sea muy elevada, reduce el consumo y aumenta la vida de la caldera. En el circuito de calefacción se recomienda utilizar sistema de vaso de expansión cerrados, precisamente
30 para evitar que el continuo rellenado de agua, aporte las incrustaciones de cal al circuito de calefacción. AISLAMIENTO: El aislamiento evita perdidas de calor de hasta un 20 % (orientativo), de nada sirve tener la caldera más eficiente del mercado, si después el calor se pierde por la puerta, ventanas, paredes, techos, etcs... Otro punto a tener en cuenta es el aislamiento de tubería, es importante adecuarlo a normativa para aprovechar el máximo rendimiento de la instalación y evitar pérdidas inútiles que no hacen otra cosa que engordar la factura del consumo energético. OTROS SISTEMA DE REGULACIÓN Y CONTROL: Otros sistemas que ayudan a reducir el consumo, son las válvulas de zona en viviendas casas grandes, o de varias plantas, las válvulas termostáticas en los radiadores, o las centralitas de control. Pero el sistema más utilizado es el termostato. La temperatura del termostato entre 18 y 21 grados, a partir de 21 grados el consumo se dispara casi exponencialmente. Tener un termostato de ambiente, ahorrará en nuestra factura de gas/gasoil o biomasa (otros). No escatimemos dinero a la hora de comprar un cronotermostato. Recuerda que el propósito de la calefacción, es que no pases frío, y no, que estemos semidesnudos por casa. 1.5.11 RENDIMIENTO DE LAS CALDERAS: Tener la caldera bien regulada ayuda a reducir el consumo, especialmente en las calderas de gasoil donde un reglaje correcto del quemador nos ayudará a ahorrar mucho combustible. Tener la caldea bien regulada en aire, para evitar la formación de (CO) ya que cada 1% de CO produce una reducción del 7 % del rendimiento (orientativo). En cuanto al resto de los gases: es inevitable la producción de ciertos compuestos como el CO2 todo y que hay ciertas calderas con muy baja emisión de gases contaminantes. Los valores de CO2 de referencia son: Gas Natural un 10,5% de CO2 como máximo Gasoil un 12,5% de CO2 como máximo Otro punto a destacar, es el del combustible, y aunque en gas no podemos elegir la calidad, si en gasoil donde existes varias calidades, con mayor o menor poder calorífico y un distinto rendimiento, sin olvidar que el precalentamiento del gasoil, sea cual sea su calidad, mejora el rendimiento. MANTENIMIENTO PREVENTIVO: Por cada milímetro de hollín, se aumenta un 3% el consumo de combustible, así que mantener cuerpos de caldera e intercambiadores limpios, también ayuda a reducir los consumos. Sería recomendable, como mínimo una limpieza de caldera anual. OTRAS BÁSICAS RESUMIDAS PARA AHORRO ENERGÉTICO: Una temperatura de 21 °C es suficiente para mantener el confort en una vivienda. En los dormitorios se puede rebajar la temperatura algún grado más durante la hr en que estemos acostados. Apague la calefacción por la noche y por la mañana no la encienda hasta después de haber ventilado la casa y haber cerrado las ventanas. Las válvulas termostáticas en radiadores y los termostatos programables son soluciones asequibles, fáciles de colocar y que pueden amortizarse rápidamente por los importantes ahorros de energía (entre un 8 y un 13%). Si se ausenta por unas horas del domicilio, reduzca la posición del termostato a 15 °C (la posición “economía” de algunos modelos corresponde a esta temperatura). No espere a que se estropee el equipo: un mantenimiento adecuado de la caldera
31 individual le ahorrará hasta un 15% de energía. Por otra parte, es obligatorio para calderas de gas, una revisión anual preventiva (Real Decreto 1027/2007 de 20 de julio). El aire contenido en el interior de los radiadores dificulta la transmisión de calor desde el agua caliente al exterior. Es conveniente purgar este aire al menos una vez al año, al inicio de la temporada de calefacción. En el momento que deje de salir aire y comience a salir sólo agua (gotas), habrá terminado la purga. Repetir la prueba un par de veces más después de salir esta agua para asegurar que en este radiador ya no hay aire/H2. Los radiadores deben estar montados-regulados-anclados en la pared, de tal forma que si ponemos encima un nivel de agua, la burbuja se desplazará totalmente hacia el lado donde está el purgador, si no es así, hay que regularlo en los tornillos que lo anclan en la pared. No cubra ni coloque ningún objeto al lado de los radiadores. Ello dificulta la adecuada difusión del aire caliente. Esto es fundamental para que el efecto de convección tenga lugar, de lo contrario, los radiadores no hacen su función y la habitación se mantendrá fría. Para ventilar completamente una habitación es suficiente con abrir las ventanas alrededor de no más de 5 minutos: no se necesita más tiempo para renovar el aire. Cierre las persianas y cortinas por la noche: evitará importantes pérdidas de calor. Hacer lo mismo por el día en las habitaciones que no se usen. La calefacción central colectiva, con medición y regulación individualizadas para cada una de las viviendas, es, desde el punto de vista energético y económico, un sistema mucho más eficiente que los sistemas individuales. Esto es relativo en términos generales, dependiendo de la administración y las normas que en cada comunidad aplique. Al margen de las calderas estándar, existen en el mercado otro tipo de calderas con rendimientos superiores: - Calderas de baja temperatura. - Calderas de condensación. A pesar de ser más caras que las convencionales (hasta el doble de precio), pueden producir ahorros de energía superiores al 25 %, lo que hace que se pueda recuperar el sobrecoste a corto y sobre todo a largo plazo. Invierte en calidad y recuperarás lo invertido con calidad de vida. En condiciones normales, es suficiente encender la calefacción por la mañana. Por la noche, salvo en zonas muy frías, se debe apagar la calefacción, ya que el calor acumulado en la vivienda suele ser más que suficiente (sobre todo si se cierran persianas, cortinas y hay buen aislamiento) para mantener por la noche, en los dormitorios, una temperatura entre 15 y 17 °C. Esta tª es relativa también en cuanto a las necesidades que en cada vivienda se den. Está claro que donde haya niños pequeños, esas temperaturas son frías. Mí recomendación va un poco más allá, y sería no bajar de 20 ºC nunca. No obstante, haced c/u la prueba y ajustar según proceda. Pequeñas mejoras en el aislamiento pueden conllevar ahorros energéticos y económicos de hasta un 30 % en calefacción y en aire acondicionado. Una capa de 3 cm de corcho, fibra de vidrio o poliuretano tiene la misma capacidad aislante que un muro de piedra de un metro de espesor. Si te haces una vivienda, recuerda esto como una prioridad fundamental, invertir en aislamiento, puede suponer mucho dinero en calefacción.
32 1.5.12 CALDERAS
Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado. Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. Las calderas son un caso particular de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas. Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas
33 son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como: Esterilización (tindarización), es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos. Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado. Generar electricidad a través de de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas. Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que e lsegundo genera vapor sobrecalentado. Tipos de caldera: Acuotubulares: son aquellas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida, y gran capacidad de generación. Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula fuego y gases producto de un proceso de combustión. Elementos, términos y componentes de una caldera •Agua de alimentación: -Es el agua de entrada que alimenta el sistema, generalmente agua de pozo o agua de red. •Agua de condensado: -Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor. •Vapor seco: -Vapor de óptimas condiciones. •Vapor húmedo: -Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada. •Condensador: -Sistema que permite condensar el vapor. •Estanque de acumulación: -Es el estanque de acumulación y distribución de vapor. •Desaireador: Es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera. •Purga de fondo: -Evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera. •Purga de superficie: -Evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera. •Fogón: -Alma de combustión del sistema. •Combustible: -Comburente que se transforma en energía calórica que permite la vaporización. •Agua de calderas: -Agua de circuito interior de la caldera cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada. •Ciclos de concentración: -Número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación. •Alcalinidad: -Nivel de salinidad expresada en ppm de CaCO3 que confiere una concentración de iones
34 carbonatos e hidróxilos que determina el valor de pH de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11.5. •Desoxigenación: -Tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas. •Incrustación: -Sedimentación de sólidos con formación de núcleos cirtalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera. •Dispersante: -Sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación. •Antiincrustante: -Sistema químico que permite permanecer a los sólidos incrustantes en solución. .Anticorrosivo: -Sistema químico que brinda protección por formación de films protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua. Todas las calderas de gasoil deben llevar unos elementos de seguridad que garantizan su funcionamiento y que son los siguientes: • Termómetro -Mide la temperatura de salida de agua caliente para calefacción. • Medidor de presión -Controla el correcto funcionamiento de la caldera frente a posibles roturas, fugas u obturaciones del circuito. Cada caldera trabaja a una presión determinada. Generalmente, entre 0.8 y 1.2 kg/cm2. • Regulador/limitador de temperatura -Te permite seleccionar la temperatura de la caldera y regularla en función de tus necesidades. Estos tres elementos normalmente están situados en la consola principal de la caldera para facilitar su manejo y utilización. • Vaso de expansión -Dispositivo encargado de soportar las variaciones de presión producidas por el aumento de la temperatura, protege el circuito de roturas o fisuras por sobrepresión. Se suele instalar en la parte posterior de la caldera, de forma que esté accesible para realizar el mantenimiento. • Válvula de seguridad por sobrepresión -Mecanismo que permite la descarga de agua siempre que la presión sea superior a la de trabajo de la caldera. Algunas calderas vienen taradas a un máximo de 3 kg/cm2. Si por cualquier causa la presión del circuito de tu calefacción supera este máximo, u otro establecido por el fabricante, la válvula se encargará de expulsar la suficiente cantidad de agua y garantizar una presión de trabajo adecuada.
35 1.6 AIRE Y PSICROMETRÍA 1.6.1 TÉRMINOS EMPLEADOS: Aire atmosférico: Es una mezcla de numerosos componentes gaseosos, vapor de agua y contaminantes. Aire seco: Si se retiran del aire atmosférico todos los componentes y el vapor de agua, se dispone de aire seco. Aire húmedo: Se define como una mezcla binaria de aire seco y vapor de agua. Es una simplificación teórica del aire atmosférico. Aire saturado: La cantidad de vapor de agua en el aire húmedo puede variar desde 0 (aire seco) hasta una cantidad máxima que depende de la temperatura y la presión. Cuando el aire húmedo contiene la máxima cantidad de vapor de agua admisible (cualquier exceso se condensaría instantáneamente) se dice que el aire está saturado. Psicrometría: Es la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo. Aire acondicionado: Es el control de temperatura, humedad y pureza del aire. Temperatura seca o de bulbo seco (Ts o Tbs): Es la temperatura del aire indicada por un termómetro ordinario. Temperatura húmeda o de bulbo húmedo (Th o Tbh): Es la medida por un termómetro denominado de bulbo húmedo que tiene el bulbo recubierto por una gasa empapada de agua. Haciendo pasar por el bulbo una corriente de aire con una velocidad de 3 a 5 m3/seg. se produce si el aire no está saturado, un descenso de temperatura respecto a la indicada por un termómetro ordinario, debido a la evaporación de agua que baña la gasa. Pasado un cierto tiempo, la temperatura medida permanece constante y puede tomarse. Esta temperatura de bulbo húmedo, no es sino una aproximación aceptable de una propiedad termodinámica del aire, denominada temperatura termodinámica de bulbo húmedo o de saturación adiabática, que no puede ser medida directamente. Temperatura de rocío: Si a presión constante, enfriamos un determinado aire húmedo, llegaremos a una temperatura en la que el aire estará saturado, a esta temperatura se le denomina temperatura de rocío o de punto de rocío. Es la temperatura a la que debe descender el aire para que se produzca la condensación de la humedad contenida en el mismo. Humedad relativa: Es la relación de agua que contiene el aire con respecto del que podría contener si estuviese saturado. Se mide en tanto por ciento (%). Humedad específica o grado de humedad: Es el peso de vapor de agua que contiene el aire por unidad de peso de aire seco. Volumen específico:
36 Es el volumen de aire húmedo por unidad de masa de aire seco. Se expresa en m3/Kg. Factor térmico o factor de calor sensible: Es la relación entre el calor sensible y el calor total. 1.6.2 MANEJO DEL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO Ejemplo: Supongamos que un aire a una temperatura de bulbo seco (Tbs) de 25ªC y con una humedad relativa del 40%, absorbe calor sensible y latente con un factor térmico R=0,75. hasta alcanzar una humedad relativa del 30% . Calcular el resto de magnitudes del nuevo estado. Han de seguirse los 14 pasos siguientes: 1º.- por la temperatura T= 25ªC en la escala de temperatura seca se traza una vertical. 2º.- el punto A (estado inicial) se encuentra en la intersección de la vertical anterior con la curva correspondiente a una humedad relativa hr 40 % 3º.- se obtiene la pendiente de la transformación uniendo el valor 0,75 en la escala de factor térmico con el punto de referencia (punto focal) 24ºC, 50% hr 4º.- se traza por el punto A, una paralela a la pendiente de transformación. 5º.- el punto B (nuevo estado) se encuentra en la intersección de la recta anterior con la curva correspondiente a una humedad relativa 30% hr. 6º.- se traza una vertical por el punto B que corte en la escala de temperatura Ts=32ºC 7º.- se traza por el punto B, una paralela a las líneas isoentálpicas. H= constante. 8º.- por la intersección de la línea anterior con la línea de saturación, se traza una vertical que da en la escala de temperatura, Th= 19,4ºC. 9º.- se traza una horizontal por el punto B 10º.- por el punto de intersección de la horizontal anterior, con la línea de saturación se traza una vertical que da en la escala de temperatura. Temperatura de rocío 12ºC. 11º.- se traza por el punto B una horizontal que dé en la escala de humedad especifica x= 8,8gr/Kg. 12º.- se traza por el punto B, una paralela a la isoentálpica que nos dé en la escala de entalpía, h= 13,3Kcal/Kg para el aire saturado. 13º.- el punto B se encuentra situado entre las curvas de desviación de entalpía d= 0,10; d= -0,15. Interpolando entre ambos valores gráficamente se obtiene para el punto B: d= - 0,11. por lo tanto la entalpía del punto B es h= 13,3 – 0,11= 13,19 Kcal/Kg. 14º.- el punto B se encuentra situado entre las rectas correspondiente a los volúmenes específicos V= 0,875 y V= 0,90. Interpolando gráficamente se obtiene para el punto B un volumen específico V= 0,876 m3/Kg.
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42 2 Factores de conversión 2.1 Introducción En toda actividad realizada por el ser humano, hay la necesidad de medir "algo"; ya sea el tiempo, distancia, velocidad, temperatura, volumen, ángulos, potencia, etc. Todo lo que sea medible, requiere de alguna unidad con qué medirlo, ya que la gente necesita saber qué tan lejos, qué tan rápido, qué cantidad, cuánto pesa, etc., en términos que se entiendan, que sean reconocibles, y que se esté de acuerdo con ellos. Para esto, fue necesario crear unidades de medición, las cuales en la antigüedad eran muy rudimentarias (codos, leguas, barriles, varas, etc.), y variaban de una región a otra. Algunas de estas unidades aún se siguen usando y conservando su nombre original. En los últimos tres siglos de la historia de la humanidad, las ciencias han tenido su mayor desarrollo, y éste ha sido más vertiginoso de finales del siglo XIX a la fecha. Las unidades de medición tenían bases más científicas, y para efectuar cálculos matemáticos, hubo necesidad de agruparlas. Así se originaron los sistemas de unidades. Era (y sigue siendo) común, que a las unidades se les diera el nombre del científico que las descubría o inventaba. Para evitar variaciones en el valor o magnitud de una unidad de un lugar a otro o de un tiempo a otro, fue necesario fijar patrones o puntos de referencia, para que basándose en dichos criterios, la unidad tuviera el mismo valor en cualquier lugar que se utilizara. Conforme ha avanzado el tiempo, algunos puntos de referencia de algunas unidades han cambiado (pero no la unidad), siempre tratando de buscar más precisión. Por ejemplo, la unidad de longitud del Sistema Métrico Decimal, el metro (m.), originalmente se definía como la diezmillonésima parte de la longitud del cuadrante del meridiano del polo norte al ecuador, que pasa por París. Sin embargo, posteriormente se definió como la distancia entre dos marcas, hechas en una barra metálica de una aleación de platino e iridio, mantenida a una temperatura de 0ºC, graduada en el museo de Sèvres en Francia. Actualmente, la longitud de un metro se define, de una manera más precisa e invariable que antes, como igual a 1'650,763.73 longitudes de onda en el vacío del kriptón 86, excitado eléctricamente. 2.2 Aritmética Básica Como ya sabemos, las operaciones aritméticas básicas se representan por los símbolos siguientes: +.- Más o suma. Ejemplo: 2 + 5 = 7. =.- Igual a o mismo valor. - .- Menos o resta. Ejemplo: 6 - 4 = 2. X.- Multiplicación. Ejemplo: 2 x 4 = 8. ÷.- División. Ejemplo: 6 ÷ 2 = 3. ·.- Multiplicación. Ejemplo: 2 · 4 = 8. ().- Paréntesis; las operaciones dentro de paréntesis se hacen primero. Ejemplo: (7-2) + 4 = 5 + 4 = 9. ()².- cuadrado; significa que el número dentro del paréntesis, se debe multiplicar por sí mismo (elevar al cuadrado). Se puede hacer sin paréntesis. Ejemplo: (3)² = 3² = 3 x 3 = 9. () ³.-cubo; significa que el número dentro del paréntesis, se debe multiplicar dos veces por sí mismo (elevar al cubo). Se puede hacer sin paréntesis. Ejemplo: (3)³ = 3³ = 3 x 3 x 3 = 27. a/b.- significa una división; el número de arriba "a" se va a dividir entre el número de abajo "b". Ejemplo: Si "a"= 8 y "b" = 2, a/b = 8/2 = 8 ÷ 2 = 4. ∆.- (delta), significa una diferencia. Ejemplo: ∆T = diferencia de temperaturas.
43 La mayoría de los cálculos incluyen el uso de unidades básicas. Estas se expresan en dígitos. En la relación 9 x 3 = 27, 9 y 3 son dígitos y 27 está formado por dos dígitos, 2 y 7. En la mayoría de los sistemas de unidades, como el métrico, la unidad básica es 1 y los dígitos múltiplos (mayores de la unidad) y sub múltiplos (menores de la unidad), están sobre la base de 10 (decimal). Por ejemplo, si el dígito 1 lo multiplicamos por 10, será 10; cada multiplicación subsecuente por 10 será 100; 1,000; 10,000; 100,000 y así sucesivamente. Si la unidad se divide entre 10, será 0.1 y cada división subsecuente será 0.01; 0.001; 0.0001 y así sucesivamente. Cada nivel de multiplicación o división tiene un nombre; por ejemplo los múltiplos de la unidad: Símb. Prefijo Cantidad Ejemplo D = deca = 10 Decámetro H = hecta = 100 Hectólitro K = kilo = 1,000 Kilogramo M = mega = 1'000,000 Mega ohm G = giga = 1,000,000,000 Gigabyte T = tera = 1,000,000,000,000 Terabyte Y los submúltiplos de la unidad: Símb. Prefijo Cantidad d = deci = 0.1 c = centi = 0.01 M = mili = 0.001 μ = micro = 0.000001 n = nano = 0.000000001 p = pico = 0.000000000001
Ejemplo Decímetro Centígrado Mililitro Micrón Nanofaradio
En algunos cálculos, es difícil trabajar con cantidades que utilizan muchos ceros, ya sea a la derecha o a la izquierda del punto decimal. En estos casos se puede emplear un número especial llamado "potencia de diez" para expresar estos tipos de cantidades. "Potencia de diez", significa que el número 10 se multiplica por sí mismo, el número deseado de veces para obtener el número de ceros requeridos. El número de veces que 10 se debe de multiplicar por sí mismo, se muestra por un pequeño número arriba y a la derecha del número 10. Este número también se llama "exponente", y se utiliza como se muestra a continuación: Para números mayores que la unidad: 1 10 = 10 ó (10) 2 10 = 100 ó (10 x 10) 3 10 = 1000 ó (10 x 10 x 10) 6 10 = 1'000,000 ó (10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10) etc. 5 Así por ejemplo, para indicar 540,000 se puede expresar 5.4 x 10 . Para números menores que uno: -1 10 = 0.1 ó (0.10) -2 10 = 0.01 ó (0.10 x 0.10) -3 10 = 0.001 ó (0.10 x 0.10 x 0.10) -6 10 = 0.000001 ó (0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10 x 0.10) etc... -4 Así por ejemplo, para indicar 0.00072 se puede expresar 7.2 x 10 .
44 2.3 Redondeo de Números En cálculos de refrigeración, no es frecuente el uso de fracciones (o decimales) de la unidad, sobre todo cuando no se requiere tanta precisión. En estos casos, cuando el decimal es menor de cinco, se redondea el número ignorando la fracción decimal. Cuando la fracción es 5 o mayor, se redondea al siguiente número más grande. Por ejemplo: 27.3 se redondea a 27 y 27.5 a 28. 2.4 Sistemas de Unidades Desde que el científico inglés ISAAC NEWTON (1642-1727) estableció el trascendental enunciado de que sobre la tierra y en su vecindad inmediata, la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre el mismo, e inversamente proporcional a su masa (a = F/m), desde entonces, los sistemas de unidades han sido basados en esto. Antes de este enunciado, las unidades no estaban agrupadas. Las unidades de longitud eran el metro, el pie y sus múltiplos y submúltiplos; las unidades de tiempo son el segundo, minuto, hora, día, etc. No existían los sistemas de unidades bien definidos como los conocemos ahora. Analizando la ecuación de la segunda ley de Newton, podemos expresarla también como F = ma, y así, podemos decir que una unidad de fuerza (F) es producida por una unidad de aceleración (a), sobre un cuerpo que tiene una masa (m) de una unidad. Esto es muy simple aunque suene complicado; pero, ¿cómo denominaremos a esas unidades de aceleración, de masa y de fuerza? Primeramente, definiremos un sistema de unidades como sistema de unidades compatibles y de proporción constante, con la segunda ley de Newton. Partiendo de esta definición, un sistema de unidades debe tener unidades compatibles con la masa y la fuerza. Así, si medimos la masa en kilogramos y la aceleración en m/seg², entonces la fuerza tendrá las siguientes unidades:
Si utilizamos unidades inglesas: Las unidades de la fuerza son, pues, una combinación de las unidades fundamentales, y como se puede observar, deben ser compatibles; no se combinan kilogramos con pies, ni libras con metros. Así pues, se formaron los primeros sistemas de unidades. Curiosamente, a la unidad de fuerza en el sistema métrico se le llamó Newton, en honor a este científico inglés, y la unidad de fuerza en el sistema inglés se llama poundal. Sistema Inglés - Es el sistema que tiene como base el pie (ft), la libra (lb) y el segundo (seg). El sistema inglés no es un sistema decimal como el métrico, sino que sus unidades están basadas en múltiplos y submúltiplos de 8 y de 12. Ejemplo: 1 pie = 12 pulgadas; 1 yarda = 3 pies = 36 pulgadas; 1 galón = 4 cuartos = 8 pintas; 1 libra = 16 onzas; etc. Se originó en Inglaterra, y actualmente se usa en algunos países en los que se impuso, por ser estos conquistados o colonizados por los ingleses. Aunque estos países son una minoría, tiene una difusión grande y una fuerte influencia, sobre todo en Asia y en América.
45 Esta influencia se debe principalmente a la importación de tecnología y literatura Tabla 2.1 Unidades básicas del sistema Internacional
Este sistema tiende a desaparecer, ya que se creó un sistema de unidades basado en el sistema métrico, y que se pretende que sea el único que se use en el mundo (ver Sistema Internacional). En Estados Unidos se adoptó desde hace unos 20 años, pero el proceso de cambio obviamente se va a llevar algunos años más. Otras unidades del sistema inglés son: ºF, btu, hp, el galón, psi, etc. y los múltiplos y submúltiplos de: pie: milla, rod, fathom, yarda y pulgada. libra: tonelada, onza y grano. galón: bushel, peck, cuarto, pinta, gill, onza, dram, y minim. 2.5 Sistema Métrico Decimal Tiene como unidades básicas el kilogramo (kg), el metro (m) y el segundo (seg). Al sistema métrico se le llama decimal, porque algunas unidades son en base del 10, como el metro y el kilogramo. Hasta hace poco, era el sistema de unidades más ampliamente utilizado en todo el mundo, incluyendo nuestro país, donde era el sistema de unidades Oficial. Decimos que "era", porque también se tiene que adoptar el Sistema Internacional. Ya que se tiene que hacer este cambio, las otras unidades del sistema métrico se mencionarán en el sistema internacional, ya que algunas son las mismas y otras son muy parecidas, puesto que son derivadas de las mismas unidades básicas.
46 2.6 Sistema Internacional (SI)
Tabla 2.1a Unidades derivadas del SI con nombres especiales Le Système International d'Unitès, es un sistema de unidades que se pretende se utilice en todos los países del mundo, para uniformar los conceptos y que desde el punto de vista técnico, se hable el mismo lenguaje. En la actualidad, en casi todos los países europeos es obligatorio el uso del SI, pero todavía faltan muchos países por adoptarlo. Las unidades básicas en el SI son el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s), entre otras. En las tablas 2.1, 2.1a y 2.2, se presenta una lista completa de las unidades del SI. En las demás tablas, se muestran los factores de conversión de las unidades del sistema inglés y del sistema métrico "antiguo" al Sistema Internacional y viceversa.
47
TABLA 2.2 Unidades comunes derivadas de SI CANTIDAD UNIDAD SÍMB Aceleración lineal metro por segundo cuadrado m/s2 Aceleración angular radián por segundo cuadrado rad/s2 Área metro cuadrado m2 concentración mol por metro cubico mol/m3 Densidad de corriente ampere por metro cuadrado A/m2 Densidad, masa kilogramo por metro cubico kg/m3 Densidad de carga coulomb por metro cubico C/m3 eléctrica Densidad de flujo coulomb por metro cuadrado C/m2 eléctrico Entropía joule por kelvin J/K Capacidad calorífica joule por kelvin J/K Fuerza de campo ampere por metro A/m magnético Momento de fuerza newton - metro N-m Permeabilidad henry por metro H/m Energía especifica joule por kilogramo J/kg Entropía especifica joule por kilogramo - kelvin J/kg-K Volumen especifico metro cubico por kilogramo m3/kg Tensión superficial newton por metro N/m Conductividad térmica watt por metro - kelvin W/m-K Velocidad lineal metro por segundo m/s Velocidad angular radian por segundo rad/s2 Viscosidad dinámica pascal - segundo Pa-s Viscosidad cinemática metro cuadrado por segundo m2/s Volumen metro cubico m3/kg Capacidad calorífica joule por kilogramo-kelvin J/kg-K especifica
2.7 Abreviaturas y Símbolos de Unidades A continuación se listan en orden alfabético, las abreviaturas y símbolos de las unidades del sistema métrico y del sistema inglés; ya que las del Sistema Internacional de Unidades (SI), son las que se indican en las tablas 2.1, 2.1a y 2.2.
48 Tabla 2.3 - Abreviaturas y símbolos (Métrico e Ingles) atmosfera kg f kilogramo fuerza británico kg/m2 kilogramo por metro cuadrado british thermal unit kg/m3 kilogramo por metro cubico btu por pie cubico kg/s kilogramo por segundo btu por libra km kilómetros grado Celsius ºC km2 kilómetros cuadrados (centígrado) cal caloría km/h kilómetros por hora centímetros cúbicos cc l litros =cm3=ml cm cm l/kg litros por kilogramos cm2 centímetro cuadrado l/min litros por minutos cm3 centímetro cubico lb libras centímetro cubico por cm3/g lb/in2 libras por pulgada cuadrada gramo cSt centiStoke m metros cv caballo de vapor (métrico) mi millas d gal galón seco mi/h millas por hora dm decímetro mi/min millas por minuto ºF grado fahrenheit mi naut milla náutica ft pies (feet) min minutos ft2 pies cuadrados ml mililitro=cm3 (de liquido) ft3 pies cúbicos mm milímetros ft3/lb pies cúbicos po libra mm Hg milímetros de mercurio g gramo m3/s metros cúbicos por segundo gal galón oz onza (avoirdupois) hp horse power oz t onza troy in pulgada (inch) psi libras por pulgada cuadrada in2 pulgada cuadrada psia libras por pulg2 absoluta in3 pulgada cubica psig libras por pulg2 manométrica in Hg pulgadas de mercurio gt cuarto (de galón) in3/lb pulgadas cubicas por libra s segundo kcal Kilocaloría St Stoke Kilocaloría por metro kcal/m3 ton tonelada cubico kg kilogramo Torr Torricelli= mm Hg kilogramo por centímetro ton de refrigeración standard kg/cm2 T.R. cuadrado comercial kg/h kilogramo por hora U.S.A. estadounidense atm brit btu btu/ft3 btu/lb
49 2.8 Temperatura La temperatura, es una propiedad que mide la intensidad o nivel de calor de una sustancia. La temperatura no debe confundirse con el calor, ya que la temperatura no mide la cantidad de calor en una sustancia, sólo nos indica qué tan caliente o qué tan fría está esa sustancia. La temperatura debe designarse en forma más precisa con referencia a una escala. El instrumento para medir la temperatura se llama termómetro; el más común, es el que se basa en la expansión uniforme de un líquido dentro de un tubo de vidrio sellado. Este tubo tiene en el fondo un bulbo donde se aloja el líquido (mercurio o alcohol).
50 TABLA DE CONVERSIÓN DE TEMPERATURAS
51 2.9 Escalas de Temperatura Fahrenheit y Celsius En 1592, Galileo inventó un termómetro, pero no tenía una escala bien definida. En 1720, el holandés Gabriel Fahrenheit, fue el primero que ideó un termómetro con una escala graduada, pero los puntos de referencia que escogió fueron la temperatura del cuerpo humano (100ºF) y la de una mezcla de hielo con sal (0ºF). En 1742, el sueco Anders Celsius, tomando el antecedente de Fahrenheit, ideó la escala de temperatura Celsius o Centígrada, usando como puntos de referencia la temperatura de una mezcla de hielo y agua pura (0ºC), y la de ebullición del agua pura (100ºC). Estas dos escalas (la Fahrenheit y la Celsius), son las de uso más común en trabajos cotidianos. Ambas escalas tienen valores positivos (arriba del cero) y valores negativos (abajo del cero). 2.10 Escalas de Temperatura Absolutas, Kelvin y Rankine
Para trabajos más científicos, se requiere el uso de temperaturas absolutas (totales), que no tengan valores negativos. Las escalas absolutas comienzan de cero hacia arriba. El cero absoluto es una temperatura que se determinó matemáticamente, y se supone que a esta temperatura, se detiene el movimiento molecular de cualquier sustancia. Es la temperatura más baja posible en la tierra, y se supone también que en este punto, hay una total ausencia de calor. Las escalas usadas para medir temperaturas absolutas son la Kelvin (Celsius absoluta) y la Rankine (Fahrenheit absoluta). La Kelvin usa las mismas divisiones o graduaciones que la escala Celsius, y el cero absoluto (0ºK) equivale a -273.15ºC. La escala Rankine usa las mismas divisiones que la escala Fahrenheit, y el cero absoluto (0ºR) equivale a -460ºF. La unidad de temperatura en el SI es el Kelvin (K), aunque se permite el uso de ºC
52 2.11 Presión La presión se define como la fuerza aplicada sobre una superficie, por lo que sus unidades son kgf/m² = N/m². Es una de las propiedades termodinámicas más útiles, porque se mide directamente con facilidad. La unidad de presión en el SI, es el N/m² y se le llama Pascal (Pa), en honor al físico francés Blaise Pascal. Existen tres tipos de presión: a) Atmosférica o Barométrica, b) Manométrica, y c) Absoluta. 2.12 Presión Atmosférica Es la presión ejercida por el peso del aire atmosférico, al ser atraído por la fuerza de la gravedad. Esta presión varía con relación a la altitud sobre el nivel del mar. También se le llama presión barométrica, porque el instrumento utilizado para medirla, se llama barómetro. El italiano Evangelista Torricelli, fue el primero en medir esta presión, utilizando un barómetro de mercurio. El valor que él obtuvo es de 760 mm de mercurio al nivel del mar. A estas unidades (mm Hg) también se les llama Torricelli (Torr). El valor de la presión atmosférica al nivel del mar, es como sigue: Sistema Internacional = 101,325 Pa (Kilo Pascales) = 101.325 kPa Sistema Métrico = 1.033 kg/cm2= 760 mm Hg. Sistema Ingles = 14.696 psi= 29.92 Hg. 2.13 Presión Manométrica Cuando se desea medir la presión dentro de un sistema cerrado, se utiliza un instrumento llamado manómetro, por eso se le llama presión manométrica. La presión dentro de un sistema cerrado, puede ser mayor o menor que la atmosférica. A la presión mayor que la atmosférica, se le llama positiva; y a la menor, se le llama negativa o vacío. El manómetro marca la diferencia de presiones entre la que existe dentro del sistema y la presión atmosférica del lugar. 2.14 Presión Absoluta Es la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica. Si esta última es positiva, se suman, y si es negativa, se restan. Presión Absoluta = presión atmosférica + presión manométrica. Presión Absoluta = presión atmosférica - presión manométrica (vacío). Las unidades con que se miden comúnmente las presiones, son kg/cm² en el sistema métrico, y lb/in² en el sistema inglés. Las presiones negativas o vacío, se acostumbra medirlas en mm de Hg y pulgadas de mercurio, respectivamente. En la solución de la mayoría de los problemas de ingeniería sobre presión y volumen, es necesario utilizar valores de presión absoluta. La escala de presión absoluta, al igual que las de temperatura absoluta, no tiene valores negativos ni combina diferentes unidades. Inicia en el cero absoluto (0 Pa), que corresponde al vacío absoluto, y de allí aumenta. En la mayoría de las operaciones, el Pascal (Pa) resulta una unidad muy pequeña, por lo que generalmente se utilizan múltiplos de éste, que son el kiloPascal (kPa) que es igual a 1,000 Pa, o bien el bar, que es igual a 100,000 Pascales = 100 kPa. Al kiloPascal también se le conoce como pièze (pz). En el sistema inglés, se hace una clara distinción entre libras por pulgada cuadrada absolutas (psia por sus siglas en inglés de Pound per Square Inch Absolute), y libras por pulgada cuadrada manométricas (psig por sus siglas en inglés de Pounds per Square Inch
53 Gauge). Cuando sólo se usa psi sin la "a" o la "g", generalmente se refiere a diferencias o caídas de presión. Tabla 2,5 Factores de conversión de unidades de presión x 0,010197 = kg/cm2 x 0,14504 = li/in2 (psia) x 7,5 = mm Hg abs Kilo Pascales x 0,2953 = in Hg abs. (kPa) x 0,01 = bar x 0,00987 = atmósferas x 10,000 = barye (ub) x 98,064 = kPa x 14,2234 = lb/in2 (psi) x 735,514 = mm Hg kg/cm2 x 28,9572 = in Hg x 0,987 = Bar x 0,96778 = atmósferas x 6,89474 = kPa x 0,07031 = kg/cm2 x 51,715 = mm Hg lb/in2 (psia) x 2,036 = in Hg abs. x 0,06895 = bar x 0,0604 = atmósferas 1 psig x 15,696 psia = 108,22 kPa 0 psig x 14,696 psia = 101,325 kPa
mm Hg (Torr)
in Hg (pulg. Hg)
x x x atmósfera x (atm) x x x
x x x x x x x x x x x x x x
0,13333 0,00136 0,01934 0,03937 0,001333 0,00136 1,000 3,3864 0,03453 0,49115 25,4 0,03386 0,03342 25,400 101,325 1,03329 14,6969 760 29,9212 1,01325 33,9
= = = = = = = = = = = = = =
kPa kg/cm2 lb/in2 (psi) in Hg bar atmósferas Micrones (μ) kPa kg/cm2 lb/in2 (psi) mm Hg bar atmósferas micrones (μ) = = = = = = =
kPa kg/cm2 lb/in2 mm Hg in Hg bar pies de agua
54 2.15 Factores de Conversión Un factor de conversión es una cantidad (entera o fraccionaria) que muestra la relación entre dos unidades de medición. Los factores de conversión son muy útiles para resolver problemas donde se utilizan fórmulas en que intervienen dos o más unidades diferentes o donde la respuesta requiere una unidad de medición diferente a la usada en el problema. A continuación se verán los factores para convertir unidades de un sistema a otro, principalmente del inglés al SI; agrupándolos por cada una de las cantidades más comúnmente utilizadas. También, se definirán las cantidades más importantes y se darán algunos ejemplos y fórmulas para calcularlas. 2.16 Longitud La longitud se define como la distancia entre dos puntos. La unidad de longitud en el SI es el metro (m). 1 m = 10 decímetros (dm) = 100 centímetros (cm) = 1,000 milímetros (mm) = 1'000,000 micrones (μ) = 0.001 kilómetros (km). Tabla 2,6 Factores de conversión de unidades de Longitud x 0,62137 = millas x 0,5399 = millas náuticas x 198,838 = rods Kilómetros x 546,8 = fathoms (braza) (Km) x 1,094 = yardas x 3,281 = pies x 1,00 = metros x 320 = rods x 1,760 = yardas millas x 5,280 = pies (mi) x 1,609,35 = metros x 1,60935 = kilómetros x 1,85325 = kilómetros milla x 1,15155 = millas náutica x 368,497 = rods (mi anut) x 1,853,25 = metros x 1,093613 = yardas x 3,28083 = pies metros x 39,37 = pulgadas (m) / 1,609,35 = millas x 0,19884 = rods 1 rod x 5,03 = metros / 1,093,61 = kilómetros x 0,9144 = metros yardas x 3 = pies (yd) x 36 = pulgadas x 91,44 = centímetros x 0,3048 = metros x 0,3333 = yardas pies (ft) x 12 = pulgadas x 30,48 = centímetros
55 x x pulgadas x (in) x x x centímetros / (cm) / / milímetros / (mm) x micrones /
0,0254 0,02777 0,08333 2,54 25,4 25,400 30,48 2,54 25,4 304,8 1,000 25,400
= = = = = = = = = = = =
metros yardas pies micrones centímetros milímetros pies pulgadas pulgadas pies micrones pulgadas
2.17 Área La medición de un área o superficie, es la medición de un espacio bidimensional. Las unidades de área en el SI, son las unidades de longitud al cuadrado (m x m = m²). 1 m² = 100 dm² = 10,000 cm² = 1 x 1'000,000 mm² = 0.001 hectáreas (ha). El área de las diferentes figuras geométricas, se encuentra aplicando fórmulas sencillas; por ejemplo:
56
millas cuadradas (mi2) kilómetros cuadrados (km2)
acres
hectáreas (ha)
metros cuadrados (m2) pies cuadrados (ft2) pulgadas cuadradas (in2) centímetros cuadrados (cm2)
Tabla 2,7 Factores de conversión de unidades de Área x 2,59 = km2 x 640 = acres x 259 = hectáreas x 2´589,999 = m2 x 0,3861 = mi2 x 100 = hectáreas x 247,104 = acres x 1´000,000 = m2 x 0,001563 = mi2 x 4,,840 = yd2 / 247,104 = km2 x 4,046,86 = m2 x 43,560 = ft2 / 259 = mi2 x 0,01 = km2 x 2,47104 = acres x 10,000 = m2 x 11,959,9 = yd2 x 0,0001 = hectáreas x 0,19599 = yd2 x 10,7639 = ft2 x 1,549,99 = in2 x 10,000 = cm2 x 0,092903 = m2 x 0,11111 = yd2 x 144 = in2 x 929,03 = cm2 x 6,4516 = cm2 x 144 = ft2 x 645,16 = mm2 / 1,296 = yd2 x 0,155 = in2 / 929,03 = ft2 x 100 = mm2 x 0,0001 = m2
57 2.18 Volumen y Capacidad (Líquido) Tabla 2,8 Factores de conversión de unidades de Volumen x 1,30795 = yd3 x 35,31447 = ft3 metro x 28,38 = búshels U.S. cubico x 220 = gal (brit.) (m3) x 264,1728 = gal (U.S.) x 1,000 = litros (dm3) x 0,028317 = m3 x 28,317 = dm3 pies x 1,728 = in3 cúbicos x 0,80356 = búshels U.S. (ft3) x 7,48055 = gal (U.S.) x 6,230 = gal (brit.) x 1,000 = cm3 ó ml x 61,0234 = in3 x 0,227 = gal seco (brit.) x 0,25418 = gal liq (U.S.) x 0,035314 = ft3 litros (l) x 2,1142 = pintas x 4,54374 = galón imperial x 1,05668 = cuartos liq. x 33,8135 = onzas fluidas (U.S.) x 35,1988 = onzas fluidas (brit.) barril x 42 = gal (petróleo) x 16 = oz fluidas pinta x 0,473 = litros x 2,0 = pintas cuarto x 32,0 = onzas (qt) x 0,946 = litros x 35,2393 = litros (dm3) x 2,150,42 = in3 1,24446 = ft3 Bushel x (U.S.) x 9,3092 = gal liquido (U.S.) x 8,0 = gal seco (U.S.) x 0,035239 = m3 x x x galón x liquido (gal) x x x
3,78543 8,34 0,13368 231 4,0 8,0 128
= = = = = = =
litros libras de agua ft3 in3 cuartos (liquido) pintas onzas (fluidos)
58 x galón seco x (d gal) x x
4,4049 0,15556 268,803 4,0
= = = =
litros ft3 in3 cuartos (secos)
x centímetros x cúbicos x (cm3 ó cc) x x x pulgadas / cúbicas x (in3) x
0,001 0,061024 1,0 0,03381 0,03519 16,387 1,728 0,016387 16,387
= = = = = = = = =
litros (dm3) in3 ml onzas fluidas (U.S.) onzas fluidas (brit.) cm3 ft3 dm3 (litros) mm3
La medición del volumen, es la medición de un espacio tridimensional. La unidad del volumen en el SI, es la unidad de longitud al cubo (m x m x m = m³). En mediciones de capacidad, se puede usar el litro (l) y sus múltiplos y submúltiplos. 1 m³ = 1,000 dm³ = 1'000,000 cm³ = 1,000 litros (l). 1 l = 10 decilitros (dl) = 100 centilitros (cl) = 1,000 mililitros (ml) = 1,000 centímetros cúbicos (cm³ o cc) = 1 decímetro cúbico (dm³). Para calcular el volumen de diferentes cuerpos geométricos, se emplean fórmulas sencillas:
2.19 Masa En nuestra vida cotidiana, por tradiciones usamos un sistema de unidades mixto e incompatible; es decir, usamos el kg tanto como unidad de fuerza, como de masa o para presión. La literatura abunda en una confusión entre fuerza y masa, que sin duda, proviene de que la masa puede medirse por la fuerza de gravedad (como en una báscula) y, consecuentemente, se usa la misma unidad (el kilogramo) para medir cada una, sin indicar si es de masa o de fuerza. Es importante hacer la diferencia entre lo uno y lo otro. La palabra peso, se usa para indicar fuerza de gravedad, y masa, es la que se compara en una báscula o balanza. Ejemplo: cuando se dice "ese bulto pesa 30 kg", es más probable que se quiera indicar una masa. Cuando se dice "el empuje del resorte sobre el pistón es de 6 kg", se está haciendo referencia a una fuerza. Un kg masa, es una cantidad absoluta de materia. Esto significa que un kg de materia en reposo, siempre es un kg., independientemente de su situación en el espacio, aún cuando la fuerza de gravedad sea pequeña o nula.
59 La unidad de masa en el SI, es el kilogramo (kg). 1 kg =1,000 gramos (g) = 1'000,000 miligramos (mg) = 1 litro agua @ 4oc. Nota: En el sistema de unidades inglés, existen dos tipos de masa, el Avoirdupois y el Troy. Tabla 2,9 Factores de conversión de unidades de Masa y Peso 1/2 x 2,204585 = lb (avoir) x 2,67923 = lb (troy) 1,000 = g Kilogramos x (kg) x 35,2734 = oz (avoir) x 32,1507 = oz (troy) x 15,432,4 = gramos x 28,35 = g Onzas x 0,9115 = oz (troy) (avoir) (oz) x 437,5 = gramos Tabla 2,9 Factores de conversión de unidades de Masa y Peso 2/2 x 1,000 = kg 1,10231 = ton corta (U.S.) Tonelada x (ton) x 0,98421 = ton larga (brit.) x 2,204,58 = lb x 2,000 = lb (avoir) Tonelada x 0,9072 = ton Corta x 0,89286 = ton larga (U.S.) x 907,185 = kg x 2,240 = ib (avoir) Tonelada x 1,01605 = ton Larga x 1,12 = ton corta (brit.) x 1,016,05 = kg x 0,001 = kg x 0,03527 = oz (avoir) Gramos x 0,03215 = oz (troy) (g) x 15,432 = gramos x 20,0 = gotas agua x 31,10 = g Onzas (troy) x 1,09714 = oz (avoir) (oz t) x 480,0 = gramos x 0,37324 = kg x 12,0 = oz (troy) Libras x 5,760 = gramos (troy) (lb x 373024 = g t) x 0,82286 = lb (avoir) x 13,1657 = oz (avoir) x 0,45359 = kg x 16,0 = oz (avoir) Libras (avoir) x 7,000 = gramos (lb) x 453,59 = g x 1,21528 = lb (troy)
60 2.20 Caudal (Flujo) Tabla 2,10 Factores de conversión de unidades de Caudal En Base a la Masa x 0,001 = g/s x 3,600 = kg/h Kg/s x 3,6 = ton/h x 7,936,5 = lb/h x 2,20462 = lb/s En Base a la Masa por Área x 3,600 = kg/h m2 x 0,2048 = lb/s ft2 Kg/sm2 x 737,35 = lb/h ft2 x 5,12 = ln/h in2 En Base al Volumen x 60 = m3/min x 3,600 = m3/h x 60,000 = l/min m3/s x 35,3147 = ft3/s x 2,118087 = ft3/min x 15,850,4 = gal/min (U.S.) x 13,199 = gal/min (brit.) x 0,02832 = m3/min x 28,32 = l/min ft3/min x 7,482 = gal/min (U.S.) x 6,228 = gal/min (brit.) x 0,2271 = m3/h 3,78543 = l/min gal/min x (U.S.) x 8,019 = ft3/h x 0,8326 = gal/min (brit.) x 0,06 = m3/h x 2,1186 = ft3/h l/min x 0,2642 = gal/min (U.S.) x 0,22 = gal/min (brit.) El caudal es el paso de una cantidad de masa (kg), por una unidad de tiempo (s). El caudal se mide de 3 maneras distintas, y las unidades en el sistema internacional SI, son diferentes para cada una: Caudal en base a la masa - kg/s Caudal en base al volumen - m³/s Caudal en base a la masa por área - kg/m²s 2.21 Velocidad Lineal La velocidad lineal es el desplazamiento de un objeto con respecto al tiempo; por lo que, sus unidades son de longitud por tiempo. En el SI son m/s.
61 Tabla 2,11 Factores de conversión de unidades de Velocidad Lineal x 0,3048 = n/s x 30,48 = cm/s x 1,097283 = km/h Pies/seg (ft/s) x 0,68182 = mi/h x 12,0 = in/s x 0,59209 = nudos x 1,60935 = km/h x 0,44704 = m/s Millas/Hora x 26,8217 = m/min (mi/h) x 1,46667 = ft/s x 0,86839 = nudos x 3,8083 = ft/s x 2,23693 = mi/h Metros/seg x 3,6 = km/h (m/s) x 39,37 = in/s x 1,94254 = nudos x 0,27778 = m/s x 0,62137 = mi/h (km/h) x 0,53959 = nudos x 0,91134 = ft/s x 16,667 = m/min 2.22 Aceleración Lineal La aceleración se puede definir como: el incremento de velocidad con respecto al tiempo. Como vimos al principio de este capítulo, una cantidad unitaria de aceleración se indica por un metro por segundo y por segundo; es decir, las unidades de la aceleración son dimensiones de longitud por unidad de tiempo al cuadrado m/s². Tabla 2,12 Factores de conversión de unidades de Aceleración Lineal x 0,3048 = m/s2 x 12,0 = in/s2 ft/s2 x 30,48 = cm/s2 x 0,68182 = mi/hs x 1,09728 = kg/hs x 3,2808 = ft/s2 x 100 = cm/s2 m/s2 x 39,37 = in/s2 x 3,6 = km/hs x 2,237 = mi/hs 2.23 Fuerza Una fuerza cuando se aplica a un cuerpo en reposo, lo hace que se mueva. Como vimos al inicio de este capítulo, la fuerza es igual a una unidad de masa (kg) por una unidad de aceleración (m/s²), lo que resulta F = kg x m/s². La unidad de fuerza en el SI es entonces el kg-m/s² que se le llama Newton (N). 1 N = 1 kg-m/s². El Newton es la fuerza que aplicada a un cuerpo con masa de 1 kg, le da una aceleración de 1 m/s².
62 Otra unidad de fuerza es el kilogramo - fuerza (kgf) que se le llama así para diferenciarlo del kilogramo masa (kg). 1 kgf = 9.8066 N (aceleración de la gravedad). En la mayoría de los países europeos, se ha adoptado el kilopond como unidad de fuerza, en lugar del kgf. Tabla 2,13 Factores de conversión de unidades de Fuerza x 100,000 = dinas x 0,001 = sthéne (sn) Newton x 0,2248 = lb f (N) x 7,233 = poundal x 0,10197 = kgf x 980,665 = dinas x 9,80665 = N kgf x 0,000961 = sthéne (sn) x 2,20458 = lb f 2.24 Volumen Específico (Masa Volumétrica) El volumen específico de cualquier sustancia, es el volumen (m³) que ocupa una unidad de masa (kg); en otras palabras, es el volumen de un kilogramo de gas en condiciones normales (20 ºC y 101.3 kPa). Para darnos una mejor idea, el volumen específico de un kilogramo de aire seco y limpio, es de 0.84m³. Comparándolo con el hidrógeno, un kilogramo de éste ocupa 11.17m³, y un kilogramo de amoníaco ocupa 1.311m³. A los gases que ocupan mayor espacio que el aire, se les llama gases ligeros; los que ocupan menor espacio que el aire, se les llama gases pesados. Las unidades en el SI para medir el volumen específico son m³/kg. 1 m³/kg = 1,000 cm³/g = 1,000 l/kg = 1,000 dm³/kg. Para determinar cualquier factor de conversión, donde intervienen dos o más unidades, el procedimiento es muy simple; por ejemplo, el factor para convertir m³/kg a ft³/lb (tabla 2.14), el cual es 16.018647, se determina de la siguiente manera: Las unidades que conocemos son m³/kg, y queremos convertir una cantidad cualquiera a ft³/lb. Primero, necesitamos saber cuántos pies cúbicos tiene un metro cúbico. De la tabla 15.8 vemos que 1 m³ = 35.31447 ft³. También necesitamos saber cuántas libras tiene un kilogramo; de la tabla 15.9, vemos que 1 kg = 2.20458 lb. El procedimiento es el siguiente:
En el caso de que no conociéramos la equivalencia de volumen entre m³ y ft³; pero conocemos la equivalencia de longitud entre m y ft (1 m = 3.28084 ft), también se puede determinar el mismo factor procediendo como sigue:
63 De la misma manera se puede proceder para cualquier otro factor, aun conociendo solamente las equivalencias básicas. Nótese que el valor de una de las unidades es siempre uno (1), y que se puede utilizar como multiplicador o como divisor, sin cambiar el valor de la ecuación. Tabla 2,14 Factores de conversión, unidades de Volumen Especifico x 1,728 = in3/lb x 62,427 = l/kg=(dm3/kg) Pies cúbicos/lb x 62,427 = cm3/g (ft3/lb) x 0,062427 = m3/kg x 7,18055 = gal/lb (liq) / 1,728 = ft3/lb x 0,03613 = l/kg=(dm3/kg) Pulgada cúbicos/lb x 0,03613 = cm3/g (in3/lb) / 27,700 = m3/kg / 231 = gal/lb (liq) x 8,3454 = l/kg=(dm3/kg) x 0,13369 = ft3/lb gal/lb (lig) x 0,008345 = m3/kg / 231,0 = in3/lb x 16,018647 = ft3/lb x 119,842 = gal/lb (liq) Metros cúbicos/kg x 2,768 = in3/lb (m3/kg) x 1,000 = l/kg=(dm3/kg) x 1,000 = cm3/g x 0,001 = m3/kg 1,0 = l/kg=(dm3/kg) Centímetros x cúbicos/g x 27,68 = in3/lb (cm3/g) x 0,0160186 = ft3/lb x 0,11983 = gal/lb (liq) x 20,0 = gotas de agua Partes por x 1,0 = mg/l=mg/kg millón x 0,058416 = gramos/gal (ppm) x 0,007 = gramos/lb Ejemplo: encontrar el volumen en m³ de una cámara que tiene las siguientes dimensiones, largo = 80 pies, ancho = 50 pies y alto = 12 pies. De la fórmula para encontrar el volumen de un prisma recto (tabla 2.7) v= largo x ancho x alto. Obsérvese que el uno del factor de conversión va arriba en este caso, para que se puedan cancelar los factores comunes (ft³).
64 2.25 Densidad o Peso Específico La densidad de cualquier sustancia, es su masa (no su peso) por unidad de volumen. Las unidades de densidad en el S.I. son kg/m³. Es aparente por las unidades, que la densidad es la inversa del volumen específico. Densidad = 1/volumen específico. 1 kg/m³ = 1,000 g/m³ = 0.001 g/cm³ = 0.001 kg/l = 1.0 g/l Tabla 2,15 Factores de conversión de unidades de Densidad x 16,018646 = kg/m3 0,0160186 = g/cm3=kg/l lb/pie cúbico x (lb/ft3) x 1,728 = lb/in3 x 0,13368 = lb/gal (liq) x 7,48052 = lb/ft3 231,0 = lb/in3 libras/galón / (lb/gal) x 0,119826 = g/cm3=kg/l x 119,826 = kg/m3 x 0,062427 = lb/ft3 / 27,700,8 = lb/in3 kg/metro cúbico x 1,000 = g/cm3=kg/l (kg/m3) / 119,826 = lb/gal (liq) x 1,0 = g/l x 1,000 = kg/m3=g/l 0,03613 = lb/in3 Gramos/cm3 x (g/cm3) x 62,4263 = lb/ft3 x 1,0 = kg/l Como se mencionó arriba, la densidad es la inversa o recíproco del volumen específico. Ejemplo: La densidad del agua a 20ºC es 998.204 kg/m³ ¿Cuál es su volumen específico?
De manera similar, los factores de conversión del volumen específico, son el recíproco de la densidad. Para determinar un factor de la densidad dividimos 1 entre el factor del volumen específico y viceversa. Ejemplo: el factor de volumen específico para convertir ft³/lb a m³/kg es 0.0624272 (tabla 2.14). ¿Cuál será el factor para convertir lb/ft³ a kg/m³? Dividimos 1 entre el factor
65 2.26 Trabajo, Energía y Calor Tabla 2,16 Factores conversión, unidad. de Trabajo, energía y calor x 1,05587 = kJ x 107,558 = kgf-m x 0,252 = kcal btu x 778,1 = lbf-ft (medio) x 0,2931 = W-h / 2,510 = Cv-h / 2,544,7 = hp-h x 3,96832 = btu x 4,184 = kJ x 426,9 = kgf-m kilocalorías x 3,087,77 = lbf/m (Kcal) x 0,001559 = hp-h x 0,001581 = Cv-h x 1,163 = W-h x 0,1019716 = kgf-m x 0,73756 = lbf-ft / 1,184 = kcal Joules (J) / 1,055,06 = btu x 10 = ergs / 3,600 = W-h
kgf-m
lbf-ft
x x x x x x x
9,80665 7,233 0,002724 0,002642 0,009296 1,35573 0,13826
= = = = = = =
W-h lbf-ft W-h kcal btu J kgf-m
Cuando sobre un objeto se aplica una fuerza y se le desplaza una cierta distancia, se ha efectuado un trabajo. Por lo tanto, trabajo = fuerza (kg-m/s²) x distancia (m) = Nm. En el SI, la unidad de trabajo es el Newton - metro (Nm) y se le llama Joule (J). Un Joule es la cantidad de trabajo hecho por la fuerza de un Newton, moviendo su punto de aplicación una distancia de un metro. Otras unidades de trabajo son la dina por cm (dina cm), y se llama erg y el kilogramo fuerza por metro (kgf·m). Como un Joule es una unidad de calor muy pequeña, para trabajos de refrigeración se utiliza mejor el kiloJoule (kJ) = 1,000 J. Energía es la capacidad o habilidad de hacer trabajo; por lo que las unidades, son las mismas que el trabajo. El calor es una forma de energía, por lo que sus unidades en el SI son la caloría (cal) y la kilocaloría (kcal), esta última equivale a 1,000 calorías. En el sistema inglés la unidad de calor es la british thermal unit (btu).
66 2.27 Potencia La potencia es la rapidez o velocidad con que la energía se transforma en trabajo; de aquí que sus unidades sean de trabajo (J) por unidades de tiempo (s). La unidad de la potencia en el SI es el Watt (W); entonces 1 W = J/s. Algunas veces se emplea mejor el kiloWatt (kW) que equivale a 1,000 W. Otras unidades comunes de potencia son el caballo de vapor (cv) en el sistema métrico, y el horse power (hp) en el sistema inglés. También, el kilogramo fuerza · metro por segundo (kgf·m/s). Tabla 2,17 Factores de conversión de unidades de Potencia x 859,8 = cv x 3,412,14 = W x 1,359 = lbf.ft/s 1,341 = kgf-m/s kiloWatt x (KW) x 101,97 = btu/h x 737,4 = kcal/h x 1,00 = T.R. x 0,28435 = W x 0,7355 = kW x 0,9863 = hp Caballo x 75,0 = kgf-m/s de x 542,475 = lbf.ft/s vapor x 632,48 = kcal/h (cv) x 2,509,85 = btu/h x 4,781 = T.R. x 1,01387 = cv x 745,65 = W 550,0 = lbf.ft/s horse x power x 76,04 = kgf-m/s (hp) x 2,544,66 = btu/h x 641,232 = kcal/h x 4,716 = T.R. x 9,8066 = W x 7,233 = lbf.ft/s kgf-m/s x 8,4312 = kcal/h x 33,48 = btu/h x 1,3558 = W x 0,13826 = kgf-m/s lbf-ft/s x 1,1653 = kcal/h x 4,626 = btu/h
2.28 Viscosidad La viscosidad de un fluido se puede definir como su resistencia a fluir. Por eso existe la fricción en los fluidos. Debido a que existen más de cinco unidades diferentes para la viscosidad absoluta, es preciso entender el concepto físico de ésta para utilizar las unidades apropiadas.
67 Un fluido al deslizarse sobre una superficie, la parte baja del fluido que está en contacto con la superficie tendrá menor velocidad que la parte superior, debido a la fricción. Mediante un razonamiento matemático, después de que el fluido ha recorrido una distancia, tenemos que la viscosidad es:
A esta viscosidad se le llama viscosidad dinámica o absoluta. Substituyendo por las unidades respectivas del SI tenemos: La unidad más común para medir la viscosidad dinámica es el Poise.
Tabla 2,18 Factores de conversión de unidades de Viscosidad Viscosidad Dinámica o Absoluta x 0,10 = Pa-s Poise x 360 = kg/m-h x 0,002088 = lbf-s/ft2 x 10 = Poise Pa-s x 1,000 = cP x 0,02088 = lbf-s/ft2 Viscosidad Cinemática x 10,000 = St m2/s x 10,7643 = ft2/s x 645,86 = ft2/min x 0,0001 = m2/s St x 0,001076 = ft2/s x 0,01 = cSt Otro tipo de viscosidad es la cinemática, que es la misma viscosidad dinámica dividida por la densidad. Las unidades deben ser compatibles; así, en el SI, la viscosidad cinemática es igual a: m²/s y se le llama myriastoKe, aunque es más común el uso del StoKe (St) y el centiStoKe (cSt). 2.29 Entalpía y Entalpía Específica La entalpía se puede definir como el contenido de calor de una sustancia. La entalpía es todo el calor contenido en un kilogramo de sustancia, calculada a una temperatura de referencia que es de 0ºC para el agua y vapor de agua, y de -40ºC para refrigerantes. Como la entalpía es calor, sus unidades en el SI son las mismas que para la energía: Joules (J). En el sistema inglés son btu y en el métrico son kilocalorías (kcal).
68 Tabla 2,19 Factores de conversión de unidades de Entalpía En Base a la Masa x 0,239 = kcal/kg kJ/kg x 0,43 = btu/lb x 4,184 = kJ/kg kcal/kg x 1,8 = btu/lb x 2,3244 = kJ/kg btu/lb x 0,5556 = kcal/kg En Base al Volumen x 0,239 = kcal/m3 kJ/m3 x 0,026839 = btu/ft3 x 4,184 = kJ/m3 kcal/m3 x 0,11236 = btu/ft3 x 37,2589 = kJ/m3 byu/ft3 x 8,9 = kcal/m3 La entalpía específica es la entalpía descrita arriba, pero referida a una unidad de masa; esto es, Joules por kilogramo (J/kg) en el SI. En el sistema inglés las unidades son btu/lb. Como el J/kg es una unidad pequeña, es más común utilizar el kiloJoule por kilogramo (kJ/kg). 2.30 Entropía y Entropía Específica La entropía es una propiedad termodinámica muy útil, sobre todo en trabajos de ingeniería. Es difícil dar una explicación sencilla; pero de una manera simple, se puede decir que la entropía de una sustancia, es su calor disponible medido en Joules. Al igual que la entalpía, la entropía está basada en una temperatura de referencia de 0ºC para el agua y -40ºC para refrigerantes. También, al igual que la entalpía, al efectuar cálculos, lo que importa no es su valor absoluto, sino el cambio de entropía. Un cambio de entropía es la suma de todos sus incrementos diferenciales de calor, dividida entre la temperatura absoluta que existe en el momento de cada incremento. Entropía es entonces = calor/temperatura absoluta = Joules/K en el SI. La entropía específica es la referida a una unidad de masa, por lo que sus unidades en el SI son J/kg K. En el sistema métrico, sus unidades son kcal/kg ºC y en el sistema inglés las unidades btu/lb R y btu/lb ºF. Como sabemos, el Joule (J) es una unidad muy pequeña, por lo que es más común el uso de kiloJoule (kJ). Tabla 2,20 Factores de conversión de unidades de Entropía x 0,239 = kcal/kg ºC kJ/kg K x 0,23885 = btu/lb ºF x 1,0 = btu/lb ºF kcal/kg ºC x 4,184 = kJ/kg K x 4,1868 = kJ/kg K btu/lb ºF x 1,0 = kcal/kg ºC
69 2.31 Transferencia de Calor Tabla 2,21 Factores conversión, unidades de trasferencia de Calor Conductividad Térmica x 0,8598 = Kcal/h-m-ºC W/mK x 0,5778 = btu/h-ft-ºF 1,16222 = W/mK kcal/h- x m-ºC x 0,627 = btu/h-ft-ºF 1,7307 = W/mK btu/h- x ft-ºF x 1,488 = Kcal/h-m-ºC Coeficiente de Trasferencia de Calor x 0,8595 = kcal/h-m2-ºC W/m2K x 0,17611 = btu/h-ft2-ºF 1,16222 = W/m2K kcal/h- x m2ºC x 0,2048 = btu/h-ft2-ºF 5,6782 = W/m2K btu/h- x ft2-ºF x 4,883 = kcal/h-m2-ºC 2.32 Equivalentes de Refrigeración A continuación, veremos algunas equivalencias de las unidades más comúnmente empleadas en refrigeración. Sin duda la que más destaca es la Tonelada de Refrigeración, la cual es una medida arbitraria que surgió en E.U., donde la única unidad que se manejaba era el btu. Como el btu es demasiado pequeño, para medir capacidades nominales de las plantas frigoríficas y para clasificar equipo, había necesidad de una unidad más adecuada. La tonelada de refrigeración está basada en la cantidad de calor en btu, que se requiere extraer a una tonelada corta (2,000 lb) de agua a 32ºF, para convertirla en hielo a 32ºF. Tabla 2,22 Factores de conversión de unidades de Refrigeración x 12,000 = btu/h x 200 = btu/min x 3,024 = kcal/h T.R. x 3,5145 = kW x 12,625 = kJ/h x 4,716 = hp x 3,9683 = btu/h kcal/h x 3,024 = T.R. x 0,2845 = kW x 12,000 = T.R. btu/h x 0,252 = kcal/h x 293 = kW El calor latente de congelación (solidificación) del agua, es muy cercana a 144 btu/lb; por lo tanto, para congelar 2,000 lb de agua, se requiere extraerle (2,000 lb X 144 btu/ lb)=288,000 btu. Esta cantidad es la que define, de manera precisa, la unidad de refrigeración norteamericana, y se llama tonelada estándar de refrigeración. Si esta unidad térmica se refiere a una unidad de tiempo, como un día (24 hrs) se le llama Tonelada Estándar comercial, y es igual a 288,000 btu/24h =12,000 btu/h. 1T.R.=12,000 btu/h.
70 2.33 Calor Específico (Capacidad Calorífica) De acuerdo a la definición de kilocaloría, = la cantidad de calor que se requiere agregar (o quitar) a un kilogramo de agua para aumentar (o disminuir) su temperatura en un grado centígrado; la capacidad calorífica (c) del agua es 1.0 kcal/kg ºC (1 kcal/1 kg x 1ºC = 1). Pero no todas las sustancias tienen la misma capacidad que el agua, para aumentar o disminuir su temperatura con los cambios de calor, ni aún el hielo; por lo que la mayoría de las sustancias van a tener valores diferentes, algunas mayores y otras menores a 1.0 ver tabla completa en Capitulo 15.- Varios (cálculos y diseño) Requisitos para el almacenamiento y propiedades de los productos perecederos de la guía básica o capitulo independiente en www.catain.es. Tabla 2,23 Factores de conversión de unidades de Calor Especifico x 0,239 = kcal/kg ºC kJ/kg K x 0,2388 = btu/lb ºF x 4,184 = kJ/kg K kcal/kg ºC x 1,0 = btu/lb ºF x 4,1868 = kJ/kg K btu/lb ºF x 1,0 = kcal/kg ºC Así, pues, el calor específico se puede definir igual que la kilocaloría, pero referido a cualquier sustancia diferente del agua. Esto es, el calor específico (c) es la cantidad de calor requerido para aumentar la temperatura de cualquier sustancia en un grado, en relación a la cantidad de calor requerido para aumentar en un grado, la temperatura de una masa igual de agua. Por ejemplo, de la tabla 2.22 el calor específico de alcohol es 0.615 kcal/kg ºC; esto nos indica que para elevar un ºC la temperatura de un kilogramo de alcohol se requieren 0.615 kcal con relación a un kg de agua, que se requiere 1.0 kcal.
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Tabla 2,22 Calores específicos promedio de algunas sustancias CALOR ESPECIFICO MATERIAL Kcal/Kg. ºC KJ/Kg. K Acero (Hierro) 0,129 0,5397 Agua 1,0 4,184 Aire 0,242 1,0125 Alcohol metílico 0,615 2,5832 Aluminio 0,214 0,8953 Amoniaco (4ªC) 1,10 4,6024 Asbesto 0,20 0,8368 Bronce 0,104 0,4351 Carbón 0,241 1,0083 Cartón 0,324 1,3556 Cobre 0,095 0,3975 Concreto 0,156 0,6527 Corcho 0,485 2,0292 Glicerina 0,576 2,410 Grafito 0,200 0,8368 Hielo 0,504 2,1087 Ladrillo 0,200 0,8368 Latón 0,09 0,3766 Madera 0,327 1,3681 Mercurio 0,033 0,1394 R-502 0,255 1,0669 Salmuera al 20% 0,850 3,5564 Vidrio 0,187 0,7824 Zinc 0,095 0,3975 Nota: ver calores específicos y temperaturas de almacenamiento de los alimentos en el Capitulo 15 de la Guía Básica, en CD o en la pagina www.catain.es capitulo independiente
72 Tablas agrupadas de conversión de unidades
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78 3 Conexión de componentes 3.1.1 Tubería de Cobre - La mayoría de la tubería utilizada en refrigeración es de cobre (excepto con amoniaco). La tubería de cobre viene disponible en dos tipos, rígido y flexible. El cobre flexible se presenta en rollos de 15,25 m, y se utiliza principalmente en pequeñas instalaciones. Se fabrica en diámetros desde 3/16 hasta 3/4”. El tubo de cobre rígido, se usa en diámetros superiores. No se debe doblar ni hacer conexiones "flare", las uniones son soldadas. Se presenta en tramos de 5 m. y todos ellos están deshidratados interiormente. 3.1.2 Longitud Equivalente de Tubería - Cada válvula, conexión, accesorio y vuelta en una línea de refrigeración, contribuye a la caída de presión por fricción debido a su restricción a un flujo estable. Debido a la complejidad de calcular la caída de presión a través de cada una de ellas en lo individual, la práctica normal es establecer un equivalente en longitud de tubería recta para cada accesorio. Procesos de Soldadura Capilar para Tuberías de Cobre Rígido Antes de ver paso a paso el proceso recomendado para soldar tubería de cobre rígido, mencionaremos algunas de sus características y ventajas. 3.2.3 Conexiones Soldables Las conexiones soldables para unir tubería de cobre, son fabricadas de tal manera que permiten, una vez ensambladas, tener juego de muy pocas milésimas, justamente lo necesario para realizar el proceso de soldadura capilar. Todas las conexiones cuentan con un tope o asiento en su interior, que permite introducir el extremo del tubo de cobre, no dejando ningún espacio muerto que pudiera crear turbulencias en los fluidos. Además, todas las conexiones soldables vienen grabadas en los extremos, con la medida del diámetro nominal de entrada. Las conexiones soldables se fabrican de diferentes materiales: cobre, bronce y latón. La gama de conexiones es muy variada. Las conexiones de cobre son las más recomendables para unir tuberías de cobre, puesto que son del mismo metal y tienen las mismas características. Se fabrican codos de 90º y de 45º, tees, coples, reducciones de bujemy campana, etc... Las conexiones de bronce son una aleación de cobre, zinc, estaño y plomo. Son piezas fundidas y posteriormente maquinadas, por lo que su superficie exterior es rugosa. Se fabrican también roscables, además de soldables, en variedades como codos, tees, coples, reducciones, yees, tapones, conectores, tuerca unión, etc. Las conexiones de latón son aleaciones de cobre y zinc y piezas forjadas. Por lo regular, tienen un extremo soldable y uno roscado, para unir una pieza roscable con un tubo de cobre. Comercialmente, se identifican nombrando primero la unión soldable y luego la roscable. Todos los tipos de conexiones antes mencionados, se pueden obtener fácilmente en el mercado, y para identificarlas existe una manera comercial, dependiendo del tipo y del diámetro nominal. Normalmente, una conexión que tiene el mismo diámetro en todos sus extremos, se nombra por su medida nominal. En el caso de conexiones con rosca, se debe indicar claramente el lado roscable y el tipo de rosca (interior o exterior). Para las conexiones soldables con reducción, se da primero el diámetro mayor y luego el menor, como en el caso de acoplamientos y codos reducidos 3.1.4 Proceso de Soldadura Capilar La unión de tubería de cobre y conexiones soldables, se hace por medio de "soldadura capilar". Este tipo de soldadura se basa en el fenómeno físico de la capilaridad, que se define como sigue: cualquier líquido que moje un cuerpo sólido, tiende a deslizarse por la
79 superficie del mismo, independientemente de la posición en que se encuentre. Al realizar una soldadura, se calientan el tubo y la conexión hasta alcanzar la temperatura de fusión de la soldadura, la cual correrá por el espacio entre el tubo y la conexión, cualquiera que sea la posición que estos tengan. 3.1.5 Tipos de Soldadura En general, podemos decir que las soldaduras son aleaciones de dos o más metales en diferentes proporciones. Ver Tabla 3.5 Características de la soldadura al final del capitulo Las soldaduras deben fundir a temperaturas menores que las piezas metálicas a unir. Aunque existen muchos tipos de soldaduras, aquí hablaremos de las que sirven para unir tuberías y conexiones de cobre o aleaciones de éste. La unión de tuberías de cobre se realiza por medio de dos tipos de soldaduras: blandas y fuertes, según sea el caso. Estas soldaduras son: 3.1.6 Soldaduras Blandas - Son todas aquellas que tienen su punto de fusión abajo de 450ºC (842ºF). Se utilizan principalmente en instalaciones hidráulicas en los desagües de los evaporadores, ya que no es recomendable someterlas a alta presión. Existen tres de uso común y se emplean de acuerdo al fluido. 3.1.7 Soldaduras Fuertes - Estas se dividen en dos clases: las que contienen plata y las que contienen cobre y fósforo. Estos tipos de soldaduras tienen puntos de fusión mayores de 430 ºC, y son las recomendadas para instalaciones de sistemas de refrigeración, aunque se prefieren las de cobre y fósforo para unir tuberías y conexiones de cobre. El fósforo en este tipo de soldaduras, actúa como un agente fundente, y éstas son de menor costo que las de alto contenido de plata, por lo que en ocasiones, no se requiere aplicar fundente. En las soldaduras de plata, la aleación varía desde un 5% hasta un 60% de plata, y su punto de fusión depende de esta aleación. Por ejemplo, una soldadura con 5% de plata funde a 675ºC, y con 15% de plata funde a 640ºC. Las soldaduras de cobre y fósforo, tienen puntos de fusión mayores (700ºC) y alta resistencia a la tensión (2,800 kg/cm²). Existen soldaduras de cobre fosforado con contenido de 5% de plata, lo que le da mayor resistencia (más de 2,900 kg/cm²). La selección de una soldadura fuerte, depende de cuatro factores principales: - Dimensiones y tolerancias de la unión. - Tipo y material de la conexión (fundida o forjada). - Apariencia deseada. - Costo. Las soldaduras fuertes tienen la ventaja de que se pueden unir metales similares y diferentes a temperaturas relativamente bajas. 3.1.8 Fundente El fundente tiene una función muy apropiada. Debe disolver o absorber los óxidos, tanto en la superficie del metal, como en la superficie de la soldadura, los cuales se forman durante el calentamiento. Para lograr esto, debe de adherirse tan ligeramente a la superficie metálica, que la soldadura pueda sacarla de allí conforme avanza sobre la superficie. El fundente no limpia el metal. Lo mantiene limpio, una vez que se ha eliminado la suciedad y el óxido. Al aplicar cualquiera de las soldaduras blandas, es indispensable utilizar fundente. El fundente debe ser anticorrosivo o exclusivo para soldar tubería de cobre. Debe agitarse antes de usarlo. Debe aplicarse una capa delgada y uniforme con una brocha o cepillo, tanto al tubo como a la conexión. Debe evitarse aplicarlo con los dedos, ya que los compuestos químicos del fundente, pueden ser dañinos si llegan a los ojos o una herida abierta.
80 Los fundentes para soldaduras fuertes, son diferentes en composición que los de soldaduras blandas. No pueden y no deben intercambiarse. Los fundentes para soldaduras fuertes son a base de agua. El fundente puede ser una fuente de corrosión en un sistema. Debe evitarse que entre en él. NOTA: Existen ciertos tipos de soldaduras, que en su interior contienen resina (alma ácida); sin embargo, estas soldaduras no son recomendadas para unir tuberías de cobre, pues el poder humectante del fundente que contienen, no es suficiente, ya que viene en mínimas proporciones, además de contener ácido. 3.1.9 El Soplete
Cuando se va a unir una tubería de cobre regida por medio de una conexión, es necesario aplicar calor. Este calor lo proporciona una flama lo suficiente intensa, que al aplicarla al tubo, la soldadura se derrita al contacto. El artefacto que proporciona este calor es el soplete, el cual puede ser de diferentes combustibles: gasolina, propano, gas L.P. oxi-acetilono, etc. La llama de un soplete tiene dos coloraciones, que corresponden a diversos grados de calor. La llama amarilla es luminosa pero no muy calorífica. Al abrir poco a poco, pasa más mezcla gas-aire si hay suficiente presión, desaparece la flama amarilla para convertirse en azul, que es más calorífica; y a medida que se abra más, se intensifica el calor. Ya sea que el combustible sea acetileno, propano o gas natural (L.P.), hay tres tipos básicos de flamas que se producen, cuando se mezclan con el oxígeno en el soplete: 3.1.10 Flama Neutral - Es la que tiene en medio un pequeño cono azul. Esta flama típicamente es la más caliente, y se utiliza cuando se requiere aplicar calor en un solo punto específico. 3.1.11 Flama Oxidante - Esta se produce cuando hay presente más oxígeno del necesario, para la combustión completa del gas. Se caracteriza porque el cono azul es el más corto, cuando se usa acetileno con oxígeno. Otra característica es el sonido áspero que hace el soplete, debido al exceso de oxígeno. Este tipo de flama no se recomienda para soldar; el exceso de oxígeno, contribuye a la oxidación de los metales. 3.1.12 Flama Reductora -También llamada carburante, es la contraria a la flama oxidante. Esta flama tiene una proporción tal de gas-oxígeno que, hay presente un exceso de gas combustible. Se caracteriza por tener el cono azul más grande que el de la flama oxidante, con un cono suave y blanco alrededor del azul. Es la flama predominantemente recomendada para soldar.
81 La flama reductora Ofrece varias ventajas. Primera, realmente ayuda a eliminar el óxido de la superficie de los metales. Segunda, calienta de manera más uniforme ya que, "envuelve" al tubo. Esto se logra aplicando la flama de tal manera, que la punta del cono blanco apenas toque el tubo. Tercera, se reduce el riesgo de sobrecalentar más en un solo punto como con las otras flamas. Hay diferencias de temperaturas entre los diferentes tipos de flamas, al igual que en los diferentes gases combustibles, como se muestra en la tabla 15.31. Se recomienda que para soldar tubos hasta de 1", no se empleé una flama demasiado fuerte, pues el calentamiento de la unión sería demasiado rápido y no se podría controlar fácilmente, con el peligro de una evaporación inmediata del fundente y oxidación del cobre, lo que impide que corra la soldadura. En medidas mayores de 1", puede emplearse una flama intensa, pues aquí no existe ese peligro. En diámetros de 3" a 4", será conveniente aplicar más calor. 3.1.13 Instrucciones para el uso de sopletes Al comenzar 1. Antes de montar los reguladores limpiar los acoplamientos entre botellas y reguladores (1). Eliminar grasas y aceites, en especial en las botellas de oxígeno. Comprobar que los reguladores son los adecuados para los gases a utilizar. 2. Si las salidas de las botellas no están precintadas, antes de conectar abrirlas ligeramente un instante (2) para expulsar posibles suciedades. 3. Acoplar los reguladores a las botellas (1). 4. Antes de abrir las válvulas de la botellas (2) comprobar que los volantes de regulación de presiones de los reguladores (3) están desenroscados (regulador cerrado) y el resto de las válvulas cerradas (4 y 5). 5. Situarse en el lado de la botella opuesto al regulador (6). 6. Abrir las válvulas de las botellas lentamente (2). 7. Roscar los volantes de regulación de presión de los reguladores (3) para abrir el regulador hasta ajustar las presiones (7) según el trabajo a realizar (ver tabla de presiones del soplete). 8. Abrir la válvula de gas combustible del soplete (4) y prender el gas (9). 9. Abrir la válvula de oxígeno del soplete (5) y ajustar la llama (9). Al finalizar 1. Cerrar la válvula de oxígeno del soplete (5). 2. Cerrar la válvula de gas combustible del soplete (4). 3. Cerrar las válvulas de las botellas (2). 4. Abrir las válvulas del soplete (4 y 5), hasta comprobar que las agujas indicadoras de presión de los reguladores (7 y 8) están a cero y entonces cerrarlas. 5. Desenroscar los volantes de regulación de presión de los reguladores (3) para cerrarlos.
82 3.1.14 GASES COMBURENTES: Oxigeno y Aire Son gases incoloros, inodoros e insípidos. El oxígeno forma aproximadamente el 21 % del aire atmosférico. Los gases comburentes no arden, pero soportan y aceleran combustiones. 3.1.15 GASES INFLAMABLES: Acetileno, Hidrogeno El acetileno es un gas incoloro, con un olor característico a ajo. El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Forman mezclas explosivas con el aire y el oxígeno. Pueden provocar asfixia en atmósferas confinadas o poco ventiladas. 3.1.13 Proceso para Soldar Antes de todo, se debe tener la certeza del uso que va a tener la tubería, para saber el tipo de soldadura y de fundente que se va a emplear. Como ya mencionamos, existen soldaduras blandas a base de estaño y plomo y soldaduras fuertes de cobre y fósforo, y de aleaciones de plata. Las soldaduras blandas tienen puntos de fusión menores de 550ºC, y las soldaduras fuertes tienen puntos de fusión mayores de 550ºC. Las primeras se usan en instalaciones hidráulicas y las otras en el sistema de refrigeración. Para soldaduras de refrigeración y aire acondicionado, que usen los nuevos aceites anticongelantes de base ESTER, se utilizara un ambiente de nitrógeno en el interior del tubo cuando se efectúe la soldadura, para evitar la contaminación del aceite por el efecto de de la oxidación que se produce si en el interior hay aire. La teoría básica y técnica de soldado, son las mismas para todos los diámetros. Las variables son: las cantidades requeridas de tiempo, calor y soldadura, para completar una unión designada. Una buena unión es el producto de un técnico bien capacitado, que conoce y respeta los materiales y métodos que utiliza. Los pasos básicos en el proceso de soldadura son los siguientes: 3.1.14 Medición - La medición del largo del tubo debe ser precisa. Si el tubo es muy corto, no alcanzará a llegar al tope de la conexión, y no se podrá hacer una unión adecuada. 3.1.15 Corte - El corte de un tubo puede hacerse de diferentes maneras, para obtener un corte a escuadra satisfactorio. El tubo puede ser cortado con un cortatubo, con una segueta, con disco abrasivo o con sierra cinta. Si se utiliza segueta, ésta debe ser de diente fino (32 dientes/pulgada) y deberá utilizarse una guía para que el corte sea a escuadra. Independientemente del método de corte que se utilice, el corte debe ser a escuadra, para que se pueda tener un asiento perfecto entre el extremo del tubo y el tope de la conexión, evitando fugas de soldadura. Se debe tener cuidado de no deformar el tubo mientras se está cortando. 3.1.16 Limado - La mayoría de los métodos de corte, dejan rebabas en el extremo del tubo. Si éstas no se eliminan, puede Ocurrir erosión y corrosión, debido a la turbulencia y a la velocidad en el tubo. Las herramientas que se usan para rimar los extremos de los tubos son varias. Los cortatubos tienen una cuchilla triangular; se puede usar una navaja de bolsillo o una herramienta adecuada, como una lima en forma de barril, el cual sirve para limar el tubo por dentro y por fuera. Con tubo de cobre flexible, se debe tener cuidado de no ejercer demasiada presión, para no deformarlo. Un tramo de tubo limado apropiadamente, tendrá una superficie suave para un mejor flujo. 3.1.17 Limpieza - La limpieza se hace fácil y rápida. Para que la soldadura fluya adecuadamente, es crucial que se elimine el óxido y la suciedad. Si esto no se hace, el óxido y la suciedad de la superficie pueden interferir con la resistencia de la unión y causar un fallo. La limpieza mecánica es una operación simple. El extremo del tubo deberá limpiarse utilizando lija de esmeril, lana de acero o fibra de nylon, en una distancia ligeramente mayor que la profundidad de la conexión. También deberá limpiarse la conexión por
83 dentro, utilizando lija o cepillo de alambre del tamaño apropiado. No use franela. Deben tenerse las mismas precauciones que con el tubo. El cobre es un metal suave; si se elimina demasiado material, quedará floja la conexión, interfiriendo con la acción capilar al soldar. El espacio capilar entre el tubo y la conexión, es aproximadamente de 4 milésimas de pulgada (0.004"). La soldadura puede llenar este espacio por acción capilar. Este espacio es crítico para que la soldadura fluya y forme una unión fuerte. Se pueden utilizar limpiadores químicos, siempre y cuando se enjuaguen completamente la conexión y el tubo, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante del limpiador. Esto neutralizará cualquier condición ácida que pueda existir. Las superficies una vez limpias, no deberán tocarse con las manos o guantes grasosos. Los aceites de la piel o lubricantes y la grasa, pueden impedir que la soldadura fluya y humedezca el tubo. 3.1.18 Rangos de Temperatura - Hasta este punto, los pasos para el proceso de soldadura son los mismos para soldaduras blandas y fuertes; la selección de uno u otro tipo, dependerá de las condiciones de operación. En la práctica real, la soldadura blanda se aplica a temperaturas entre 175 y 290ºC, mientras que la soldadura fuerte se hace a temperaturas de entre 590 y 850ºC. 3.1.19 Aplicación del Fundente - Para soldaduras blandas, decíamos que es indispensable el uso de fundente. En las soldaduras fuertes, algunas no requieren el uso de fundente para soldar cobre a cobre; en uniones de cobre a bronce y cobre a latón, sí se requiere fundente, al igual que en soldaduras con aleaciones de plata. Los fundentes para soldaduras blandas son diferentes en su composición, a los de soldaduras fuertes, y no deben de intercambiarse. La función del fundente se explicó en el párrafo correspondiente. Se debe aplicar una capa delgada y uniforme, con un cepillo o brocha; NUNCA CON LOS DEDOS, tanto a la parte exterior del tubo como al interior de la conexión. 3.1.20 Ensamble - Después de haber limpiado ambas superficies, y aplicado el fundente en forma adecuada, se deben ensamblar colocando la conexión sobre el tubo, asegurándose que el tubo siente bien contra el tope de la conexión. Se recomienda hacer un ligero movimiento giratorio hacia uno y otro lado, para asegurar la distribución uniforme de la pasta fundente. Retire el exceso de fundente con un trapo o estopa de algodón. Si se van a efectuar varias soldaduras en una misma instalación, se recomienda preparar todas las de un mismo día de trabajo. Se debe tener cuidado para asegurarse que las conexiones y tubos estén adecuadamente soportados, con un espacio capilar razonable y uniforme alrededor de la circunferencia completa de la unión. Esta uniformidad del espacio capilar asegurará una buena penetración de la soldadura. Un espacio excesivo en la unión, puede provocar que la soldadura se agriete bajo una fuerte tensión o vibración. 3.1.21 Calentamiento - En este paso deben observarse las precauciones necesarias, debido a que se usan flama abierta y alta temperatura, aunado a la flamabilidad de los gases. El calor, generalmente se aplica con un soplete, aunque también se pueden utilizar tenazas eléctricas. Los sopletes para soldaduras blandas, comúnmente operan a base de una mezcla de aire con algún combustible, tal como gasolina, acetileno o algún gas LP. Los sopletes para soldaduras fuertes utilizan una mezcla de oxígeno y algún combustible, debido a las altas temperaturas requeridas; el combustible puede ser cualquier gas L.P o acetileno. Recientemente, se han hecho innovaciones en las boquillas para aire/combustible, y ahora se pueden utilizar éstas en una más amplia variedad de tamaños, tanto para soldaduras blandas como para fuertes.
84 3.1.22 La operación de calentamiento empieza con un "precalentamiento", el cual se hace con la flama perpendicular al tubo, cerca de la entrada de la conexión. Este precalentamiento, conducirá el calor inicial hacia el interior de la conexión, para una distribución pareja por dentro y por fuera. El precalentamiento depende del diámetro de la unión; la experiencia le indicará el tiempo apropiado. La flama deberá moverse ahora hacia la conexión y luego hacia el tubo, en una distancia igual a la profundidad del conector. Toque la unión con la soldadura; si no se funde, retírela y continúe el proceso de calentamiento. Tenga cuidado de no sobrecalentar, ni de dirigir la flama al interior de la conexión. Esto puede quemar el fundente y destruir su efectividad. Cuando se ha alcanzado la temperatura de fusión, se puede aplicar calor a la base de la conexión, para ayudar en la acción capilar. 3.1.23 Aplicación de la Soldadura - Cuando se ha alcanzado la temperatura adecuada, si el tubo está en posición horizontal, comience a aplicar la soldadura en un punto como en el 4 de un reloj. Continúe en el 8, y luego en el 12. Regrese al 6, luego al 10, y finalmente al 2. La soldadura fundida será desplazada hacia el interior de la conexión por la acción capilar, sin importar si ésta es alimentada hacia arriba, hacia abajo o en forma horizontal. En diámetros de tubería grandes, es recomendable golpetear levemente con un martillo en la conexión, mientras se está soldando, para romper la tensión superficial y que la soldadura se distribuya uniformemente en la unión. Recuerde que la soldadura se debe fundir con el calor del metal. No la funda con la flama del soplete. Es muy importante que la flama esté en movimiento continuo, y no debe permitirse que permanezca demasiado en un punto como para que queme el tubo o la conexión. Cuando se haya completado el proceso de soldadura, deberá quedar visible un anillo continuo alrededor de la unión. Si la soldadura falla en fluir o tiende a «hacerse bolas», indica que hay oxidación sobre las superficies metálicas, o el calor es insuficiente en las partes a unir. Si la soldadura se rehúsa a entrar en la unión y tiende a fluir sobre el exterior de cualquiera de las partes, esto indica que esa parte está sobrecalentada o que a la otra parte le hace falta calor. 3.1.24 Enfriamiento y Limpieza - Después que se ha terminado la unión, es mejor dejar enfriar en forma natural. Un enfriamiento brusco, puede causar un esfuerzo innecesario en la unión, y eventualmente, un fallo. Si la soldadura es blanda, el exceso de fundente debe limpiarse con un trapo de algodón húmedo. Si la soldadura es fuerte, los residuos de fundente se deben de eliminar lavando con agua caliente y cepillando, con cepillo de alambre de acero inoxidable. LÍNEAS DE REFRIGERACIÓN En la ejecución de instalaciones frigoríficas comerciales e industriales, todos los componentes los tiene que instalar y ensamblar el instalador frigorista y es competencia del proyectista el realizar los cálculos adecuados de las líneas frigoríficas así como su recorrido. A pesar de todo nos podemos encontrar con situaciones de problemas de retorno de aceite o intervenciones que requieran la modificación de alguna parte del circuito. NOTA: tener siempre presente las indicaciones de los fabricantes de equipos y distribuidores y ante cualquier duda consultar con los mismos. La correcta instalación de las líneas frigoríficas es fundamental para garantizar el retorno de aceite al compresor, aunque lleven incorporado un separador de aceite, el no seguir estas indicaciones nos puede ocasionar serios problemas. Tabla características tubo de cobre
85
86 Tabla equivalencia de pulgadas a milímetros
87 Tabla 3.5 Características de la soldadura
88 3.5 Diseño y montaje de tuberías del circuito frigorífico 3.5.1 INTRODUCCIÓN Uno de los pasos más importantes en un proyecto de refrigeración o aire acondicionado, es el diseño y montaje de las tuberías de refrigeración. Aún cuando los componentes del sistema sean de última generación o si el diseño de la red de tuberías está mal calculado o mal instalado, irremediablemente el sistema fallará y producirá serios daños al compresor. Las siguientes modalidades ofrecen un sistema rápido y simple de instalación que está libre de problemas, si los grupos de tuberías están adecuadamente instalados. En sistemas Split Comerciales y Residenciales, más allá de 15 metros se deberá tener especiales consideraciones para asegurar una performance satisfactoria del sistema. Un sistema in apropiadamente diseñado puede ser el resultado de una notable pérdida de capacidad o una falla de compresores. La intención de este manual es presentar las prácticas adecuadas de ingeniería generalmente aceptadas. Las especificaciones y límites esbozados en este manual están sujetos a cambios y su diseño debe realizarse conforme a las normas locales. 3.5.2 INFORMACIÓN GENERAL Las cuatro principales consideraciones en el diseño de líneas de refrigeración son: -Costos de tuberías, refrigerante e instalación. -Caída de presión en las líneas. -Retorno de aceite. -Cantidad de refrigerante en el sistema. El costo es, obviamente, la consideración que dicta que la menor cantidad de tubo posible a utilizar, resultará en un sistema con una caída de presión aceptable. La caída de presión es importante desde el punto de vista del rendimiento de la instalación. Las siguientes consideraciones muestran los efectos de la caída de presión en los diversos componentes de un sistema de tuberías de refrigeración. a) La caída de presión en las líneas de succión reduce la capacidad y aumenta el consumo eléctrico. Para un sistema de aire acondicionado, 1 psi de caída de presión en las líneas de succión reduce la capacidad en aproximadamente, un 1%. La caída de presión en una línea de succión en la zona de 3 psi (3% de pérdida de capacidad) es generalmente aceptable y una caída de presión mayor de 10 psi (10% de pérdida de capacidad) es generalmente inaceptable. En algunas instancias (delineadas en este manual), si una caída de presión mayor (pérdida de capacidad) es aceptable para los requerimientos de la instalación, las líneas de refrigeración necesitarán ser diseñadas para una mayor caída de presión en orden a mantener el retorno de aceite. La caída de presión en la línea de líquido no es significativa ya que el 100% del líquido es entregado en la válvula de expansión y la presión disponible es adecuada para producir el flujo adecuado. La caída de presión debido a un tramo vertical debe ser agregada a las pérdidas por fricción, para determinar la caída de presión total. A temperaturas normales de líquido para R-22, una caída de presión de ½ psi por pié de tramo vertical, debe ser agregada. El retorno de aceite es de suma importancia, tomando en cuenta que cierta cantidad de aceite está continuamente recirculando con el líquido y se separa en el evaporador. El aceite debe retornar al compresor por arrastre con el vapor de refrigerante. La velocidad mínima debe ser del orden de 800 fpm (pies por minuto) en los tendidos horizontales y 1500 fpm en los verticales de succión.
89 El subenfriamiento del líquido debe ser, a lo menos, 10ºF al salir de la unidad exterior. Esto permitirá una caída de presión de 30 a 35 psi en la línea de líquido incluyendo la caída de presión debido a la pérdida por fricción en tramos horizontales y verticales. Un contribuyente en la caída de presión en las líneas de refrigeración son los codos y fittings. Una buena práctica es utilizar curvas de amplio radio en vez de codos de 90º de radio 0. La figura Nº1 muestra cómo pueden tenderse las tuberías para minimizar caídas de
presión en paso bajo vigas. En sistemas con líneas sobre 50 pies (15 metros) y con una línea de succión de 7/8” OD (diámetro exterior) o menor, agregue 3 onzas (0,088 litros) de aceite por cada 10 pies (3,28 mts.) de línea sobre 50 pies (15 metros). Para sistemas con 1 1/8” OD o más diámetro, agregue 4 onzas de aceite (0,118 lts.) por cada 10 pies (3,28 mts.) sobre 50 pies (15 mts.) Cuando agregue aceite utilice viscosidades sobre 200 (ejemplo 3G o 4G). La principal causa de falla de un compresor es el golpe de líquido. Debido al refrigerante adicional que se requiere para llenar las líneas, la posibilidad de golpe de líquido se acrecienta en líneas sobre los 50 pies (15 mts.) Es deseable utilizar líneas de líquido lo más pequeñas sin que resulte flash gas debido a la caída de presión. Las líneas de líquido no deben estar en contacto con las líneas de vapor. Si el diseño de líneas de refrigeración significa 20 psi o más de caída de presión, la línea de líquido debe ser aislada en todos los lugares por donde pase a través de un ambiente con temperaturas superiores al refrigerante subenfriado. Las líneas de refrigeración no deben ser enterradas en el suelo a menos que sean aisladas e impermeabilizadas. Líneas de cobre sin aislar, enterradas en el suelo húmedo o bajo concreto pueden causar serias pérdidas de capacidad y operación errática, como también fallas a corto plazo debido a la corrosión. Por las razones anteriores, las líneas de refrigeración deben ser enterradas en conductos impermeables y térmicamente aisladas. Las líneas no deben estar en contacto con el
90 suelo por ninguna razón y el conducto debe ser proyectado de tal forma que no le pueda entrar agua ni retenerla. Las válvulas de expansión son obligatorias en todas las instalaciones comerciales y domésticas con líneas sobre 15 metros y se deberá utilizar solamente tubería de cobre rígida, limpia y seca. Las líneas de cobre recocido están propensas a curvarse en tendidos horizontales largos, codos, tees, coplas y otras juntas deben ser ejecutados en cobre duro y las curvas deben ser de radio largo. Para uniones libres de filtraciones, limpie prolijamente el tubo y fitting y utilice soldadura apropiada con por lo menos 3% a 5% de plata (uso común 15%). Para prevenir oxidación interior en la tubería, es necesario hacer circular Nitrógeno seco durante el proceso de soldadura. 3.5.3 LIMITACIONES PARA SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Las aplicaciones menores de 15 metros pueden utilizar orificios de expansión o capilares. El largo máximo de verticales de succión no debe exceder de 45 metros y 15 metros verticales de líquido. Cuando las líneas exceden los 15 metros, se debe instalar una válvula solenoide en la línea de líquido lo más cerca posible del evaporador. Si el compresor no está equipado con calefactor de cárter, se debe instalar este elemento, aún más, se debe utilizar sólo válvula de expansión (orificios de expansión o tubo capilar no son aceptables). En aplicaciones donde las líneas exceden de 23 metros, la válvula solenoide debe ser instalada con control de anti reciclaje y pump down (vaciado del lado de baja antes de la detención del compresor) LÍNEAS SOBRE LOS 45 METROS NO SON RECOMENDABLES. 3.5.4 LIMITACIONES PARA BOMBAS DE CALOR Cuando las líneas exceden los 15 metros, una válvula de expansión en la unidad interior y un acumulador de succión son ambos requeridos. Estos elementos deben ser utilizados en todas las instalaciones comerciales SIN IMPORTAR EL LARGO DE LAS LÍNEAS. Muchas unidades son equipadas de fábrica con acumuladores de succión por lo que NUNCA agregue un segundo acumulador. Si es necesario instalar un acumulador, éste debe ser apropiadamente dimensionado y debe ser instalado en la línea de succión entre la válvula inversora de ciclo y el compresor, aún más, cuando las líneas exceden los 15 metros debe instalarse un calefactor de cárter en el compresor si éste no ha sido suministrado por la fábrica. NUNCA instale un filtro secador de líquido adicionalmente al suministrado por la fábrica debido al riesgo de una excesiva caída de presión y riesgo de instalación impropia. Si debe instalar un filtro secador de líquido en un sistema de bomba de calor, asegúrese que el refrigerante pueda circular en un solo sentido a través del elemento (filtro con válvula check). SI LAS LÍNEAS DE REFRIGERACIÓN DE UNA BOMBA DE CALOR DEBEN EXCEDER LOS 30 METROS ES RECOMENDABLE NO EJECUTARLA. Debe tenerse especial consideración en los sistemas bomba de calor cuando hay una diferencia en la elevación entre la unidad interior y la exterior. Debido a la inversión de flujo de refrigerante desde el ciclo de calor al ciclo de frío, siempre debe considerarse una vertical de succión y líquido cuando se diseñan las líneas de refrigerante El largo máximo de vertical de líneas de líquido no debe exceder los 15 metros debido a la caída de presión estática de 25 psi. Caída de presión adicional debido a la fricción resultará en una caída de presión total próxima a los 30 psi máximo que podría producir flashing gas.
91 Del mismo modo las líneas de succión no deben exceder los 15 metros debido a las limitaciones de las líneas de líquido. Si existe una diferencia en elevación entre las unidades interiores y exteriores, las líneas de vapor deben ser dimensionadas como subidas de succión con la velocidad adecuada para el retorno de aceite. Las válvulas solenoides son elementos unidireccionales, por lo que rara vez son utilizadas en bombas de calor. Si fuera necesario utilizarlas se requiere la instalación de una válvula check alrededor del solenoide para derivar el refrigerante en el ciclo de calefacción. NUNCA INSTALE UN SISTEMA DE PUMP DOWN en una bomba de calor. 3.5.5 DIMENSIONADO DE TUBERÍAS A/C Y BOMBA DE CALOR El primer paso en el diseño de un sistema de tuberías es desarrollar un esquema completo del sistema (posición relativa de las unidades condensadoras, evaporadores, largo de cada segmento del sistema de tuberías, largo de las verticales de succión y líquido, etc.) Comience por realizar un dibujo del sistema incluyendo, largo de tuberías, número de curvas, tees, válvulas y cualquier otro elemento irregular o fitting que se necesite. Esta información será útil para determinar los largos equivalentes para calcular la caída de presión debido a la fricción. El mismo método deberá aplicarse en ambos sistemas A/C y Bomba de Calor. Una línea de succión dimensionada para producir una adecuada velocidad para retorno de aceite y caída de presión con un mínimo de reducción de capacidad, funcionará adecuadamente como línea de gas caliente durante un ciclo de calefacción. También si existe diferencia de altura vertical entre la unidad interior y exterior, siempre hay que considerar elevaciones de líquido y vapor en el dimensionamiento, debido al flujo de retorno del refrigerante. 3.5.6 LÍNEAS FRIGORÍFICAS - REFRIGERANTE R-404A 1.- HIPÓTESIS DE PARTIDA PARA DIMENSIONADO DE TUBERÍAS DESCARGA: Tramo horizontal 2,5 - 10 m/s (14 m/s) (inferior a 2.5 m/s no asegura arrastre de aceite) Tramo vertical 5 - 14 m/s (inferior a 5 m/s no asegura arrastre de aceite) AT máximo (aprox.) 1ºC ASPIRACIÓN Tramo horizontal 2,5 - 10 m/s (inferior a 2.5 m/s no asegura arrastre de aceite) Tramo vertical 5 - 14 m/s (inferior a 5 m/s no asegura arrastre de aceite) AT máximo (aprox.) 1ºC LÍQUIDO Velocidad máxima en tramo condensador -- recipiente líquido 0,5 m/s Velocidad máxima en tramo recipiente líquido a evaporadores 1 m/s AT máximo (aprox.) 0,5 ºC 2.- LÍNEAS DESCARGA COMPRESOR --> CONDENSADOR --> RECIPIENTE DE LÍQUIDO El Diámetro 1, es válido solo en la 1ª vertical, antes de la 1ª curva a horizontal, diseñado (d1) para NO arrastrar aceite. (vuelta o permanencia del aceite en separador). CRITERIOS DE SELECCIÓN DE DIÁMETROS. 1 (gas) Potencia total sistema Velocidad que no arrastre. 2 (gas) Potencia total sistema. Velocidad que asegure el arrastre de aceite.
92 3 (gas) Mínima potencia del sistema (compresor o étapa). Velocidad que asegure el arrastre de aceite. 4 (gas) Potencia complementaria a la mínima de 3 para dar la potencia total Velocidad que asegure el arrastre de aceite. 5 (gas) Potencia total sistema. Velocidad que asegure el arrastre de aceite. 6 (líquido) Máxima potencia. Baja velocidad (0,2 - 0,5 m/s)
93
Selección diámetros impulsión hasta el condensador 1/2 Evap. -12ºC / Cond. +45ºC Potencia Diámetro Vel.(n/s) AP (bar/m) 3/8 7,750 0,056 3 Kw 1/2 4,140 0,012 5/8 2,460 0,003 1/2 8,280 0,004 6 Kw 5/8 4,920 0,012 3/4 3,260 0,033 1/2 12,430 0,095 5/8 7,380 0,026 9 Kw 3/4 4,890 0,009 7/8 3,480 0,004 5/8 9,850 0,044 3/4 6,520 0,016 12 Kw 7/8 4,630 0,007 1 1/8 2,680 0,002 5/8 12,310 0,068 3/4 8,160 0,024 15 Kw 7/8 5,790 0,010 1 1/8 3,360 0,003 1 3/8 xxx xxx 3/4 10,870 0,024 7/8 7,720 0,018 20 Kw 1 1/8 4,470 0,005 1 3/8 3,000 0,002 1 5/8 xxx xxx 7/8 11,590 0,039 1 1/8 6,710 0,010 30 Kw 1 3/8 4,500 0,004 1 5/8 3,160 0,002 2 1/8 xxx xxx
94 Selección diámetros impulsión hasta el condensador 2/2 Evap. -12ºC / Cond. +45ºC Potencia Diámetro Vel.(n/s) AP (bar/m) 1 1/8 8,950 0,017 1 3/8 6,000 0,006 40 Kw 1 5/8 4,200 0,003 2 1/8 2,470 0,001 1 1/8 11,190 0,026 1 3/8 7,510 0,010 50 Kw 1 5/8 5,250 0,004 2 1/8 3,090 0,001 2 5/8 xxx xxx 1 1/8 13,420 0,037 1 3/8 9,010 0,014 60 Kw 1 5/8 6,300 0,006 2 1/8 3,710 0,001 2 5/8 2,430 0,001 1 3/8 10,510 0,018 1 5/8 7,350 0,007 70 Kw 2 1/8 4,320 0,002 2 5/8 2,830 0,001 1 3/8 12,010 0,024 1 5/8 8,400 0,010 80 Kw 2 1/8 4,940 0,003 2 5/8 3,240 0,001 xxx xxx xxx 1 3/8 13,510 0,030 1 5/8 9,450 0,012 90 Kw 2 1/8 5,560 0,003 2 5/8 3,640 0,001 1 5/8 10,500 0,015 2 1/8 6,180 0,004 100 Kw 2 5/8 4,050 0,001 3 1/8 2,860 0,001 Selección diámetros impulsión hasta el condensador 1/2 Evap. -35ºC / Cond. +45ºC Potencia Diámetro Vel.(n/s) AP (bar/m) 3/8 9,070 0,076 3 Kw 1/2 4,850 0,016 5/8 2,880 0,004 1/2 9,690 0,056 6 Kw 5/8 5,760 0,016 3/4 3,820 0,006 1/2 14,540 0,129 5/8 8,640 0,035 9 Kw 3/4 5,730 0,012 7/8 4,070 0,005
95 12 Kw
15 Kw
20 Kw
30 Kw
5/8 3/4 7/8 1 1/8 5/8 3/4 7/8 1 1/8 1 3/8 3/4 7/8 1 1/8 1 3/8 1 5/8 7/8 1 1/8 1 3/8 1 5/8 2 1/8
11,520 7,640 5,420 3,140 14,400 9,540 6,780 3,930 2,630 12,730 9,040 5,240 3,510 2,460 13,560 7,850 5,270 3,690 2,170
0,060 0,021 0,009 0,002 0,002 0,033 0,014 0,004 0,001 0,057 0,024 0,006 0,002 0,001 0,052 0,013 0,005 0,002 0,001
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Selección diámetros impulsión hasta el condensador 2/2 Evap. -35ºC / Cond. +45ºC Potencia Diámetro Vel.(n/s) AP (bar/m) 1 1/8 10,470 0,023 1 3/8 7,030 0,008 40 Kw 1 5/8 4,910 0,003 2 1/8 2,000 0,001 1 1/8 13,090 0,035 1 3/8 8.078 0,013 50 Kw 1 5/8 6,140 0,005 2 1/8 3,620 0,001 2 5/8 2,370 0,001 1 3/8 10,540 0,018 1 5/8 7,370 0,007 60 Kw 2 1/8 4,340 0,002 2 5/8 2,840 0,001 xxx xxx xxx 1 3/8 12,300 0,025 1 5/8 8,600 0,010 70 Kw 2 1/8 5,060 0,003 2 5/8 3,320 0,001 1 3/8 14,050 0,032 1 5/8 8,830 0,013 80 Kw 2 1/8 5,780 0,003 2 5/8 3,790 0,001 3 1/8 2,670 0,001 1 3/8 11,060 0,016 1 5/8 6,150 0,004 90 Kw 2 1/8 4,260 0,002 2 5/8 3,010 0,001 1 5/8 12,290 0,020 2 1/8 7,230 0,005 100 Kw 2 5/8 4,740 0,002 3 1/8 2,340 0,001 3.- LÍNEAS DE ASPIRACIÓN Se debe diferenciar la línea individual, donde no existe variación de potencia, de las líneas que tienen varios servicios donde puede existir la variación de la potencia. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE DIÁMETROS. 2 ( gas ) Potencia total zona evaporadores Velocidad que asegure el arrastre de aceite. 3 ( gas ) Mínima potencia zona evaporadores posible. Velocidad que asegure el arrastre de aceite.
97 4 ( gas ) Potencia complementaria a la mínima de 3 para dar la potencia total de zona evaporadores Velocidad que asegure el arrastre de aceite. 5 ( gas ) Potencia total zona evaporadores Velocidad que asegure el arrastre de aceite.
98
Potencia 3 Kw 6 Kw 9 Kw
12 Kw
15 Kw
20 Kw
30 Kw
40 Kw
50 Kw 60 Kw 70 Kw
80 Kw 90 Kw 100 Kw
Dimensionado Tubería de Aspiración 1/2 Tramo vertical ( 5 - 14 m/s ) Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) 5/8 11,030 0,0138 3/4 7,310 0,0050 7/8 5,190 0,0022 7/8 10,380 0,0078 1 1/8 6,010 0,0020 7/8 15,600 0,0170 1 1/8 9,020 0,0044 1 3/8 6,050 0,0016 1 1/8 12,030 0,0074 1 3/8 8,070 0,0028 1 5/8 5,640 0,0012 1 1/8 15,030 0,01146 1 3/8 10,090 0,0042 1 5/8 7,050 0,0018 1 3/8 13,450 0,0074 1 5/8 9,510 0,0030 2 1/8 5,540 0,0008 1 5/8 14,110 0,0064 2 1/8 8,300 0,0018 2 5/8 5,440 0,00062 1 5/8 18,800 0,0112 2 1/8 11,070 0,0030 2 5/8 7,250 0,00106 3 1/8 5,120 0,00046 2 1/8 13,840 0,0046 2 5/8 9,070 0,00162 3 1/8 6,400 0,00068 2 5/8 10,880 0,00226 3 1/8 7,680 0,00096 2 5/8 12,700 0,00302 3 1/8 8,960 0,00128 4 6,150 0,0012 3 1/8 4 3 1/8 4 3 1/8 4
10,240 6,930 11,520 7,900 12,800 8,780
0,00164 0,00096 0,00206 0,00116 0,0025 0,00144
AP (ºC/m) 0,0920 0,0322 0,0138 0,0508 0,0132 0,1132 0,0278 0,0104 0,0482 0,0178 0,0074 0,0746 0,0270 0,0112 0,0470 0,0190 0,0052 0,0414 0,0110 0,0038 0,0728 0,0188 0,0066 0,0028 0,0290 0,0100 0,0042 0,0142 0,0060 0,0190 0,0080 0,0036 0,0104 0,0048 0,0128 0,0058 0,0158 0,0072
99
Potencia 3 Kw
6 Kw
9 Kw
12 Kw
15 Kw
Potencia 20 Kw
30 Kw
40 Kw
50 Kw
Dimensionado Tuberia de Aspiración 1/2 Tramo Horizontal ( 2,5 - 10 m/s ) Media Remperatura -12ºC Diametro Vel.(m/s) AP (bar/m) 3/4 7,31 0,0050 7/8 5,19 0,0022 1 1/8 3,01 0,0006 3/4 (14,61) 0,01846 7/8 10,40 0,0078 1 1/8 6,01 0,0020 1 3/8 4,03 0,0008 1 5/8 2,82 0,0002 7/8 (15,6) 0,0170 1 1/8 9,02 0,0044 1 3/8 6,05 0,0016 1 5/8 4,23 0,0006 1 1/8 12,03 0,00752 1 3/8 8,07 0,0028 1 5/8 5,64 0,0012 2 1/8 3,32 0,000032 1 1/8 (15,03) 0,01146 1 3/8 10,09 0,0042 1 5/8 7,05 0,0018 2 1/8 4,15 0,00048 2 5/8 2,72 0,00018
Dimensionado Tubería de Aspiración 2/2 Tramo Horizontal ( 2,5 - 10 m/s ) Media Remperatura -12ºC Diametro Vel.(m/s) AP (bar/m) 1 1/8 13,45 0,00732 1 5/8 9,51 0,0030 2 1/8 5,54 0,0008 2 5/8 3,63 0,00030 3 1/8 2,56 0,00012 1 5/8 14,11 0,00646 2 1/8 8,30 0,0018 2 5/8 5,44 0,00062 3 1/8 3,84 0,00026 2 1/8 11,07 0,0030 2 5/8 7,25 0,00106 3 1/8 5,12 0,00046 2 1/8 13,84 0,00456 2 5/8 9,07 0,00162 3 1/8 6,40 0,00068
AP (ºC/m) 0,0322 0,0138 0,0036 0,1242 0,0508 0,0132 0,0048 0,0020 0,1132 0,0278 0,0104 0,0044 0,0482 0,0178 0,0074 0,0020 0,0746 0,0270 0,0112 0,0030 0,0010
AP (ºC/m) 0,0470 0,0190 0,0052 0,0018 0,0008 0,0414 0,0110 0,0038 0,0016 0,0188 0,0066 0,0028 0,0290 0,0100 0,0042
100 60 Kw
70 Kw
80 Kw 90 Kw 100 Kw
Potencia 3 Kw 6 Kw
9 Kw 12 Kw 15 Kw 20 Kw
30 Kw 40 Kw
2 5/8 10,88 0,00226 0,0142 3 1/8 7,68 0,00096 0,0060 4 5,26 0,00056 0,0028 2 5/8 12,70 0,00302 0,0190 3 1/8 8,96 0,00128 0,0080 4 6,15 0,0012 0,0036 2 5/8 (14,51) 0,0039 0,0246 3 1/8 10,24 0,00164 0,0104 4 6,93 0,00096 0,0048 3 1/8 11,52 0,00206 0,0128 4 7,90 0,00116 0,0058 3 1/8 12,80 0,0025 0,0158 4 8,78 0,00144 0,0072 Mota: los diámetros hasta 3 1/8 son de ODS cobre Los diámetros a partir de 4" son de hierro Dimensionado Tubería de Aspiración Tramo Horizontal ( 5 - 14 m/s ) Baja Temperatura -35ºC Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 7/8 14,20 0,0068 0,0868 1 1/8 8,26 0,0018 0,0218 1 3/8 5,54 0,0006 0,0082 1 1/8 16,52 0,0064 0,0812 1 3/8 11,10 0,0024 0,0296 1 5/8 7,75 0,0010 0,0122 1 3/8 16,63 0,0050 0,0642 1 5/8 11,63 0,0022 0,0260 2 1/8 6,84 0,0006 0,0070 1 5/8 15,50 0,0036 0,0450 2 1/8 9,13 0,0010 0,0120 2 5/8 5,98 0,0004 0,0042 2 1/8 11,41 0,0014 0,0182 2 5/8 7,48 0,0006 0,0064 3 1/8 5,28 0,00024 0,0028 2 1/8 15,21 0,0026 0,0314 2 5/8 9,97 0,00092 0,0110 3 1/8 7,03 0,00038 0,0046 2 5/8 14,95 0,000194 0,0234 3 1/8 10,55 0,00082 0,0098 4 7,24 0,0008 0,0046 3 1/8 14,07 0,0014 0,0170 4 7,84 0,0012 0,0090 NOTA: NO VALIDO PARA SISTEMAS CON ECONOMIZADOR LIQUIDO "MUY" SUB-ENFRIADO
101
Potencia 3 Kw
6 Kw
9 Kw
12 Kw
15 Kw
20 Kw 30 Kw 40 Kw
Dimensionado Tubería de Aspiración Tramo Horizontal ( 2,5 - 10 m/s ) Baja Temperatura -35ºC Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 7/8 14,20 0,0068 0,0868 1 1/8 8,26 0,0018 0,0218 1 3/8 5,54 0,0006 0,0082 1 1/8 16,52 0,0064 0,0818 1 3/8 11,09 0,00242 0,0296 1 5/8 7,75 0,0010 0,0122 2 1/8 4,56 0,0002 0,0034 1 3/8 16,63 0,0050 0,0642 1 5/8 11,63 0,00206 0,0260 2 1/8 6,84 0,0006 0,0070 2 5/8 4,49 0,0002 0,0026 1 5/8 15,51 0,0036 0,0450 2 1/8 9,13 0,0010 0,0120 2 5/8 5,98 0,0004 0,0042 3 1/8 4,22 0,00016 0,0018 1 5/8 19,40 0,0054 0,0694 2 1/8 11,41 0,0006 0,0182 2 5/8 7,48 0,0006 0,0064 3 1/8 5,28 0,00024 0,0028 2 1/8 15,21 0,0026 0,0314 2 5/8 9,97 0,00092 0,0110 3 1/8 7,03 0,00038 0,0046 2 5/8 14,95 0,00194 0,0234 3 1/8 10,55 0,00082 0,0098 4 7,24 0,0008 0,0046 3 1/8 14,07 0,0014 0,0170 4 7,84 0,0012 0,0090 NOTA: NO VALIDO PARA SISTEMAS CON ECONOMIZADOR LIQUIDO "MUY" SUB-ENFRIADO
102
Potencia 3 Kw 6 Kw
9 Kw 12 Kw 15 Kw
20 Kw
30 Kw 40 Kw 50 Kw 60 Kw 70 Kw
Dimensionado Tubería de Aspiración Tramo Horizontal ( 5 - 14 m/s ) Baja Temperatura -35ºC Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) 3/4 10,67 0,00488 7/8 7,58 0,00212 7/8 15,15 0,00758 1 1/8 8,78 0,00200 1 3/8 0,00076 1 1/8 13,17 0,00422 1 3/8 8,83 0,00160 1 5/8 6,18 0,00066 xxx xxx xxx 1 3/8 11,78 0,00270 1 5/8 8,24 0,00114 1 3/8 14,72 0,00408 1 5/8 10,30 0,00170 2 1/8 6,06 0,00460 1 5/8 13,73 0,00290 2 1/8 8,08 0,00080 2 5/8 5,30 0,00028 2 1/8 12,12 0,00168 2 5/8 7,94 0,00060 3 1/8 5,61 0,00026 2 5/8 10,59 0,00102 3 1/8 7,47 0,00044 2 5/8 13,24 0,00154 3 1/8 9,34 0,00066 4 5,59 0,00056 3 1/8 11,21 0,00092 4 6,72 0,00062 3 1/8 13,08 0,00122 4 7,84 0,00068 LIQUIDO SUB-ENFRIADO A 0ºC
AP (ºC/m) 0,0612 0,0260 0,0978 0,0244 0,0092 0,0524 0,0194 0,0080 xxx 0,0332 0,0136 0,0208 0,0206 0,0056 0,0356 0,0096 0,0034 0,0204 0,0072 0,0030 0,0122 0,0052 0,0186 0,0078 0,0048 0,0110 0,0064 0,0148 0,0082
103
Potencia 3 Kw
6 Kw 9 Kw 12 Kw
15 Kw
20 Kw 30 Kw 40 Kw 50 Kw 60 Kw 70 Kw
Dimensionado Tubería de Aspiración Tramo Horizontal ( 5 - 10 m/s ) Baja Temperatura -35ºC Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) 3/4 10,67 0,00488 7/8 7,58 0,00212 1 1/8 4,39 0,00056 1 3/8 2,94 0,00010 1 1/8 8,78 0,00200 1 3/8 5,98 0,00076 1 5/8 4,12 0,00032 1 3/8 8,83 0,00160 1 5/8 6,18 0,00066 2 1/8 3,64 0,00018 1 5/8 8,24 0,00114 2 1/8 4,85 0,00032 2 5/8 3,18 0,00012 1 5/8 10,30 0,00170 2 1/8 6,06 0,00460 2 5/8 3,97 0,00016 3 1/8 2,80 0,00008 2 1/8 8,08 0,00080 2 5/8 5,30 0,00028 3 1/8 3,74 0,00012 2 5/8 7,94 0,00060 3 1/8 5,61 0,00026 2 5/8 10,59 0,00102 3 1/8 7,47 0,00044 3 1/8 9,34 0,00066 4 5,59 0,00056 3 1/8 11,21 0,00092 4 6,72 0,00062 4 7,84 0,00068 LIQUIDO SUB-ENFRIADO A 0ºC
AP (ºC/m) 0,0612 0,0260 0,0068 0,0010 0,0244 0,0092 0,0038 0,0194 0,0080 0,0022 0,0136 0,0038 0,0014 0,0206 0,0056 0,0020 0,0008 0,0096 0,0034 0,0014 0,0072 0,0030 0,0122 0,0052 0,0078 0,0048 0,0110 0,0064 0,0082
4.- LINEAS DE LÍQUIDO. .- Se recomienda, en la medida de lo posible, establecer anillo de líquido; esta es la fórmula más segura para un suministro uniforme de líquido. .- Permite el uso de una sola válvula en central; es el sistema que permite más fáciles modificaciones futuras
104
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE DIÁMETROS. 7 ( líquido ) La máxima potencia a la zona de suministro. Baja velocidad de suministro ( aprox. 0,5 m/s) 8 ( líquido ) 50% de la máxima potencia supuesta en 7 Baja velocidad de suministro ( aprox. 0,5 m/s) 9 ( líquido ) Potencia del servicio. Velocidad comprendida entre 0,5 - 1 m/s
105
Potencia 3 Kw
6 Kw
9 Kw
12 Kw
15 Kw
20 Kw
30 Kw
Potencia 40 Kw
50 Kw
DIMENSIONADO DE TUBERÍAS DE LIQUIDO 1/2 HACIA LOS SERVICIOS ( -12ºC) Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 3/8 0,74 0,00480 0,0100 1/2 0,40 0,00100 0,0020 5/8 0,24 0,00028 0,0004 1/2 0,79 0,00400 0,0080 5/8 0,47 0,00080 0,0020 3/4 0,31 0,00036 0,0008 7/8 0,22 0,00016 0,0004 1/2 1,19 0,00840 0,0180 5/8 0,71 0,00240 0,0048 3/4 0,47 0,00080 0,0016 7/8 0,33 0,00032 0,0008 1 1/8 0,19 0,00008 0,0004 5/8 0,94 0,00400 0,0084 3/4 0,62 0,00120 0,0028 7/8 0,44 0,00060 0,0012 1 1/8 0,26 0,00016 0,0004 5/8 1,18 0,00600 0,0128 3/4 0,78 0,00200 0,0044 7/8 0,55 0,00080 0,0020 1 1/8 0,32 0,00024 0,0004 1 3/8 0,22 0,00008 0,0004 3/4 1,04 0,00360 0,0080 7/8 0,74 0,00160 0,0032 1 1/8 0,43 0,00040 0,0008 1 3/8 0,29 0,00016 0,0004 7/8 1,11 0,00360 0,0072 1 1/8 0,64 0,00800 0,0020 1 3/8 0,43 0,00032 0,0008 1 5/8 0,30 0,00012 0,0004
DIMENSIONADO DE TUBERÍAS DE LIQUIDO 2/2 HACIA LOS SERVICIOS ( -12ºC) Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 1 1/8 0,86 0,00160 0,0032 1 3/8 0,57 0,00040 0,0012 1 5/8 0,40 0,00024 0,0008 2 1/8 0,24 0,00004 0,0004 1 1/8 1,07 0,00240 0,0048 1 3/8 0,72 0,00080 0,0016 1 5/8 0,50 0,00036 0,0004 2 1/8 0,30 0,00012 0,0004
106 60 Kw
701 Kw
Potencia 3 Kw
6 Kw
9 Kw
12 Kw
15 Kw
20 Kw
30 Kw
1 1 1 2 2 1 1 2 2
1/8 3/8 5/8 1/8 5/8 3/8 5/8 1/8 5/8
1,28 0,86 0,60 0,35 0,23 1,01 0,70 0,41 0,27
0,00320 0,00120 0,00040 0,00012 0,00004 0,00160 0,00080 0,00016 0,00004
0,0072 0,0024 0,0012 0,0004 0,0004 0,0036 0,0012 0,0004 0,0004
DIMENSIONADO DE TUBERÍAS DE LIQUIDO 1/2 HACIA LOS SERVICIOS ( -35ºC) Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 3/8 0,87 0,00680 0,0140 1/2 0,49 0,00120 0,0028 5/8 0,28 0,00036 0,0008 1/2 0,93 0,00520 0,0112 5/8 0,55 0,00120 0,0028 3/4 0,37 0,00048 0,0012 7/8 0,26 0,00020 0,0004 5/8 0,83 0,00320 0,0064 3/4 0,55 0,00120 0,0024 7/8 0,39 0,00044 0,0008 1 1/8 0,23 0,00012 0,0004 5/8 1,10 0,00560 0,0112 3/4 0,73 0,00200 0,0040 7/8 0,52 0,00080 0,0016 1 1/8 0,30 0,00020 0,0004 1 3/8 0,20 0,00008 0,0004 3/4 0,91 0,00280 0,0060 7/8 0,65 0,00120 0,0024 1 1/8 0,38 0,00032 0,0008 1 3/8 0,25 0,00012 0,0004 3/4 1,22 0,00520 0,0108 7/8 0,87 0,00200 0,0044 1 1/8 0,50 0,00080 0,0012 1 3/8 0,34 0,00020 0,0008 1 5/8 0,24 0,00008 0,0004 7/8 1,30 0,00480 0,0100 1 1/8 0,75 0,00120 0,0024 1 3/8 0,50 0,00044 0,0008 1 5/8 0,35 0,00016 0,0004 2 1/8 0,21 0,00004 0,0004
107 Potencia 40 Kw
50 Kw
60 Kw
701 Kw
DIMENSIONADO DE TUBERÍAS DE LIQUIDO 2/2 HACIA LOS SERVICIOS ( -35ºC) Diámetro Vel.(m/s) AP (bar/m) AP (ºC/m) 1 1/8 1,00 0,00200 0,0044 1 3/8 0,67 0,00080 0,0016 1 5/8 0,47 0,00032 0,0008 2 1/8 0,28 0,00008 0,0004 1 1/8 1,25 0,00320 0,0068 1 3/8 0,84 0,00116 0,0024 1 5/8 0,59 0,00048 0,0008 2 1/8 0,35 0,00012 0,0004 1 3/8 1,01 0,00164 0,0036 1 5/8 0,71 0,00068 0,0012 2 1/8 0,42 0,00016 0,0004 2 5/8 0,27 0,00008 0,0004 1 3/8 1,18 0,00224 0,0048 1 5/8 0,82 0,00092 0,0020 2 1/8 0,48 0,00024 0,0004 2 5/8 0,32222 0,00008 0,0004 LONGITUD EQUIVALENTE DE ACCESORIOS
Longitudes equivalentes en metros
A la longitud real por tubería, sumar la longitud equivalente por los accesorios, y con la longitud total equivalente se obtiene el AP real Diámetro Válvulas Válvulas Válvulas Tubería de bola de angulo de asiento 1/2 0,18 m 1,6 m 3m 5/8 0,21 m 2m 4m 7/8 0,27 m 2,6 m 5m 1 1/8 0,30 m 4m 7,2 m 1 3/8 0,46 m 5m 9,5 m 1 5/8 0,54 m 5,5 m 12 m 2 1/8 0,70 m 7,2 m 15 m 2 5/8 0,85 m 8,5 m 17 m 3 1/8 0,98 m 11 m 21 m Diámetro Codos Codos Tubería 90º 45º 1/2 0,3 m 0,13 m 5/8 0,35 m 0,16 m 7/8 0,5 m 0,23 m 1 1/8 0,6 m 0,30 m 1 3/8 0,8 m 0,40 m 1 5/8 0,9 m 0,45 m 2 1/8 1,3 m 0,60 m 2 5/8 1,5 m 0,72 m 3 1/8 1,8 m 0,90 m
108
109
110 4 Conceptos básicos de electricidad 4.1 ¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD? Las primeras observaciones sobre fenómenos eléctricos se realizaron ya en la antigua Grecia, cuando el filósofo Tales de Mileto (640-546 a.C.) comprobó que, al frotar barras de ámbar contra pieles curtidas, se producía en ellas características de atracción que antes no poseían. Es el mismo experimento que ahora se puede hacer frotando una barra de plástico con un paño; acercándola luego a pequeños pedazos de papel, los atrae hacia sí, como es característico en los cuerpos electrizados. Sin embargo, fue el filósofo griego Theophrastus (374-287 a.C.) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad. Comprobando que no todos los materiales pueden adquirir tal propiedad o adquirirla en igual medida. Se atraen, por ejemplo, una barra de vidrio y otra de ebonita. Se repelen, sin embargo, dos barras de vidrio o dos de ebonita. La experiencia ha demostrado la existencia de dos clases distintas de electricidad: a una se le llama positiva (+) y a la otra negativa (-). En 1733, el francés Francois de Cisternay Du Fay fue el primero en identificar la existencia de dos cargas eléctricas: Positiva y Negativa. Si antes de empezar las experiencias, se aproximan una barra de ebonita y a otra de vidrio, se comprobará que no existe electrificación ninguna, pues no hay ni atracción ni repulsión. De esta manera, se llega a la conclusión de que la electrización se produce por frotamiento y de que existe algún agente común que no se comporta de igual forma en ambos materiales. Efectivamente, un tipo de partículas llamadas electrones abandonan en unos casos la barra, por acción del frotamiento, y otra veces abandona el paño para pasar a la barra. (Ver teoría atómica) El exceso de electrones da lugar a cargas negativas, y su falta a cargas positivas. Los electrones son idénticos para todas las sustancias (los de cobre son iguales que los del vidrio o la madera), siendo estas, las partículas más importantes de las que se compone la materia, ya que disponen de carga y movilidad para desplazarse por las sustancias. La diferencia entre dos materiales vendrá dada, entre otras cosas, por la cantidad y movilidad de los electrones que la componen. A título de curiosidad, comentar que la masa de un electrón es de: 0'0000000000000000000000000000009106 Kg. Los conceptos de carga y movilidad son esenciales en el estudio de la electricidad, ya que, sin ellos, no podría existir la corriente eléctrica. En 1776 Charles Agustín de Coulomb (1736-1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Por lo anteriormente expuesto, se puede afirmar que los electrones no se ven, pero podemos notar sus efectos: la electricidad. De igual manera, podemos afirmar que en cualquier clase de material, se dan efectos eléctricos. Ahora bien, la materia es eléctricamente neutra y, en consecuencia, es necesario aplicar una energía externa que origine el desplazamiento de algunos electrones, dando lugar a fenómenos eléctricos. Por lo tanto, la electricidad se puede definir como una forma de energía originada por el movimiento ordenado de electrones. Otros tipos de energía son la mecánica, calorífica, solar, etc.
111 4.2 ¿Cómo se produce la electricidad? Dependiendo de la energía que se quiera transformar en electricidad, será necesario aplicar una determinada acción. Se podrá disponer de electricidad por los siguientes
procedimientos: De todas las energías enunciadas anteriormente, la empleada para producir electricidad en grandes cantidades es la magnética. Su producción se basa en el hecho de que, al mover un conductor (material con gran movilidad de electrones) en presencia de un imán (campo magnético), en el conductor se produce un movimiento ordenado de electrones, como consecuencia de las fuerzas de atracción y repulsión originadas por el campo magnético. En esta forma de producción de electricidad se basa el funcionamiento de los alternadores, motores y dinamos. Alternador: Dispositivo capaz de transformar el movimiento rotativo en electricidad. (Produce Corriente Alterna) Motor: Dispositivo capaz de transformar la electricidad en movimiento rotatorio. Dinamo: Dispositivo capaz de transformar el movimiento rotativo en electricidad. (Produce Corriente Continua). Turbina: Dispositivo mecánico que transforma, la energía cinética de un fluido, en movimiento rotativo y viceversa Cualquier central eléctrica, basa su producción de electricidad en el giro de turbinas unidas a ejes de alternadores. Este giro se producirá por la caída de agua (central hidroeléctrica). O por el empuje de vapor de agua a presión. En función del origen del calor utilizado para producir vapor, podemos encontrarnos con centrales: Térmicas: Queman combustibles fósiles (normalmente carbón). Nucleares: Emplea combustibles atómicos (fusión nuclear). Geotérmicas: Utilizan el calor del interior de la Tierra. Solares: Utilizan el calor del Sol. Otras: Cualquier forma de producir calor. Cabe mencionar en este apartado, el aumento de los parques eólicos. En ellos se emplean gran cantidad de aerogeneradores. Estos son pequeños alternadores cuyo giro se consigue mediante aspas movidas por la fuerza del viento. 4.3 Magnitudes Eléctricas Tensión eléctrica: Siempre que dos cuerpos con distintas cargas entran en contacto, se produce una circulación de electrones desde el cuerpo con más carga negativa al de más carga positiva, hasta que las cargas de los cuerpos se igualan. Para cargar un cuerpo, es necesario producir un exceso o defecto de electrones. La energía necesaria para cargar este cuerpo se llama fuerza electromotriz (f.e.m.), con la cual se consigue que el cuerpo adquiera una energía o potencial eléctrico.
112 Si este cuerpo se compara con otro que tenga una carga eléctrica distinta, se tendrán diferentes energías o potenciales eléctricos; existe entre ambos, una diferencia de potencial (d.d.p.). Si, mediante un conductor, estos dos cuerpos se unen, habrá una circulación de electrones desde el de menor potencial al de mayor, tendiendo a igualarse, con lo que cesará la circulación de corriente. Para que continúe la circulación de electrones, hay que mantener la diferencia de potencial mediante un dispositivo que produzca fuerza electromotriz. A este dispositivo lo llamamos generador en el capítulo anterior.
A la fuerza electromotriz se la representa mediante la letra E, y a la diferencia de potencial mediante la letra V. A la diferencia de potencial se le llama comúnmente tensión o voltaje eléctrico, su unidad es el voltio y se mide mediante un aparato llamado voltímetro. 4.4 Corriente eléctrica Es la cantidad de Electrones que recorre un conductor por unidad de tiempo. Se representa por letra I, y se mide con un aparato llamado amperímetro.
Su unidad de medida es el amperio y se representa con la letra A.
113 Como dato curioso, Un amperio equivale al paso de una carga eléctrica de un culombio por segundo, o lo que es lo mismo, el paso de 6'3 trillones de electrones cada segundo. Resistencia eléctrica Mide la dificultad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. Se representa por la letra R, y se mide mediante el ohmímetro u óhmetro. La resistencia eléctrica de un material dependerá de su composición. Según sea esta, presentará mayor o menor facilidad al paso de electrones a su través. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohmio y se representa por la letra griega Ω (omega). Como dato curioso El ohmio se define como la resistencia que opone al paso de corriente eléctrica, una columna de mercurio de 106'3 centímetros de longitud y 1 milímetro de sección.
4.5 Ley de Ohm Ya se ha comentado que la diferencia de potencial (tensión) es la causa de la circulación de los electrones en un circuito eléctrico. Por consiguiente, a mayor diferencia de potencial, mayor corriente de electrones. También se ha visto que la resistencia eléctrica es la dificultad que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. Por lo tanto, si se mantiene constante la causa que hace circular a los electrones (diferencia de potencial), la corriente eléctrica dependerá de la dificultad que oponga el material a su paso, es decir, de su resistencia eléctrica.
114 Experimentalmente se comprueba que en un circuito eléctrico, la intensidad de la corriente que lo recorre es igual a la diferencia de potencial (d.d.p.) dividida por la resistencia del circuito.
Del mismo modo:
Esta es la conocida como Ley de Ohm, que relaciona los tres parámetros fundamentales de la electricidad. 4.6 Potencia y energía eléctrica En Física se define la fuerza como cualquier causa capaz de producir o modificar un movimiento. Ya se ha visto que para producir el movimiento de los electrones, se necesita una fuerza que llamamos fuerza electromotriz. La energía se define como el producto de la fuerza aplicada sobre un cuerpo y el espacio que le hace recorrer en el movimiento provocado. Energía = Fuerza x Espacio
La potencia se define como energía por unidad de tiempo. Potencia = Energía / Tiempo Matemáticamente se demuestra que la potencia eléctrica es igual al producto de la tensión y la intensidad que circula por el circuito. Potencia = Tensión x Intensidad
115 La potencia eléctrica se mide en watios (w) y la energía en watios por hora (w.h), aunque los más común es emplear el Kilowatio (Kw) y el Kilowatio por hora (Kw.h). 1 Kilowatio = 1.000 watios 4.7 Unidades, múltiplos y submúltiplos
En electricidad se suelen emplear magnitudes mucho mayores o menores de la unidad, para evitar la utilización de decimales y ceros a la hora de expresar cantidades, se utilizan los llamados prefijos multiplicadores o divisores de la unidad. Los más usados son:(ver tabla anterior) Estos factores son empleados en muchos aspectos de la vida cotidiana, por ejemplo, un Kilogramo (Kg.) son 1.000 gramos, un centímetro (cm) es 0'01 metro, un Kilometro (Km.) son 1.000 metros, etc. De la misma manera, un Kilowatio (Kw) es igual a 1.000 watios, un miliamperio (mA) es igual a 0'001 amperios y un Megaohmio es igual a 1.000.000 ohmios. Múltiplos y submúltiplos del ohmio:
116 4.8 CONCEPTO DE ONDA. La definición más general establece que la onda consiste en una perturbación que se propaga con una determinada dependencia espacio - temporal, que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. Dado que la perturbación de una magnitud física consiste a menudo en una variación periódica y, sobre todo, oscilatoria, la onda puede considerarse como la propagación de una vibración originada en un punto. MOVIMIENTO ONDULATORIO: Es el tipo de movimiento característico de las ondas y su propiedad esencial es que no implica un transporte de materia de un punto a otro. Si tiramos un trozo de papel a la superficie de un lago, y luego generamos una onda arrojando una piedra, veremos que el papel no se mueve de su lugar (se mueve apenas unos centímetros adelante y atrás, quedándose al final en el mismo sitio). Ello quiere decir que lo que desplaza en el movimiento ondulatorio es la perturbación. El movimiento ondulatorio supone únicamente un transporte de energía y de cantidad de movimiento.
Longitud de onda: Es la distancia mínima entre dos puntos con el mismo valor de la perturbación (se toman como referencia los picos). Es, por tanto, una distancia, con lo que su unidad de medida es el metro. Amplitud: Es el valor máximo de la función de onda y corresponde al máximo valor que alcanza la perturbación en un punto Es la medida entre el pico (o el valle) y el punto de equilibrio. Período: Es el tiempo mínimo transcurrido para que en un punto se repita un mismo valor de la perturbación. Frecuencia: Es el número de veces que en la unidad de tiempo se repite el mismo valor de la perturbación en un punto. Equivale a la inversa del periodo. Dicho de otro modo, es el número de vibraciones por unidad de tiempo (el segundo), y su unidad es el ciclo por segundo o Hertzio (Hz).
Longitud de onda, frecuencia y periodo están relacionados, con lo que podemos calcular la frecuencia de una onda si conocemos su longitud, y viceversa. Así, la longitud es inversamente proporcional a su frecuencia. A mayor longitud de onda, menor será su frecuencia y viceversa. Ahora bien: las ondas electromagnéticas siguen una trayectoria
117 rectilínea y su velocidad es siempre constante (en el vacío, su velocidad es la de la luz, es decir, 300.000 km. Por segundo). Por lo tanto, podemos establecer la siguiente fórmula: L=CT Donde “L” es la longitud de onda, “C” la velocidad de la luz en el vacío y “T” el período. Esta fórmula se puede también expresar de la siguiente manera: L=C/f Donde “f” es la frecuencia. Medida, como ya se ha indicado, en Hertzios (Hz) o ciclos por segundo.
4.9 Espectro radio - eléctrico o electromagnético. Llamamos así a todas las ondas electromagnéticas que existen en el universo o que han sido descubiertas por el hombre. Organizadas de forma continua según su longitud, forman un espectro que va desde las ondas más largas (de kilómetros de longitud) a las más cortas (millonésima de milímetro). En función de dicha longitud y consecuentemente su frecuencia- las ondas electromagnéticas pueden ser detectadas por distintos procesos en los que la electrónica juega un papel fundamental. Así, por ejemplo, las ondas más largas estimulan receptores de radio o de televisión (Ondas de Radio), mientras que las más cortas, son las llamadas Ondas Gamma. Impedancia Oposición que ofrece algún material o aparato a la circulación de la radio frecuencia. Condensador Se define un capacitor o condensador como aquel elemento eléctrico que tienen la capacidad de almacenar la energía eléctrica. Este elemento se forma por la construcción de los elementos o placas que se encuentran cargadas y separadas mediante un medio aislante con un acierta permeabilidad eléctrica. La Capacitancia o capacidad de almacenar energía está dada por: Sus unidades están determinadas en (coulombs / volts), C / V, o también llamados Faradios, F. Conductancia Es la capacidad de un componente de portar o dar paso a la corriente eléctrica. Es lo inverso a la resistencia su símbolo es la G, y se expresa en unidades siemens -1 S=Ω
118 Impedancia Característica (Zo) Se denomina Impedancia Característica a la relación entre el voltaje aplicado y la corriente alterna circulante, en un punto cualquiera de una línea de transmisión considerada infinitamente larga. Tal como su nombre lo indica, Impedancia es el conjunto de parámetros que se opone al paso de una señal alterna. La impedancia característica se determina, por medio de los cuatro parámetros primarios, de la línea de transmisión (Resistencia, Capacitancia, Inductancia y Conductancia ) y se expresa de la siguiente forma: Formula Nº1
Donde: Zo = Impedancia característica de la línea expresada en W . R = Resistencia de loop de la línea expresada en W . C = Capacidad de la línea expresada en Faradios. L = Inductancia de la línea expresada en henrios. W=2pxf f = Frecuencia expresada en hertz j = Factor imaginario Decibel (dB) Unidad que expresa la relación entre dos potencias que viene dada por: 10log (P1/P2). dBmV Abreviatura de decibel milivoltio. Que es la medida en el sistema de televisión por cable que indica el nivel actual de la señal; en términos técnicos, es una señal referenciada a 1 milivoltio sobre una impedancia de 75 ohmios. Unidad de medida de potencia, tensión y corriente eléctricas basadas en la relación de potencia de 10(10:1) (1.2589:1) con una referencia cero de 1 milivoltio sobre una impedancia de 75 ohmios dBm Abreviatura de decibeles referidos a un miliwatio. Los niveles de potencia óptica se expresan en dBm. En las tablas siguientes figuran las intensidades máximas admisibles para cables con conductores de cobre aislados de uso común en instalaciones y conductos flexibles para pequeños aparatos, así como las caídas máximas de tensión permitidas en alumbrado y fuerza.
119 TABLA de Intensidad máxima admisible, en amperios, para cables con conductores de cobre aislados con goma, o con policloruro de vinilo. (Servicio permanente) Temperatura ambiente 40ºC
Sección 2 mm (5)
Al aire o directamente empotrados Un solo cable 1 1 1 Uni-polar Bipolar Tripolar (1)
0.5 7.5 5.5 0.75 10 8 1 13 10.5 1.5 17 13 2.5 23 18 4 31 25 6 40 32 10 55 44 16 74 59 25 97 78 35 120 97 50 145 115 70 185 140 95 225 166 120 260 Bajo tubo o conducto (4) Un solo cable Sección 1 1 2 mm (5) Unip (2) Bipolar 0.5 0.75 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150
7 9 12 15 21 28 34 49 64 85 110 130 160 200 230 265
5 7 8.5 12 16 22 28 38 51 68 83 98 118 140 -
5 6.5 9.5 12 17 23 29 40 54 71 88 105 120 145 -
1 Tripolar (1) 4.5 6 7.5 10 14 19 24 34 44 59 72 85 100 120 -
Varios cables 2 3 UniUnipolare polares s (3) 6 5.5 8.5 7 12 9 15 12 21 17 28 23 36 29 50 40 67 54 88 73 110 87 130 110 165 140 200 180 235 210 Varios cables 2 3 Unipolare Unipolare s s (3) 5.5 5 7.5 6.5 9.5 8.5 12 11 17 15 23 20 29 26 40 36 54 48 71 64 88 78 110 95 135 120 165 145 190 170 220 195
120 (1) Los mismos valores se aplican a los cables de 4 conductores, constituidos por tres fases y neutro, o tres fases y protección, y a los de 5 conductores, constituidos por tres fases, neutro y protección. (2) Sólo aplicable para corriente continua en cualquier clase de tubo o para corriente alterna en tubos de material no ferromagnético. (3) Los mismos valores se aplican al agrupamiento de 4 ó 5 conductores para suministros trifásicos con neutro y/o protección. (4)Ver apartado 2.1.4 "Factores de corrección"(en reglamento Baja Tensión) (5) No todas las secciones nominales son de fabricación normal para todas las composiciones de cables en ambos tipos de aislamiento. Véanse las normas UNE 21.027 1ª R. y 21.031. TABLA de Intensidad máxima admisible en amperios para cables rígidos con conductores de cobre aislados con goma butilica, etileno-propileno o polietileno reticulado (Servicio permanente) Temperatura ambiente 40ºC Tipo de instalación Al aire o directamente empotrados Bajo tubo o conducto (3) 1 Bipolar 1 Tripolar (1) 1 Bipolar 1 Tripolar Sección 2 Unipolares 3 Unipolares 2 Unipolares 3 nominal Unipolare s 2 mm agrupados agrupados (2) agrupados agrupado s (2) 1 17 15 15 13 1.5 22 20 20 18 2.5 30 27 27 23 4 40 36 36 31 . . . . . 6 52 47 47 41 10 72 64 64 57 16 96 86 86 76 25 128 114 114 101 . . . . . 35 157 141 141 124 50 191 171 171 151 70 243 218 218 192 95 294 264 264 232 (1) Los mismos valores se aplican a los cables de 4 conductores, constituidos por tres fases y neutro o tres fases y protección, y a los de 5 conductores, constituidos por tres fases, neutro y protección. (2) Los mismos valores se aplican al agrupamiento de 4 conductores para suministros trifásicos con neutro o 5 conductores para suministros trifásicos con neutro y protección. (3) Ver factores de corrección. También este efecto calorífico se aprovecha para los fusibles que se intercalan en el circuito a proteger y que cuando existe una sobre intensidad se funden y abren el circuito.
121 4.2 CONDENSADORES 4.2.1 Generalidades Constan de dos placas metálicas (armaduras) separadas por un espacio no conductor de la electricidad (dieléctrico). Si cada una de las placas se conecta a uno de los polos de un generador de corriente continua a través de un interruptor irán adquiriendo carga eléctrica, de acuerdo con el terminal al que están conectados. El proceso continuará hasta que la diferencia de potencia entre ambas placas sea igual al de la batería, momento en que se interrumpirá la corriente. Así pues el condensador tiene la propiedad de almacenar energía eléctrica. Cuando el voltaje es máximo (está cargado) la corriente es nula, y de acuerdo con lo que decíamos antes, i y v están desfasados 90º. Si una vez cargado abrimos el interruptor, éstas se descargan circulando corriente por el conductor.
La unidad de capacidad (c) es el Faradio (F) y viene expresada por: Q=Carga en Culombios V=diferencia de potencia en Voltios. Por tanto, un Faradio es la capacidad de un condensador que al cargarlo con un Culombio aparece entre sus armaduras la d.d.p. de un Voltio. La capacidad total de un circuito con condensadores en serie: Si los condensadores están en paralelo: La carga de un condensador no debe ser superior a la admisible por sus características, pues se perforaría el dieléctrico. La capacidad de un condensador es proporcional a la superficie de las armaduras y a la capacidad de dieléctrico e inversamente proporcional a la separación de las armaduras. Los dieléctricos más usados son el aire, el polipropileno, el aluminio metalizado, cerámica, etc…variando la constante dieléctrica desde 1 para el aire, 7 para la mica y hasta 5000 en los cerámicos. 4.2.2 Tipos Los condensadores más utilizados son de los siguientes tipos: 1.- De armaduras. Utilizan el aire como dieléctrico. 2.- De tiras de papel, enrolladas. Van envasados en un recipiente metálico. Usan como dieléctrico papel, propileno ó aluminio y van bañados con un impregnan te que suele ser un aceite sintético y cuya misión principal es evitar descargas internas en el condensador. Llevan grabado un código que indica las temperaturas de utilización, resistencia a la humedad, proporción de fallos y vida media. 3.- Electrolíticos y de aluminio.
122 4.2.4 Los condensadores electrolíticos Tecnología de los condensadores electrolíticos Dentro de la gran variedad de tecnologías de fabricación de condensadores, los electrolíticos son los de mayor capacidad, debido a que se recurre a reducir la separación entre las placas, a aumentar el área enfrentada de las mismas y a la utilización de un dieléctrico de elevada constante dieléctrica. Los condensadores electrolíticos deben su nombre a que el material dieléctrico que contienen es un ácido llamado electrolito y que se aplica en estado líquido. La fabricación de un condensador electrolítico comienza enrollando dos láminas de aluminio separadas por un papel absorbente humedecido con ácido electrolítico. Luego se hace circular una corriente eléctrica entre las placas para provocar una reacción química que producirá una capa de óxido sobre el aluminio, siendo este óxido de electrolito el verdadero dieléctrico del condensador. Para que pueda ser conectado en un circuito electrónico, el condensador llevará sus terminales de conexión remachados o soldados con soldadura de punto. Por último, todo el conjunto se insertará en una carcasa metálica que le dará rigidez mecánica y se sellará herméticamente, en general, con un tapón de goma, que evitará que el ácido se evapore en forma precoz. Un término muy común en la jerga de los fabricantes de condensadores electrolíticos es el de protocondensador, con el cual se denomina a los condensadores fabricados y ensamblados que aun no se les ha hecho circular una corriente para que se forme la capa de óxido de electrolito. Este término lo utilizaremos más adelante para una mejor comprensión en este mismo artículo. Cabe aclarar que, si bien existen condensadores con dieléctrico de papel, en el caso de los electrolíticos el papel entre placas cumple la función de sostener al ácido uniformemente en toda la superficie de las mismas. Diversas fallas en los electrolíticos Una falla en la uniformidad de la capa de óxido formada en algún punto de las placas produce un cortocircuito o una disminución de la tensión de trabajo del condensador. Esta condición aumenta una corriente de fuga que provoca el sobrecalentamiento interno y la consiguiente expansión y evaporación del ácido, que al superar por presión el hermetismo del tapón de goma puede destruir por explosión al condensador. Si el sellado hermético del condensador no es bueno, el ácido se seca y deja de actuar como dieléctrico. En este caso, el valor de capacidad se reduce progresivamente. Un condensador que en un período de aproximadamente 4 años no recibe tensión (es decir, no se utiliza), comienza a deformarse internamente. En efecto, la capa de óxido de electrolito se reduce por sí misma si el condensador no es conectado a una fuente de tensión continua, acercándose gradualmente a su condición primitiva de protocondensador, cuando en fábrica estaba siendo formado. Es por eso que debería tenerse especial cuidado en conocer la fecha de fabricación de estos componentes casi perecederos, o preguntar el tiempo de inactividad de un aparato electrónico, si se apresta a repararlo. Un caso similar ocurre cuando se utiliza a un condensador con tensiones mucho menores a su tensión nominal de trabajo; al estar prácticamente sin polarización de corriente
123 continua, la capa de óxido se irá haciendo cada vez más angosta, hasta provocar la falla del circuito electrónico en donde trabaja. Al estar los terminales del condensador unidos por remaches o puntos de soldadura a las placas, existe en ambos casos una cierta resistencia de contacto. Si el condensador trabaja en una condición de alto rizado (ripple) como, por ejemplo, el filtrado una fuente conmutada (switching), estas uniones eléctricas se calientan y se oxidan. Al calentarse y enfriarse, se dilatan y contraen respectivamente; estas sucesivas contracciones y dilataciones provocarán el aflojamiento de las uniones de los terminales, llegando incluso a dejar al condensador en un estado de circuito abierto o con intermitencias, comúnmente llamadas falsos contactos. Por otra parte, estos falsos contactos producen un sobrecalentamiento, que acelera el proceso, en una especie de círculo vicioso. Esta condición especial es la que suele confundir a los técnicos más experimentados, pues un aparato puede funcionar correctamente en el instante inicial de encendido y fallar al alcanzar apenas unos grados de temperatura y viceversa. Medición y comprobación de condensadores electrolíticos Si bien existen varias pruebas y mediciones que pueden realizarse sobre un condensador, mencionaremos aquellas que especialmente estén al alcance de un técnico estudiante o un profesional reparador y que sean de utilidad para la detección y solución de fallos en equipos electrónicos. • COMPROBACIÓN DE CONTINUIDAD: se utiliza un óhmetro común para comprobar si el condensador está en cortocircuito o con fugas de importancia, aunque no se podrá comprobar con certeza que esté a circuito abierto o con intermitencias internas. • MEDICIÓN DE LA CORRIENTE DE FUGAS: se realiza con una fuente de alimentación de corriente continua que se ajusta a la tensión nominal de trabajo del condensador y se aplica al mismo a través de un resistor de, por ejemplo, 1 kO. La caída de tensión sobre la resistencia, medida con un voltímetro, o el valor de corriente continua medido con un micro amperímetro, luego de producirse la carga inicial, dará idea de la corriente de fuga, que deberá compararse con la especificada por el fabricante en su hoja de datos. Este tipo de medición resulta útil en los condensadores conectados como acoplo entre etapas de, por ejemplo, amplificadores de audio. • MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD: puede utilizarse un puente LCR o un medidor de capacidad (capacímetro) y su lectura servirá para conocer si el valor de capacidad se encuentra dentro del rango de tolerancia especificada por el fabricante. Un condensador en muy mal estado debería reflejar dicha condición en su valor de capacidad, sin embargo, en la práctica, una variación del 10 % en el valor de capacidad puede ocultar un daño mayor, de hasta el 120 %, si se elige evaluar al condensador midiendo su Resistencia Serie Equivalente (ESR). La medición de la capacidad será de mayor utilidad para los diseñadores de circuitos de RF, osciladores, circuitos con ajuste de sintonía, etc. • MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA SERIE EQUIVALENTE (ESR): puede realizarse con un generador de RF generalmente ajustado a una frecuencia de unos 50 a 100 KHz. En serie con el condensador se debe conectar una resistencia igual a la impedancia de salida
124 del generador y en paralelo con él, un mili voltímetro de RF o bien, un osciloscopio. Cuanta más diferencia de potencial exista sobre la resistencia, mejor será el estado del condensador. Las lecturas tomadas sólo servirán para la frecuencia elegida, perdiendo sentido el realizar comparaciones entre valores de ESR medidos a diferentes frecuencias. También puede utilizarse un medidor especializado de Resistencia Serie Equivalente. Un instrumento de este tipo combina todos los instrumentos de laboratorio mencionados en la medición de ESR, ya conectados y ajustados adecuadamente a la misma frecuencia. Esta comprobación permitirá medir la resistencia serie de sus terminales, su unión a las placas, el estado de sequedad del electrolito interno y de la capa de óxido, es decir, cuán lejos está un condensador de su condición inicial de protocondensador, y será muy útil para determinar rápidamente el estado dinámico de los condensadores aun conectados a sus circuitos de trabajo. 4.2.3 Aplicaciones Las dos aplicaciones más importantes de los condensadores son: para corrección del factor de potencia y para el arranque de motores de inducción monofásicos.
El la pregunta anterior ya vimos la conveniencia de reducir al máximo el desfase entre v e i con objeto de aumentar en lo posible la potencia activa y reducir la reactiva. Dado que en la mayoría de las instalaciones predomina el efecto inductivo y por tanto v, va adelantada respecto a i, lo que se hace es colocar condensadores cuyo efecto es opuesto, disminuyendo en consecuencia el ángulo de desfase ų. La colocación de estos condensadores es: en paralelo con la carga para r.o. variar la intensidad que circula por ella, en los monofásicos, y conectados en triángulo, en el caso de corriente trifásica. Ésta corrección del factor de potencia se hace a nivel del conjunto de instalaciones de un edificio, aún cuando suele colocarse también antes de la alimentación de motores de elevado consumo. En cuanto a su uso con los motores de inducción monofásica, pueden utilizarse solamente para el arranque o de forma permanente incluso en el funcionamiento normal, obteniéndose pares de arranque del orden de 2, 5 a 3 veces el normal, alcanzándose en régimen factores de potencia próximos a la unidad. Estos motores de condensador permanente se usan para accionamiento cuando van acoplados directamente al árbol del motor.
125 4.3 TRANSFORMADORES
Los transformadores son máquinas estáticas que tienen la misión de transferir, mediante un campo electromagnético alterno, la energía desde un sistema con una tensión a otro sistema con la tensión deseada. Constan de dos arrollamientos aislados eléctricamente entre sí que van sobre un núcleo común de hierro: El arrollamiento primario se conecta a la red de alimentación a tensión y tiene N1 espiras. Al circular la corriente alterna por el primario crea en el núcleo de hierro un campo magnético que circula por el y se transfiere al arrollamiento denoninado secundario que tiene N2 espiras y en el cual la tensión V2, que debe ser la que necesitamos para nuestro uso. Las corrientes que circulan son respectivamente I2 eI2. Se cumple:
El material del núcleo suele ser chapa magnética que puede ser de grano orientado con un aislamiento entre chapas para reducir las pérdidas que se producen en las bobinas por efecto Joule y en el núcleo magnético por histéresis y por corrientes parásitas llamadas de Foucault. Un transformador trifásico está formado por la asociación de 3 monofásicos, a los que se conecta cada una de las fases. Tanto el primario como el secundario pueden estar conectados, en estrella o en triángulo. Los autotransformadores se emplean cuando las tensiones V1 y V2 no difieren mucho (del orden del 25%) y se utilizan porque se ahorra material al no estar separados eléctricamente los circuitos primarios y secundario. Los transformadores tienen 2 usos principales: de potencia y de media. 4.4 MOTORES 4.4.1 Principio de funcionamiento Si colocamos una espira en el seno de un campo magnético creado por un par de polos y hacemos girar los polos con velocidad
126
r.p.m. se induce una fuerza electromotriz y, al estar en cortocircuito, una corriente en la espira. Por estar en el campo magnético, se origina una fuerza (F) que hace que la espira gire también siguiendo en su movimiento a los polos. Si en un principio la espira está en reposo y el campo comienza a girar, se creará un par motor al cual se opone el par resistente necesario para comenzar a mover la espira. El rotor debido a la resistencia de este par resistente no puede girar a la misma velocidad que el estator produciéndose lo que se denomina deslizamiento, que da origen al nombre de asíncronos que reciben estos motores. 4.4.2 Motores Asíncronos Trifásicos Motores asíncronos trifásicos PARTES Y CONEXIONADO Comenzaremos estudiando el motor asíncrono trifásico o motor de inducción trifásico, que por su robustez, bajo mantenimiento y sencillez de utilización es el motor más ampliamente utilizado en la industria. PARTES DE UN MOTOR El motor asíncrono trifásico tiene por dos partes fundamentales: -Estator: es la parte fija del motor, está compuesta por la carcasa de acero que contiene al núcleo magnético del devanado estatórico o inductor. Esta carcasa sirve para proteger y disipar el calor generado dentro del motor a través de sus aletas. El núcleo estatórico está compuesto por un conjunto de chapas de hierro apiladas, formado un cilindro hueco, en cuyo interior se alojará el rotor. En el interior de de este núcleo se han practicado un conjunto de ranuras donde se bobinan el devanado inductor. Fig 1 Estator
127 Rótor: es la parte móvil del motor. Acoplado al eje se sitúa el núcleo rotórico, en cuya superficie de alojan cierto número de barras conductoras cortocircuitadas en sus extremos mediante anillos conductores. Este tipo de rótores se llaman de jaula de ardilla. El eje de giro se sujeta a la carcasa mediante unos cojinetes o rodamientos, y transmiten el par de fuerzas a la carga mediante una transmisión mecánica de tipo engranaje, correa, o cadena, con embrague y/o freno mecánico. La transmisión hace la función de reductor de velocidad, adecuando la velocidad del motor a la velocidad de la carga. Fig. 2 Rotor Refrigeración: si acoplamos un ventilador al eje de giro, éste refrigerará al motor cuando gire, evacuando el calor al exterior, esto se llama auto-ventilación. También existen motores con ventilación forzada, si el ventilador tiene su propio motor, o refrigerados con
agua, aceite,… Caja de bornes: Aloja a los terminales de los devanados estatórios para su conexión a la alimentación. Existen 2 terminales por devanado, y un devanado por fase.
128 Entrehierro: Es el espacio de aire que separa el estator del rotor. Debe ser lo más reducido posible para minimizar los flujos de dispersión y reducir la reluctancia del circuito magnético (el aire conduce peor el flujo magnético que el hie CONEXIONADO Los motores asíncronos trifásicos son motores bitensión, puede conectarse a dos tensiones de red diferentes, p.e 220/380 V. La tensión menor indica la tensión de fase nominal, ósea, la máxima tensión a aplicar al bobinado. Un exceso de tensión puede provocar perforaciones en el aislamiento y/o sobrecalentamiento, reduciendo drásticamente la vida útil. Una tensión demasiado pequeña reduce en un tercio potencia útil del motor. Así, ante una red con la tensión menor conectaremos el motor en triángulo, y ante una red con la tensión mayor lo conectaremos en estrella. Conexión en estrella (superior) y triangulo (inferior) La nomenclatura de los bornes del motor no es aleatoria cumplen con una normativa actual, pero todavía hoy se conservan y se construyen muchos motores con la anterior normativa por tanto sus equivalencias son: - U1 en la norma antigua es U. - V1 en la norma antigua es V. - W1 en la norma antigua es W. - W2 en la norma antigua es Z. - U2 en la norma antigua es X. - V2 en la norma antigua es Y. - Así como las fases, según la actual normativa, son L1, L2, L3 en la antigua era R, S, T, aunque se utilizan mucho ambas nomenclaturas. En otras obras de electrotecnia a las fases las denominan A, B, C. Si somos observadores nos daremos cuenta que la normativa actual deja bien definidas los principios y finales de cada bobina del motor. Arranque estrella-triángulo. Los motores se deben conectar mediante algún sistema de arranque para evitar la sobre intensidad de arranque elevada que puede provocar perturbaciones en la red como por ejemplo caídas de tensión inadmisibles. Un motor eléctrico en el arranque puede consumir entre 6 y 8 veces la intensidad nominal.
129 Por otra parte el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión en su ITC- BT-47 Instalación de receptores. Motores, indica que aquellos motores de potencia superior a 0,75 Kw deberán llevar dispositivos de arranque. Existen diversos dispositivos de arranque mediante, resistencias estatóricas, autotransformador, relés estáticos, variadores de frecuencia, etc., pero en esta ocasión solamente trataré el clásico arranque estrella- triángulo que todo electricista que se precie debe conocer sin vacilar. El arranque estrella-triángulo lo que hace es arrancar a tensión reducida el motor asíncrono mediante la conexión estrella que se hará a través de los contactores KM1 y KM3, una vez que el motor alcanza el 80 % de su velocidad nominal, se desconecta la conexión estrella, es decir, el contactor KM3 y se conecta la conexión triángulo, el contactor KM2. Al esquema de potencia que he puesto hay que hacer algún comentario: A) En el arranque estrellatriángulo en la caja de bornes NO se debe colocar ningún puente. B) El relé térmico debe proteger tanto en una conexión como en otra, es decir, durante todo el proceso de arranque. Motores que se pueden conectar en estrella triángulo: Red de 230 v y motor bitensión de 230/400 v Red de 400 v y motor bitensión de 400/690 v COMPARACIÓN ENTRE ARRANQUE DIRECTO Y EL ESTRELLA-TRIÁNGULO. La primera cifra corresponde al arranque directo y la segunda al estrella-triángulo: - Corriente de arranque: 100 % - 33%. - Sobrecarga de la línea: 4 a 8 In – 1,3 a 2,6 In. - Par inicial en el arranque: 0,6 a 1,5 Cn – 0,2 a 0,5 Cn. - Mando: todo/nada – todo/nada. - Tiempos de arranque: 2 a 3 segundos – 3 a 7 segundos. Ventajas arranque directo: - Arrancador simple y económico. - Par de arranque importante. Inconvenientes arranque directo: - Punta de corriente muy importante. - Arranque muy brusco
130 Ventajas arranque estrella-triángulo: - Arrancador económico. - Buena relación par/corriente. Inconvenientes arranque estrella-triángulo: - Débil par de arranque sin posibilidad de ajuste. - Corte de tensión en el cambio de acoplamiento. - Motor de 6 bornas. Arranque de motores de devanados partidos “part - winding” Este tipo de motor está dotado de un devanado estatórico desdoblado en dos devanados paralelos con seis o doce bornas de salida. Equivale a dos “medios motores” de igual potencia. Durante el arranque, un solo “medio motor” se acopla en directo a plena tensión a la red, lo que divide aproximadamente por dos tanto la corriente de arranque como el par. No obstante, el par es superior al que proporcionaría el arranque estrella-triángulo de un motor de jaula de igual potencia. Al finalizar el arranque, el segundo devanado se acopla a la red. En ese momento, la punta de corriente es débil y de corta duración, ya que el motor no se ha separado de la red de alimentación y su deslizamiento ha pasado a ser débil. Este sistema, poco utilizado en Europa, es muy frecuente en el mercado norteamericano (tensión de 230/460 V, relación igual a 2).
131
Arranque de un motor de devanados partidos (“part-winding”)
132 La inversión clásica en c.a. La inversión de sentido de giro en los motores de c.a., se realiza por el cambio en el orden de suministro de las fases de corriente. En el caso más genérico de un motor trifásico, alimentando con las fases L1, L2, L3, conectadas ordenadamente a sus bornes, debe girar a derechas, mirando desde el lado del acoplamiento.
133 Por lo expuesto, para invertir el sentido de giro, bastará con alimentar con las fases en cualquier otro orden, por ejemplo: L3, L2, L1. Normalmente esto lo podremos realizar, bien con la ayuda de un conmutador, o de un contactor. (fig. inversión de giro por contactores 4.4.3 Motores Asíncronos Monofásicos Usados para potencias pequeñas de hasta 1 Kw aprox. Constan de dos devanados estatóricos, uno de ellos auxiliar para arranque que lleva un condensador para conseguir un desfase de 90º eléctricos respecto la principal, completado con un relé y una resistencia de descarga. Este circuito auxiliar puede desconectarse después de conseguir el arranque, o bien quedar incorporad, con su valor de arranque o modificado, en el funcionamiento normal del motor consiguiéndose unas condiciones de flujo, para alguna carga concreta parecidas a los polifásicos.
Las siguientes figuras anteriores, representan un esquema de ambas modalidades:
4.5 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y CONTROL Los elementos de protección, podemos clasificarlos, en función del tipo de protección que presentan, en: 4.5.1 Protección contra sobreintensidades. Las pérdidas de los motores en los devanados y en el hierro hacen que normalmente se calienten, alcanzándose límites peligrosos en el caso de que exista una sobreintensidad. Para este tipo de protección se usan los relés térmicos que constan de un bimetal que al calentarse y tener los dos metales distintos coeficiente de dilatación se curvan abriendo el circuito. Deben regularse en función de la intensidad que realmente absorbe el motor. Existen otros relés térmicos denominados “Klixon” que se sitúan directamente sobre el devanado del motor.
134
4.5.2 Protección contra cortocircuitos Utilizada en todos los conductores contra defectos de aislamiento. Los elementos más comunes son: *Fusibles, de características apropiadas. Los tipos normales son: Lentos, rápidos y lentos/rápidos.
*Relés electromagnéticos (figura derecha) que constan de un circuito magnético y de un mecanismo de desconexión que actúa sobre un contacto auxiliar. Pueden estar integrados con un Contactor (figura izquierda), que es el aparato especialmente diseñado para conexión y desconexión a distancia de motores por medio de un electroimán que abre o cierra los contactos.
135 4.5.3 Protección contra contactos Los sistemas de protección contra contactos con partes eléctricas con tensión son: *Protección mediante puesta a tierra. *Protección mediante puesta a neutro. *Empleo de interruptores diferenciales. La protección mediante puesta a tierra consiste en instalar un conductor de protección
apropiado para la conexión a tierra de todas las partes metálicas de los aparatos eléctricos, de forma que cualquier corriente de fuga puede circular libremente a tierra. La protección mediante puesta neutro consiste en conectar directamente las carcasas metálicas de los aparatos al conductor neutro del sistema de distribución puesto a tierra. Los interruptores diferenciales basan su efecto en la distancia de intensidad existente entre la corriente normal de fase y la corriente que circula por el conductor neutro de la instalación que se ve aumentada por la corriente de fuga o de “defecto”. Su funcionamiento es simple: se hacen pasar por el primario del transformador toroidal todos los conductores de línea de alimentación al aparato incluido el neutro. El secundario del transformador es un delgado conductor arrollado sobre el núcleo, de forma que cuando hay una corriente diferencial se induce una tensión en el secundario que actúa el imán de bloqueo y abre el interruptor.
136 4.8 RELACIÓN ENTRE UNIDADES Como la ecuación de la ley de Ohm y la formula de la potencia tienen unidades en común, pueden relacionarse unas con otras y obtenerse un formulario que permita calcular cualquier unidad combinando dos. La presente “rueda” es un formulario completo de las unidades eléctricas, donde puede obtenerse de dos unidades conocidas otra que sea incógnita.
4.7 Riesgos eléctricos ALGUNAS NOCIONES BÁSICAS SOBRE EL RIESGO ELÉCTRICO Y MEDIDAS PARA PREVENIRLO Es necesario tener en cuenta que a pesar de que el número de accidente eléctrico es bastante más bajo que en otros sectores sus consecuencias suelen ser mortales. Los principales riesgos que conllevan las instalaciones eléctricas son: - Electrocución por contacto eléctrico - Incendio o explosión El contacto eléctrico puede ser de dos tipos: - Directo: cuando las personas entran en contacto con partes activas en tensión. - Indirecto: cuando el contacto se produce con masas puestas accidentalmente en tensión MEDIDAS PREVENTIVAS PARA TRABAJOS EN BAJA TENSIÓN: CUADROS ELÉCTRICOS - Mantener siempre todos los cuadros eléctricos cerrados. - Desconectar la tensión antes de abrir el cuadro eléctrico. - Todas las líneas de entrada y salida a los cuadros eléctricos estarán perfectamente sujetas y aisladas. - En los armarios y cuadros eléctricos deberá colocarse una señal donde se haga referencia al tipo de riesgo a que se está expuesto. CABLES, CLAVIJAS, CONEXIONES, EMPALMES, ENCHUFES - Garantizar el aislamiento eléctrico de todos los cables activos. - Los empalmes y conexiones estarán siempre aislados, protegidos y bien fijados. - Las clemas de conexión se reapretaran para comprobar su fijación.
137 - Los cables de alimentación de los componentes de la instalación deben estar protegidos con material resistente, que no se deteriore por roces o torsiones. - No utilizar cables defectuosos, clavijas de enchufe rotas, ni aparatos cuya carcasa presente defectos. - Para desconectar una clavija de enchufe, se tirará siempre de ella, nunca del cable de alimentación. - No se tirará de los cables eléctricos para mover o desplazar los aparatos o maquinaria eléctrica. - Verificar que los aparatos estén perfectamente conectados. - Evitar que se estropeen los conductores eléctricos, protegiéndolos contra: - quemaduras por estar cerca de una fuente de calor - los contactos con sustancias corrosivas - los cortes producidos por útiles afilados o máquinas en funcionamiento - pisadas de vehículos. - Se revisará periódicamente el estado de los cables flexibles de alimentación y se asegurará que la instalación sea revisada por el servicio de mantenimiento. - La conexión a máquinas se hará siempre mediante bornas de empalme, suficientes para el número de cables a conectar. Estas bornas irán siempre alojadas en cajas registro. - Todas las cajas de registro, empleadas para conexión, empalmes o derivados, en funcionamiento estarán siempre tapadas. - Todas las bases de enchufes estarán bien sujetas, limpias y no presentarán partes activas accesibles, cuando están conectadas. - Todas las clavijas de conexión estarán bien sujetas a la manguera correspondiente, limpias y no representarán partes activas accesibles, cuando están conectadas. PUESTA A TIERRA - La puesta a tierra se revisará al menos una vez al año para garantizar su continuidad. - Todas las masas con posibilidad de ponerse en tensión por avería o defecto, estarán conectadas a tierra. - Los cuadros metálicos que contengan equipos y mecanismos eléctricos estarán eficazmente conectados a tierra. - Se utilizará siempre que se pueda herramientas con conexión a tierra, para evitar que la persona que la utilice sufra una descarga eléctrica en caso de fallo. - Las máquinas o herramientas que carecen de sistema de puesta a tierra deben disponer de sistema de protección por doble aislamiento. - En las máquinas y equipos eléctricos, dotados de conexión a tierra, ésta se garantizará siempre. - En las máquinas y equipos eléctricos, con doble aislamiento, éste se conservará siempre. - Las bases de enchufe de potencia, tendrá la toma de tierra incorporada. - Todos los receptores portátiles protegidos con puesta a tierra, tendrán la clavija de enchufe con toma de tierra incorporada. PROTECCIÓN DIFERENCIAL - Todas las instalaciones eléctricas estarán equipadas con protección diferencial adecuada. - La protección diferencial se deberá verificar periódicamente mediante el pulsador (mínimo una vez al mes) y se comprobará que actúa correctamente. MANIPULACIÓN, MANTENIMIENTO, REPARACIÓN - Cuando haya que manipular en una instalación eléctrica, hacerlo siempre con la instalación desconectada.
138 - Las operaciones de mantenimiento, manipulación y reparación las efectuarán solamente personal especializado. - El personal que realiza trabajos en instalaciones empleará Equipos de Protección Individual y herramientas adecuadas. OTRAS MEDIDAS PREVENTIVAS - No habrá humedades importantes en la proximidad de las instalaciones eléctricas. - El material eléctrico se depositará en lugares secos. - No se mojarán los aparatos o instalaciones eléctricas. - En ambientes húmedos, el especialista eléctrico asegurará, que las máquinas eléctricas y todos los elementos de la instalación cumplen las normas de seguridad. - Los interruptores de la maquinaria deben estar situados de manera que se evite el riesgo de la puesta en marcha intempestiva, cuando no sean utilizadas. - No dejar conectadas a la red aquellas herramientas que no estén en uso. - No se alterará ni modificará la regulación de los dispositivos eléctricos. - La tensión de las herramientas eléctricas portátiles no podrá exceder de 250 voltios con relación a tierra. - Si se emplean pequeñas tensiones de seguridad, éstas serán igual o inferiores a 50V en los locales secos y a 24V en los húmedos. - Si un aparato o máquina ha sufrido un golpe, o se ha visto afectado por la humedad o por productos químicos, no lo utilice y haga que lo revise un especialista. LOCALES CON RIESGOS ESPECÍFICOS - Cuando el emplazamiento pueda estar mojado, los equipos eléctricos, receptores fijos y tomas de corriente deben estar protegidos contra proyecciones de agua y las canalizaciones deben ser estancas. - En emplazamientos donde se trabaje con materiales inflamables se deben extremar las medidas de seguridad, deben estar convenientemente señalizados y la instalación ha de ser antideflagrante. CÓMO ACTUAR EN CASO DE ACCIDENTE Para socorrer a una persona electrizada por la corriente: - No debe tocarla, sino cortar inmediatamente la corriente. - Si se tarda demasiado o resulta imposible cortar la corriente, trate de desenganchar a la persona electrizada por medio de un elemento aislante. - En presencia de una persona electrizada por corriente en alta tensión, NO SE APROXIME A ELLA. Llame inmediatamente a un especialista eléctrico. NOTA: Anotaciones a las tablas siguientes de intensidades absorbidas de los motores y calibres de los fusibles de protección. Las intensidades nominales de motor indicadas se refieren a motores trifásicos con rotor en cortocircuito a 1.500 r.p.m. y 50 Hz Los fusibles son lentos en cortocircuito y dimensionados para: .- Arranque directo: intensidad de arranque 6 In y duración del arranque hasta 15 segundos. .- Arranque estrella-triangulo: intensidad de arranque hasta 2 In y duración del arranque hasta 15 segundos. (1).- Los datos indicados en la tabla son valores medios, y por lo tanto pueden diferir ligeramente de la realidad según la procedencia del motor y el caso de aplicación. (2).- Se puede emplear indistintamente el calibre superior y en inferior
139 Tabla intensidades absorbidas de motores
140 Tabla de intensidades de fusibles de protección
141 Tabla formulas cálculo sección de conductores
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143
144 5 HERRAMIENTA La herramienta es la prolongación y ampliación de nuestros sentidos, forman parte de nuestras habilidades para efectuar operaciones y trabajos precisos. Con el tacto sabremos si el recalentamiento es alto o bajo, con un termómetro lo sabremos con precisión, con el oído apreciaremos ruidos, con un sonómetro mediremos los decibelios y así cualquier cosa que hagamos con la herramienta adecuada obtendremos unos resultados satisfactorios. La diferencia entre un “chapuzas” y un aspirante a profesional, está en la habilidad de usar las herramientas adecuadas (y saber usarlas). Mantener las herramientas en perfectas condiciones o no, dice mucho a favor o en contra del que las utiliza. En el capitulo independiente en www.catain.es se explica el uso correcto de las herramientas que se utilizan, y el uso de los Equipos de Protección Individual de Seguridad (EPIS), Aquí un listado de las herramientas, material de repuesto y EPIS, para llevar un control de las mismas antes de salir del taller y al terminar cualquier trabajo con el propósito de evitar pérdidas o no llevar la herramienta necesaria. Los fabricantes tienen la obligación de suministrar los manuales de uso y seguridad de los equipos y sus certificados de homologación, los cuales se deben de tener en sitio accesible para su consulta y aprender su funcionamiento antes de usar cualquier equipo. 5.1 Herramienta General del frigorista CONCEPTO MARCA C OBSERVACIONES Alicate Boca Redonda Alicate Corte Alicate Tenacilla Alicate Universal Alicate Boca Plana Alicate Mecánico Punta recta Alicate Tenacilla Usag Pela Cables Nivel de burbuja Nivel electrónico (laser) Marcador Laser Detector de metales Medidor de distancias Digital Flexo metro 3m. Flexo metro 5 m.
145 CONCEPTO Punteros 1 Punteros 2 Punteros 3 Cinceles 1 Cinceles 2 Cinceles 3 Llaves Inglesas 6” Llaves Inglesas 8” Llaves Inglesas 10” Llaves Inglesas 15” Buriles 200 Buriles 250 Cortafríos pequeño Cortafríos mediano Cortafríos grande Maceta Cinta Métrica 10m. Cinta Métrica 20 m. Llaves Tubo 6-7 Llaves Tubo 8-9 Llaves Tubo 10-11 Llaves Tubo 12-13 Llaves Tubo 14-15 Llaves Tubo 16-17 Llaves Tubo 18-19 Llaves Tubo 20-22 Llaves Fijas 6-7 Llaves Fijas 8-9 Llaves Fijas 10-11 Llaves Fijas 12-13 Llaves Fijas 14-15 Llaves Fijas 16-17 Llaves Fijas 18-19 Llaves Fijas 20-22 Juego llaves ALLEN 11 P Llaves Dinamométricas Juego de llaves de vaso
MARCA
C
OBSERVACIONES
146 CONCEPTO Llaves Grifas (12-14”) Llaves Grifas (18-24”) Radial grande Radial pequeña
Caladora Lijadora Juego de coronas Juego de brocas Acero rápido Juego de brocas vidria Maquina taladrar Grand Maquina de Taladrar Pequeña Pasa muros Martillo de Bola Martillos B/Nailon Espátulas Arco Sierra Mordazas Gird 7” Mordazas Grid 10” Mordaza de Presión Sierra madera Sierra de escayola Corta ingletes Destornillador de clemas Destornillador plano P. Destornillador plano M. Destornillador plano G. Destornillador estrella P. Destornillador estrella M. Destornillador estrella G. Juego destornillador (relojero) Destornillado puño plano Destornillad puño estrella Busca-Polos Pinza Eléctrica Analizador aislamientos
MARCA
C
OBSERVACIONES
147 CONCEPTO Arrancador Compr. Herméticos Analizador secuencia fa Sonómetro Tijera Electricista Navaja Electricista Tijera C/Chapa Izquierda Tijera C/Chapa Derecha Tijera C/Chapa Modelo Formón Remachadora de mano Calibre Juego llaves vaso Prolongador eléctrico Lima Plana Lima Media caña Limatón Portátil Linterna Polipasto Elevador Bomba trasvase aceite Detector Acidez Aceite Detector fugas electrónico Detector fugas (lámpara) Detector fugas Fluorescente Detector fugas espuma Anemómetro Termómetro digital laser Termómetro bolsillo digital Termómetro bolsillo alcohol Bomba de vació Bascula electrónica Bomba limpieza circuitos Eq. Soldadura Oxi-Butano. Juego Soldadura grande
MARCA
C
OBSERVACIONES
148 CONCEPTO Eq. soldadura eléctrica Eq. Recuperación Refrigerante Equipo de inspección Cortatubo grande Cortatubo mediano Cortatubo pequeño Juego de abocardar Juego de ensanchar Enderezador de aletas Juego de muelles Juego de curvadoras Maquina de curvar 3/8”
Maquina de curvar 1/2” Maquina de curva 5/8 “ Maquina de curvar 3/4” Latiguillos normales Latiguillos R-410A Puente de manómetros n Puente manómetros Vacio Puente manómetros Digital Puente Digital +Vacio Manorreductor Oxigeno Manorreductor Acetileno Manorreductor Nitrógeno Manorreduct. Butano/Propano Extractor poleas M. Extractor poleas P Extractor poleas grande Extractor invertido M Extractor de Obuses Juego de tarrajas Juego de sacabocados Juego de machones Carraca Válvulas servicio Soplador condensadores
MARCA
C
OBSERVACIONES
149 CONCEPTO Envase R-134 a Envase R-404 A Envase R-407 C Envase R-410 A Envase REnvase REnvase REnvase Nitrógeno Seco Envase Oxigeno Envase Acetileno Envase Butano Escalera plegable Soldador eléctrico estaño Hilo de estaño Decapante para estaño Soplete de mano butano Decapante Soplete mano propano Botella repuesto propano Bote espuma poliuretano Cinta aislante Cinta Americana Cinta de aluminio Teflón (liquido, cinta) Bridas Terminales (Planos, Redondos) Juego clemas conexión Fungicida – Bactericida Lubrificante (afloja todo) Laca protectora Retráctil (diferentes tamaños) Cartón para juntas Adhesivo Blocante para tornillos Tacos químicos Juego tacos varias Medidas Tacos expansivos (Pladur) Varilla soldar cobre-cobre Varilla soldar cobre-plata
MARCA Capacid. Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid Capacid
C
OBSERVACIONES
150 5.2 Relación de materiales de repuesto CONCEPTO MARCA C Filtro Deshidratador antiácido 1/4" Filtro Deshidratador antiácido 3/8” Filtro Deshidratador antiácido 1/2" Filtro Deshidratador antiácido 5/8” Filtro deshidratador 1/4" - capilar Válvula Expansión Termostática Válvula Expans. Termost. C. igualador Orificio Válvula exp. Válvula solenoide completa 1/4" Válvula solenoide completa 3/8" Válvula solenoide completa 1/2" Válvula solenoide completa 5/8" Bobina repuesto V/S Presostato Diferencial de aceite Presostato Baja presión Presostato Alta presión Presost. combinado Baja-Alta presión Presostatos miniatura (especificar) Manguito de presión 1/4” 500 mm Manguito de presión 1/4” 700 mm Tubo compensación (Capilar con T.) Juego de tuercas 1/4-3/8-5/8 Acoplamientos 1/4 y 3/8 Gas - Sae Termostato mecánico superficie Termostato mecánico empotrar
Termostato electrónico superficie Termostato electrónico empotrar 1 S. Termostato electrónico empotrar 2 S. Termostato electrónico empotrar 3 S. Sonda repuesto Termostat electrónico Reloj desescarche sin retardo ventil. Reloj desescarche con retardo ventil. Relé térmico motor Contactor motor
OBSERV.
151 CONCEPTO Contactos auxiliares Automático (magneto térmico)
Fusibles repuesto Modulo protección Termistores Ventilador Multi-anclaje de 5 w. Ventilador Multi-anclaje de 10 w Ventilador Multi-anclaje de 16 w Ventilador Multi-anclaje de 25 w Aceite anticongel. Ester (Polioléster) Aceite anticongelante sintético Aceite anticongelante semisintético Aceite anticongelante mineral Tubería cobre 1/4” Tubería cobre 3/8” Tubería cobre 1/2” Tubería cobre 5/8” Tubería cobre 3/4” Manguera 3x1,5 mm Manguera 4x1,5 mm Manguera 3x2,5 mm Manguera 4x2,5 mm Manguera 3x4 mm Manguera 4x4 mm Manguera apantallada Manta de filtro de aire acondicionado
MARCA
C
OBSERV.
152 5.3 Elementos de protección individual de seguridad (EPIS) CONCEPTO MARCA C Botiquín primeros auxilios Casco Guantes de protección mecánica Guantes específicos electricidad Guantes (contra quemaduras) Manguitos protección antebrazo Auriculares (tapones, orejeras) Pantalla protección facial Gafas protec. Partículas suspens. Gafas protección radial Gafas protección sold. autógena Gafas protec. soldadura de arco Chaleco reflectante Cinturón de sujeción Arnés Elemento amarre Faja protección lumbar Cinturón de caída completo Calzado de seguridad Botas protección impermeables Chubasquero Protección rodillas, codos etc. Mascarilla protección polvo Mascarilla protección gases Repuesto mascarilla gases nº1 Repuesto mascarilla gases nº2 Repuesto mascarilla gases nº3 Equipo autónomo de respiración Elementos señalizac. (especificar)
OBSERV.
153
5.13 NTP 481: Orden y limpieza de lugares de trabajo 5.13.1 Introducción En cualquier actividad laboral, para conseguir un grado de seguridad aceptable, tiene especial importancia el asegurar y mantener el orden y la limpieza. Son numerosos los accidentes que se producen por golpes y caídas como consecuencia de un ambiente desordenado o sucio, suelos resbaladizos, materiales colocados fuera de su lugar y acumulación de material sobrante o de desperdicio. Ello puede constituir, a su vez, cuando se trata de productos combustibles o inflamables, un factor importante de riesgo de incendio que ponga en peligro los bienes patrimoniales de la empresa e incluso poner en peligro la vida de los ocupantes si los materiales dificultan y/u obstruyen las vías de evacuación. El R.D. 486/1997 por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo, en su Anexo II regula la obligatoriedad de mantener los locales de trabajos limpios y ordenados, con el siguiente tenor literal: .-Las zonas de paso, salidas y vías de circulación de los lugares de trabajo y, en especial, las salidas y vías de circulación previstas para la evacuación en casos de emergencia, deberán permanecer libres de obstáculos de forma que sea posible utilizarlas sin dificultades en todo momento. .-Los lugares de trabajo, incluidos los locales de servicio, y sus respectivos equipos e instalaciones, se limpiarán periódicamente y siempre que sea necesario para mantenerlos en todo momento en condiciones higiénicas adecuadas. A tal fin, las características de los suelos, techos y paredes serán tales que permitan dicha limpieza y mantenimiento. Se eliminarán con rapidez los desperdicios, las manchas de grasa, los residuos de sustancias peligrosas y demás productos residuales que puedan originar accidentes o contaminar el ambiente de trabajo. .-Las operaciones de limpieza no deberán constituir por sí mismas una fuente de riesgo para los trabajadores que las efectúen o para terceros, realizándose a tal fin en los momentos, de la forma y con los medios más adecuados. Esta NTP pretende establecer unas normas básicas de actuación en la empresa para facilitar no solo la aplicación de las exigencias legales, sino también su operatividad. 5.13.2 Alcance y desarrollo Si bien el alcance de las normas que se implanten para garantizar el orden y la limpieza afecta a todas las dependencias de la empresa y los destinatarios de las mismas son todos los trabajadores de la misma con independencia de su categoría u ocupación, la implantación operativa y eficaz sólo se logrará si parte de un compromiso expreso de la Dirección en tal sentido, seguido de una difusión de tal compromiso asumido, de modo que todo trabajador sea conocedor de los objetivos que en esta materia se ha marcado la Dirección y, de la necesidad y obligatoriedad de participar y los medios con que participar para colaborar en la consecución de tales objetivos. Lo anterior implica elaborar un plan de acción que defina de manera inequívoca los objetivos a conseguir y acciones para llevarlos a término y establezca los mecanismos de vigilancia y control necesarios para garantizar su cumplimiento. Con el fin de gestionar correctamente lo relacionado con el orden y la limpieza es imprescindible facilitar la comunicación y la participación de los trabajadores para mejorar la forma de hacer las cosas, fomentar la creación de nuevos hábitos de trabajo, implantar
154 rigor en lo establecido y responsabilizar individualmente a mandos intermedios y a trabajadores sobre el tema. Actuaciones Las actuaciones a realizar para la consecución de los objetivos de mantener una empresa “ordenada y limpia” se estructuran en distintas etapas: eliminar lo innecesario y clasificar lo útil; acondicionar los medios para guardar y localizar el material fácilmente; evitar ensuciar y limpiar enseguida; crear y consolidar hábitos de trabajo encaminados a favorecer el orden y la limpieza. 5.13.3 Eliminar lo innecesario y clasificar lo útil El punto de arranque en el que soportar una correcta política empresarial encaminada a conseguir y mantener ordenados y limpios los espacios de trabajo debe partir de una estimación objetiva de todos los elementos que son necesarios para las operaciones de producción a realizar, lo que correlativamente va a permitir retirar del entorno de trabajo y en su caso eliminar todos aquellos elementos innecesarios. Al principio, será difícil distinguir entre lo que es necesario y lo que no lo es y será más difícil todavía eliminar aquellos elementos que tradicionalmente han formado parte del “paisaje” del puesto de trabajo o de su entorno. Debe establecerse una campaña inicial de selección y discriminación de los elementos en función de su utilidad para realizar el trabajo previsto, disponiendo de contenedores o espacios especiales para la recogida de lo innecesario. Una vez realizada esta primera e importante criba, el paso siguiente es clasificar lo útil según su grado de necesidad. Dos parámetros importantes para determinar el grado de necesidad de los elementos útiles para el trabajo previsto son: .-La frecuencia con que se necesita el elemento. Ello permitirá almacenar fuera del área de trabajo aquello que se utilice esporádicamente. .-La cantidad de elemento necesaria para el trabajo. Ello permitirá retirar del entorno de trabajo y almacenar fuera del área de trabajo el exceso o sobrante de material. Finalizada esta etapa, se habrá conseguido “lo más difícil”, cual es romper con unos hábitos de trabajo incorrectos adquiridos y consolidados. El paso siguiente consistirá en adquirir nuevos hábitos que garanticen el control y eliminación de las causas que generan la acumulación de elementos innecesarios. Llegados a este punto, se ha conseguido una organización importante del espacio de trabajo que redundará positivamente en el trabajo, pero aún no se ha logrado el objetivo; tan sólo se ha cubierto la primera, difícil e importante etapa. 5.13.4 Acondicionar los medios para guardar y localizar el material fácilmente Una vez que se ha conseguido eliminar lo superfluo e innecesario, el paso siguiente es “ordenar lo útil” de manera que se consiga cumplir con el aforismo: “cada cosa en su sitio y un sitio para cada cosa”. Debe establecerse claramente donde tiene que estar cada cosa de modo que todo trabajador que vaya a necesitarla sepa de manera indudable donde va a encontrarla y donde debe devolverla. La falta de orden en el espacio de trabajo genera una serie de problemas que redundan en un menoscabo de la productividad (pérdidas de tiempo en búsquedas de elementos y en movimientos para localizarlos) y en un incremento de la inseguridad (golpes y contusiones con objetos depositados en cualquier parte, vías de evacuación obstruidas, elementos de protección ilocalizables,...). Es pues importante, implantar un procedimiento de ordenación de los elementos útiles para el trabajo, para lo cual se deben considerar dos fases: decisión de las localizaciones más apropiadas e identificación de localizaciones.
155 5.13.5 Decisión de las localizaciones más apropiadas Cada emplazamiento estará concebido en base a su funcionalidad, rapidez de localización y rapidez de devolución a su posición de procedencia. Para una correcta elección de la localización más apropiada de los distintos elementos de trabajo, se tendrá en cuenta aspectos como la frecuencia y la secuencia de uso de los mismos, lo que evitará movimientos y/o desplazamientos innecesarios. Así, a título orientativo, los principios a aplicar para encontrar las mejores localizaciones para plantillas, herramientas y útiles debe considerar: .-Su frecuencia de uso, colocando cerca del lugar de uso los elementos más usados y, más alejados del lugar de uso, los de uso infrecuente u ocasional. .-Almacenar juntos los elementos que se usan juntos y, en su caso, depositados en la secuencia con la que se usan. Diseñar un mecanismo de almacenaje del tipo “soltar con vuelta a posición” para herramientas que se usan de modo repetitivo (ej.: en una cadena de montaje). Consiste en colocar las herramientas suspendidas de un resorte en posición al alcance de la mano. Al soltar la herramienta vuelve sin más a la posición de partida. .-Los lugares de almacenamiento de herramientas deben ser mayores que éstas de modo que sea fácil y cómodo retirarlas y colocarlas. -Almacenar las herramientas de acuerdo con su función (almacenar juntas aquellas que sirven funciones similares) o producto (almacenar juntas aquellas que se usan en el mismo producto). .-Utilizar soportes para el almacenamiento en los que se hayan dibujado los contornos de útiles y herramientas que faciliten su identificación y localización. 5.13.6 Identificación de localizaciones Una vez que se han decidido las mejores localizaciones, se precisa tenerlas identificadas de forma que cada uno sepa donde están las cosas, que cosas hay y, en su caso, cuantas hay. La identificación de las distintas localizaciones permitirá la delimitación de los espacios de trabajo de las vías de tránsito y de las áreas de almacenamiento. Especial atención requiere prever la ubicación de materiales y productos en curso de fabricación o manipulación. La citada delimitación, siempre necesaria, es en algunos supuestos obligatoria. Así, el mencionado R.D. 486/1997, establece en su Anexo I, A).5; lo siguiente respecto a las vías de circulación: .-Las vías de circulación de los lugares de trabajo, tanto las situadas en el exterior de los edificios y locales como en el interior de los mismos, incluidas las puertas, pasillos, escaleras, escalas fijas, rampas y muelles de carga, deberán poder utilizarse conforme a su uso previsto, de forma fácil y con total seguridad para los peatones o vehículos que circulen por ellas y para el personal que trabaje en su proximidades. .-Siempre que sea necesario para garantizar la seguridad de los trabajadores, el trazado de las vías de circulación deberá estar claramente señalizado. Para concretar cómo debe realizarse tal señalización, el R.D. 485/1997 establece en su Anexo VII. 3 lo siguiente: .-Cuando sea necesario para la protección de los trabajadores, las vías de circulación de vehículos deberán estar delimitadas con claridad mediante franjas continuas de un color bien visible, preferentemente blanco o amarillo, teniendo en cuenta el color del suelo. La delimitación, deberá respetar las necesarias distancias de seguridad entre vehículos y objetos próximos, y entre peatones y vehículos.
156 .-Las vías exteriores permanentes que se encuentren en los alrededores inmediatos de zonas edificadas deberán estar delimitadas cuando resulte necesario, salvo que dispongan de barreras o que el propio tipo de pavimento sirva como delimitación. Asimismo, el citado Anexo VII del R.D. 485/1997 establece en su punto 2 los criterios de señalización de áreas peligrosas fundamentalmente para evitar o minimizar el riesgo de caídas, choques y golpes. .-Para la señalización de desniveles, obstáculos u otros elementos que originen riesgos de caída de personas, choques o golpes podrá optarse, a igualdad de eficacia, por el panel que corresponda según lo dispuesto en el apartado anterior o por un color de seguridad, o bien podrán utilizarse ambos complementariamente. .-La delimitación de aquellas zonas de los locales de trabajo a las que el trabajador tenga acceso con ocasión de éste, en las que se presenten riesgos de caída de personas, caída de objetos, choques o golpes, se realizará mediante un color de seguridad. .-La señalización por color referida en los dos apartados anteriores se efectuará mediante franjas alternas amarillas y negras. Las franjas deberán tener una inclinación aproximada de 45° con el siguiente modelo: La señalización de superficies dedicadas a funciones específicas tales como almacenamientos intermedios, ubicación de equipos móviles y zonas de libre acceso a medios de extinción y vías de evacuación, no debería efectuarse con bandas amarillas y negras sino utilizando un código específico de señalización. A título de ejemplo, los almacenamientos intermedios podrían señalizarse contorneándolos perimetralmente con bandas iguales a las utilizadas para las vías de circulación y su zona interior con color o bandas identificativas de tal función; en tanto que las zonas de acceso a los medios de extinción deberían marcarse en el suelo contorneándolas perimetralmente con bandas rojas. 5.13.7 Evitar ensuciar y limpiar enseguida La limpieza tiene como propósito clave el de mantener todo en condición óptima, de modo que cuando alguien necesite utilizar algo lo encuentre listo para su uso. La limpieza no debe considerarse como una tarea ocasional que tradicionalmente se ejecuta en “verano” o “a final de año” o cuando se programa o se produce un “paro de proceso”. Por supuesto que determinadas fechas o situaciones de proceso pueden considerarse y habilitarse como idóneas para la ejecución de tareas especiales de limpieza o para aprovechar y realizar una “limpieza a fondo”; pero la limpieza no debe realizarse solo en esas ocasiones sino que debe estar profundamente enraizada en los hábitos diarios de trabajo e integrarse en las tareas diarias de mantenimiento, combinando los puntos de chequeo de limpieza y mantenimiento. La planificación de la limpieza diaria debe formar parte de un procedimiento de actuación que los empleados deben conocer y aplicar. El citado procedimiento debe estructurarse de manera que contenga: .-Un objetivo claro: el de mantener los lugares de trabajo limpios y ordenados con el fin de conseguir un mejor aprovechamiento del espacio, una mejora en la eficacia y seguridad del trabajo y en general un entorno más cómodo y agradable. .-Un alcance definido, que afectará a todas las unidades funcionales de la empresa. .-Unos destinatarios que con carácter general serán todos los trabajadores de la empresa ya que debiera ser responsabilidad de cada trabajador el mantener limpio y ordenado su entorno de trabajo. El mando directo de cada área o unidad funcional será responsable de transmitir a sus trabajadores las normas de orden y limpieza que deben cumplir y fomentar hábitos de trabajo en tal sentido. Deberán asimismo realizar las inspecciones periódicas de orden y limpieza de sus áreas correspondientes. A título orientativo, en el cuadro 1 se presenta un cuestionario de chequeo para realizar una inspección de orden y limpieza.
157 .-Unos medios materiales necesarios y puestos a disposición de los trabajadores o ubicados en lugares estratégicos a fin de facilitar las tareas encomendadas. Esos medios materiales comprenden tanto materiales y productos a utilizar, como contenedores o recipientes donde depositar los desechos residuales y, en su caso, recipientes especiales para residuos que generen riesgos específicos: tóxicos, inflamables, etc... .-Unos métodos de limpieza encaminados a garantizar que las operaciones de limpieza nunca generarán peligros ni para el operario que la realiza ni para terceros. Se crearán normas de actuación específicas para realizar operaciones de limpieza sometidas a peligros concretos, (ej.: limpieza de máquinas, limpieza de derrames de productos peligrosos, operaciones de limpieza en espacios confinados, etc...) Complementariamente a la limpieza programada, cuando se genera una situación accidental, por ejemplo un derrame, hay que ser estricto e inflexible en su inmediata eliminación. Es un momento clave que pone en evidencia el compromiso asumido en este tema. 5.13.8 Crear y consolidar hábitos de trabajo encaminados a favorecer el orden y la limpieza Las tres etapas hasta ahora descritas pueden considerarse como actividades, como algo que se hace. En contraste, el crear y consolidar hábitos de trabajo correctos dentro de una disciplina de trabajo como objetivo último a alcanzar no se puede considerar como una actividad sino como “un estado o condición que existe cuando se mantienen las tres etapas anteriores”. Si tal disciplina de trabajo no se mantiene y los hábitos correctos de trabajo no se consolidan, las condiciones vuelven a los viejos e indeseables niveles de partida e incluso la realización de campañas ocasionales no alcanzarán los resultados previstos. Para convertir en hábitos la organización, el orden y la limpieza e implantar una disciplina de trabajo es necesario: .-el apoyo firme de una dirección visiblemente involucrada y explícitamente comprometida en la consecución de tales objetivos, .-la asignación clara de las tareas a realizar y de los involucrados en la ejecución de las mismas. Se debe decidir quién es responsable de que actividades se deben realizar para mantener la organización, orden y limpieza, .-integrar en las actividades regulares de trabajo las tareas de organización, orden y limpieza, de modo que las mismas no sean consideradas como tareas “extraordinarias” sino como “tareas ordinarias” integradas en el flujo de trabajo normal, .-responsabilizar a una persona, preferentemente el mando directo de cada unidad funcional, de la bondad de cumplimiento de los procedimientos establecidos sin admitir ni tolerar incumplimientos, ni tan siquiera excepcionalmente. Tal tarea de verificación y control debe hacerse con una periodicidad establecida, como mínimo semanalmente y hacer uso de cuestionarios de chequeo elaborados para tal efecto. 5.4 INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Y USO DE LOS ANALIZADORES Los analizadores se caracterizan por tener manómetros regulables, visor para ver el gas refrigerante, mandos rápidos, gancho de sujeción y ser de fácil manejo. Precauciones • Compruebe que en todos los acoplamientos no hay hilos de rosca dañados, suciedad, polvo, aceite o grasa. • Si es necesario quite la suciedad y el polvo a los cristales de los manómetros con un trapo limpio y seco. No utilice detergentes o desinfectantes agresivos.
158 • Use guantes y gafas protectoras adecuadas. 5.4.1 Purgado de mangueras 1. Conecte la manguera amarilla a la Botella de refrigerante la cual estará cerrada. 2. Conecte la manguera de baja LOW (azul) al Sistema. 3. Abra la Botella. 4. Cuando las mangueras estén llenas de gas, proceda a purgar el aire de las mismas. 5.4.2 Lectura de las presiones de trabajo 1. Con todas las llaves cerradas. 2. Conecte las mangueras HIGH (roja) y LOW (azul) del Sistema al Analizador. 3. Abra el Sistema. 4. En los manómetros podremos leer las presiones de trabajo. 5.4.3 Vacío por toma de baja 1. Con todas las llaves cerradas. 2. Conecte la manguera amarilla a la Bomba de vacío. 3. Conecte la manguera LOW (azul) al Sistema. 4. Abra el mando de LOW lentamente. 5. Abra todas las llaves de las mangueras en caso de tenerlas. 6. Ponga en marcha la Bomba de vacío. 5.4.4 Vacío por toma de alta 1. Con todas las llaves cerradas. 2. Conecte la manguera amarilla a la Bomba de vacío. 3. Conecte la manguera HIGH (roja) al Sistema. 4. Abra el mando de HIGH. 5. Abra todas las llaves de las mangueras en caso de tenerlas. 6. Ponga en marcha la Bomba de vacío. 5.4.5 Carga por baja 1. Con todas las llaves cerradas. 2. Conecte la manguera amarilla a la Botella. 3. Conecte la manguera LOW (azul) al Sistema. 4. Abra el mando de LOW. 5. Abra el mando de REF lentamente. Para un vacio más rápido y efectivo, a ser posible hacer vacio por baja y alta al mismo tiempo, utilizando en la conexión a bomba de vacio una manguera de 3/8”. Evitar distancias largas entre el sistema, los analizadores y la bomba de vacio (ver Procedimiento del vacio). NOTA: según el fabricante, pueden cambiar las posiciones de las llaves de los analizadores con relación a la función que hacen. Observar los colores para evitar graves lesiones. ROJO= Alta presión, AZUL= Baja presión, AMARILLO 3/8”= conexión a Bomba de Vacio AMARILLO 1/4”= Botella de refrigerante/Bomba de vacío.
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161 5.6 EQUIPO DE RECUPERACIÓN Y TRASVASE DE REFRIGERANTES
162 MANUAL DE INSTRUCCIONES 5.6.1 El modo seguro es el único modo Nota: Si no es Usted un técnico cualificado en refrigeración, no use este equipo. 1. El técnico debe de llevar siempre gafas de protección y guantes mientras trabaja en sistemas de refrigeración. 2. Asegúrese de que el espacio en cual está Usted trabajando esté lo suficientemente ventilado, especialmente si se sospecha de alguna fuga. El vapor de refrigerante es peligroso para su salud y puede causar la muerte. 3. Piense siempre antes de actuar. El exceso de confianza conlleva a menudo descuidos que pueden ser dañinos para su salud, o aún peor, pueden resultar en fatales consecuencias. 4. Lea las hojas de datos de seguridad (FDS) de los materiales con los que vaya a entrar en contacto. Lea las FDS de los gases y aceites refrigerantes, al final de esta guía. 5. Nunca utilice oxígeno para comprobar las fugas. Cualquier aceite en contacto con el oxígeno bajo presión formará una mezcla explosiva. 6. Los sistemas de refrigeración generalmente están alimentados y controlados eléctricamente. Asegúrese de desconectar el sistema del suministro eléctrico antes de repararlo. 7. Almacene siempre los envases de refrigerante en un lugar fresco y seco. 8. Abra siempre lentamente las válvulas de servicio y de los envases de refrigerante. Esto le ayudará a controlar rápidamente el caudal de los gases si existe algún peligro. Una vez seguros de que no existe peligro alguno, las válvulas pueden abrirse totalmente. 9. No mezcle refrigerantes distintos en un mismo sistema, envase o recipiente alguno. Cada tipo de refrigerante debe de tener su propio envase, filtros, etc. 10. Si entra humedad en el sistema de refrigeración, esta puede causar un daño considerable al mismo. Mantenga todo conectado, con el sistema de refrigeración minuciosamente limpio y seco. 11. El equipo debe de utilizarse en lugares con ventilación mecánica de al menos cuatro cambios de aire por hora, o el equipo debe de situarse al menos a 45 cm. del suelo. No utilice este equipo en las proximidades de gasolina o cualquier otro líquido inflamable derramado. 5.6.2 Recuperación y almacenamiento La seguridad es lo primero. Lea toda la información sobre la seguridad en el manejo de refrigerantes incluyendo la hoja de datos de seguridad proporcionada al final de esta guía. Nunca utilice la unidad en un ambiente explosivo. Use gafas de seguridad y guantes protectores. La zona de trabajo debe estar bien ventilada. Esta unidad sólo debe de ser operada por técnicos cualificados. MANIPULE CON CUIDADO LOS ENVASES DE REFRIGERANTE CUIDADO: Nunca utilice envases desechables de 15 kilos (el tipo de envase blanco no recargable en el cual se vende el refrigerante) para recuperar refrigerante. Utilice solamente botellas aprobadas. NOTA: Los envases están diseñados para diferentes presiones.
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NUNCA exceda la presión de trabajo especificada para cada envase. Los manuales de seguridad recomiendan que los envases a presión no se llenen por encima del 80% de su volumen en líquido. El 20% restante es lo que se conoce como espacio de seguridad para evitar la sobrepresión. 5.6.3 Importante información general Antes de utilizar su unidad de recuperación y trasvase, lea lo siguiente 1. Aísle siempre las cantidades grandes de refrigerante y cierre las válvulas después de usarlas de forma tal que si se produjera una fuga en cualquier parte del sistema el refrigerante no se escape. 2. Los envases de almacenamiento algunas veces tienen válvulas que no asientan adecuadamente al fabricarlas. El usar tapones en estas válvulas evitará fugas de refrigerante. 3. Utilice la unidad siempre sobre una superficie plana y nivelada. 4. Su Equipo posee un presostato interno de corte. Si la presión dentro del sistema excediera 38‟5 bar (550 PSI), el sistema se apagará automáticamente. ¡CUIDADO! El presostato de 38‟5 bar (550 PSI) no previene la sobrecarga de la botella. Si su sistema se detiene por alta presión y está conectado a su envase, puede que Usted haya sobrecargado la botella y creado una situación muy peligrosa. Tome inmediatamente las medidas necesarias para liberar el exceso de presión y/o sobrecarga de la botella.
164 5. ¡ATENCIÓN! Nunca sobrecargue los envases. La sobrecarga puede ocasionar que los envases exploten. 6. Los envases y los filtros serán designados para un único refrigerante. Antes de utilizar un envase previamente usado con otro refrigerante, vacíelo completamente, hágale el vacío, purgue el envase utilizando nitrógeno seco y vuelva a hacerle el vacío. 7. Debe tenerse un cuidado especial al recuperar de un sistema quemado. Use dos filtros de alta capacidad de ácido en serie. Cuando acabe la recuperación de ese sistema enjuague su Equipo con una pequeña cantidad de aceite de refrigeración y de refrigerante limpio para purgar cualquier sustancia extraña que pueda quedar en la unidad. 8. Vacíe siempre el refrigerante de la máquina a un envase; vea el procedimiento de Auto Purga/ Auto Evacuación. El líquido refrigerante que quede en el condensador puede expandirse causando daños a los componentes. 5.6.4 Procedimiento normal de recuperación 1. Revise su Equipo minuciosamente para asegurarse que esté en buenas condiciones para su uso. 2. Asegúrese que todas las conexiones sean correctas y estén apretadas 3. Abra la llave de la fase de líquido del envase de recuperación (abra siempre las válvulas lentamente para comprobar las mangueras y las conexiones en busca de fugas). 4. Asegúrese de que la válvula Recover/Purge (Recuperación/Purga) esté en la posición Recover (Recuperar). 5. Abra la válvula Output (salida) de la Equipo. 6. Abra la válvula de líquido de su analizador; al abrir la válvula de líquido se extraerá primeramente todo el líquido del sistema, reduciéndose en gran medida el tiempo de recuperación (una vez que el líquido ha sido extraído abra la válvula de vapor del analizador para terminar de evacuar el sistema). 7. Conecte su Equipo a la alimentación, 230V. a. Ponga el interruptor principal en la posición ON. Usted debería escuchar el ventilador funcionando.. b. Pulse el interruptor del compresor. Este interruptor “momentáneo” arrancará el compresor; (puede ser necesario, bajo ciertas circunstancias, el pulsar este interruptor más de una vez para arrancar el compresor). 8. Lentamente abra la válvula input (entrada) de su Equipo. a. Si el compresor empieza a dar golpes, lentamente cierre parcialmente la válvula de entrada (input) hasta que se detenga este golpeteo. b. Si se cerró la válvula de entrada, debe de abrirse completamente de nuevo una vez que el líquido haya sido desalojado del sistema (la válvula de vapor del analizador debe abrirse también en este momento). 9. Continúe con la máquina en marcha hasta que se alcance el vacío requerido. a. Cierre las llaves de líquido y vapor del analizador. b. Cierre la válvula input (entrada) de su Equipo. c. Apague la unidad y siga el procedimiento de Auto Purga de la página siguiente. Purgue siempre su Equipo después de cada uso. El no purgar el gas que queda en el Equipo puede ocasionar una degradación ácida de sus componentes internos y como consecuencia un fallo prematuro de la unidad. CUIDADO: Al bombear líquido, no permita que el Equipo funcione con la llave de entrada demasiado abierta, ocasionando golpes en el compresor. Hacer esto puede ocasionar que el compresor se cale.
165 5.6.5 Auto purga Procedimiento para purgar el resto de refrigerante 1. Cierre las válvulas del sistema que está reparando y que están conectadas a la válvula input (entrada) de su Equipo. 2. Cierre la válvula input (entrada) de su Equipo. 3. Apague el Equipo. 4. Ponga la válvula Recover/Purge (Recuperar/Purga) en la posición Purge. 5. Vuelva a arrancar el Equipo. 6. Continúe en marcha hasta que se obtenga el nivel de vacío requerido. 7. Cierre las llaves del envase y de el Equipo. 8. Apague la Equipo. 9. Devuelva la válvula Recover/Purge a la posición Recover (recuperar). 10. Desconecte y guarde todas las mangueras. 11. Cambie el filtro de línea de su Equipo después de trabajos muy grandes o cuando se encuentre con excesiva contaminación. Nota: Para cambiar del modo de Recuperación a Purga: Cierre la válvula Input (entrada), apague la unidad (para prevenir el apagado por alta presión) cambie a la posición Purge (purgar) y vuelva a arrancar la unidad. 5.6.6 Información adicional Para alcanzar el vacío final más profundo, utilice el método de enfriamiento del envase para disminuir la cabeza de presión en el envase de recuperación. Repítalo según sea necesario hasta alcanzar el nivel de vacío requerido. NOTA: Si no hay líquido en el envase de recuperación, no funcionará el método del enfriamiento del envase. En este caso utilice un envase vacío al cual se le ha efectuado el vacío profundo con una bomba para alcanzar el nivel de vacío requerido. Para maximizar la velocidad de recuperación utilice la mínima longitud posible de unas mangueras de 3/8” de diámetro o más grandes. Se recomiendan mangueras no más largas de 1 metro. Retire siempre todos depresores de obús de las mangueras y válvulas de Schrader innecesarios de las conexiones (utilizando un llave de obuses adecuada) para una máxima evacuación. Las juntas de goma deformadas, depresores de obús de las mangueras y las válvulas de Schrader innecesarias o defectuosas pueden restringir el caudal hasta un 90%. Si la presión del envase supera los 300 psi, utilice el método de enfriamiento del envase para reducir la presión. Para recuperar grandes cantidades de líquido, utilice el método de recuperación “PUSH/PULL”. ATENCIÓN: Cuando utilice el método “PUSH/PULL”, debe utilizar una balanza para prevenir la sobrecarga del envase de recuperación. Una vez que el sifón “PUSH/PULL” ha comenzado, puede continuar y sobrellenar el envase de recuperación incluso estando el envase equipado con un flotador sensor de nivel. El sifón puede continuar incluso cuando la máquina se apaga. Usted debe de cerrar manualmente las llaves del envase y de la máquina para prevenir el sobrellenado del envase de recuperación. MÉTODO PUSH/PULL El método Push/pull sólo funciona en sistemas grandes donde haya líquido accesible. No utilice este método en sistemas con menos de 7 Kg pues podría no funcionar. 5.6.7 Purgado de los gases no condensables de un refrigerante identificado en un envase. 1. Deje reposar el envase sin disturbarlo durante 24 horas. (Esto permite al aire alcanzar la parte alta del envase).
166 2. Conecte un analizador al envase y tome la lectura de la presión del envase observando el manómetro 3. Determine la temperatura ambiente de la habitación. 4. Refiérase a un diagrama de presión/temperatura para refrigerantes. Localice la temperatura en el diagrama y compárelo con la presión correspondiente para el tipo de refrigerante del envase. Determine como se relaciona con la lectura del manómetro. 5. Si la lectura de la presión es más grande que la presión mostrada en el diagrama, muy despacio, para no causar turbulencias dentro del envase, abra la llave de vapor. Observe como desciende la presión en el manómetro. Para prevenir derrames de refrigerante añada de 0,3 a 0,35 bar (4-5 psi) a la presión mostrada en el diagrama. Cuando la lectura del manómetro corresponda a esta presión, cierre la llave de vapor. 6. Permita que el envase repose durante 10 minutos y compruebe la presión de nuevo. 7. Repita el proceso otra vez si es necesario. 5.6.9 Cuidado y mantenimiento de su equipo Debe utilizarse siempre un filtro y reemplazarlo con frecuencia. La no utilización del filtro invalidará su garantía. El uso del filtro reducirá en gran manera el riesgo de dañar su Equipo previniendo la entrada de materiales extraños en la unidad. Debe de dar una consideración especial al filtrado cuando sepa que la máquina que está reparando ha quemado el compresor. Recomendamos utilizar dos filtros secadores de tamaño 162, en línea, para ser utilizados en ese trabajo y solo en ese. También recomendamos que se utilice un filtro limpio para cada trabajo. Cada filtro debe ser etiquetado y utilizado exclusivamente para un tipo de refrigerante nada más. No utilice esta máquina en las proximidades de bidones derramados o abiertos de gasolina u otros líquidos inflamables. Evite la utilización de cables de prolongación. Si debe de utilizar un cable de prolongación debería ser de un mínimo de 12AWG y no más largo de 5 mt. La no utilización de prolongaciones reducirá en gran medida el riesgo de fuego. Purgue siempre la unidad de cualquier refrigerante restante después de terminar cada trabajo de reparación. El refrigerante restante en la máquina puede expandirse y causar daños a los componentes. Si la máquina va a almacenarse o no se va a utilizar por un largo periodo de tiempo, recomendamos que se evacue cualquier resto de refrigerante y se purgue con nitrógeno seco. Siempre que realice cualquier trabajo de mantenimiento en su Equipo, asegúrese de que está desconectada de la fuente de tensión antes de empezar. 5.6.10 Presostato de seguridad (con función de rearme manual). Su equipo está equipado con un presostato interno de seguridad. Si la presión dentro del sistema excediese 38,5 bar, el sistema será desconectado automáticamente. Si se activa el presostato de seguridad mientras se llena un envase, podría ser causado porque la botella se está sobrellenando. ¡ESTA ES UNA SITUACIÓN MUY PELIGROSA! Usted debe de tomar inmediatamente medidas para reducir la sobrepresión y/o sobrecarga del envase. Si el presostato de seguridad desconecta la máquina... Debería de tomar las siguientes precauciones si se activa el presostato de seguridad: a. Sospecha de sobrecarga del envase de recuperación. Conecte el envase de recuperación a otro envase con capacidad sobrante de tal modo que la presión se reduzca a un nivel seguro. Esta acción también reduciría la presión de la línea de salida de la Equipo. Proceda con normalidad después de rearmar el presostato de seguridad
167 b. Causa de la activación del presostato de seguridad desconocida. Compruebe que el envase de recuperación no esté sobrellenado. Cierre las válvulas del sistema, de la botella y de la Equipo. Desconecte el Equipo de las mangueras flexibles. Desconecte al Equipo de la corriente. Abra muy despacio las válvulas input (entrada) y output (salida). Investigue la razón del fallo. Una vez activado el presostato de seguridad tiene que ser rearmado manualmente 5.7 DETECTOR DE FUGAS MINI-LEAK Especial instalaciones frigoríficas Los detectores de fugas con carga de butano están siempre listos para el servicio inmediato, no precisando un precalentamiento que resulta largo y molesto. Por estar cargados con gas, funcionan siempre con llama constante y son insensibles a las corrientes de aire. Localizan fácilmente las más pequeñas fugas de refrigerantes halógenos en instalaciones frigoríficas. Los detectores permiten la localización de fugas inferiores a 4 gr. al mes. La detección se efectúa por cambio de color de la llama al pasar ésta por la zona de fuga.
5.8 DETECTOR DE FUGAS TEK-MATE El detector de fugas de refrigerante TEK-MATE incorpora un sensor electroquímico que consiste en un substrato cerámico, cargado con un elemento reactivo, y mantenido a alta temperatura mediante un elemento calefactor incorporado. Cuando un gas refrigerante entra en contacto con la superficie caliente, los átomos de cloro, flúor o bromo, se separan de la molécula y se ionizan. En consecuencia, una corriente eléctrica dentro del substrato cerámico fluye hacia un electrodo colector ubicado en el centro. La cuidadosa selección y aplicación de la cerámica permite que el sensor responda de forma similar al CFC (gases R11 y R12), HCFC (gases R22 y R123) y HFC (gas R134a), así como también a las mezclas substitutivas (gases R404A y R410A). De este modo, el operador no necesita determinar el refrigerante que está utilizando, ni tampoco debe acordarse de ajustar el conmutador selector. Además, al buscar un refrigerante HFC, el instrumento no tiene una respuesta exagerada a los trazos de vapor de cloro que con frecuencia están presentes.
168 5.9 DETECTOR DE FUGAS (por contraste de luz ultravioleta, spectroline) Efectivo: localiza fugas no detectables por otros métodos. Versátil: funciona en cualquier instalación, sea cual sea su tamaño, que utilice los refrigerantes R-11, R-12, R-22, R-113, R-114, R-500 y R-502 (incluso R-134a mediante aditivos especiales). Ahorra tiempo y trabajo: el brillo fluorescente hace que la detección sea más rápida y precisa, eliminando así la repetición de procesos y trabajos. De fácil utilización: proceso en 4 etapas. Seguro: funciona donde otros fracasan: en el tiempo de localización y precisión a la luz del día, con viento, cerca de aislantes, etc. ¿Cómo funciona? El sistema Spectroline utiliza un procedimiento en 4 etapas para indicarle de forma precisa y segura donde está la fuga, a menudo en sólo unos minutos: 1. Introducir la cantidad indicada del aditivo fluorescente GLO-STICK mediante las cápsulas especiales al circuito. 2. Conectar el dosificador entre la válvula de servicio de aspiración y la botella. 3. Abrir la válvula lentamente y añadir gradualmente el aditivo GLO-STICK al circuito. Dejar que el aditivo pase por todo el circuito. 4. Rastree las posibles fugas con la lámpara U.V. Spectroline. Todas las fugas quedarán localizadas de forma precisa. ¡Así de fácil! El sistema Spectroline funciona en cualquier circuito de aire acondicionado y refrigeración, sea cual sea su tamaño, que utilice los refrigerantes más comunes como R-12, R-22, R113, R-114 y R-500 (opcionalmente y bajo pedido para R-134a). Localiza múltiples fugas, incluso las más pequeñas hasta 7 gr./año, nunca da falsas alarmas. Además el aditivo permanece en el circuito (hasta el cambio de aceite) por lo que posteriormente se pueden comprobar futuras fugas de forma fácil, rápida y segura.
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170 6 CIRCUITO FRIGORÍFICO 6.1.2 Estados de la materia
La materia puede encontrarse en tres estados diferentes que son sólido, líquido y gas. Este estado viene determinado por la energía de las moléculas (temperatura), es decir, el agregar o quitar calor puede conducir a un cambio de estado físico de la materia. Desde el punto de vista de los estados existentes en los circuitos frigoríficos, solo contemplaremos la evaporación y condensación. 6.1.3 Evaporación Este proceso también se conoce con el nombre de ebullición. La principal diferencia entre el estado líquido y el estado gaseoso, estriba en que en estado gaseoso las moléculas de la sustancia están más separadas que en estado líquido. Esta separación se debe al vencimiento de los enlaces que mantenía unidas las moléculas, causado por un recibimiento de energía. Es decir, en estado gaseoso las moléculas tienen más energía que en estado líquido, y si estas moléculas pierden calor pueden volver de nuevo al estado líquido. Resumiendo podemos afirmar que para producir la evaporación de un líquido hay que suministrarle calor, mientras que para condensar (licuar) un vapor hay que quitarle calor. Cuando hierve un fluido, lo hace siempre a temperatura constante. Por ejemplo, todos sabemos que el agua (a nivel del mar) hierve a los 100°C. Esta temperatura de ebullición se mantiene constante independientemente del calor que le apliquemos. El calor aplicado variará la velocidad de ebullición. La única manera de variar la temperatura de ebullición de un líquido es variando la presión a la que está sometido. Este efecto es el que se utilizará para extraer calor de un recinto con un equipo frigorífico, a diferencia que en lugar de agua se utilizará un fluido que hierve a una temperatura mucho más baja que la del agua (el R22 hierve a -40°C) y en consecuencia podrá absorber calor de materia a una temperatura muy inferior para poder evaporarse. Utilizaremos este fluido para enfriar el aire del recinto a refrigerar o climatizar, obligándolo a evaporarse mediante la absorción de calor del mismo aire. En el evaporador es donde se substrae el calor (generación de frío), por lo tanto el refrigerante, a su paso por el evaporador, ha de ser capaz de sustraer del entorno todo el calor posible y la mejor forma de hacerlo, es cambiar de estado. El cambio de estado más favorable es el proceso de evaporación. Si disponemos un fluido en estado líquido (Refrigerante), es posible hacerlo evaporar mediante la aportación de calor; pero, dependiendo de la presión a la que está sometido, éste lo hará a una temperatura u otra. Hay muchos factores influyentes en la temperatura del evaporador, es decir a que temperatura deberá evaporar el refrigerante. Obviamente, cuanta menos temperatura tenga el intercambiador; más rápidamente será enfriado el aire que pase a su alrededor, en contrapartida, si la temperatura es inferior a 0°C el agua que condensará el aire del
171 recinto al ser enfriado a su paso por el evaporador, se congelará y provocará un bloqueo en el intercambiador lo cual podría provocar una posterior avería del equipo. Para evitarlo los evaporadores deben de tener una separación de aletas acorde con la función que han de desempeñar y en casos de baja temperatura disponer de sistemas de desescarche automáticos. Visto esto podemos observar como la diferencia básica entre la evaporación del agua y la evaporación de los gases refrigerantes, es que el agua se evapora a una temperatura superior a la del cuerpo humano y por eso obtenemos la sensación de calor, mientras que los refrigerantes lo hacen a una temperatura inferior y por ese motivo obtenemos la sensación de frío. 6.1.4 Condensación El proceso de condensación o licuación, es el encargado de la reutilización del refrigerante que ha sido ya evaporado. Este deberá volver a transformarlo al estado líquido para poder volver a evaporarlo de nuevo y reiniciar el ciclo sucesivamente. Si tenemos un fluido en estado gaseoso, lo podemos condensar mediante la sustracción de calor (la inversa a la evaporación). Al igual que en la evaporación, podemos variar la temperatura de condensación, variando la presión a la que el gas está sometido. Por lo tanto la función de la unidad condensadora, es elevar la presión del gas para conseguir aumentar la temperatura de condensación de tal forma que ésta sea superior a la temperatura del aire exterior (hay que tener en cuenta que en verano la temperatura exterior probablemente exceda los 35°C). La temperatura de condensación que el equipo buscará será de unos 50°C que equivale a una presión de condensación de unos 18,5 kg/cm2, con lo que el aire exterior a 35°C estará lo suficientemente frío para poder sustraer el calor al gas a través del intercambiador de calor exterior y condensarlo. La presión de condensación variará dependiendo de la temperatura del aire exterior. Para poder aumentar la presión del refrigerante en estado gaseoso el equipo utiliza un compresor eléctrico. Si aspiramos el gas procedente de la evaporación y lo comprimimos mediante un compresor, conseguiremos reducir el espacio que hay entre sus moléculas, pero estas conservarán aún una gran cantidad de energía interna (calor absorbido durante la evaporación + energía aportada por el trabajo de compresión) que no permitirá que acaben de enlazarse, y a consecuencia no permitirá que se convierta en líquido. Por este motivo es necesario extraer el calor de este gas a alta presión. La compresión del gas se realiza mediante el compresor, y la extracción de calor mediante el intercambiador térmico del exterior a través del condensador. Una vez tenemos el refrigerante de nuevo en estado líquido, hemos de volver a reducir la presión, para poder volver a introducirlo en el evaporador (intercambiador interior). La reducción de presión se consigue mediante un dispositivo de restricción como puede ser una válvula de expansión, o el tubo capilar, que es un tubo muy fino y largo que solo permite el paso de una cantidad muy pequeña de refrigerante.
172 6.2 Ciclo de compresión
En la figura anterior está representado el ciclo frigorífico con la situación de los componentes básicos con relación al diagrama de presión entalpia. 6.2 COMPONENTES DEL CICLO 6.2.1 COMPRESIÓN 6.2.1.1 Unidades Condensadoras Son conjuntos formados por el compresor, condensador y recipiente de líquido montados en una misma bancada, cuando en la misma bancada se instalan varios compresores unidos por colectores entre si, se les denomina Centrales Frigoríficas, estas pueden ser con condensador incorporado o a distancia. 6.2.1.2 Compresor Su funcionamiento es parecido al de una bomba de circulación; por un lado aspira el gas refrigerante y por el otro lo impulsa, aumentando su presión y temperatura. A su vez, claro está, posibilita la circulación del fluido a lo largo del circuito, venciendo las diferentes pérdidas de carga de la instalación. La energía que absorbe el compresor de la red eléctrica se la cede al gas, impulsándolo, comprimiéndolo y aumentando su temperatura. Su trabajo principal consiste en: 1. Aspirar los vapores de Refrigerante producidos en el Evaporador.
173 2. Comprimir estos vapores para ayudar a su condensación. Clasificación: Según su principio de Según su Hermeticidad: funcionamiento: • Herméticos • Alternativos • Semi-herméticos • Rotativos • Abiertos • Centrífugos • Scroll o espiral • De tornillo Si el compresor aspira vapor más rápidamente que el que pueda producirse en el evaporador, la presión tiende a descender, y con esto la temperatura del evaporador. Si por el contrario, el compresor aspira menos refrigerante que el que introducimos en el evaporador, la presión dentro de este, tenderá a subir. El refrigerante sale del evaporador ligeramente recalentado, y entra en el compresor donde es comprimido. A causa de esta compresión elevamos el refrigerante de presión y de temperatura. El refrigerante a la salida del compresor se encuentra con el calor latente de vaporización robado en el evaporador más el calor de compresión. 6.2.1.3 Compresores de tipo abierto Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de este tipo. Con los pistones y cilindros sellados en el interior de un Cárter y un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia afuera para ser accionado por alguna fuerza externa. Tiene un sello en torno del cigüeñal que evita la pérdida de refrigerante y aceite del compresor. Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo semihermético y hermético, y su uso continúa disminuyendo a excepción de aplicaciones específicas que requieran potencia medianas y centrales frigoríficas (tienen la ventaja, que ante una posible avería de motor eléctrico quemado, este no contamina el circuito frigorífico). 6.2.1.4 Moto-compresor semihermético El compresor es accionado por un motor eléctrico montado directamente en el cigüeñal del compresor, con todas sus partes, tanto del motor como del compresor, herméticamente selladas en el interior de una cubierta común. Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden calcularse específicamente para la carga que han de accionar, y el diseño resultante es compacto, económico, eficiente y básicamente no requiere mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas de Carter son desmontables permitiendo el acceso para sencillas reparaciones en el caso de que se deteriore el compresor. 6.2.1.5 Moto-compresor hermético Este fue desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución de tamaño y costo y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa potencia. Como en el caso del moto-compresor semihermético, el motor eléctrico se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo es una carcasa metálica sellada con soldadura. En este tipo de compresores no pueden llevarse a cabo reparaciones interiores
174 puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcasa del compresor. 6.2.1.6 Funcionamiento Básico (compresores alternativos Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se reduce la presión en el cilindro. Y cuando la presión del cilindro es menor que el de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro. Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia la subida (carrera de compresión), se crea una presión en el cilindro forzando el cierre de la válvula de succión. La presión en el cilindro continua elevándose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presión en el cilindro es mayor a la presión existente en la línea de descarga del compresor, las válvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga y al condensador. Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo la reducción de la presión permite que se cierren la válvula de descarga, dada la elevada presión del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo. Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de succión y otra de compresión de cada pistón. De modo que en los moto-compresores de 1750 rpm tienen lugar a 1750 ciclos completos de succión y compresión en cada cilindro durante cada minuto. En los compresores de 3500 rpm se tiene 3500 ciclos completos en cada minuto. 6.2.1.7 Válvulas en el compresor La mayoría de las válvulas del compresor reciprocante son del tipo de lengüeta y deben posicionarse adecuadamente para evitar fugas. El más pequeño fragmento de materia extraña o corrosión bajo la válvula producirá fugas y deberá tenerse el máximo cuidado para proteger el compresor contra contaminación. 6.2.1.8 Desplazamiento del compresor El Desplazamiento de un compresor reciprocante es el volumen desplazado por los pistones. La medida de desplazamiento depende del fabricante, por ejemplo: Copeland lo publica en metros cúbicos por hora y pies cúbicos por hora pero algunos fabricantes lo publican en pulgadas cúbicas por revolución o en pies cúbicos por minuto. Fórmula para la cilindrada del compresor y rendimiento en Frig/hr.= 3 V= Volumen/hora (m /hora) d= Diámetro del cilindro en mm s= Carrera del pistón en mm n= Revolución por minuto del compresor a= Números de cilindros 3 Frig/hora.= V. frigorías prácticas por m 6.2.1.9 Volumen de espacio libre La eficiencia de un compresor depende de su diseño. Si las válvulas están bien posicionadas, el factor más importante es el volumen del espacio libre (espacio muerto). Una vez completada la carrera de compresión todavía queda cierto espacio libre el cual es esencial para que el pistón no golpee contra el plato de válvulas. Existe además otro espacio en los orificios de la válvula de descarga puesto que estos se encuentran en la parte superior del plato. Este espacio residual que no es desalojado por el pistón al fin de su carrera, se denomina volumen de espacio libre. Que permanece lleno con gas comprimido y caliente al final de la carrera de compresión. Cuando el pistón inicia el descenso en la carrera de succión, se expande el gas residual de elevada presión y se reduce su presión. En el cilindro no puede penetrar vapor de la línea de succión hasta que la presión en el se reduzca a su
175 valor menor que el de la línea de succión. La primera parte de la carrera de succión se pierde bajo un punto de vista de capacidad, ya que a medida que se aumenta la relación de compresión, un mayor porcentaje de la carrera de succión es ocupada por el gas residual. 6.2.1.10 Lubricación Siempre debe de mantenerse un adecuado suministro de aceite en el cárter, para asegurar una continua lubricación. En algunos compresores la lubricación se efectúa por medio de una bomba de aceite de desplazamiento positivo. 6.2.1.11 Enfriamiento del compresor Los compresores enfriados por aire requieren un flujo adecuado de aire sobre el cuerpo del compresor para evitar su recalentamiento. El flujo de aire procedente del ventilador debe de ser descargado directamente sobre el moto-compresor. Los compresores enfriados por agua están equipados con una camisa por la que circula el agua o están envueltos con un serpentín de cobre. El agua debe de fluir a través del circuito de enfriamiento cuando el compresor está en operación. Los moto-compresores enfriados por refrigerante se diseñan de modo que el gas de succión fluya en torno y a través del motor para su enfriamiento. A temperatura de evaporación por debajo de -18°C o 0°F es necesario un enfriamiento adicional mediante flujo de aire puesto que la densidad decreciente del gas refrigerante reduce su propiedad de enfriamiento. 6.2.1.12 Capacidad del compresor Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo de compresor para los refrigerantes con los que puede ser utilizado. Estos datos pueden ofrecerse en forma de curvas o tablas, e indica la capacidad en W./ hora, a diversas temperaturas de succión y de descarga. 6.2.1.13 Compresores de dos etapas Se han desarrollado los compresores de dos etapas para aumentar la eficiencia cuando las temperaturas de evaporación se encuentran en la gama de -35°C a -62°C. Estos compresores se dividen internamente en baja o alta. Los motores de tres cilindros tienen dos cilindros en la primera etapa y uno en la segunda, mientras que los modelos de seis cilindros tienen cuatro en la primera y dos en la segunda. 6.2.1.14 Alternativos
Fases de funcionamiento:
176 6.2.1.15 Rotativos Este tipo de compresores encuentra aplicación en el campo de los compresores pequeños. Los compresores rotativos de uso común responden a dos diseños generales. Uno de ellos emplea un rodillo cilíndrico de acero, que gira sobre una flecha excéntrica, montada concéntricamente en un rodillo. Debido a la excentricidad de la flecha, el anillo cilíndrico es excéntrico con el cilindro y toca la pared de éste en el punto de claro mínimo. Al girar la flecha, el rodillo se desliza alrededor de la pared del cilindro, en contacto con la pared y en el mismo sentido de la rotación de la flecha. Una hoja empujada por un resorte, montada en una ranura de la pared del cilindro, hace contacto fuertemente con el rodillo en todo momento. La hoja se mueve hacia dentro y hacia fuera de la ranura del cilindro, siguiendo al rodillo, conforme gira éste alrededor de la pared del cilindro. La forma de comprimir el vapor de refrigerante se ilustra en las figuras siguientes.
177 Otro diseño del compresor rotativo es el que utiliza una serie de paletas u hojas rotatorias que se instalan a distancias iguales alrededor de la periferia de un rotor ranurado. La flecha del rotor está montada excéntricamente en un cilindro de acero, de manera que el rotor toca casi la pared del cilindro en un lado, estando separados ambos solamente por una película de aceite en este punto.
En el punto opuesto a éste, el claro entre el rotor y la pared del cilindro, es máximo. Las paletas se mueven hacia dentro y hacia fuera, en forma radial, en las ranuras del rotor, al seguir el contorno de la pared del cilindro por la acción de la fuerza centrífuga desarrollada por el rotor al girar. Pudiendo también utilizarse resortes para este efecto. El vapor de succión arrastrado al cilindro a través de lumbreras de succión en la pared del mismo, queda atrapado entre dos paletas adyacentes. El vapor es comprimido al girar las paletas del punto de máximo claro del rotor 6.2.1.16 Centrífugos El compresor centrífugo consiste esencialmente, en una o varias ruedas impulsoras, montadas sobre una flecha (eje) de acero y encerradas en una cubierta de hierro fundido. El número de impulsores (turbinas) empleados depende principalmente de la magnitud de la presión que queremos desarrollar durante el proceso de compresión. Los compresores de un sólo impulsor se
178 llaman "de una sola etapa", los de dos impulsores "de dos etapas", etc. Las ruedas impulsoras rotativas son esencialmente las únicas partes móviles del compresor centrífugo y por lo tanto son la fuente de toda la energía impartida al vapor durante el proceso de compresión. La acción del impulsor es tal, que tanto la columna estática como la velocidad del vapor, aumenta por la energía que se imparte el mismo. La fuerza centrífuga aplicada al vapor confinado entre los álabes del impulsor y que gira con los mismos, a causa la auto compresión del vapor en forma similar a la que se presenta con la fuerza de la gravedad que hace que las capas superiores de una columna de gas compriman a las inferiores. Los compresores centrífugos por tanto son esencialmente máquinas de alta velocidad. Las velocidades rotatorias comunes varían entre 3.000 y 8.000 rpm. usándose velocidades más altas en algunos casos. 6.2.1.17 Scroll o espiral Este tipo de compresores utilizan dos espirales para realizar la compresión del gas, como podemos ver la figura. Las espirales se disponen cara contra cara. Siendo la superior fija y la que incorpora la puerta de descarga. La inferior es la espiral motriz. Las espirales disponen de sellos a lo largo del perfil en las cargas opuestas. Estos actúan como segmentos de los cilindros proporcionando un sello de refrigerante entre ambas superficies. El centro del cojinete de la espiral y el centro del eje del cigüeñal del conjunto motor están desalineados. Esto produce una excentricidad o movimiento orbital de la espira móvil En la figura siguiente se muestra el giro del eje motor que hace que la espiral describa una órbita alrededor del centro del eje y no una rotación. El movimiento orbital permite a los espirales crear bolsas de gas, y, como la acción orbital continua, el movimiento relativo entre ambas espirales, fija y móvil, obliga a las bolsas de refrigerante a desplazarse hacia la puerta de descarga en el centro del conjunto disminuyendo progresivamente el volumen.
179
Durante el primer giro o fase de aspiración, la separación de las paredes de las espirales permite entrar al gas.
Al completar el giro, las superficies de las espirales se vuelven a unir formando las bolsas de gas.
Durante el segundo giro o fase de compresión, el volumen de las bolsas de gas se reduce progresivamente. La finalización del segundo giro produce la máxima compresión. Durante el tercer giro o fase de descarga, la parte final del scroll obliga al gas comprimido a salir a través de la puerta descargada. Finalmente al acabar el giro, el volumen del gas en las bolsas se reduce a cero, "exprimiendo" al gas remanente fuera de las caracolas. Mirando el ciclo completo destacamos las tres fases: A) aspiración, B) compresión C) descarga, y vemos que las tres se producen simultáneamente sin ningún tipo de secuencia.
180 6.2.1.18 De tornillo
En vez de un impulsor, el compresor de tornillo utiliza dos tornillos para producir la compresión del gas refrigerante. El par de tornillos se halla montado en el interior de una carcasa con tolerancias de fabricación muy ajustadas Mirando desde la parte final de los rotores, el que se encuentra a la derecha es el rotor macho o conductor y está accionado por el motor. En cada giro el perfil del rotor macho ó conductor engrana y conduce el rotor hembra ó conducido, situado a la izquierda produciendo en las dos piezas movimientos opuestos. El funcionamiento del compresor de tornillo es de desplazamiento positivo. Su ciclo comienza cuando el gas a la presión de aspiración entra a través de la galería de aspiración que se encuentra situada en la parte inferior de la carcasa. Al entrar el gas llena los espacios o bolsas formadas por los perfiles de los rotores. Girando la sección del compresor 90°, podemos apreciar que cuando la bolsa de gas supera la galería de aspiración, la carcasa sella esta bolsa. Continuando la rotación de los tornillos, los perfiles del macho y la hembra se van ensamblando. Continuando la rotación, el punto de contacto de los perfiles se desplaza hacia la galería de descarga, conduciendo el gas contenido en las bolsas, hacia esa galería. Al mismo tiempo, se va produciendo una reducción progresiva del volumen de éstas bolsas comprimiendo el gas. Finalmente, cuando el gas comprimido entra en contacto con la galería de descarga, es impulsado. Y, como en la rotación del compresor continua, el volumen de la bolsa de refrigerante es reducido a cero, "expulsando" el gas remanente en estas cavidades. Es muy importante resaltar que el gas entra y sale del compresor a través de galerías, por lo que no se utiliza ningún tipo de válvulas. Los compresores con este tipo de diseño se denominan compresores sin válvulas.
181 6.2.1.19 Compresión por escalones La decisión de optar por un sistema de compresión por dos escalones, se toma en grandes potencias con temperaturas por debajo de -18ºc o en general por debajo de 40ºc. Con esta doble compresión, se consigue reducir la temperatura de descarga y evitar así la descomposición y carbonización del aceite. Una segunda ventaja frente al sistema de compresión simple, es la enorme resistencia que deberían tener sus componentes para vencer una diferencia tan elevada de presiones. Encontramos dos tipos diferenciados en la compresión por escalones: 1.- Doble salto directo: En este sistema se emplean dos compresores conectados en serie comprimiendo un único refrigerante en dos etapas. Resulta imprescindible enfriar los vapores del refrigerante entre las etapas con el fin de evitar el sobrecalentamiento. 2.- Doble salto en cascada: En este sistema existen dos circuitos independientes con distintos refrigerantes. Ambos circuitos comparten un intercambiador, siendo el condensador de uno el evaporador del otro. En los sistemas de compresión múltiple, se hace necesario enfriar los vapores del refrigerante entre las dos etapas. El subenfriamiento del líquido adquiere gran importancia, con el fin de que los vapores del evaporador y que serán aspirados por el compresor de baja, no incrementen demasiado su volumen, lo que haría necesario un compresor de mayor tamaño. Esto se puede conseguir por dos métodos: 3.- Mediante un enfriador intermedio abierto, con inyección directa total en el enfriador intermedio. Este método tiene la desventaja de que disminuye la presión del líquido hasta la presión intermedia, disminuyendo así la caída de presión en la válvula de expansión, siendo necesario colocar una más grande. Además, esta “baja presión” puede provocar la formación de burbujas. 4.- Mediante intercambiador cerrado, con inyección parcial de refrigerante en el enfriador intermedio, podemos eludir el problema anterior, consiguiendo un subenfriamiento de entre 5ºc y 10ºc con respecto a la temperatura de saturación a la presión intermedia. Por último cabe señalar, que las relaciones de compresión deben ser relativamente iguales en cada etapa.
182 6.3 EVAPORACIÓN 6.3.1 Evaporador
Como todo el mundo sabe, para evaporar un líquido (pasar del estado líquido al gaseoso) hace falta suministrarle una cantidad de calor. Desde el puchero de la cocina hasta las calderas industriales, se necesita una fuente de calor que nos permita efectuar esta transformación. Toda persona ha experimentado frío después de sudar, esto es debido al calor que absorbe el sudor del cuerpo para evaporarse y pasar a la atmósfera; es el sistema que utilizan los seres humanos para evitar que la temperatura del cuerpo suba en exceso. Los estanques que poseen algunos edificios en su azotea tienen esta misma función; el agua se evapora absorbiendo calor del edificio. Quién no se ha preguntado alguna vez el por qué de ese invento, puesto a pleno sol, pueda mantener el agua fresca. En el caso del botijo, la razón es la misma, la arcilla del botijo es porosa y deja filtrarse pequeñas cantidades de agua que al evaporarse absorben calor, enfriando su contenido. Todos los líquidos actúan de esta misma manera, si bien lógicamente para aplicaciones específicas se usan unos líquidos determinados. En refrigeración, comúnmente, los compuestos halogenados. El evaporador es uno de los componentes principales de toda instalación frigorífica, porque en él es donde verdaderamente producimos el frío, absorbiendo calor del ambiente que lo rodea, para evaporarse el líquido refrigerante que circula por su interior. Consisten en unos recipientes cerrados de paredes metálicas formados generalmente por tubos agrupados en uno o más serpentines. 6.3.2 Clasificación Según el sistema de expansión: .- Evaporadores secos .- Evaporadores semi-inundados .- Evaporadores inundados
Según su construcción: .- Tubo liso .- Tubo y aletas de Placas
183 Según el sistema de enfriamiento: .- Aire forzado .- Convección natural .- Contacto directo El refrigerante que le llega al evaporador en estado líquido, pasa a estado vapor. Este cambio de estado produce un enfriamiento en el fluido que se pone en contacto con él. El evaporador en los equipos domésticos se compone de un tubo que suele llevar unas aletas al exterior, por lo que su contextura se asemeja al radiador de un coche. Por un extremo se alimenta a través de una válvula de un fluido refrigerante, contenido en una botella a presión. Por el exterior del tubo circula aire, movido por la acción del ventilador. El fluido refrigerante juega el papel del sudor y se supone que está a una temperatura de +3°C, mientras que el aire en la entrada del evaporador tiene un nivel térmico de 25°C.
Al estar más caliente el aire que el refrigerante, pasa calor desde el primero al segundo, por lo que el aire se enfría cediendo su energía al refrigerante. Este, en lugar de calentarse, hierve, transformándose en vapor. A la salida del evaporador el aire está más frío que a la entrada, y el refrigerante se encuentra totalmente vaporizado. El enfriamiento del aire es tan intenso que además abandona sobre la superficie del evaporador una parte del vapor de agua; de aquí que el aire salga no solo más frío, sino también menos húmedo que a la entrada. Hay que recalcar que el refrigerante a la salida del evaporador lleva toda la energía que le ha robado al aire. Se observa en la figura siguiente, que el evaporador es quien realiza esa función de descarga transfiriendo la carga térmica desde el aire de retorno al refrigerante.
184 Fórmula para la superficie del evaporador: S= F: K (T1 – T2) 2 S= Superficie del evaporador (m ) F= Frigorías horarias a eliminar de la cámara K= Coeficiente de transmisión del evaporador T1= Temperatura interior de la cámara T2= Temperatura evaporación del refrigerante 6.4 CONDENSACIÓN 6.4.1 Condensador Su misión consiste en condensar o licuar (convertir en líquido) el gas que le llega procedente del compresor. También las últimas vueltas del condensador, el líquido ya condensado se subenfría. El gas que entra en el condensador a alta presión y alta temperatura, procedente del compresor, llega a este con el calor tomado en el evaporador, más el calor debido a la compresión. Mediante una corriente de aire o de agua (Medio condensante), se le quita este calor total y lo convertimos en líquido (lo condensamos) de ahí el nombre de este aparato. La transformación del vapor en líquido (condensación), se hace dentro del condensador en tres tiempos: 1°.- Se enfría el vapor recalentado por el compresor. Por ejemplo de 55°C a 45°C (calor sensible). 2°.- Se condensa el líquido (calor latente). 3°.- Se subenfría el líquido condensado (calor sensible). Como podemos ver en la figura adjunta, el condensador de los equipos domésticos es muy parecido al evaporador. En realidad tienen un papel inverso.
A continuación veremos la clasificación de los condensadores, pero los más utilizados en refrigeración comercial son los CONDENSADORES DE AIRE FORZADO.
185 6.4.2 Clasificación Según el medio condensante • Aire: – Tiro natural – Tiro Forzado
• Agua: – De contracorriente – Multitubulares --Placas
• Aire-Agua: – Evaporativos 6.4.3 Zonas definidas del Condensador Dentro del condensador, el refrigerante sufre tres cambios respecto a su temperatura. En primer lugar debe bajar de la temperatura de descarga a la de condensación, después mantiene constante la temperatura mientras está cambiando de estado y al final el líquido refrigerante se subenfría. Es importantísimo en las instalaciones pequeñas que no tienen recipientes, cuidar la carga de refrigerante para que esta sea exacta, ya que una sobrecarga haría que el refrigerante ocupara las últimas vueltas del condensador, reduciéndose la superficie efectiva del mismo, y provocando una mala condensación y un exceso de presión en el lado de alta.
6.4.3 SELECCIÓN SIMPLIFICADA DEL CONDENSADOR Para la selección del condensador necesario se puede proceder de la siguiente forma: multiplicar el rendimiento frigorífico del compresor (a la tª de evaporación y de condensación de diseño consideradas) por el factor correspondiente de la tabla adjunta. Recomendamos seleccionar en base a condiciones de tª de evaporación y condensación extremas (desfavorables) donde aún se requiera funcionamiento efectivo.
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Ejemplos: Aplicación Aire Acondicionado Sala despiece Sea temperatura ambiente de diseño supuesta de 32 ºC y, admitiendo una temperatura de condensación máxima de 54 ºC: para compresor hermético modelo TAG4546T (R-404A) seleccionamos potencia a +7,2/+54 ºC = 11.300 W. Multiplicar la potencia anterior por el factor 1,26 = 14.240 W. Tabla de factor de corrección para el cálculo del condensador Aplicación refrigeración Sea temperatura ambiente de diseño supuesto de 32 ºC y admitiendo una temperatura de condensación máxima de 44 ºC; para compresor semi-hermético (R-404A) modelo D416Y seleccionamos potencia a -5/ + 45 ºC = 11.010 W. Multiplicar la potencia anterior por el factor 1,33 = 14.645 W. (nota: haber seleccionado a 0/ + 45º y factor 1,28 es actuar con mayor seguridad en arranques y más altas tª interiores de cámara). Aplicación Congelados Sea temperatura ambiente de diseño supuesta de 32 ºC y admitiendo una temperatura de condensación máxima de 44 ºC; para compresor 4CC-6.2Y (R-404 A) seleccionamos una potencia a una temperatura de -25/ + 45 ºC = 9.290 W. Multiplicar la potencia anterior por el factor 1,54 = 14.310 W. (Nota: Haber seleccionado a -20/ + 45 ºC y factor 1,48 es actuar con mayor seguridad en arranques y más altas tª interiores de cámara).
187 Nota 1: Para otras aplicaciones aplicar criterios de selección semejantes o consultar. Nota 2: Aplicar factores de sobredimensionado por envejecimiento, suciedad y similares. Nota 3: Los anteriores criterios son orientativos y siempre modificables y más válidos los aconsejados por el diseñador/proyectista de cada caso en concreto. 6.5 Tubo Capilar (Expansión) El tubo capilar es una tubería de líquido de pequeño diámetro que une el condensador en un extremo con el filtro deshidratador y el otro extremo con el evaporador. Una parte de su longitud va soldada a la tubería de aspiración y forman así, con su reducido coste, un intercambiador de calor. Por su reducido diámetro se produce en la extremidad del tubo capilar una caída de presión, necesaria para la evaporación. Al circular el fluido por un tubo de tan poca sección, la fricción produce una pérdida de carga y por lo tanto una reducción de presión. A la salida del capilar se produce una expansión (aumento de volumen) brusco y se evapora parte del líquido absorbiendo calor del propio fluido, con lo cual la temperatura del mismo disminuye enfriándose. El uso de tubos capilares en las instalaciones tiene las siguientes ventajas: 1. Gran sencillez. Si su aplicación es correcta funcionará indefinidamente, ya que este dispositivo inyector no tiene partes móviles. 2. El tubo capilar es de menor costo que una válvula de expansión. 3. En el grupo no es necesario colocar depósito de líquido por lo cual se abarata. 4. La carga de gas refrigerante es menor. 5. En las paradas se equilibran las presiones, por lo cual al ponerse en marcha el motor no tiene dificultad. En instalaciones con fluctuación de carga interna del evaporador y evaporadores con distribuidores de líquido, se instalaran válvulas de expansión con el objeto de regular la carga de gas en el evaporador (ver válvulas de expansión). Consideración sobre los tubos capilares Todos los sistemas de enfriamiento por compresión (aire acondicionado o refrigeración requieren un reductor de presión o de control de flujo o dosificación de la sustancia de trabajo (o refrigerante) del lado de alta al lado de baja presión. El Tubo Capilar como elemento dosificador del flujo de refrigerante es muy popular, para los equipos compactos de aire acondicionado y refrigeración especialmente en equipos pequeños, por encima de 5 caballos de potencia, se aumenta la carga de refrigerante y la capacidad del compresor, haciendo más difícil las aplicaciones con tubos capilares, y por lo tanto se recomienda que las aplicaciones sean menores de 5 CV, en refrigeración doméstica, aire acondicionado, congeladores, deshumidificadores, etc. tipo compacto o partido. En evaporadores de tiro forzado o con distribuidor de líquido con carga variante de refrigerante, se instalaran válvulas de Expansión. 6.5.1 Ajuste de la carga en sistemas con capilar Su operación se basa en la cantidad de flujo de refrigerante (masa) en estado líquido que pasa con facilidad a través de un tubo de diámetro pequeño, en cambio cuando está en estado de vapor su restricción al pasar por el tubo es mayor, Conecta la salida del refrigerante del condensador a la entrada del evaporador. En algunos casos se suelda en forma paralela a la tubería de succión del compresor el tubo capilar, formando un intercambiador de calor, con el objeto de mejorar el funcionamiento y eficiencia del ciclo, aumentando el Subenfriamiento del líquido. Como las presiones de descarga y de succión del compresor ( presión de condensación y presión de evaporación, dependen de la temperatura ambiente y de la carga térmica del refrigerador (o enfriador) respectivamente), en las aplicaciones con tubo capilar, estas variaciones de presiones no son muy grandes, ya que estos equipos relativamente
188 pequeños se encuentran ubicados en lugares de temperatura controlada, con variaciones de temperatura no muy grandes, por lo que las aplicaciones con tubo capilar son ideales. Las variaciones de carga no son grandes, por lo que en estos sistemas no se requieren recipientes de líquido (calderin), y consecuentemente la carga de refrigerante es mucho menor, casi todos los sistemas de aire acondicionado, refrigeración domestica, etc., son con tubo capilar, y se producen millones cada año (mas otros millones de años anteriores), el ahorro de refrigerante por este concepto es monumental. Un gran porcentaje de estos sistemas no se carga con la cantidad correcta de refrigerante, esto conduce a una ineficiencia de operación de los sistemas, y a daños a los compresores. Por ejemplo, un sistema que tiene una deficiencia de refrigerante de un 10 %, resulta en un 20 % de disminución de eficiencia. Un equipo de 36000.0 Btu/h, requiere aproximadamente 2.7 Kg. de refrigerante R-22, y tendría un EER de 9.0, si se carga con 1/ 4 Kg., menos tendría un EER de 7.5, equivalente a una reducción de capacidad del 15 % (se necesitaría que el equipo funcionara un 15 % más de tiempo a un costo mayor, para lograr el enfriamiento requerido). En sistemas con tubo capilar la carga de refrigerante es crítica, ya que si la carga es baja, el evaporador no se llena y como ya se indicó, no entregará su capacidad especificada, menor confort, y trabajará ineficientemente, el retorno escaso de refrigerante al compresor, a mayor temperatura, causará un enfriamiento del motor inadecuado, deteriorándolo y finalmente su quemadura, también ocasionando altas temperaturas de descarga dañando el plato de válvulas. Una deficiencia pequeña de carga de refrigerante, causará una gran pérdida de capacidad y eficiencia en el sistema, y daños al compresor. Por otro lado la sobrecarga de refrigerante ocasiona altas presiones de descarga, y por lo tanto alto consumo eléctrico, también causará retorno de refrigerante líquido al compresor, con la consecuente dilución de aceite y por lo tanto la falla de lubricación y rotura mecánica. Por lo anterior se concluye la importancia de la carga precisa de refrigerante en los sistemas con tubo capilar. Una ventaja de los sistemas de tubo capilar es que cuando el compresor para, el refrigerante, continua su flujo al evaporador, por lo que las presiones del lado de alta y de baja se igualan en corto tiempo, permitiendo el uso de motores y sus componentes de bajo par de arranque
El tubo capilar es de un diámetro pequeño, y por lo tanto susceptible a taparse con cualquier material extraño, y es por lo tanto necesario la utilización de un filtro secador en su entrada. El requerimiento rígido de la cantidad de carga de refrigerante, así como su
189 limpieza, hacen de estos sistemas él fabricarlos en forma compacta, y que salgan de fábrica sellados. Las principales variables que afectan el funcionamiento del tubo capilar son: Sus Dimensiones largo, y su diámetro. Sus Presiones, de entrada o de condensación, y de salida o de evaporación, y el Subenfriamiento del Líquido a su entrada del tubo. Como ya se mencionó el control del flujo de refrigerante en el tubo capilar viene del principio físico de que el líquido y el vapor tienen diferencia a fluir. El líquido tiene menos resistencia que el vapor. A medida que el refrigerante entra al tubo capilar a una presión de condensado Pc, esta presión se va reduciendo a temperatura constante Tc, hasta que llega a la presión de saturación Ps a esta temperatura, en ese lugar el refrigerante se evapora y continua por el resto de la longitud del tubo, bajando aún más su presión, en la condición de dos fases Líquida-Vapor. El punto donde se inicia la evaporación se denomina punto de ebullición o de burbujeo. Cuando la temperatura ambiente aumenta, entonces aumenta la presión de descarga, el subenfriamiento decrece, por lo tanto la restricción del tubo se aumenta, contrarrestando
el efecto del aumento de presión, o sea el tubo capilar se ajusta asimismo. Para seleccionar un tubo capilar, existen tablas de selección que nos proporciona el diámetro y longitud de un tubo capilar, basándose en la capacidad requerida, tipo de refrigerante, aplicación (temperaturas). Después, de todas maneras es necesario hacer las pruebas (prueba y error), al tubo seleccionado hasta ajustarlo a las condiciones deseadas. Teóricamente existen una gran cantidad de combinaciones Longitud-Diámetro que nos proporcionan el flujo de refrigerante y presiones requeridas, pero existen limitaciones prácticas: Por ejemplo un diámetro pequeño será más propenso a taparse con materia extraña, además de mantener su tolerancia en su diámetro en la fabricación del tubo. Un diámetro grande implica longitudes muy grandes e imprácticas, con altos costos. Un tubo capilar corto y de gran diámetro, puede crear problemas de operación, cualquier fluctuación o imperfección, puede tender a pasar refrigerante líquido al compresor. Hemos mencionado la importancia de la carga de refrigerante en los sistemas con tubo capilar, como se afecta la eficiencia, capacidad, y funcionamiento. El método recomendable para la determinación de la carga de refrigerante, es el del sobrecalentamiento a la entrada al compresor, que indirectamente nos controla también el
190 subenfriamiento en el condensador. Recordando que el sobrecalentamiento es el calor sensible (que se puede medir) que se añade a un liquido refrigerante que causa que su temperatura se eleve. Los dos diagramas a continuación explican el método:
La forma entonces para determinar la carga de refrigerante en sistemas con tubo capilar, es mediante la medición del sobrecalentamiento a la entrada del compresor, si el sobrecalentamiento es alto la carga de refrigerante esta baja (y también el subenfriamiento del líquido refrigerante a la salida del condensador, antes del tubo capilar, está bajo), la capacidad y eficiencia del sistema estarán bajos, Será necesario añadir refrigerante, el subenfriamiento en el condensador se aumentará, y el sobrecalentamiento a la entrada al compresor disminuirá. Como lo indican las dos figuras anteriores. También el punto de ebullición en el tubo capilar se moverá a la derecha (en la figura respectiva) y el flujo de refrigerante en el sistema se aumentará, mejorando la capacidad y eficiencia del sistema. Es importante en el evaporador tomar en cuenta la humedad ambiental, por eso es necesario medir la temperatura de bulbo húmedo del aire (BH), ya que esta humedad al condensarse en el evaporador es calor latente de condensación que se tiene que añadir a la carga térmica, sino se considera se tendrá un error en la determinación de la carga de refrigerante. 6.5.3 SELECCIÓN DEL TUBO CAPILAR Entre las condiciones que más afectan al caudal en el capilar están las presiones de entrada y salida que, en general, se corresponden con las de condensación y evaporación, respectivamente. Una observación de tipo práctico es que un cambio de 10 K en la temperatura de condensación induce una variación de alrededor de 5 K en la de evaporación. Asimismo, el calor que pueda intercambiar el fluido con el medio circundante tiene gran importancia. En otras palabras, la existencia de un intercambiador de calor en el recorrido del capilar (p.ej. capilar pasando "por el interior de" o "soldado externamente a" la línea de aspiración), influye extremamente en su comportamiento.
191 Como recomendación general, cuanto más baja es la temperatura de evaporación más necesaria es la existencia de un intercambiador (en la práctica, se puede considerar obligatoria en aplicaciones de baja presión, LBP, por ejemplo, congeladores). También afecta la temperatura del líquido a la entrada del capilar (grado de subenfriamiento desde la salida del condensador). Las diferencias de diámetro y rugosidad debidas a las tolerancias de fabricación también afectan al caudal real que proporcionará un capilar en una producción masiva. La enumeración hecha de variables permite comprender cuán difícil es dar unas recomendaciones con carácter general. Las que se ofrecen están referidas a una temperatura de condensación de 45ºC y a la existencia de un intercambiador de calor. El uso de las tablas es muy simple. En principio se debería partir del valor del caudal de refrigerante pero, dado que, definido un ciclo de refrigeración, el caudal es proporcional a la producción frigorífica y ésta es fácil
de conocer a partir del catálogo del compresor, se toma como dato de entrada, no el caudal sino la producción frigorífica que le corresponde. Temperatura de evaporación (p.ej.: -30ºC)
192 Modelo de compresor (p.ej.: GL80BH) Capacidad frigorífica del compresor a la temperatura de evaporación dada (datos publicados por el fabricante) NOTA: En las hojas de características del compresor se determina su producción frigorífica. P.ej.: el GL80AH de ACC, con temperaturas de evaporación / condensación 30/45ºC, respectivamente, da una producción frigorífica de 116 kcal/h en ciclo con subenfriamiento a 32ºC (ASHRAE).
193 Ahora bien. En las tablas que aparecen a continuación, se busca el valor más cercano a la producción frigorífica (116 kcal/h en el ejemplo de nuestro compresor) en la primera columna de la tabla del refrigerante que se considera (R134a en este caso, hallando el valor 115 kcal/h). En este caso, hallamos que se puede utilizar un capilar de diámetro interior 0.6 de 1.19 metros o uno de diámetro interior 0.7 de 2.74 metros. TABLAS DE DIÁMETRO DE CAPILAR (LBP) Heladeras con freezer:
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200 7 COMPRESORES 7.1 Contenido No hay ninguna norma general para designar el tamaño de los compresores herméticos. Anteriormente, se indicaban los tamaños de compresor en HP (CV), pero esta unidad de medida no representaba una definición clara de las características de refrigeración. Por esto, Danfoss ha utilizado y desarrollado continuamente desde los años 60 el sistema que
se describe a continuación. El compresor está marcado de acuerdo con las normas que se ilustran en la tabla que sigue. Las abreviaturas están explicadas en las secciones respectivas. La primera letra (P, T, N, F o S) indica la serie de fabricación del compresor, mientras que la segunda letra indica la ubicación de la protección de motor. El volumen de desplazamiento nominal se indica mediante un número, que por razones prácticas, es un valor aproximado al real. Entre los indicadores de serie de compresor y volumen de desplazamiento está expresado el tipo de optimización del compresor. Aquí aparecen las letras E (optimización energética), S (aspiración semidirecta) o Y (alta optimización energética), apareciendo las letras E y S a veces juntas. Si no hay ninguna letra de este tipo, se trata de una ejecución estándar del compresor. 7.2 Identificación/marcado del compresor La letra que sigue la marca de volumen nominal desplazado indica el refrigerante que deberá ser utilizado, así como el campo de aplicación del compresor. LBP (Low Back Pressure) indica el rango de bajas temperaturas de evaporación, MBP (Medium Back Pressure) el rango de medias temperaturas de evaporación, y HBP (High Back Pressure) el rango de altas temperaturas de evaporación.
201 La “T” adicional indica que es un compresor ideado para condiciones climatológicas tropicales. La letra final del marcado del compresor proporciona información sobre el par de arranque. Si el compresor está ejecutado para LST y HST (ver más abajo) como estándar, no aparece ninguna letra en este lugar. “K“ indica un bajo par de arranque (tubo capilar, LST = Low Starting Torque) y “X“ alto par de arranque (válvula de expansión, HST = High Starting Torque). Los compresores Danfoss están equipados con motores monºFásicos de c.a. (con la excepción del compresor de tipo BD para 12 V y 24 V c.c., y el compresor de tipo TLV que está accionado por un motor de 230 V c.c. con automatismo electrónico). Los motores de c.a. se suministran con los sistemas siguientes: RSIR (Resistant Start Induction Run): Motor de inducción de arranque por resistencias RSCR (Resistant Start Capacitor Run): Motor de inducción de arranque por resistencias y condensador de marcha CSIR (Capacitor Start Induction Run): Motor de inducción con condensador de arranque CSR (Capacitor Start Run): Motor de inducción con condensador de arranque y condensador de marcha Los compresores con motores de sistemas RSIR y RSCR tienen un bajo par de arranque (LST) y se utilizan en aparatos de refrigeración con tubos capilares, en los que la igualación de presión tiene lugar antes de cada arranque. El sistema RSIR incorpora un termistor PTC o un relé y un devanado bifilar (relé de intensidad) como equipamiento de arranque. La creciente aplicación de termistores PTC ha resultado en una considerable reducción del número de dispositivos de arranque. En cualquier caso, la PTC debe mantenerse un periodo desactivada de unos 5 minutos para permitir su enfriamiento antes de que pueda volver a arrancar. El sistema RSCR, que consta de un termistor PTC y un condensador de marcha, es principalmente utilizado en compresores con optimización energética. Los compresores con motores del tipo CSIR y CSR tienen un alto par de arranque (HST) y pueden ser utilizados en aparatos de refrigeración con tubos capilares, así como en sistemas con funcionamiento por válvula de expansión (sin igualación de presión). El sistema CSIR está compuesto por el relé de arranque y el condensador de arranque especificados para cada tipo de compresor en particular. Los sistemas CRS requieren un relé de tensión, un condensador de arranque y un condensador de marcha. A excepción de los de menor tamaño, los compresores de tipo TL, FR, NL y SC equipados con un motor del tipo RSIR (Bajo par de arranque) para ser utilizados con refrigerante R 134a, pueden ser transformados al motor del tipo CSIR (Alto par de arranque), reemplazando el equipamiento eléctrico externo. Los compresores de tipo TF, FF y NF incorporan un arranque de devanado bifilar, un relé y protección exterior de motor. Por lo tanto no es posible cambiar entre RSIR y CSIR. Los tipos de compresores de las series TL, FR, NL y SC están equipados con un protector incorporado en el motor. 7.3 Tipos de motor Aplicaciones A continuación se ilustran algunos ejemplos de los campos de aplicación para compresores de tipo F, FT, G y K. 7.3.1 Compresores “F“ Ejemplos: TL4F, NL7F, SC15F La letra F indica que los compresores están ideados para funcionar con refrigerante R 134a a bajas temperaturas de evaporación (LBP). Los campos típicos de aplicación son aparatos frigoríficos, arcones congeladores, mostradores frigoríficos de vitrina y otras aplicaciones similares.
202 Esto indica que el campo de aplicación es el de LBP (MBP) y que el rango de temperatura de evaporación es desde -35°C hasta -10°C aproximadamente. Para asegurar un funcionamiento de compresor libre de fallos, no deben ocurrir fluctuaciones de tensión que excedan +/- 10% de la tensión nominal. Los compresores F en tamaños destinados a aparatos frigoríficos domésticos están también disponibles en diseños con bajo consumo energético (E, ES, Y). Sin embargo, esto significa que los motores no podrán arrancar con una tensión de línea de menos del 90% de la tensión nominal. Por consiguiente, los compresores F son la solución preferida en países industrializados con un suministro de energía eléctrica estable de 220-240 V 50 Hz (115 V 60 Hz) y con un interés especial en un bajo consumo energético. Una tensión de 240 V 50 Hz refuerza el par de motor, en comparación con una tensión de 220 V 50 Hz, y esto hace que los compresores de tipo F sean capaces de resistir cargas más elevadas si están conectados a una alimentación de 240 V. Por el contrario, los compresores F de 220 V no son adecuados para funcionar bajo una alimentación de 60 Hz, como 220 V 60 Hz y 230 V 60 Hz. Los compresores F designados para una tensión nominal de 115 V 60 Hz también pueden normalmente funcionar con 110 V 50 Hz Y 100 V 50 Hz, puesto que un paso de 60 Hz a 50 Hz refuerza el par de motor. 7.3.2 Compresores “FT“ Ejemplos: TLS3FT; NL7FT Los compresores de tipo FT son particularmente adecuados para países con un suministro inestable de energía eléctrica, y especialmente, con bajadas de tensión extremas. Estos compresores de tipo F han sido especialmente diseñados para condiciones climatológicas de los trópicos y son particularmente idóneos para ser utilizados bajo condiciones de funcionamiento más críticas (p.ej., altas temperaturas ambientales, grandes oscilaciones de tensión en la red de suministro eléctrico). Como en el caso de los de tipo F, los compresores FT están dimensionados para campos de aplicación con bajas temperaturas de evaporación (LBP). 7.3.3 Compresores “G“ Ejemplos: TL4G, FR7.5G, SC12G La letra G significa que el motor es de potencia nominal más alta que el compresor de tipo F y, por consiguiente, podrá ser utilizado a temperaturas de evaporación más altas que el compresor de tipo F. Los compresores G pueden ser caracterizados como compresores R 134a HBP, esto significa que son idóneos para funcionar en condiciones expuestas a altas temperaturas de evaporación, es decir, deshumidificadores de aire, enfriadores de líquido y diversas aplicaciones de refrigeración comerciales. Los compresores G pueden ser utilizados en altas, medias y bajas temperaturas de evaporación, y por lo tanto, pueden considerarse universales. Un motor dimensionado de esta manera supone también una ventaja en caso de inestabilidad de suministro eléctrico. También son muy tolerantes con las fugas de refrigerante del circuito de refrigeración. Por consiguiente, los compresores G son un excelente suplemento al diseño de los de tipo F. Los modelos G son el sistema LBP/MBP correcto para países con suministro eléctrico inestable, redes débiles y extremas bajadas de tensión con respecto a la tensión de línea. Los modelos G de la serie TL y FR son altamente idóneos para el tipo de funcionamiento para R 134a LBP en frigoríficos y congeladores domésticos en países con tensiones nominales de 220 V 60 Hz y 230 V 60 Hz.
203 7.3.4 Compresores “CL / DL“ Ejemplos: TL4CL, SC10CL, FR6DL, SC15DL Los compresores CL/DL están diseñados para sistemas de refrigeración que funcionan con R404 A o R 507. Los compresores con las letras de designación final CL son idóneos para aplicaciones en unidades de refrigeración y congelación comercial, o en aplicaciones similares con bajas temperaturas de evaporación (LBP). Los compresores con la designación final DL están diseñados para altas temperaturas de evaporación (HBP). Son utilizados en aparatos de refrigeración como p.ej., enfriadores de líquido, distribuidores automáticos, bombas de calor, mostradores frigoríficos de vitrina, deshumidificadores de aire y aplicaciones similares. Los compresores se enfrían por ventilador (velocidad mínima del aire mín. 3,0 m/s). 7.3.5 Compresores “K“ Ejemplos: FR15K, NL10K, TLS4K La designación de todos los compresores que funcionan con refrigerante R 600a (isobutano) incluyen la letra K en la última posición. Estos compresores están diseñados para bajas temperaturas de evaporación (LBP), es decir, para aplicaciones en frigoríficos, mostradores frigoríficos de vitrina, y aparatos similares. Como en el caso de los compresores F, los compresores K están equipados con un motor diseñado para funcionar en países con un suministro de energía eléctrica estable. Algunos de los compresores más pequeños de tipo TLS-K, TLES-K, TLY-K y PLE-K se pueden utilizar para temperaturas medias de evaporación (MBP). El R 600a (C4 H10) es un refrigerante inflamable y ha sido clasificado como A3 de acuerdo con la norma ANSI/ASHRAE 34. En consecuencia habrá que observar ciertas normas de seguridad. Un procedimiento de prueba específico (TS 95006) fue aceptado como suplemento a la norma europea EN 60335-2-24 (similar a la norma IEC 335-2-24) para aplicaciones de refrigeración domésticas. Esta norma describe las exigencias de las pruebas a efectuar cuando se utilizan hidrocarburos. Los compresores Danfoss con isobutano (R 600a) están sólo permitidos para ser utilizados en unidades diseñadas para R600a de acuerdo con TS 95006 o una posterior reglamentación. Esto significa que los compresores no pueden ser utilizados en unidades que no hayan sido diseñadas y aprobadas para R 600a desde el principio. 7.4 Motores – par máximo del motor La característica y designación de un motor está relacionada con el rendimiento del motor con una carga correspondiente a la mitad del par máximo. El concepto “par máximo o par de desenganche” expresa la carga máxima que el motor es capaz de resistir sin pararse. Cuando hay que hacer una prueba de un compresor en la práctica, el par máximo de motor debe ser lo suficiente alto para que el motor resista condiciones de trabajo extremas. La carga máxima de trabajo del compresor se ilustra por medio de “curvas de par máximo”, de esta manera se demuestran gráficamente las condiciones de funcionamiento que el compresor es capaz de resistir. Estas curvas se determinan manteniendo una presión de aspiración constante (temperatura de evaporación) y seguidamente dejar trabajar el compresor con una contrapresión creciente bajo una tensión constante. Si la carga llega a ser demasiado alta, bajará el número de revoluciones, mientras que el consumo de corriente aumentará significativamente, y finalmente el compresor llegará a pararse.
204 La figura ilustra los límites de carga para compresores de tipo TL-„F“ y TL-„G“ con distintas tensiones bajas y la misma temperatura de motor. También se muestran en el diagrama, los valores para TL-„G“ a 60 Hz El diagrama también muestra un ejemplo típico de las fluctuaciones de carga a las que un compresor está sujeto desde el momento de puesta en marcha hasta que ha alcanzado el régimen de funcionamiento estacionario en un circuito de refrigerante por expansión con tubo capilar. La curva de presión, determinado por las condiciones de arranque y la composición del sistema, se llama “característica del sistema.” En este ejemplo, las condiciones de arranque están determinadas por la aparición de la igualación de presión y temperatura en el sistema de refrigeración a 43°C.
205 Para que un compresor sea capaz de resistir la secuencia de carga ilustrada, es necesario que la curva de par máximo a un voltaje específico no interseccione la curva de característica del sistema. Por la figura 1 se puede ver que la curva de par máximo de un compresor de tipo TL-„G“ a 60 Hz es más o menos la misma que para un compresor de tipo TL-„F“ a 50 Hz. En el ejemplo ilustrado se tendría que considerar la inclusión de un compresor de tipo G, en caso de que las aplicaciones de refrigeración diseñadas para 230 V 50 Hz vayan a ser conectadas a una red de alimentación de 220 V o 230 V 60 Hz. Además, se mejoran las propiedades de tensión mínima con la misma frecuencia utilizando el motor más potente del compresor de tipo G. Por esta razón, los compresores de tipo G son una excelente solución en campos de aplicación con bajadas de tensión, mientras que los de tipo F son utilizados en aplicaciones de refrigeración y congelación domésticas ideadas para países con un suministro eléctrico más estable. Para altas temperaturas de evaporación (HBP) se requiere un par de motor más alto que para bajas temperaturas de evaporación (LBP). Los compresores de tipo G son apropiados para este campo de aplicaciones, lo cual convierte a estos compresores en universales para R 134a. Los compresores con optimización energética se caracterizan por un mínimo de pérdidas mecánicas y eléctricas, y con una alta eficiencia volumétrica. Para conseguir un alto rendimiento del motor, hay que tener en cuenta los siguientes factores al dimensionar el compresor: condiciones de aplicación bien definidas, mínimas caídas de tensión y una curva característica del sistema conforme a estas condiciones. Esto significa que es necesario un cuidadoso dimensionamiento de los componentes del sistema (superficie del condensador, volumen del condensador y tubos capilares). Desde este punto de vista, los compresores tipo F son una mejor solución en términos de consumo energético que los de tipo G, y están ideados para aplicaciones de refrigeración domésticas. En estos casos, para un funcionamiento sin problemas es necesario un suministro de energía eléctrica estable (el 90% de tensión de la red, como mínimo) y un dimensionamiento correcto del sistema. 7.5 Características de arranque LST / HST El par máximo de motor limita las posibilidades de carga de trabajo y de arranque del motor. Sin embargo, se requiere un par de arranque de valor apropiado para poner el motor en marcha. La figura ilustra las curvas de par de rotación para los motores de tipo LST y HST. LST y HST son siglas que significan Low Starting Torque (bajo par de arranque) y High Starting Torque (alto par de arranque) respectivamente. En el eje de las ordenadas se indica el par de rotación, mientras que en el de las abscisas se indica la velocidad del motor. Como puede verse, el bajo par de arranque es característico de los motores denominados LST y el alto par de arranque es característico de los motores HST. Los motores de los compresores con alto par de arranque están siempre equipados con condensador de arranque. Los motores monofásicos de los compresores se arrancan conectando un circuito auxiliar que consiste en una bobina de arranque y un dispositivo de arranque. El dispositivo de arranque puede ser bien un relé de intensidad (o un relé de tensión), o bien un semiconductor denominado PTC (Coeficiente de temperatura positivo) (Positive Temperature Coefficient).
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7.6 Compresores con bajo par de arranque LST Los compresores de tipo LST sólo pueden ser utilizados en sistemas de refrigeración en los que antes de cada arranque se produce una igualación entre la presión de evaporación y la de condensación, con la condición previa de que se realice una expansión a través del tubo del capilar. Una característica del sistema eléctrico que Danfoss aplica a los compresores LST es la incorporación de una PTC de tipo 103N..., así como una protección de motor incorporada. La PTC en un semiconductor con un coeficiente de temperatura positivo, esto significa que no ofrece resistencia al paso de corriente cuando la unidad está fría. Cuando ésta se pone en marcha, la corriente que pasa a través del PTC hace que se caliente rápidamente, creando una resistencia tan elevada en su circuito de manera que el paso de la corriente se queda en un valor muy bajo pero lo suficientemente alto como para mantener caliente la PTC.
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Fig. 3: Curva de trabajo y correlación intensidad/tiempo de la PTC
208 En el ciclo de trabajo de la PTC ilustrado, la resistencia está expresada en ohmios (En el ciclo de trabajo de la PTC ilustrado, la resistencia está expresada en ohmios la propiedad
de permitir sólo un tiempo de arranque limitado en la bobina de arranque. Si el arranque falla, la bobina de arranque no sufre sobrecarga. Por el contrario, un relé de intensidad es capaz de realizar repetidas conexiones y desconexiones a intervalos de tiempo muy cortos que podrían llevar a una sobrecarga de los contactos del relé y de la bobina de arranque. En todo caso, la PTC requiere un cierto tiempo de enfriamiento antes de efectuar un nuevo arranque. Para ilustrar el principio de operación del PTC, la figura incluye también un diagrama de correlación corriente/tiempo. Cuánto más tiempo disponga la PTC para enfriarse, mejor preparado estará para el siguiente arranque, lo cual significa que la bobina de arranque tendrá una duración más larga. Condiciones previas para la utilización del sistema PTC: - Hay que asegurar mediante el termostato que el tiempo de parada permita la igualación de presión en el sistema. - Según el tamaño del compresor, el periodo de parada deber ser de 3 a 5 minutos como mínimo (p.ej., los tiempos mínimos para el TL son de 3 minutos, y para el SC de 5 minutos). El sistema con PTC ofrece una serie de ventajas: - Mejor protección de la bobina de arranque - La PTC no se ve afectada frente a subidas o bajadas de tensión - Libre de interferencias de radio y de televisión - No tiene desgaste - Idéntico sistema de dispositivo de arranque PTC para muchos compresores de distintos tamaños. En la ilustración que sigue se ve el diagrama eléctrico, en versión con PTC y en versión con relé de arranque, para el sistema de motores RSIR con bajo par de arranque (LST). El motor está normalmente protegido por su protección interior incorporada. Los tipos TF, NF y FF, mencionados anteriormente, incorporan un protector externo de motor. En muchos compresores, cambiando simplemente el dispositivo de arranque, se pueden convertir compresores con bajo par de arranque LST en compresores con alto par de arranque HST o viceversa.
209 7.7 Compresores con alto par de arranque HST
Al arrancar un compresor con una diferencia de presión en el sistema, el motor requiere un alto par de arranque; es aquí donde se hace necesario un dispositivo de alto par de arranque (HST). Los sistemas de refrigeración con válvula de expansión deben estar equipados siempre con compresores de HST, ya que el compresor arranca siempre con una diferencia de presión considerable. Algunos aparatos de refrigeración con tubo capilar tienen periodos de parada tan cortos, que no hay tiempo para una igualación de presión completa entre el lado de alta presión y el lado de aspiración, antes del siguiente arranque. En este caso debe utilizarse un compresor con lato par de arranque HST. Debido a que el dispositivo de alto par de arranque HST incorpora siempre un condensador de arranque, la corriente de arranque del compresor de alto par HST es más baja que la corriente de un compresor de bajo par LST equivalente. Esta circunstancia se utiliza de vez en cuando en relación con un suministro de energía eléctrica débil, de esta manera se puede reducir la caída de tensión en el momento de arranque. El sistema de arranque de alto par HST también puede ser utilizado en circuitos de refrigeración con igualación de presión para los que se había planeado un dispositivo de arranque de bajo par LST. Todos los compresores FR, una gran parte de los TL y NL, así como muchos de los de tipo SC incorporan motores que pueden ser equipados con dispositivos de arranque de bajo par LST o de alto par HST, según las necesidades o demandas del cliente. Esto proporciona ciertas ventajas respecto a existencias en almacén y mantenimiento por el cliente (en comparación con los preceptos convencionales que prescriben la incorporación de motores de bajo par LST o de alto par HST en los compresores. Existen compresores SC de alto par de arranque que sólo se suministran con dispositivo de arranque HST. A continuación se ilustra el diagrama eléctrico para el sistema de motores CSIR con alto par de arranque (HST. 7.8 Condiciones para una larga vida útil Para lograr un funcionamiento sin problemas y una vida útil larga en el compresor hermético, deben cumplirse las siguientes condiciones: 1. El par de arranque debe ser suficiente para permitir el arranque del motor con las condiciones de presión reinantes en el sistema. 2. El par máximo del motor debe ser suficiente para permitir que el motor resista las condiciones de carga en el momento de arrancar y durante la marcha.
210 3. Durante el funcionamiento del sistema de refrigeración, la temperatura del compresor nunca debe ascender a niveles que puedan dañar sus componentes. Por consiguiente, las temperaturas de condensación y de compresión deben mantenerse lo más bajas posible. 4. Un dimensionamiento correcto del sistema de refrigeración en cuestión, y una correcta evaluación de las condiciones de funcionamiento del compresor bajo cargas máximas. 5. Limpieza suficiente y mínima humedad residual en el sistema. 7.9 Sobrecarga de motor La puesta en marcha del motor está condicionada por el par de arranque y/o por el par máximo del motor. Si el par de arranque o el par máximo son insuficientes, el compresor o no puede arrancar o el arranque será obstaculizado y retrasado a causa de la activación del protector interno del motor. Los intentos de arranque repetidos someten el motor a sobrecarga, lo cual tarde o temprano se traducirá en fallos. Los problemas de este tipo pueden ser evitados utilizando la combinación correcta de compresor/motor. Danfoss ofrece la mejor solución para la mayoría de las aplicaciones. Todo es cuestión de seleccionar el compresor adecuado para condiciones de trabajo extremas. 7.10 Sobrecarga térmica Para asegurar una larga vida útil de compresor deben evitarse las condiciones de funcionamiento que conducen a una descomposición térmica de los materiales utilizados en el compresor. Los materiales involucrados son el refrigerante, el aceite y los materiales para el aislamiento del motor. El aislamiento del motor está formado por el esmalte para el bobinado de cobre, el aislamiento de la ranura del núcleo del estator, cinta aislante y cables de alimentación. Ya en 1960, Danfoss introdujo materiales de aislamiento totalmente sintéticos en todos sus compresores, y desde entonces se ha mejorado continuamente el esmalte para el aislamiento del hilo conductor y el propio sistema aislante. El resultado es una mejora constante de la protección contra la sobrecarga de motor. Los refrigerantes R 12 y R 502, como todos los gases CFC, al ser dañinos para el medioambiente, fueron prohibidos. Estos refrigerantes eran utilizados junto con aceites minerales, de forma que, a altas temperaturas de funcionamiento podía ocurrir la llamada reacción Spauschus entre el aceite y el refrigerante, produciéndose la coquización de la válvula, sobre todo cuando había un bajo un alto nivel de humedad residual. Los refrigerantes R 134a, R 404A o R 507 utilizados hoy día requieren aceites perfeccionados. Sólo se utilizan con aceites POE de calidad especial (poliolester). En la práctica actual ya no existe ningún peligro de coquización de la válvula cuando se utilizan estos refrigerantes y este tipo de aceite POE. Las condiciones impuestas ahora sobre las temperaturas de condensación y del motor sirven para proteger el motor y así aumentar su vida útil. Para la aplicación de los compresores Danfoss en dispositivos de refrigeración doméstica y comercial con los refrigerantes que están disponibles actualmente, recomendamos el cumplimiento de las reglas que siguen. 7.11 Temperatura de la bobina La temperatura de la bobina no debe nunca sobrepasar los 125°C durante funcionamiento continuo. Para periodos limitados de tiempo, p.ej., durante el arranque del compresor o en caso de picos cortos de carga, la temperatura no debería sobrepasar los 135°C. Para refrigeración comercial con R 134a se aplican los mismos valores que en la refrigeración doméstica. Sin embargo, se recomienda el enfriamiento del compresor por medio de ventilador.
211 7.12 Temperatura de condensación Cuando se utilizan los refrigerantes R 600a o R 134a la temperatura de condensación durante el funcionamiento continuo no debe sobrepasar los 60°C. Durante picos cortos de carga la temperatura no debe exceder los 70°C. En refrigeración comercial donde se utilizan los refrigerantes R 404A y R 507 el límite de temperatura de condensación está en los 48°C, durante funcionamiento continuo, y los 58°C en caso de picos de carga. Todos los compresores de tipo CL y DL están enfriados por ventilador. 7.13 Refrigerantes De acuerdo con el Protocolo de Montreal, la utilización de refrigerantes CFC (clorofluorocarbonos) ha sido interrumpida. Esta prohibición incluye refrigerantes como el R 12 y el R 502. En un futuro próximo, los refrigerantes HCFC (hidroclorofluorocarbonos) no podrán ser utilizados en Europa. Para respetar el plazo de abandono de los refrigerantes HCFC, se han desarrollado varios refrigerantes alternativos para sustituir a los que se van prohibiendo. Todos las nuevas unidades de refrigeración deben funcionar con los refrigerantes restantes, es decir, los PFC (perfluorocarbonos), HFC (hidrofluorcarbonos), hidrocarburos y refrigerantes inorgánicos. Con el refrigerante R 134a - HFC, se ha encontrado un sustituto a largo plazo para el refrigerante R 12 que deteriora la capa de ozono. El R 134a tiene aproximadamente las mismas propiedades termodinámicas que el R 12, lo que simplifica la reconversión de instalaciones frigoríficas existentes. Danfoss puede ofrecer una amplia gama de compresores diseñados para unidades de refrigeración que trabajan con R 134a. En Alemania, los refrigerantes altamente inflamables a base de hidrocarburos, como el R 600A – Isobutano, han encontrado un amplio campo de aplicación en aplicaciones domésticas. El tiempo dirá si la utilización de hidrocarburos se extenderá. En los Estados Unidos, no se espera ningún desarrollo similar. Hasta hace muy poco tiempo, el refrigerante R 502 – CFC era utilizado en aplicaciones de refrigeración comercial. Hay algunas mezclas de HFC que a la larga sustituirán el R 502. Entre estas mezclas se encuentran el R 404A y el R 507. Además estos refrigerantes R 404a y R 507 también se pueden utilizar en aplicaciones comerciales, en lugar del refrigerante R 22 – CFC. Los compresores CL y DL están diseñados para funcionar en sistemas de refrigeración que trabajan con R 404A y R 507. Información sobre compresores Danfoss Se puede encontrar más información sobre los compresores y unidades condensadoras Danfoss en la literatura especializada y en la dirección de Internet: www.danfoss.com.
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Tabla comparativa compresores Herméticos Electrolux (1) Modelo HP L40TN 1/6 L45TN 1/5 L57TN 1/4 L76TN 3/8 L88TN 3/8 P12TN 1/2 GL45TB 1/6 GL60TB 1/5 GL80TB 1/5 GL90TB 1/4 GP12TB 3/8 GP14TB 3/8 ML45TB 1/5 ML60TB 1/4 ML80TB 3/8 ML90TB 3/8 MP12TB 1/2 MP14TB 1/2 MP12FB 3/8 MP14FB 1/2 MX18FB 5/8 MX21FB 3/4 MS26FB 3/4
Áspera (2) Modelo NB6144E NB6152E NB6165E NE6181E NE6210E NE9213E NB5132Z NB6144Z NE6160Z NB6170Z NE6187Z T6213Z NB6152GK NB6165GK NE6181GK NE6210GK NE9213GK T6217GK NE2134GK
HP 1/5 1/5 1/4 1/3 1/3 1/2 1/6 1/5 1/4 1/4 1/3 1/2 1/5 1/4 1/4 3/8 1/2 5/8 3/8
Danfoss Modelo HP TL4D FR6D SC10D
FR7GH FR10G FR11G SC15G FR6DL SC10DL SC15DL
SC15CL T2168GK 3/4 SC18CL Y2178GK 1 SC21CL J2192GK 3/4
Tecunseh (3) Modelo
1/6 AEZ4425E 1/4 AEZ4430E AEZ4440E 1/3 CAE4450E CAE9460T AZ4414Y THB419Y 1/5 AEZ4425Y 1/4 AEZ4430Y 3/8 CAE4440Y 1/2 CAE4448Y AEZ4425Z 1/4 AEZ4440Z 1/3 CAE4450Z CAE9460Z 5/8 CAJ9480Z CAE2420Z 5/8 CAJ2428Z 3/4 CAJ2432Z 1 CAJ2446Z
(1) Electrolux = Cubigel = ACC (2) Áspera = Embraco (3) Tecunseh = L´Unite Hermetique Ver capitulo 7 independiente, rendimientos de compresores
HP 1/5 1/4 1/3 1/3 1/2 1/6 1/5 1/5 1/4 3/8 3/8 1/5 1/3 3/8 1/2 5/8 1/2 5/8 3/4 1
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214 8 REGULACIÓN La selección de los componentes a instalar estará determinada por la eficacia y necesidad imperativa de su uso, instalar componentes no estrictamente necesarios no mejora el funcionamiento, cuanto más sencilla es la instalación, es más eficaz (componentes innecesarios = averías innecesarias). VÁLVULAS DE EXPANSIÓN DANFOSS
215 8.1 Válvulas de expansión termostáticas Una válvula de expansión consta de un elemento termostático (1) separado del cuerpo de válvula por una membrana. El elemento termostático está en contacto con un bulbo (2) a través de un tubo capilar, un cuerpo de válvula (3) y un muelle (4). 8.1.1 Funcionamiento de una válvula de expansión termostática El funcionamiento está determinado por 3 presiones fundamentales: P1: La presión del bulbo que actúa en la parte superior de la membrana y en la dirección de la apertura de la válvula. P2: La presión del evaporador, que influye en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula. P3: La presión del muelle, que igualmente actúa en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula. Cuando la válvula regula, hay un balance entre la presión del bulbo por un lado de la membrana y la presión de evaporación y del muelle por el lado opuesto de la membrana. Por medio del muelle se ajusta el recalentamiento. 8.1.2 Recalentamiento El recalentamiento se mide en el lugar donde está situado el bulbo en la tubería de aspiración, el resultado es la diferencia entre la temperatura existente en el bulbo y la presión de evaporación / temperatura de evaporación en el mismo lugar. El recalentamiento se mide en Kelvin (K) ó en °C y se emplea como señal reguladora de inyección de líquido a través de la válvula de expansión. 8.1.3 Subenfriamiento El Subenfriamiento se define como la diferencia entre la temperatura del líquido y la presión/temperatura de condensación a la entrada de la válvula de expansión. El Subenfriamiento se mide en Kelvin (K) ó en °C. El Subenfriamiento del refrigerante es necesario para evitar burbujas de vapor en el líquido delante de la válvula. Las burbujas de vapor merman la capacidad de la válvula y por consiguiente reducen el suministro de líquido al evaporador.
216 Un Subenfriamiento de un valor de 4-5K es suficiente en la mayoría de los casos. 8.1.4 Igualación de presión exterior Si se usan distribuidores de líquido, siempre deberá emplearse válvulas de expansión con igualación de presión exterior. El uso de distribuidores de líquido causa generalmente una caída de presión de 1 bar en el distribuidor y en el tubo del mismo. Estas válvulas siempre deberán utilizarse en instalaciones de refrigeración con evaporadores compactos de pequeño tamaño, como p.ej. intercambiadores de calor de placa, donde la caída de presión siempre será más elevada que la presión correspondiente a 2 K. 8.1.5 Cargas Las válvulas de expansión pueden disponer de 3 tipos de carga: 1. Carga universal 2. Carga MOP 3. Carga MOP con lastre, estándar para válvulas de expansión Danfoss con MOP. Las válvulas de expansión con Carga Universal se emplean en la mayoría de las instalaciones de refrigeración, en las que no se exige una limitación de presión y en las que el bulbo puede llegar a tener una mayor temperatura que el elemento, o en altas temperaturas de evaporación/ alta presión de evaporación. Las válvulas con carga MOP se usan normalmente en unidades de fábrica, donde se desea una limitación de la presión de aspiración en el momento de puesta en marcha, como por ejemplo en el sector de transporte y en instalaciones de aire acondicionado. Las válvulas de expansión con MOP tienen una cantidad muy reducida de carga en el bulbo. Esto significa que la válvula o el elemento tienen que tener una temperatura mayor que el bulbo. En caso contrario, la carga puede emigrar del bulbo hacia el elemento, con el consiguiente cese de funcionamiento de la válvula de expansión. Las válvulas con carga MOP con lastre se usan preferentemente en instalaciones de refrigeración con evaporadores “altamente dinámicos”, como p.ej. en instalaciones de aire acondicionado e intercambiadores de calor de placa con una alta transmisión de calor. Con carga MOP con lastre, se puede conseguir un recalentamiento de hasta 2 - 4K (°C) menor, que con otros tipos de carga. 8.1.6 La carga universal tiene una carga líquida en el bulbo. La cantidad de carga es tan grande, que siempre quedará carga en el bulbo a pesar de que el elemento se encuentre más frío o más caliente que el bulbo. 8.1.7 La carga MOP tiene una cantidad limitada de carga líquida en el bulbo. Las siglas “MOP” significan Presión de Operación Máxima (Maximum Operation Pressure) y es la presión de aspiración/ evaporación más alta, permitida en las tuberías de aspiración/evaporación. La carga se habrá evaporado cuando se llegue al punto MOP. Cuando la presión de aspiración vaya aumentando, la válvula de expansión empezará a cerrarse a unos 0.3/0.4 bar por debajo del punto MOP y se cerrará completamente cuando
217 la presión de aspiración sea igual al punto MOP. MOP también se llama a veces Protección de sobrecarga de motor- “Motor Overload Protection”. 8.1.8 Carga MOP con lastre El bulbo de una válvula de expansión termostática contiene un material de gran porosidad y superficie en relación a su peso. La carga MOP con lastre tiene un efecto amortiguante sobre la regulación de la válvula de expansión. La válvula se abre despacio cuando la temperatura del bulbo aumenta y cierra rápido cuando la temperatura del bulbo disminuye. 8.1.9 Elección de válvula de expansión termostática La elección de la válvula de expansión termostática se realiza conociendo los siguientes datos: · Refrigerante · Capacidad del evaporador · Presión de evaporación · Presión de condensación · Subenfriamiento · Caída de presión a través de la válvula · Igualación de presión interna o externa 8.1.10 Identificación El elemento termostático está equipado con una etiqueta (parte superior del diafragma). El código indica el refrigerante para el que está diseñada la válvula: X = R 22 Z = R 407C N = R 134a L = R 410A S = R 404A/ R507 La etiqueta indica así mismo, el tipo de válvula, rango de temperatura de evaporación, punto MOP, refrigerante, y presión máx. de prueba PS/MWP. En las válvulas TE 20 y TE 55 la capacidad nominal está sellada en una etiqueta adherida a la válvula. El conjunto de orificio para T/TE 2 está marcado con el tamaño del orificio (p.ej. 06) y la grabación de la semana + el último número del año de fabricación (p.ej. 279). El número del conjunto de orificio también está indicado en el embalaje. La inscripción superior en los conjuntos de orificio para TE 5 y TE 12 , (TE 12) indica el tipo de válvula para el que se puede utilizar el orificio. La inscripción inferior (01) indica el tamaño del orificio. La inscripción inferior en los conjuntos para TE 20 y TE 55 (50/35 TR N/B) indican la capacidad nominal de los dos rangos de temperatura de evaporación N y B, y el refrigerante. (50/35 TR = 175 kW en el rango N y 123 kW en el rango B). La inscripción superior (TEX 55) indica el tipo de válvula para el que se puede utilizar el conjunto de orificio. 8.1.11 Montaje La válvula de expansión se monta en la tubería de líquido delante del evaporador, y su bulbo se sujeta a la tubería de aspiración lo más cerca posible al evaporador.
218 En caso de que haya igualación de presión externa, la tubería de igualación deberá conectarse a la tubería de aspiración inmediatamente después del bulbo. La mejor posición de montaje del bulbo es en una tubería horizontal en una posición que corresponde a las agujas del reloj marcando entre la una y las cuatro. La ubicación depende del diámetro exterior de la tubería. 8.1.12 Posición del bulbo El bulbo no deberá montarse nunca en la parte baja de una tubería de aspiración, ya que éste detectará señales falsas a causa de la existencia de aceite en el fondo de la tubería. El bulbo debe medir la temperatura del vapor de aspiración y, por lo tanto, no debe situarse de manera que esté sometido a fuentes extrañas de calor/frío. Si el bulbo está sometido a corrientes de aire caliente, se recomienda su aislamiento. El bulbo no debe montarse después de un intercambiador de calor, ya que en esta posición dará señales falsas a la válvula de expansión. El bulbo no debe montarse cerca de componentes con grandes masas, ya que esto también producirá emisión de señales falsas a la válvula de expansión. Tal como se ha indicado anteriormente, el bulbo debe instalarse en la parte horizontal de la tubería de aspiración inmediatamente después del evaporador. No deberá instalarse en un colector de aspiración o en una tubería vertical después de una trampa de aceite. El montaje del bulbo de la válvula de expansión siempre tiene que efectuarse delante de posibles bolsas de líquido. 8.1.13 Ajuste La válvula de expansión se suministra con un ajuste de fábrica idóneo para la mayoría de los casos. En caso de que fuera necesario un ajuste adicional, utilícese el vástago de regulación de la válvula de expansión. Girando el vástago en el sentido de las agujas del reloj se aumenta el recalentamiento y girando en el sentido contrario de las agujas del reloj se disminuye el recalentamiento. En los tipos T /TE 2, una vuelta del vástago resulta en un cambio en el recalentamiento de aproximado 4K (°C) a una temperatura de evaporación de 0°C. Para el tipo TE 5 y tamaños superiores una vuelta del vástago a 0°C de temperatura de evaporación, supone un cambio de unos 0.5K. En las TUA y TUB, una vuelta del vástago a 0°C de temperatura de evaporación, supone un cambio de aproximado 3 K. Un funcionamiento inestable del evaporador puede eliminarse de la siguiente manera: Aumentar el recalentamiento haciendo girar suficientemente el vástago de
219 regulación de la válvula hacia la derecha hasta que desaparezca el funcionamiento inestable. Seguidamente hacer girar el vástago gradualmente hacia la izquierda. Desde esta posición se da una vuelta entera al vástago hacia la derecha, (para los tipos T/TE 2, sólo es necesario 1/4 de vuelta) En esta posición el sistema de refrigeración tendrá un funcionamiento estable y el evaporador es utilizado a su pleno rendimiento. Una oscilación de ±0.5°C en el recalentamiento no se considera como un funcionamiento inestable. Un recalentamiento excesivo en el evaporador puede ser debido por falta de refrigerante. Se puede reducir el recalentamiento, haciendo girar gradualmente el vástago de regulación hacia la izquierda (en sentido contrario a las agujas del reloj), hasta que el funcionamiento inestable aparezca. Desde esta posición se da una vuelta entera al vástago hacia la derecha, (para las T/TE 2 sólo un 1/4 de vuelta). En esta posición el evaporador es utilizado a su pleno rendimiento. Una oscilación de ±0.5°C en el recalentamiento no se considera como un funcionamiento inestable. 8.1.14 Sustitución del conjunto de orificio Si no se puede encontrar un punto de reglaje en el cual el evaporador no presente inestabilidad, puede ser debido a que la capacidad de la válvula sea demasiado grande, siendo necesaria la sustitución del conjunto de orificio o de la válvula por un tamaño menor. En caso de que el recalentamiento del evaporador sea excesivo, es debido a que la capacidad de la válvula es demasiado pequeña, siendo necesaria la sustitución del conjunto de orificio por uno de tamaño mayor. Las válvulas TE, T2, TUA, y TCAE se suministran con un conjunto de orificio intercambiable.
220
8.2 VÁLVULAS DE SOLENOIDE
8.2.1 Instalación Todas las válvulas de solenoide, tipos EVR/EVRA, solamente funcionan correctamente en una dirección de flujo, esto es la dirección indicada por la flecha. Normalmente, cuando se monta una válvula solenoide delante de una válvula de expansión termostática, se debe colocar aquella cerca de ésta. Con esto se evitan golpes de ariete cuando la válvula de solenoide se abre.
221 Nota Desde Abril de 1996 las EVR 6 -EVR 22 se suministran con tornillos TORX de acero inoxidable. Montando un tubo vertical cerrado - colocado en una pieza T - delante de la válvula de solenoide, se puede solucionar los problemas de golpes de ariete. Para evitar roturas, se debe comprobar que los tubos alrededor de la válvula estén fijados debidamente. Normalmente, cuando se monta una válvula tipo EVR/EVRA mediante soldadura, no hace falta desmontar la válvula, siempre que se tomen las precauciones necesarias. Nota: Proteger el tubo de la armadura contra chispas de soldadura. 8.2.2 Precauciones para EVRA 32 & 40 Una vez fijada la válvula en la tubería, se debe desmontar el cuerpo de la válvula para evitar que el calor dañe las empaquetaduras. Para instalaciones con tuberías de acero soldado se recomienda montar un filtro de impurezas, tipo FA o similar, delante de la válvula solenoide. (Se recomienda limpiar antes de arrancar en plantas nuevas). 8.2.3 En la prueba de presión Todas las válvulas del sistema deben estar abiertas, esto se hace o bien activando la bobina o abriendo la válvula manualmente (si hay un husillo de operación manual). Siempre se debe recordar volver el husillo a su posición inicial antes del arranque. En caso contrario, la válvula no cerrara. Siempre se deben utilizar dos llaves en el mismo lado de la válvula de solenoide al sujetarla a las tuberías. 8.2.4 La bobina Controlar la tensión nominal de la bobina. Montar las empaquetaduras debidamente. El apriete de la tuerca debe realizarse de Forma correcta: Primero roscarla a mano y luego se debe darle media vuelta con una llave. Hay que tener cuidado, ya que la rosca de plástico puede estropearse si se aprieta mucho. 8.2.5 La bobina clip-on En el año 2001, Danfoss presenta la bobina clip-on, la cuales incluyen todos los componentes. Cuando se monta la bobina, se debe introducir en la armadura y presionar hasta que se escuche un click. Esto significa que la bobina ha sido colocada correctamente. Nota: Recordar colocar una arandela entre el cuerpo de la válvula y la bobina.
222 Asegurarse de que la arandela es uniforme, no tiene imperfecciones y la superficie está libre de pintura o de algún otro material. Nota: En el mantenimiento se debe cambiar esta arandela. La bobina se puede desmontar introduciendo un destornillador entre el cuerpo de la válvula y la bobina. El destornillador se utiliza como palanca para desmontar la bobina. Se deben montar los cables cuidadosamente. No se debe permitir que pueda entrar agua en la caja de terminales. El cable debe salir mediante un lazo anti gotas. La superficie exterior del cable se ha de adaptar totalmente al prensa de entrada. Por eso siempre se deben utilizar cables redondos, ya que son los únicos que pueden estanquizarse eficazmente. Se debe tomar nota de los colores de los hilos del cable. Amarillo/verde siempre es para tierra. Hilos de color uniforme casi siempre son fase ó neutro. Cuando se desmonta una bobina pueden ser necesario utilizar herramientas, p.ej. dos destornilladores. 8.2.6 El producto correcto Se debe comprobar que los datos de la bobina (tensión y frecuencia) correspondan a la tensión de suministro. En caso contrario se puede quemar la bobina. Siempre se debe comprobar que la válvula y la bobina cuadren entre sí. Al cambiar la bobina de EVR 20 NC (normalmente cerrada) se debe notar: - El cuerpo de la válvula para bobinas de c.a. tiene la armadura cuadrada. - El cuerpo de la válvula para bobinas de c.c. tiene la armadura redonda. Una bobina equivocada produce en un MOPD inferior. Ver los datos de la tuerca superior. En caso de ser posible siempre se deben elegir bobinas de una sola frecuencia ya que desprenden menor calor que las bobinas de frecuencia doble. Si la válvula de instalación está cerrada (sin tensión) la mayoría del tiempo de funcionamiento, se debe elegir una válvula solenoide NC. Si la válvula de la instalación está abierta (sin tensión) la mayoría del tiempo de funcionamiento, se debe elegir una válvula de solenoide NO. Nunca se debe cambiar una válvula de solenoide del tipo NO con una válvula de accionamiento del tipo NC - ni al revés. Con cada bobina clip-on se suministran dos etiquetas (ver dibujo). La etiqueta adhesiva es para pegar en el lateral de la bobina, mientras que la otra, la perforada, se debe colocar sobre la armadura antes de que la bobina se monte.
223 Cuadro de Localización de averías en válvulas solenoide SÍNTOMA CAUSA REMEDIO POSIBLE La válvula de 1 Falta de 1 Controlar si la válvula está abierta o solenoide no tensión de la cerrada. se abre. bobina. a) utilizar un detector magnético. b) levantar la bobina y controlar si hay resistencia. NOTA: Nunca se debe desmontar la bobina si hay tensión ya que esto puede quemarla. Revisar el diagrama y las instalaciones eléctricas, los 2 contactos del relé, las conexiones de Tensión/frecuen cables y fusibles. cia incorrectas. 2 Comparar los datos de la bobina con los de la instalación. Medir la tensión de la bobina. Variación de tensión permisible: Un 10% superior a la tensión nominal. Un 15% inferior a la tensión nominal. 3 Bobina Cambiar y montar una bobina quemada. correcta. 4 Presión 3 Ver abajo síntoma “bobina diferencial quemada” demasiado alta. 4 Revisar datos técnicos y diferencia de presión. Sustituir la válvula. 5 Presión Reducir la presión diferencial p.e. la diferencial presión a la entrada. demasiado baja. 5 Revisar datos técnicos y diferencia de presión. Sustituir la válvula. 6 Armadura Revisar la membrana y/o los aros del dañada y émbolo, y cambiar las diferentes curvada. empaquetaduras. *) 7 Impurezas en 6 Cambiar los componentes la membrana/el defectuosos *) émbolo. Cambiar las diferentes 8 Impurezas en empaquetaduras. *) el asiento de la 7 Cambiar los componentes válvula. defectuosos *) Impurezas en la Cambiar las diferentes armadura / tubo empaquetaduras. *) de la armadura. 8 Limpiar la válvula. Cambiar las partes defectuosas. *) 9 Cambiar las diferentes Corrosión/cavid empaquetaduras.*) ades. 9 Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes 10 Falta de empaquetaduras. *)
224
La válvula de solenoide se abre parcialmen-te.
componentes después de desmontar la válvula. 1 Presión diferencial demasiado baja. 2 Armadura dañada o curvada. 3 Impurezas en el asiento de la válvula.
Válvula de solenoide no se abre/se abre parcialmen-te
4 Impurezas en el asiento de la válvula. Impurezas en la armadura / tubo de armadura. 5 Corrosión/cavid ades. 6 Falta de componentes después de desmontar la válvula. 1 Todavía hay tensión en la bobina. 2 El husillo de apertura manual no funciona. 3 Pulsaciones en la línea de descarga. Presión diferencial demasiado alta en posición abierta. La presión de salida es a veces superior a la presión de entrada.
10 Montar los componentes que falten. Cambiar las diferentes empaquetaduras.*) 1 Revisar los datos técnicos y la presión diferencial de la válvula. Sustituir por una válvula adecuada. Revisar la membrana y/o los aros del émbolo, y cambiar las empaquetaduras. *) 2 Cambiar los componentes defectuosos. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 3 Limpiar la válvula. Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 4 Limpiar la válvula. Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 5 Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 6 Montar los componentes que falten. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras.*) 1 Levantar la bobina y controlar si hay resistencia. NOTA: Nunca se debe desmontar la bobina si hay tensión, ya que esto puede quemarla. Revisar el diagrama y la instalaciones eléctricas, relés, conexiones de los cables. 2 Revisar la posición del husillo. 3 Revisar datos técnicos de la válvula. Revisar presiones y condiciones de flujo. Sustituir por válvula adecuada. Revisar la instalación en general. 4 Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras.*) 5 Revisar presión y flujo. Cambiar las partes defectuosas. *)
225
Válvula solenoide se abre parcialmen-te.
La válvula solenoide emite ruidos
Bobina quemada (Bobina fría con
4 Tubo de la armadura dañado o curvado. 5 Placa de válvula, membrana o asiento de válvula defectuoso. 6 Montaje de la membrana o de la placa de soporte incorrecto. 7 Impurezas en la placa de la válvula, en la tobera de piloto ó en el tubo de la armadura. 1 Corrosión en el orificio ó línea piloto.
Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 6 Revisar el montaje de la válvula. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras. *) 7 Limpiar la válvula. Cambiar las diferentes empaquetaduras. *)
2 Falta de componentes después de desmontar la válvula. 1 Ruido de frecuencia (zumbido). 2 Golpes de líquido cuando la válvula abre. 3 Golpes de líquido cuando la válvula cierra. 4 Presión diferencial demasiado alta y/o pulsaciones en la línea de descarga incorrectas. Cortocircuito en la bobina (puede ser causado por humedades).
2 Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras.*)
1 Cambiar las partes defectuosas. *) Cambiar las diferentes empaquetaduras.*)
1 Revisar los datos de la bobina. Cambiar por una bobina correcta. 2 Cambiar las partes defectuosas. 3 Limpiar impurezas. *) 4 Cambiar las diferentes empaquetaduras. *)
226 tensión)
La armadura no se desplaza dentro del tubo: a) Tubo de armadura dañado o curvado b) Armadura dañada. c) Impurezas en el tubo de armadura. Temperatura del medio demasiado alta. Temperatura ambiente demasiado alta. Pistón ó aro del pistón dañado (en válvulas de solenoide EVSA de mando por servo).
Revisar instalaciones eléctricas. Revisar la variación máxima de tensión. - Variación de tensión permisible: Un 10% superior a la tensión nominal. Un 15% inferior a la tensión nominal. Revisar las demás instalaciones para cortocircuitos y las conexiones de cable. Una vez reparado cambiar la bobina (con el voltaje correcto). Revisar juntas en el tubo de armadura.
8.4 Válvulas de inversión de ciclo Danfoss
227
228
229 8.9 FILTROS SECADORES Y VISORES DE LÍQUIDO 8.9.1 Función Para asegurar un funcionamiento óptimo, el interior del sistema de refrigeración deberá estar limpio y seco. Antes de poner en marcha el sistema, deberá eliminarse la humedad por vacío a una presión absoluta de 0.05 mbar. Durante el funcionamiento, es preciso recoger y eliminar suciedad y humedad. Para ello se utiliza un filtro secador que contiene un núcleo sólido formado por: - Molecular sieves (támiz molecular) - Gel de sílice - Alúmina activada y una malla de poliéster (A) insertada en la salida del filtro. El núcleo sólido es comparable a una esponja, capaz de absorber agua y retenerla. El támiz molecular y el gel de sílice retienen el agua, mientras que la alúmina activada retiene el agua y los ácidos. El núcleo sólido (B), junto con la malla de poliéster (A), actúa así mismo como filtro contra la suciedad. El núcleo sólido retiene las partículas de suciedad grandes, mientras que la malla de poliéster atrapa las partículas pequeñas. El filtro secador es, por lo tanto, capaz de interceptar todas las partículas de suciedad de un tamaño superior a 25 micras. Los tipos DCL/DML 032s, DCL/DML 032.5s y DCL/DML 033s se fabrican especialmente para sistemas de tubos capilares y se utilizan por tanto en sistemas de refrigeración en los que la expansión se produce a través de un tubo capilar. 8.9.2 Selección del filtro secador El filtro secador debe seleccionarse de forma que se adapte a las conexiones y a la capacidad del sistema de refrigeración. Si se precisa un filtro con conexiones para soldar, se recomienda la utilización de los filtros secadores Danfoss tipos DCL/DML. Cuentan con una capacidad de secado muy elevada que prolonga el intervalo entre los cambios de filtro. Un anillo situado en el conector (A) indica que el tamaño se especifica en mm, si carece de anillo, el tamaño se especifica en pulgadas. El tipo DCL se puede utilizar con refrigerantes CFC/HCFC mientras que el tipo DML se utiliza para refrigerantes HFC. 8.9.3 Emplazamiento en el sistema El filtro secador se instala normalmente en la línea de líquido, donde su función principal consiste en proteger la válvula de expansión. La velocidad del refrigerante en la línea es baja, y por ello el contacto entre el refrigerante y el núcleo sólido del filtro secador es bueno. A la vez que la pérdida de carga a través del filtro secador es baja.
230 También se puede instalar un filtro secador en la tubería de aspiración para proteger el compresor contra suciedad y secar el refrigerante. Los filtros de aspiración, también llamados filtros antiácidos, se utilizan para eliminar los ácidos tras producirse un daño en el motor. Para asegurar una reducida pérdida de carga, el filtro de aspiración debe ser mayor que el filtro de la línea de líquido. Se debe cambiar el filtro de aspiración antes de que la pérdida de carga supere los siguientes valores: Sistemas de A/A: 0.50 bar Sistemas de refrigeración.: 0.25 bar Sistemas de congelación.: 0.15 bar Detrás del filtro secador, se debe instalar un visor de líquido con un indicador de humedad. La indicación del visor significa: Verde: No existe humedad “peligrosa” en el refrigerante. Amarillo: Contenido de humedad en el refrigerante demasiado elevado, delante de la válvula de expansión. Burbujas: 1) La pérdida de carga a través del filtro secador es demasiado elevada. 2) No hay Subenfriamiento 3) Falta de refrigerante en todo el sistema Si el visor de líquido se instala delante del filtro secador, la indicación será la siguiente: Verde: No existe humedad “peligrosa” en el refrigerante. Amarillo: Contenido de humedad en el refrigerante demasiado elevado en todo el sistema. Burbujas: 1) No hay Subenfriamiento 2) Falta de refrigerante en todo el sistema Por tanto, si se precisa una indicación tanto del contenido total de humedad en el sistema de refrigeración, como del estado del refrigerante por delante de la válvula de expansión, se deberá instalar un visor de líquido a ambos lados del filtro secador. El punto de cambio de verde a amarillo en el visor de líquido es determinado en función de la hidrosolubilidad del refrigerante. El indicador muestra el color amarillo antes de que se produzca el riesgo de congelación del agua en la válvula de expansión. ¡Nota! No añada refrigerante simplemente porque aparezcan burbujas en el visor de líquido. Antes deberá determinar la causa de las burbujas! 8.9.4 Instalación El filtro secador se debe instalar con el caudal en la dirección indicada por la flecha que aparece en la etiqueta. El filtro secador puede instalarse en cualquier sentido, pero hay que tener en cuenta las siguientes observaciones: El montaje vertical con un caudal descendente se traduce en una rápida evacuación/vaciado del sistema de refrigeración. Con un montaje vertical y un caudal ascendente, la evacuación/vaciado será más lenta, ya que el refrigerante debe evaporarse a través del filtro secador. El núcleo sólido está firmemente ajustado en la carcasa del filtro. Los filtros secadores Danfoss son capaces de resistir una vibración de hasta 10 g*).
231 Determine si la tubería soportará el filtro secador y tolerará la vibración. Si no es así, el filtro secador deberá instalarse mediante una abrazadera u otro método similar, y asegurarse a una parte rígida del sistema. *) 10 g = diez veces la fuerza de gravedad de la tierra. DCR: Instalar con el conector de entrada mirando hacia arriba en posición horizontal. De esta manera se evita que la suciedad penetre en la tubería cuando se cambie el núcleo. Al instalar un DCR nuevo, hay que recordar que siempre debe haber suficiente espacio para cambiar el núcleo. No extraiga los filtros secadores o núcleos de sus cajas hasta que vaya a instalarlos, con el fi n de protegerlos contra posibles daños. No existe vacío ni sobrepresión en el interior de los filtros y los botes. Las tuercas de unión de plástico, las cápsulas y el cierre hermético garantizan la perfecta conservación de los materiales desecantes. 8.9.5 Soldadura Para soldar el filtro secador, deberá utilizarse un gas protector, como por ej. N2. Asegure que el gas protector fluya en la dirección del caudal del filtro. De esta manera se evitará que el calor de la soldadura dañe la malla de poliéster. El procedimiento de soldadura puede desprender gases tóxicos. Lea las instrucciones del proveedor y observe los avisos de seguridad. Mantenga la cabeza alejada de los gases mientras realice la soldadura. Utilice una potente ventilación y/o extracción en la llama para evitar inhalar los gases. Use gafas protectoras. Utilice un paño húmedo alrededor de filtros con conexiones de cobre puro. Funcionamiento Penetra humedad en el sistema: 1) Durante la fabricación/instalación del sistema. 2) Al abrir el sistema para realizar un servicio de mantenimiento. 3) Si se produce una fuga en el lado de absorción, si se encuentra al vacío. 4) Cuando se llena el sistema con aceite o refrigerante que contiene humedad. 5) Si se produce una fuga en un condensador refrigerado por agua. Humedad en el sistema de refrigeración, puede provocar: a) Obstrucción del dispositivo de expansión debido a la formación de hielo. b) Corrosión de las piezas metálicas. c) Daños químicos en el aislamiento de compresores herméticos y semiherméticos. d) Descomposición del aceite (formación de ácidos). El filtro secador elimina la humedad que permanece tras la evacuación, o que penetra posteriormente ¡Atención! No utilice nunca “líquidos anticongelantes” como metanol junto con un filtro secador, ya que puede dañarse el filtro hasta el punto de ser incapaz de absorber el agua y los ácidos.
232 8.9.6 Cambie el filtro secador cuando - El visor de líquido indique que el contenido de humedad es demasiado elevado (amarillo). - La pérdida de carga a través del filtro sea demasiado elevada (burbujas en el visor durante un funcionamiento normal). - Se haya cambiado un componente principal del sistema, p.ej. el compresor. - Cada vez que se abra el sistema, p.ej. si se cambia el conjunto de orificio de una válvula de expansión. No utilice nunca un filtro secador usado, ya que soltará humedad si se utiliza en un sistema con un bajo contenido de humedad, o si se calienta. DCR Observe que puede existir una sobrepresión en el filtro. Por tanto, tenga cuidado al abrirlo. No vuelva a utilizar la junta de bridas del filtro DCR. Encaje una junta nueva y aplíquele un poco de aceite para maquinaria de refrigeración antes de apretarla. Juntas y arandelas ● Utilice solamente juntas que no estén dañadas. ● Las superficies de las bridas destinadas a formar el sellado, no deberán presentar daños y deben estar limpias y secas antes del montaje. ● No utilice siliconas, antioxidantes, o compuestos químicos similares durante el montaje o desmontaje. ● Utilice una cantidad de aceite suficiente para la lubricación de pernos y tornillos durante el montaje. ● No utilice tornillos secos, oxidados o defectuoso de cualquier otra manera, ya que esto puede proporcionar un apriete incorrecto, lo cual puede originar fugas en las juntas de las bridas. Montaje de juntas: 1. Humedezca la superficie de las juntas con una gota de aceite de refrigerante. 2. Coloque la junta en su sitio. 3. Monte los tornillos y apriete suavemente hasta que todos los tornillos hagan un buen contacto. 4. Apriete los tornillos con dos llaves. Apriete los tornillos en al menos 3-4 pasos, por ejemplo de la siguiente manera: Paso 1: a apróx. 10% del par requerido. Paso 2: a apróx. 30% del par requerido. Paso 3: a apróx. 60% del par requerido. Paso 4: al 100% del par requerido. Finalmente, compruebe que el par es correcto, en el mismo orden utilizado para el apriete. Desechos Cierre siempre herméticamente los filtros secadores usados, ya que éstos contienen siempre pequeñas cantidades de refrigerante y residuos de aceite. Observe la normativa vigente cuando deseche filtros secadores usados.
233 8.9.7 Cambio de un filtro secador - Cierre la válvula nº 1. - Vacíe el filtro mediante aspiración. - Cierre la válvula nº 3. - Abra la válvula nº 2. El sistema empezará a funcionar, bypasando el filtro. - Cambie el filtro o el núcleo del filtro. - Vuelva a poner en marcha el sistema abriendo/cerrando las válvulas en orden inverso. - Retire las palancas/volantes de las válvulas. 8.9.8 Filtros especiales de Danfoss Filtros secadores combi, tipos DCC y DMC Estos filtros que son una combinación de filtro secador y recipiente, se utilizan en sistemas más pequeños provistos de válvula de expansión en los que el condensador no puede contener todo el refrigerante. El recipiente aumenta el Subenfriamiento del líquido y crea la posibilidad de un desescarche automático durante las paradas. El recipiente absorbe un volumen variable de refrigerante (de una temp.de condens. Variable) y debe ser capaz de contener todo el refrigerante durante el mantenimiento. Por razones de seguridad, el volumen del recipiente debe ser al menos un 15% mayor que el volumen del refrigerante. 8.9.9 Núcleo de filtro antiácidos, 48-DA El núcleo, tipo 48-DA, se utiliza para la adsorción de ácidos después de quemarse un compresor hermético o semihermético. El daño que da lugar a la formación de ácido se manifiesta por el olor del aceite y quizás por su decoloración. Los daños pueden ser causados por: - humedad, suciedad o aire - un motor de arranque defectuoso - fallo de refrigeración, debido a una carga demasiado pequeña de refrigerante. - Temperatura de gas caliente superior a 175°C Tras cambiar el compresor y limpiar el resto del sistema, se instalan dos filtros antiácido, uno en la línea de líquido y otro en la tubería de aspiración. Con esto, se comprueba periódicamente el contenido de ácido y, de ser necesario, se cambian los filtros. Cuando una comprobación del aceite muestre que el sistema ya no contiene ácidos, se pude sustituir el filtro antiácidos por un filtro secador normal, retirándose el núcleo del filtro antiácidos de la tubería de aspiración. 8.9.10 Aplicaciones especiales Filtros secadores DCL/DML Cuando se reparen pequeños frigoríficos o congeladores, se puede ahorrar tiempo y dinero instalando un filtro secador DCL/DML en la tubería de aspiración. La ventaja queda manifestada si se compara el método habitual de reparación de un compresor defectuoso con un método
234 que aprovecha las óptimas propiedades de los filtros DCL/DML en cuanto a la retención de humedad, ácidos y suciedad. NOTA: El „método DCL/DML “sólo se puede utilizar cuando el aceite no presente decoloración y cuando el filtro no está obstruido a la entrada del capilar. Las ventajas que aporta la instalación de un filtro DCL/DML en la tubería de aspiración son las siguientes: 1. Reparación más rápida. 2. Mayor capacidad de secado y de eliminación de ácidos. 3. Protección del compresor contra impurezas de todo tipo. 4. Mayor calidad de reparación. 5. Entorno de trabajo más limpio. El filtro DCL/DML absorberá los ácidos y la humedad contenidos en el aceite usado y por lo tanto, no es necesario eliminar el aceite restante del sistema de refrigeración. Un filtro DCL/DML instalado en la tubería de aspiración retiene las impurezas del condensador, el evaporador, la tubería, etc., prolongando la vida útil del nuevo compresor. Se pueden utilizar filtros DCL/ DML con las mismas conexiones que las del compresor. También se recomienda la gama de compresores Danfoss. Dimensionamiento Al seleccionar un filtro secador de un catálogo, existe una serie de conceptos que pueden influir sobre la selección.
235
EPD (Punto de Equilibrio del Secador) Equilibrium Point Dryness Define el mínimo contenido posible de agua de un refrigerante en su fase líquida después de haber entrado en contacto con un filtro secador. EPD para R 22 = 60 ppmW *) EPD para R 134ª = 75 ppmW *) EPD para R 404ª = 30 ppmW *) Estipulado según la norma ARI 710, en ppmW (MG agua/KG refrigerante) *) ARI: Air-conditioning and Refrigeration Institute, Virginia, USA 8.9.11 Capacidad de secado (cap. De agua) Es la cantidad de agua que el filtro secador es capaz de absorber a 24°C y con una temp. De líquido de 52°C según estipulado por la norma ARI 710*. La capacidad de agua, se expresa en g.de agua, gotas de agua o en kg. De refrigerante al secarse. R 22: 1050 ppmW a 60 ppmW R 134ª: 1050 ppmW a 75 ppmW R 404ª: 1020 ppmW a 30 ppmW 1000 ppmW = 1 g de agua por 1 kg de refrigerante 1 g de agua = 20 gotas de agua. 8.9.12 Capacidad de líquido (ARI 710) Expresa la cantidad de líquido capaz de fluir a través de un filtro con un caída de presión de 0.07 bar a tc = +30°C, te = -15°C. La capacidad de líquido se expresa en l/min ó en kW. Conversión de kW a litros/minuto: R 22 1kW = 0.32 l/min R 134ª 1kW = 0.35 l/min R 404ª 1kW = 0.52 l/min *) ARI: Air-conditioning and Refrigeration Institute, Virginia, USA 8.9.13 Capacidad recomendada para el sistema Expresada en kW para distintos tipos de sistemas de refrigeración, en función de una capacidad de líquido de Δp = 0.14 bar y en condiciones de funcionamiento normales. Condiciones de funcionamiento:
236 Sistema de refriger. Y congelado te = -15ºC, tc =+30ºC Sistemas de A/A te = -5ºC, tc = +45ºC Unidades de A/A te = +5ºC, tc = +45ºC te = temperatura de evaporación. Tc = temperatura de condensación. ¡Atención!: Teniendo la misma capacidad de sistema en kW en unidades de A/A y en sistemas de refrigeración/congelación, las unidades de aire acondicionado permiten la instalación de filtros secadores más pequeños, debido a las más elevadas temperaturas de evaporación (te) y al supuesto de que las unidades producidas en fábrica contienen menos humedad que los sistemas instalados „in situ“ Cuadro de localización y reparación de averías en filtros y visores SÍNTOMA El indicador del visor de líquido muestra amarillo. Capacidad del evaporador insuficiente
Burbujas en el visor de líquido después del filtro.
La salida del filtro más fría que la entrada (puede haber hielo).
CAUSA POSIBLE Demasiada humedad en el sistema. 1 Caída de presión excesiva a través del filtro. 2 Filtro obstruido. 3 Capacidad del filtro inferior a la necesaria. 1 Caída de presión excesiva a través del filtro. 2 Filtro obstruido. 3 Capacidad del filtro inferior a la necesaria. 4 Subenfriamiento insuficiente. 5 Refrigerante insuficiente.
SOLUCIÓN Cambiar el filtro secador*
1 Caída de presión excesiva a través del filtro.
1 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador* 2 Cambiar el filtro* 3 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador*
2 Filtro obstruido. 3 Capacidad del filtro inferior a la necesaria.
1 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador* 2 Cambiar el filtro secador* 3 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador* 1 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador* 2 Cambiar el filtro secador* 3 Comparar el tamaño del filtro con la capacidad del sistema. Cambiar el filtro secador* 4 Comprobar la causa del Subenfriamiento insuficiente. No añada refrigerante simplemente porque haya burbujas en el visor. 5 Cargar el refrigerante necesario.
237 Cuadro de selección de filtro deshidratador Danfoss a instalar F ilt.
FUNCIÓN
REFRIGERAN TE HFC, compatible con R 22 CFC/HCFC
DML
Filtro secador estándar.
DCL
Filtro secador estándar
DMB
Filtro secador bi-flow
DCB
Filtro secador bi-flow
DMC
Filtro secador combinado
DCC
Filtro secador combinado
DAS
Filtro antiácidos
R 22, R 134ª, R 404ª, R 507
DCR
Filtro secador con núcleo sólido intercambiable Núcleo intercambiable para DCR: estándar Núcleo intercambiable para DCR estándar Núcleo intercambiable para DCR Estándar Filtro para retención impurezas para DCR
Véase en la descripción del núclo sólido abajo. HFC, compatible con R 22
48DU/DM para DCR 48DN/DC para DCR 48-DA para DCR 48-F para DCR
HFC, compatible con R 22 CFC/HCFC
HFC, compatible con R 22 CFC/HCFC
CFC/HCFC
NÚCLEO SÓLIDO 100% molecular sieves 80% molecular sieves 20% alúmina activada 100% molecular sieves 80% molecular sieves 20% alúmina activada 100% molecular sieves 80% molecular sieves 20% alúmina activada 30% molecular sieves 70% alúmina activada 48-DU/DM, 48-DN DC, 48-DA, 48-F
ADITIVACEITE Polioléster (POE) Polialquil (PAG) Aceite mineral(MO) Alquilbenceno (BE) Polioléster (POE) Polialquil (PAG) Aceite mineral(MO) Alquilbenceno (BE) Polioléster (POE) Polialquil (PAG) Aceite mineral(MO) Alquilbenceno (BE)
100% molecular sieves
Polioléster (POE) Polialquil (PAG)
80% molecular sieves 20% alúmina activada
Aceite mineral(MO) Alquilbenceno (BE)
R 22, R 134ª, R 404ª, R 507 Todos
Todos
238 8.10 REGULADORES DE PRESIÓN KV 8.10.1 Aplicación Los reguladores tipo KV se emplean en las zonas de alta/baja presión para crear una presión constante bajo condiciones variables. KVP como regulador de presión de evaporación. KVR como regulador de presión de condensación. KVL como regulador de presión de aspiración. KVC como regulador de capacidad. KVD como regulador de presión de recipiente. NRD como válvula de presión diferencial 8.10.2 Regulador de presión de evaporación El regulador de presión de evaporación se instala en la línea de aspiración detrás del evaporador para regular la presión de evaporación en instalaciones con uno o más evaporadores y un compresor. En las instalaciones que trabajan con diferentes presiones de evaporación, se monta el KVP detrás del evaporador que tenga la más alta presión. Montar una válvula de retención tipo NRV en la línea de aspiración detrás del evaporador con la presión de aspiración más baja. En instalaciones con evaporadores montados en paralelo, un solo compresor y donde se requiere la misma presión de evaporación, se monta la KVP en la línea de aspiración común.
El regulador de presión de evaporación KVP tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de evaporación. La KVP mantiene una presión constante en el evaporador. La KVP se abre al aumentar la presión de entrada (presión de evaporación).
239 8.10.3 Regulador de presión de condensación KVR La KVR se monta normalmente entre el condensador enfriado por aire y el recipiente. La KVR mantiene una presión constante en los condensadores enfriados por aire. Se abre al aumentar la presión de entrada (presión de condensación). La KVR junto con una KVD ó una NRD aseguran una presión de líquido suficientemente alta en el recipiente bajo condiciones de trabajo variables. El KVR tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de condensación.
En casos cuando el condensador enfriado por aire y el recipiente estén situados en zonas exteriores y en un entorno climático muy frío, puede resultar difícil arrancar la instalación de refrigeración después de una larga parada. En estos casos, se monta la KVR delante del condensador enfriado por aire con una NRD montada en una tubería bypass alrededor del condensador. La KVR se utiliza también para recuperación
de calor. Para este uso se monta la KVR entre el depósito de recuperación de calor y el condensador. Es necesario montar una válvula de retención entre el condensador y el recipiente para evitar una reversión de condensación de líquido en el condensador.
240
La KVR puede utilizarse como válvula auxiliar en instalaciones de refrigeración con desescarche automático.
La KVR se monta en este caso entra la tubería de salida del evaporador y del recipiente. NOTA: La KVR no debe utilizarse nunca como válvula de seguridad.
8.10.4 Regulador de presión de aspiración KVL El regulador de presión de aspiración KVL impide el funcionamiento del compresor y el arranque si la presión de aspiración es demasiado alta. La KVL se monta en la línea de aspiración inmediatamente delante del compresor. La KVL se usa frecuentemente en instalaciones de refrigeración con compresores herméticos o semiherméticos, diseñados para bajas temperaturas. La KVL se abre al descender la presión de aspiración. 8.10.5 Regulador de capacidad tipo KVC La KVC se utiliza para regular la capacidad en instalaciones donde se dan casos de baja carga es necesario evitar una presión de aspiración demasiado baja y un funcionamiento irregular. Una presión de aspiración demasiado baja causa además vacío, y por lo tanto, riesgo de penetración de humedad en instalaciones con compresores abiertos y bombeo del aceite. La KVC se monta normalmente en una tubería bypass entre las líneas de descarga y de aspiración del compresor. La KVC se abre al descender la presión de aspiración.
241 Si se desea una mayor exactitud en la regulación de baja presión de aspiración, se puede usar como alternativa un regulador de capacidad tipo CPCE, en lugar de un KVC.
La KVC se puede montar también en una tubería bypass desde la línea de descarga del compresor, con la salida del KVC conectada entre la válvula de expansión y el evaporador. Esta disposición se puede utilizar en un enfriador de líquido con varios compresores montados en paralelo, donde no se usa un distribuidor de líquido.
8.10.6 Regulador de presión de recipiente KVD: La KVD se usa para mantener una presión de recipiente suficientemente elevada en instalaciones de refrigeración con o sin recuperación de calor. La KVD se utiliza junto con el regulador de presión de condensación tipo KVR. El regulador de presión de recipiente KVD tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de recipiente. La KVD se abre al disminuir la presión del recipiente.
242 8.10.7 Identificación Todos los reguladores de presión tipo KV llevan una etiqueta que indica la función, tipo de válvula, así como la gama de trabajo de la válvula y la presión de trabajo máxima (PS/MWP). En la parte inferior de la etiqueta se ve una flecha doble con los signos + y – en ambos extremos. La dirección + significa una presión más alta y la dirección – una presión más baja. Los reguladores de presión tipo KV pueden utilizarse con cualquier tipo de líquido refrigerante, excepto con amoníaco (NH3), siempre que se respeten las gamas de presión de los reguladores. El cuerpo de válvula está marcado con la dimensión de la válvula, por ejemplo: KVP 15, y con una flecha que indica la dirección del flujo a través de la válvula. 8.10.8 Instalación y ajuste de los KV Las tuberías cerca de las válvulas KV deben estar bien sujetas, para proteger las válvulas contra vibraciones. Los reguladores de presión tipo KV pueden montarse en cualquier posición siempre que el flujo corresponda a la dirección de la flecha y teniendo en cuenta que no formen trampas de aceite o de líquido. 8.10.9 Soldadura Durante la soldadura es importante enrollar un paño mojado alrededor de la válvula. No orientar nunca la llama de gas hacia la válvula, para que ésta no reciba el calor directamente. Durante la soldadura, es importante no dejar restos de metal de aportación en la válvula, ya que pueden deteriorar su función. Antes de la soldadura de las válvulas KV asegurarse de que no haya ningún manómetro conectado. Usar siempre gafas de protección. Advertencia! Aleaciones de materiales de soldadura y material fundente desarrollan humo que puede ser dañino para la salud. Léase las instrucciones y atenerse a las normas de seguridad. Soldar bajo buenas condiciones de ventilación ó/y usar extractor en la llama para no inhalar humo de gases. No es aconsejable efectuar la soldadura si hay líquido refrigerante en la instalación de refrigeración, ya que se pueden producir gases peligrosos que pueden dañar, por ejemplo, el fuelle de las válvulas KV u otros componentes de las instalaciones de refrigeración.
243 8.10.10 Prueba de presión Se puede hacer una prueba de presión de los reguladores tipo KV después de su montaje en la instalación de refrigeración, siempre y cuando la presión de prueba no sobrepase la presión a la que el regulador puede ser sometido.
La presión de prueba máxima permisible para los reguladores KV es indicada en la tabla de valores. 8.10.11 Vacío Durante el vacío de la instalación de refrigeración todas las válvulas KV deben estar abiertas. Las válvulas KV, reguladas de fábrica, se suministran con las siguientes posiciones: KVP, cerrada KVR, cerrada KVL, abierta KVC, abierta KVD, abierta Por lo tanto, será necesario girar totalmente hacia la izquierda el eje de ajuste de las válvulas KVP y KVR durante el vacío de la instalación de refrigeración. En algunos casos será necesario efectuar el vacío tanto por el lado de alta presión como por el lado de baja presión. No es aconsejable efectuar el vacío a través de la toma del manómetro en las válvulas KVP, KVR y KVD ya que ésta tiene un orificio muy pequeño. 8.10.12 Ajuste Al ajustar los reguladores de presión tipo KVR en las instalaciones de refrigeración, es aconsejable tomar como punto de partida el ajuste de fábrica. Para volver al ajuste de fábrica de cada regulador se mide desde la parte superior de la válvula hasta la parte superior de la tuerca de ajuste. En la tabla de valores se indica; el ajuste de fábrica, la distancia “x” en mm, y el cambio de presión que se produce por cada vuelta de la tuerca de ajuste para todos los tipos KV.
244
8.10.13 El regulador de presión de evaporación tipo KVP se suministra siempre con el ajuste de fábrica de 2 bar. Apretando hacia la derecha se consigue una presión más alta, aflojando una presión más baja. Después de algún tiempo de trabajo normal de la instalación será necesario efectuar un reajuste, que se efectúa con un manómetro. Si se usa el KVP como protección a la congelación, KVP como protección a la congelación, el reajuste deberá efectuarse cuando la instalación de refrigeración funcione con la mínima carga de trabajo.
8.10.14 El regulador de presión de aspiración KVL se suministra siempre con un ajuste de fábrica de 2 bar. Apretando en sentido de las agujas del reloj se consigue una presión más alta, aflojando en sentido contrario, una presión más baja. El ajuste de fábrica es el punto en el que la KVL empieza a abrir o en el que justamente cierra. Ya que se trata de la protección del compresor, la KVL debe ajustarse a máxima presión de aspiración permisible del compresor. El ajuste debe efectuarse de acuerdo con el manómetro de aspiración del compresor.
245 8.10.15 Regulador de presión de condensación KVR + NRD En instalaciones de refrigeración con un sistema regulador KVR + NRD, la KVR debe ajustarse para obtener una presión adecuada en el recipiente. Se puede permitir una presión de condensación de 1.4 a 3.0 bar (caída de presión a través de NRD) más alta que la presión del recipiente. En caso de no ser suficiente debe usarse la combinación KVR + KVD. Este ajuste se efectúa mejor durante el funcionamiento en periodo de invierno.
8.10.16 Regulador de presión de condensación KVR + KVD: En instalaciones de refrigeración con KVR + KVD, la presión de condensación se ajusta con el KVR, mientras el KVD permanece cerrado. Seguidamente se ajusta el KVD a una presión de recipiente que, por ejemplo, sea 1 bar más baja que la presión de condensación. Este ajuste se efectúa con un manómetro y es preferible realizar el mismo durante el funcionamiento en periodo de invierno. Si el ajuste de la presión de condensación se efectúa durante el funcionamiento en periodo de verano, se puede utilizar uno de los siguientes procedimientos: 1) En una instalación de refrigeración recién montada y con un ajuste de fábrica de los KVR/KVD de 10 bar, el ajuste del sistema se puede efectuar contando el número de vueltas de la tuerca de ajuste. 2) En una instalación de refrigeración ya existente, donde se desconoce el ajuste de los KVR/KVD, en primer lugar es preciso establecer un punto de partida para el ajuste y posteriormente contar el número de vueltas que se dan a la tuerca de ajuste.
246 Cuadro de localización de averías en reguladoras de presión KV SÍNTOMA Temperatura ambiente demasiado alta.
Temperatura ambiente demasiado baja. Presión de aspiración inestable.
Presión de aspiración demasiado alta. Presión demasiado alta en el condensador por aire. Presión demasiado alta en el condensador por agua. El regulador
CAUSA PROBABLE 1 El regulador de presión de evaporación tipo KVP está ajustado a un nivel demasiado alto.
2 Fuga en el fuelle del regulador de presión de evaporación tipo KVP. El regulador de presión de evaporación tipo KVP está ajustado a un nivel demasiado bajo. 1 El regulador de presión de evaporación tipo KVP es demasiado grande. 2 El regulador de capacidad tipo KVC es demasiado grande. El regulador de capacidad tipo KVC es defectuoso o ajustado a un nivel demasiado alto. El regulador de presión de condensación tipo KVR está ajustado a una presión demasiado alta. El fuelle del regulador de presión de condensación tipo KVR puede tener fugas. El fuelle del regulador
SOLUCIÓN 1 Ajustar el regulador de presión de evaporación a una presión más baja. El ajuste debería ser aprox. de 8 a 10 K más bajo que la temperatura ambiente deseada. Recuerde apretar la cubierta protectora después del ajuste. 2 Aflojar la cubierta protectora lentamente. Si hay presión o huellas de líquido refrigerante debajo de la cubierta protectora, significa que el fuelle tiene fugas. Ajustar el regulador de presión de evaporación a una presión más alta. El ajuste debería ser aprox. de 8 a 10 K más bajo que la temperatura ambiente deseada. Recuerde apretar la cubierta protectora. 1 Cambiar el regulador de presión de evaporación por uno más pequeño. Recuerde apretar la cubierta protectora después del ajuste. 2 Cambiar el regulador de capacidad por uno más pequeño. Recuerde apretar la cubierta protectora después del ajuste. Cambiar el regulador de capacidad. Ajustar el regulador de capacidad a un presión más baja. Recuerde apretar la cubierta protectora después del ajuste. Ajustar el regulador de presión de condensación a la presión correcta. Recuerde apretar la cubierta protectora después del ajuste. Aflojar la cubierta protectora lentamente. Si hay presión o huellas de líquido refrigerante debajo de la cubierta protectora, significa que el fuelle tiene fugas. Aflojar la cubierta protectora
247 de presión de aspiración está fuera de ajuste.
de presión de aspiración tipo KVL tiene fugas.
lentamente. Si hay presión o huellas de líquido refrigerante debajo de la cubierta protectora, significa que el fuelle tiene fugas. Cambiar la válvula.
La línea de descarga del compresor está demasiado caliente
1 Posibilidad de fugas en el fuelle del regulador de capacidad tipo KVC.
1 Aflojar la cubierta protectora lentamente. Si hay presión o huellas de líquido refrigerante debajo de la cubierta protectora, significa que el fuelle tiene fugas. Cambiar la válvula. 2 Si es necesario, ajustar el regulador de capacidad KVC a una presión más baja. Se puede montar una válvula de inyección (p.ej. TE2) en la línea de aspiración.
2 La cantidad de gas caliente es demasiado grande. La temperatura en el recipiente es demasiado alta. No hay Subenfriamiento del líquido.
1 El regulador de presión de recipiente, tipo KVD está ajustado a una presión demasiado baja. 2 El fuelle del regulador de presión de recipiente tipo KVD puede tener fugas.
1 Ajustar el regulador de presión de recipiente a una presión más alta. También puede ser necesario ajustar el regulador de presión de condensación a una presión más alta. 2 Aflojar la cubierta protectora lentamente. Si hay presión o huellas de líquido refrigerante debajo de la cubierta protectora, significa que el fuelle tiene fugas. Cambiar la válvula.
248 8.11 VÁLVULA PRESOSTÁTICA DE AGUA
249 8.11.1 Aplicación
Las válvulas de agua controladas por presión, tipo WV se usan en instalaciones de refrigeración con condensadores enfriados por agua para mantener una presión de condensación constante bajo cargas de trabajo variables. Las válvulas de agua pueden usarse con todos los líquidos refrigerantes comunes, siempre que se respeten los rangos de trabajo de las válvulas. La WVS puede también usarse con R 717 (amoníaco). 8.11.2 Identificación La válvula de agua Danfoss tipo WVFM se compone de un cuerpo de válvula y un cuerpo de fuelle. En el cuerpo del fuelle hay una etiqueta que indica el tipo de válvula, gama de trabajo y presión máxima de trabajo. La etiqueta también indica la presión máx. de trabajo por el lado del agua, expresado como PN 10 según IEC 534-4. En la parte inferior de la válvula se muestra la dirección en la que el eje debe girarse para conseguir un mayor o menor caudal de agua. La válvula de agua tipo WVFX está compuesta por un cuerpo de válvula con un cuerpo de fuelle a un lado y un dispositivo de ajuste al otro. En el cuerpo de fuelle hay una etiqueta que indica el tipo de válvula, gama de trabajo y presión máxima de trabajo. Todos los valores son válidos para el lado del condensador. En uno de los lados de la válvula están grabados los siguientes datos: PN 16 (presión nom.) y como ej. DN 15 (diámetro nom.), junto con kvs 1.9 (la capacidad de la válvula en m3/h con una caída de presión de 1 bar). En el lado opuesto de la válvula están grabadas las siglas: “RA” y “DA”.
250 RA significa; función inversa (“reverse acting”) y DA; función directa ( “direct acting”). Cuando la WVFX se uso como válvula de presión de condensación, el cuerpo de fuelle debe ser montado a lado de la marca DA.
8.11.3 Montaje Las WVFM y WVFX se montan en la línea de agua, normalmente delante del condensador y con el caudal en la dirección de la flecha. Es recomendable montar siempre un filtro de suciedad delante de la válvula, por ejemplo el tipo FV, para evitar suciedad en las partes móviles de la válvula. Para prevenir vibraciones en el fuelle, el cuerpo se conecta por medio de un tubo capilar, a la línea de descarga detrás del separador de aceite. El tubo capilar se debe conectar en la parte superior de la línea de descarga para evitar un llenado de aceite o posible suciedad. Las válvulas de agua WVFM y WVFX 3240 se montan normalmente con el cuerpo de fuelle mirando hacia arriba.
Las válvulas WVFX 10-25 se pueden montar en cualquier posición.
251 8.11.4 Ajuste Las válvulas de agua tipo WVFM y WVFX se tienen que ajustar para conseguir la presión de condensación deseada. Girando el eje de ajuste hacia la derecha se obtiene más baja presión y girando a la izquierda más alta presión. Para un ajuste aproximado se puede utilizar las marcas de la escala 1 - 5. La marca 1 de la escala equivale a 2 bar aproximadamente y la marca 5 equivale a 17 bar apróx. Los valores de la gama de ajuste son válidos para cuando la válvula empieza a abrir. Para conseguir la apertura total, la presión de condensación tiene que incrementarse en 3 bar. 8.11.5 Mantenimiento Es recomendable someter las válvulas de agua a un mantenimiento preventivo, ya que se puede acumular suciedad (sedimentos) alrededor de las partes móviles de las válvulas. En la rutina de mantenimiento puede incluirse un lavado con agua de las válvulas, por una parte para eliminar las impurezas, y por otra para “percibir“ si la reacción de la válvula ha cambiado o se ha vuelto más lenta El lavado de la válvula de agua tipo WVFM resulta más fácil si empleando dos destornilladores se hace palanca debajo de la tuerca de ajuste. De esta manera se puede abrir la válvula para un mayor paso de agua. El lavado de la válvula de agua tipo WVFX se puede efectuar de manera similar si los dos destornilladores se introducen en las ranuras a cada lado del dispositivo de ajuste (caja del muelle) y debajo del plato de muelle y haciendo palanca hacia las tuberías con los dos destornilladores se consigue un mayor paso de agua. Si se observan irregularidades en las válvulas de agua o fugas en el asiento de válvula, éstas se desmontan y se limpian. Antes de desmontar una válvula, siempre hay que quitar la presión de la carcasa del fuelle, o sea, se desconecta del condensador del sistema de refrigeración. También hay que apretar al máximo hacia la derecha la tuerca de ajuste hacia la posición de más baja presión, antes de desmontar. Todas las juntas, inclusive las tóricas, se cambian después de desmontar una válvula.
252 8.11.6 Piezas de repuesto Danfoss puede suministras piezas de repuesto para las válvulas WVFM: 1.- una carcasa del fuelle 2.- un kit de repuestos (que contiene repuestos, juntas y grasa para el lado de agua de la válvula). 3.- También se suministra un juego de juntas como repuesto para la válvula tipo WVFM. Los códigos de las piezas de repuesto y juegos de juntas se encuentran en el catálogo “Spare Parts“*. Cuadro localización averías en válvulas presostática de agua SÍNTOMA Presión demasiado alta en condensador es enfriados por agua.
CAUSA PROBABLE 1 La válvula de agua tipo WV está ajustada a una presión demasiado alta. (el caudal de agua es demasiado pequeño). 2 El filtro de suciedad delante de la válvula de agua tipo WV está atascado. 3 El fuelle de la válvula de agua tipo WV tiene fugas.
4 La conexión del tubo capilar y la válvula de agua WV y el condensador está atascada o deformada. 5 La válvula de agua tipo WV está cerrada a causa de un defecto en la membrana superior.
SOLUCIÓN 1 Aumentar el caudal de agua ajustando la válvula de agua a una presión más baja. 2 Limpiar el filtro y seguidamente lavar la válvula de agua abriéndola para un mayor paso de agua (véase las instrucciones). 3 Averiguar si el fuelle tiene fugas con un detector de fugas. Cambiar el elemento del fuelle. Véase el catálogo “spare parts”*. No debe haber presión en el elemento de fuelle durante montaje / desmontaje. 4 Averiguar si el tubo capilar está atascado o deformado. Cambiar el tubo capilar. 5 Comprobar si la membrana está agrietada. Cambiar la membrana. Véase catálogo spare parts*. No debe haber presión en el elemento de fuelle durante montaje/desmontaje.
253
254 9 CONTROL 9.1 Cuadros de maniobras eléctricas Este apartado lo vamos a dedicar a la composición de los esquemas eléctricos básicos que controlan un circuito frigorífico, su composición y su elaboración partiendo de un sistema de refrigeración simple, progresando a sistemas con más componentes. Para entender la composición y situación de los elementos de un circuito eléctrico de una instalación frigorífica, es imprescindible conocer el funcionamiento del ciclo frigorífico, sus componentes y la función que realizan, si usted, lo que pretende es adquirir nuevos conocimientos sobre instalaciones frigoríficas, le recomiendo se salte este apartado y regrese a él después de haber estudiado el circuito frigorífico. De todas formas, a medida que incorporemos elementos en los esquemas, haremos una pequeña descripción y motivo de su implantación No trataremos los diferentes sistemas de control que hay en el mercado ni su clasificación, todos ellos se pueden intercalar en los circuitos en función de su aplicación, las características y necesidades de control que requiera cada instalación. Tampoco mencionaremos los correspondientes a equipos de aire acondicionado ya que estos incorporan para el control placas electrónicas y cada fabricante tiene su modus operante y esto sería interminable. Si consideramos que cada instalación es única, la composición y elaboración del control será específico a cada caso en particular con sus correspondientes automatismos. En el mercado se comercializan una serie de cuadros eléctricos de control de instalaciones frigoríficas, para instalaciones individuales que cubre toda la gama de temperaturas y aplicaciones, en caso de instalaciones con varios servicios o circuitos, los cuadros se realizan bajo pedido, pudiendo estos incluir cualquier control especifico que requiera la instalación, desde microprocesadores a controles totales con registro de datos, alarmas, gestión a distancia etc. En todo caso la elaboración de los cuadros eléctricos deben de cumplir la normativa vigente de instalaciones eléctricas y todos tienen en común dos circuitos totalmente diferenciados que son el circuito de potencia (es el cableado que suministra la corriente a cada compresor, ventilador, resistencias de desescarche, bombas etc. Con sus correspondientes dispositivos de protección y accionamiento) y el circuito de maniobra (que es el cableado que conecta entre si todos los dispositivos de control y protección como son los termostatos, presostatos, control de desescarche, protecciones térmicas, contactores de motores, etc.). Si analizamos el funcionamiento de una instalación o intentamos localizar un mal funcionamiento de algún componente, debemos de distinguir si este corresponde al circuito de control o de potencia para evitar enredos innecesarios. Cuando se acciona cualquier dispositivo de seguridad o de protección, es imperativo localizar la causa que origino la actuación del dispositivo y nunca se debe de anular ningún dispositivo de seguridad o de protección de motores. Las consecuencias pueden ser muy graves y atentar contra la vida de las personas. Todos los cuadros deben de disponer en su interior de las instrucciones de seguridad y de funcionamiento de los automatismos que se encuentran instalados así como los esquemas eléctricos correspondientes. NOTA: ANTES DE ABRIR UN CUADRO, DESCONECTAR LA ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA GENERAL DEL CUADRO 9.1.1 Control desescarche evaporadores El evaporador es el encargado de extraer el calor del recinto, al trabajar con temperaturas de evaporación por debajo 0 ºC, la humedad relativa del aire se adhiere al evaporador formando una fina capa de hielo en las aletas del evaporador que crece continuamente,
255 llegando a obstruir el paso del aire a través de las aletas del evaporador y anulando la función del evaporador. En los evaporadores estáticos se llega a formar una gruesa capa de hielo que actúa como aislante térmico impidiendo que el refrigerante absorba calor. Para evitar estas situaciones y mantener los evaporadores libres de hielo, se debe de instalar un control de desescarche, que está formado por un reloj programador y una batería de resistencias o aporte de calor por medio de gas caliente (inversión de ciclo), agua caliente por medio de difusores, aire exterior (nichos) etc. En nuestros esquemas utilizaremos las resistencias eléctricas, por su simplicidad y para no complicar los esquemas, aunque al igual que controlamos las resistencias por medio del Contactor, podemos controlar cualquier otro sistema, como válvula inversora de ciclo, bombas de agua, compuertas de aire etc. A continuación se muestran dos sistemas de control típicos, con sus esquemas de funcionamiento, como son el clásico reloj de desescarche mecánico, que está formado por
dos esferas dentadas donde se colocaran tantas patillas como ciclos de desescarche necesitemos en la esfera de las horas y la duración máxima en la esfera de los minutos. En el mercado hay variedad de marcas de estos relojes que pueden diferir en la disposición de las esferas, pero su funcionamiento es el mismo. En la figura superior, se muestra un reloj de desescarche (que es el que utilizaremos en nuestros esquemas) marca THEBEN modelo FRI77, sin retardo de ventiladores en el esquema de la izquierda y con retardo de ventiladores en el esquema de la derecha. Los programadores electrónicos con microprocesador, son dispositivos que se están imponiendo en cualquier tipo de instalación por pequeña que sea por su eficacia y su alto
256 grado de regulación. Con estos dispositivos podemos regular todos los parámetros de la instalación como son los compresores, evaporadores, los ciclos de desescarche con el tiempo de duración en función de la cantidad de hielo, el funcionamiento de los ventiladores del evaporador con sus retardos, alarmas, gestión a distancia etc. En la figura, se muestra un programador marca AKO (en la página web del fabricante, www.ako.es, puede ver toda la gama disponible de estos microprocesadores y otros controles integrales de instalaciones frigoríficas) 9.1.2 Conexionado motores herméticos (220 v) En equipos frigoríficos de pequeña potencia equipados con compresores herméticos como neveras, arcones congeladores, armarios frigoríficos (tanto de conservación como de congelación), enfriadores de líquidos, botelleros etc., no hay un cuadro eléctrico específico, el circuito de potencia y de maniobra es el mismo. Los controles de regulación como los termostatos, presostatos, relojes de desescarche y demás controles soportan un consumo de conexión y desconexión más que suficientes con relación a la potencia del compresor. En estos casos el circuito eléctrico de maniobra es el que actúa directamente sobre el compresor y ventiladores, en caso de tener que conexionar un motor hermético monofásico cuyo consumo de arranque sea superior al soportado por los automatismos, deberemos de separar al compresor del circuito de maniobra instalado un relé (Contactor) de accionamiento del compresor de suficiente capacidad, haciendo que la corriente de consumo del compresor no pase por ningún control y sea directa al compresor a través de este relé, que será el que active el control correspondiente como si fuese el mismo compresor. En estos casos tendríamos ya un circuito de potencia para el compresor y un circuito de maniobra para el control. NOTA: en equipos de aire acondicionado de pequeña potencia, este relé está integrado en la placa electrónica, cuando el compresor supera el consumo, este relé se sitúa en la unidad exterior junto con el compresor. En todos los casos de compresores herméticos monofásicos, las protecciones térmicas del compresor están integradas en el mismo compresor, dentro del bobinado cuando son por temperatura y fuera cuando son por temperatura y exceso de consumo, así como los condensadores de arranque y marcha del compresor. 9.1.3 conexionado básico
257 El esquema de conexionado de la figura, corresponde a un equipo frigorífico con compresor hermético, condensador y evaporador estático con expansión por capilar (ver circuito frigorífico). Los componentes del circuito eléctrico son dos, Termostato y compresor. La caja de conexión (figura de la derecha) y el compresor se suministra formando un conjunto inseparable, por lo que a partir de ahora, en los esquemas, representaremos al compresor y caja de conexiones como un solo elemento, sin reproducir el esquema de conexión del relé, condensador y protector térmico, para no complicar los esquemas con conexiones que ya conocemos. Nota: en neveras domesticas y arcones de congelación (la mayoría), el intercambiador exterior e interior (condensador y evaporador) son de tipo estático, la circulación del aire a través del condensador y evaporador es por convención natural y no forzada con ventiladores, en el resto de condensadores por aire esta es forzada. 9.1.4 Esquemas conexiones circuito El Esquema 2A corresponde a la conexión básica que hemos expuesto anteriormente, con
la variante de que no representamos las conexiones eléctricas del compresor como mencionamos y se le ha añadido un interruptor de corte general (o de protección), con el ventilador del condensador, funcionando en paralelo con el compresor.
258 En el Esquema 2B, se incorpora el ventilador del evaporador con un conmutador de funcionamiento en automático o manual, para que el ventilador funcione en continuo o pare cuando lo hace el compresor. En el siguiente Esquema 2C, se añade un reloj de desescarche mecánico con las numeraciones de los contactos según el esquema de conexionado del reloj, para forzar el paro del compresor con el fin de eliminar el hielo del evaporador por aire (típico en muebles frigoríficos de media/alta temperatura). A continuación en el Esquema 2D, añadimos unas resistencias de desescarche en el evaporador para deshacer el hielo con más rapidez en muebles de media temperatura y necesario, en muebles de baja temperatura (al tener una temperatura por debajo de 0ºC, necesitamos añadir calor para fundir el hielo del evaporador). El Esquema 3A, es la continuación del 2D, en este caso a las resistencias de desescarche, le añadimos un termostato de seguridad de fin de desescarche. OBSERVACIÓN: los relojes de desescarche mecánicos tienen un cicló de duración del
259 tiempo fijo sin considerar la cantidad de hielo que tenga el evaporador con lo que se corre el riesgo de sobrecalentar el evaporador y añadir a la cámara una temperatura excesiva. Este termostato desconectara las resistencias de desescarche cuando la temperatura dentro del evaporador alcance un máximo de entre 5/10 ºC, colocando el sensor (bulbo) de temperatura en el punto más desfavorable para la eliminación del hielo. Los programadores electrónicos para este caso, disponen de dos sondas, una para control de la temperatura del recinto y otra para controlar la temperatura del evaporador. Cuando en el evaporador se alcanza la temperatura programada de fin de desescarche, el programador interrumpe el desescarche y comienza un nuevo ciclo de frio, sin tener en cuenta el tiempo máximo de desescarche que tenga programado. En el Esquema 3B, conectamos un reloj de desescarche con control de retardo de ventiladores. En recintos de baja temperatura es necesario colocar este tipo de relojes con el fin de impedir que entren a funcionar los ventiladores inmediatamente después de un desescarche. OBSERVACIÓN: como comentamos en el esquema anterior, el evaporador alcanza temperaturas superiores a las del recinto en el ciclo de desescarche, la función del retardo, es la de mantener los ventiladores parados después del desescarche durante unos minutos al principio del ciclo para que el equipo frigorífico enfrié el evaporador a temperatura de trabajo y cuando se pongan en marcha los ventiladores no introduzcan una gran cantidad de calor en el recinto. Todos estos procesos en los relojes de desescarche se hacen por tiempo, lo que nos obliga a hacer comprobaciones periódicas para ajustar al máximo los ciclos de desescarche. En los programadores electrónicos, estos procesos se hacen por temperatura (a excepción del inicio del desescarche que es por intervalos de horas) y cuando se alcanzan las temperaturas programadas se cambian los ciclos, consiguiendo una mayor eficacia y seguridad en el funcionamiento. El Esquema 4, varia del anterior (Esquema 3B) en que el compresor es controlado por un presostato de seguridad de alta y baja presión, el termostato controla la solenoide de liquido al igual que el reloj de desescarche y se han intercalado interruptores de corte a cada componente con el fin de poder pararlos para realizar comprobaciones.
260 OBSERVACIÓN: como se ha comentado en los últimos esquemas, durante el desescarche aportamos calor al evaporador y este se encuentra con líquido refrigerante en el interior de las tuberías, lo que provocamos un incremento de presión y una apertura de la válvula de expansión excesiva, cuando termine el ciclo y arranque el compresor corremos el riesgo de golpes de liquido en el compresor con un régimen de trabajo del compresor por encima de sus límites. La función de la válvula solenoide es interrumpir el paso de refrigerante al evaporador y quedar almacenado en el recipiente de líquido mientras se efectúa el desescarche o durante las paradas por temperatura. El compresor estará controlado por el presostato de alta y baja presión (cuando se cierre la solenoide, recogerá el gas y parara por baja presión), al mismo tiempo dispondremos de una protección de seguridad de alta presión, que es obligatoria para equipos con carga de gas refrigerante del grupo primero superior a 1,5 Kg., condensados por agua o aire, con ventiladores no acoplados directamente al compresor (Reglamento de Seguridad para Instalaciones Frigoríficas). 9.1.5 Conexionado compresores herméticos trifásicos Los compresores herméticos superiores a 1 KW., son frecuentes en instalaciones de aire acondicionado, llegando hasta potencias de 40 CV., son compresores que por su reducido tamaño (con relación a los Semihermético), su bajo nivel sonoro y rendimiento (compresores Scroll), los hacen idóneos para estas aplicaciones. Las consideraciones para la conexión de estos compresores es la misma que para cualquier compresor trifásico del tipo que sea, en un circuito de potencia. 9.1.6 Esquema conexión circuito potencia Partimos de un circuito frigorífico con un compresor, un ventilador de evaporador y resistencias de desescarche. Este es un circuito típico que nos podemos encontrar en cualquier instalación, el resto es añadir o eliminar elementos. Si nuestra instalación dispone de más elementos trifásicos, los incluiremos en el circuito de potencia, por lo contrario si el ventilador del evaporador es monofásico, de escasa potencia, lo podremos situar en el circuito de maniobra, aunque es aconsejable, para evitar sobrecargas en los automatismos de control instalar contactores de pequeña potencia para los ventiladores. En este esquema, no están representados los ventiladores del condensador, que son monofásicos y están conexionados en paralelo con el compresor formando una Unidad Condensadora, si fuesen trifásicos, los incluiríamos en el circuito de potencia y maniobra. OBSERVACIÓN: en condensadores con dos o más ventiladores aunque no sean trifásicos y funcione la instalación durante el invierno con temperaturas exteriores bajas, tenemos que considerar la instalación de un control de condensación por medio de un presostato de alta presión que pare uno o más ventiladores para mantener la presión de alta dentro de las condiciones de diseño y para ello lo incluiríamos en el circuito de potencia y maniobra. En primer lugar dispondremos de un interruptor de corte general (IG), para la desconexión cuando efectuemos el mantenimiento o alguna comprobación o reparación en el cuadro eléctrico. Como se puede observar en el esquema, cada motor debe de tener en primer lugar un interruptor automático, magneto térmico o diferencial según la necesidad, y en el peor de los casos, nos podemos encontrar con cuadros eléctricos antiguos que disponen de un conjunto de fusibles calibrados en función de la potencia del motor. A continuación estará situado el Contactor, que es el que nos pondrá en marcha el motor, seguido del Relé de protección Térmica del motor.
261 En los casos de ventiladores del evaporador monofásicos, que usemos un Contactor para activarlos (casos de evaporadores de uno a seis ventiladores), prescindiremos del relé de protección térmica, al igual que en la conexión de las resistencias de desescarche. Cada motor tiene su Contactor (-KM) numerado, y la numeración de la conexión de maniobra de la bobina del Contactor (A1, A2) y cada relé de protección térmica (F), su numeración de la conexión (95-96) y el indicador o piloto de alarma de desconexión (9798), esta numeración es la que utilizaremos en el circuito de maniobra para diferenciarlos. Los contactores disponen de un contacto auxiliar de maniobra (nº 13 y 14), que utilizaremos según el caso, si fuesen necesarios más contactos auxiliares, estos se tienen que adquirir aparte y van anclados encima del Contactor siendo de conexión (15-16) o desconexión (17-18, 19-20) cuando se activa el Contactor. Por último, tenemos las regletas de conexiones de los motores o elementos de potencia externos al cuadro, numeradas (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).
9.1.7 Esquema conexión circuito maniobra El esquema 6, corresponden a la maniobra del circuito de potencia del esquema 5, y es el mismo circuito de maniobra que vimos en el esquema 4, con las siguientes variaciones. Hemos sustituido el compresor, ventilador y resistencias, por su correspondiente Contactor, situado en el esquema 5 de potencia, con su numeración y denominación. Cada motor dispone de su protección térmica (F1 y F2) que intercalamos para que desconecte el Contactor en caso de consumo excesivo y pare el motor correspondiente. La maniobra del Contactor de las resistencias la pasamos por un contacto auxiliar del Contactor del compresor (17-18), que cierra cuando se desactiva el Contactor del compresor, alimentando
262 OBSERVACIÓN: el motivo de esta maniobra es impedir que funcionen al mismo tiempo el compresor y las resistencias (esto nos provocaría un consumo eléctrico duplicado). El reloj de desescarche cuando desactiva la función de frio y nos manda que entren las resistencias, lo hace cortando la solenoide de liquido y activando las resistencias, el compresor sigue funcionando mientras tenga presión de refrigerante en el circuito y no para hasta que el presostato de baja presión corte la alimentación al Contactor, durante este intervalo de tiempo las resistencias no se pondrán en marcha, evitando esta duplicación de consumo, tampoco lo hará si durante el desescarche sube la presión y se
pone en marcha el compresor. El esquema 7, es el esquema típico de una instalación frigorífica de 0.5 a 5 CV., de potencia, con relación al esquema 6, se le han añadido los siguientes componentes:
263 Modulo de Termistores (MT), la mayoría de fabricantes incorporan este modulo en sustitución del clásico Clixón de temperatura, su función es la misma (pero con un grado mayor de protección y fiabilidad), disponen de un sensor en el bobinado del compresor para evitar un exceso de temperatura con el consiguiente riesgo de quemarse. OBSERVACIÓN: en el esquema 5, comentamos la conveniencia de controlar la presión de condensación en equipos que funcionen con temperaturas exteriores bajas, en el esquema actual hemos incorporado el control del ventilador exterior (VC), a través de un presostato de alta presión (AP) que nos parara el motor del ventilador cuando la presión de alta este por debajo de la presión de diseño, el ventilador funcionara cuando el contacto auxiliar (KM 1, 13-14) cierre al entrar en funcionamiento el Contactor del compresor. A continuación hemos previsto la conexión de unas resistencias de calentamiento de aceite del cárter de los compresores. OBSERVACIÓN: la función de estas resistencias, es la de mantener una temperatura adecuada en el aceite del cárter del compresor para evitar que se condense el refrigerante con el aceite en periodos de parada del compresor, con el siguiente riesgo de formación de espuma cuando arranque el compresor y provoque una falta de lubrificación. Estas resistencias funcionan cuando el compresor está parado y para esto las accionaremos a través de un contacto auxiliar del Contactor del compresor (KM 1, 19-20), abierto en marcha y cerrado en reposo.
264 También hemos incorporado la conexión de todos los pilotos indicadores de funcionamiento y de alarma de activación de protecciones como son las protecciones térmicas de los motores (F1 y F2) y alarma de activación del modulo de Termistores. Por último hemos numerado todas las conexiones correspondientes a los bornes de conexión de los elementos que componen la instalación y se encuentran fuera del cuadro eléctrico, con las regletas correspondientes y su numeración, tanto del circuito de potencia como el de maniobra. El esquema 8 corresponde a instalaciones frigoríficas de 5 a 10 CV., de potencia o más, con arranque directo de compresores. A partir de 7.5 CV., es habitual que los compresores incorporen un devanado partido (Part-Winding). En otras palabras, en el compresor hay dos bobinados cono si fuesen dos motores de distinta potencia cada uno y sumando los dos la total, primero entra uno y a continuación el otro (en esquemas siguientes se representa la conexión de estos motores). Estos compresores pueden arrancar directamente sin usar el Part-Winding. Hasta ahora la lubrificación de las partes móviles del compresor (Bielas, pistones, cigüeñal etc.), se producía por salpicadura (el cigüeñal del compresor dispone de unos salientes que golpean el aceite en el cárter y lo salpican), a partir de 7.5 CV., los compresores incorporan una bomba de inyección de aceite (algunos de 5 CV, también), lo que nos obliga a instalar un presostato diferencial de aceite (PDA). OBSERVACIÓN: este presostato actúa cuando la presión de aceite está por debajo de los límites establecidos, desactivando el Contactor del compresor. Dispone de una conexión para una resistencia interna que alimentamos a través de un contacto auxiliar del Contactor del compresor y una conexión para piloto de alarma. Estos presostatos son de rearme manual. Para evitar consumos excesivos en los picos de arranque a partir de esta potencia, instalaremos un sistema de arranque descargado (obligatorio en arranque en Part-Winding y Estrella-Triangulo). Consiste en una válvula solenoide (SA) que nos comunica la aspiración y la descarga del compresor durante el arranque del compresor, con una válvula de retención (no eléctrica) en la descarga del compresor. Esta válvula solenoide esta activada por un relé temporizado (TA), que trascurridos unos segundos después del arranque del compresor desactiva la válvula solenoide.
265 9.1.8 Esquema conexión modulo termistores y demand cooling El esquema 10, muestra la conexión de los termistores de un modulo para compresor de arranque directo y otro de Part-Winding, a continuación el conexionado de un sistema Demand Cooling, usado en instalaciones de baja temperatura con R-22
266 9.1.9 Esquema conexión Part-Winding y control de aceite En el esquema 11, representa la conexión de maniobra de un modulo de termistores con un control de aceite tipo OPS1 con la conexión del presostato de alta, presostato de baja, termostato y Contactor del compresor. El esquema 12, son los mismos controles con un relé auxiliar y el conexionado de potencia de un compresor con arranque Part-Winding.
267 9.1.10 Esquema conexión control aceite sentronic y alco El esquema 13, corresponde a las conexiones de los controladores electrónicos de control de aceite Sentronic de Copeland, instalados en compresores Discus modelos D2D, D3D y D4D-D8D. El esquema 14, son las conexiones del presostato diferencial de aceite de Alco FD instalados en compresores modelos D2D,D3D y D4D-D8D.
268 9.2 PRESOSTATO DIFERENCIAL DE ACEITE DANFOSS, MP-54,55 y 55A Los presostatos diferenciales de aceite MP 54 y MP 55 se utilizan como interruptores de seguridad para proteger compresores de refrigeración contra presiones de aceite de lubricación insuficientes. En el caso de fallo de la presión de aceite, el presostato diferencial parará el compresor después de transcurrir cierto tiempo. Los MP 54 y 55 se utilizan en sistemas de refrigeración con refrigerantes fluorados. El MP 55 A se utiliza en sistemas de refrigeración con R717 (NH3), pero también se puede utilizar en sistemas con refrigerantes fluorados. El MP 54 tiene un diferencial de presión fijo e incorpora un relé temporizador térmico con ajuste fijo del tiempo de disparo. Los MP 55 y 55A tienen un diferencial de presión ajustable y pueden suministrarse con y sin relé temporizador térmico. 9.2.1 Características Amplia gama de regulación: Pueden utilizarse en instalaciones de congelación, refrigeración y aire acondicionado. Pueden utilizarse para todos los refrigerantes fluorados normales. Conexiones eléctricas en la parte frontal del aparato. Adecuados para corriente alterna y continua. Entrada de cable roscada para cables de 6 a 14 mm de diámetro Diferencial de conmutación pequeña Cumple con los requisitos de EN 60947 DISEÑO: El funcionamiento del presostato depende sólo del diferencial de presión, es decir la diferencia de presión existente entre los dos fuelles con efecto opuesto, mientras que es independiente de las presiones absolutas ejercidas sobre cada fuelle. Los MP 55 y 55A pueden ser ajustados para distintas presiones diferenciales mediante el disco de ajuste (3). El ajuste del diferencial de presión puede ser leído en la escala interior. El MP 54 tiene un diferencial fijo y no está dotado de disco de ajuste. El diferencial de presión ajustado en fábrica está estampado sobre la placa frontal del aparato. 1. Conexión de presión del sistema de lubrificación, OIL (aceite). 2. Conexión de aspiración de la instalación frigorífica LP (BP). 3. Disco de ajuste 4. Botón de rearme 5. Dispositivo de prueba
269 9.2.2 Definiciones Gama diferencial: Diferencial de presión entre las conexiones LP (baja presión) y OIL (aceite) dentro del cual el presostato diferencial puede ser ajustado para funcionar. Valor de escala: El diferencial entre la presión de la bomba de aceite y la presión en el cárter en el momento en que el sistema de contactos alimenta de corriente el relé temporizador en caso de caída de presión del aceite. Gama de funcionamiento: La gama de presión de la conexión LP (baja presión) dentro de los límites en los que el presostato diferencial puede funcionar. Diferencial de contactos: El aumento de presión por encima del diferencial de presión de ajuste (valor de escala) que es necesario para desconectar la alimentación del relé temporizador. Tiempo de apertura: El tiempo que el presostato diferencial deja funcionar el compresor con la presión de aceite demasiado baja durante el arranque y durante el trabajo. Si no hay presión de aceite en el momento de arranque, o si ésta desciende por debajo del valor de ajuste durante el funcionamiento, el compresor se parará cuando el tiempo de apertura haya expirado. El circuito eléctrico está dividido en dos circuitos completamente aislados entre sí: un circuito de seguridad y un circuito operativo. 9.2.3 Funcionamiento El temporizador (e) del circuito de seguridad está activado cuando
la presión del aceite lubrificante efectiva, el diferencial de presión del aceite (la diferencia entre la presión de la bomba de aceite y la presión de aspiración) es más baja que el valor de ajuste. El temporizador está desactivado cuando el diferencial de presión del aceite es más alto que el valor de ajuste además del valor diferencial de contactos. Los dos diagramas más abajo ilustran los términos "diferencial de presión del aceite" y "diferencial de contactos", dos nociones esenciales para la utilización de los presostatos diferenciales de aceite. El primer diagrama ilustra el funcionamiento del presostato en la fase de arranque; el segundo ilustra la función de control durante el funcionamiento. Punto A: Arranque normal En la fase de arranque, la presión del aceite lubrificante aumenta hasta el diferencial de ajuste más el diferencial de contactos, antes que el temporizador se desconecte (aquí, después de 45 s). En el punto A, los contactos T1-T2 se abren y el temporizador (e) se para.
270 En este momento se acaban de establecer las condiciones normales para el aceite de lubrificación. Punto B: La presión del aceite lubrificante no alcanza el diferencial de ajuste más el diferencial de contactos, antes que haya pasado el tiempo de retardo. En el punto B, el temporizador abre el circuito entre los bornes L y M y le compresor se para. Si hay un emisor de señal conectado al borne B, éste se activará. Una nueva puesta en marcha sólo será posible después de unos 2 minutos activando el botón de rearme y eliminando de la causa del defecto Punto C: En pleno funcionamiento, la presión del aceite lubrificante cae a un valor inferior al del diferencial de ajuste/fijo. En el punto C, el circuito de seguridad cierra los contactos T1-T2 y el temporizador es activado. Punto D: La presión del aceite lubrificante alcanza el diferencial de ajuste/fijo más el diferencial de contactos antes que haya pasado el tiempo de retardo. En el punto D, el circuito de seguridad abre los contactos T1-T2 y el temporizador se para. En este momento se acaban de establecer las condiciones normales para el aceite de lubrificación. Punto E: Durante el funcionamiento, la presión del aceite de lubrificación cae a un valor inferior al del diferencial de ajuste/fijo. En el punto E, el circuito de seguridad cierra los contactos T1-T2 y el temporizador es activado.
271 Punto F: La presión del aceite de lubrificación se mantiene inferior al valor del diferencial de ajuste/fijo. En el punto F, el temporizador abre el circuito entre los bornes L y M y el compresor se para. Si hay un emisor de señal conectado al borne S, éste se activará. Una nueva puesta en marcha sólo será posible después de unos 2 minutos activando el botón de rearme y eliminando de la causa del defecto.
Después del arranque: Después de la puesta en marcha del compresor, es importante controlar el funcionamiento correcto del presostato diferencial: utilizar el dispositivo de prueba situado en el lado izquierdo del interior del aparato. Cuando este dispositivo se aprieta hacia abajo y se mantiene en esta posición, el motor del compresor deberá pararse después que haya pasado el tiempo de retardo consignado en el temporizador
272 9.3 TERMOSTATOS DANFOSS
9.3.1 Instalación Si existe riesgo de presencia de gotas o pulverización de agua, monte una tapa. La tapa aumenta el grado de protección a IP 44 y es indicada para todos los termostatos KP. La tapa se adquiere por separado (código nº 060-109766 para unidad simple; 060109866 para unidad doble). Para lograr el nivel de protección IP 44, cubra todos los orificios de la tapa posterior del termostato. Si la unidad está expuesta a riesgo de agua, se puede alcanzar un mayor grado de protección con un tapa especial de protección IP55. La protección IP 55 está disponible para unidad simple (060033066) y unidad doble (060-035066). Si la unidad va a utilizarse en entornos en los que haya suciedad o donde pueda estar expuesta a una intensa pulverización, deberá montarse una tapa protectora. La tapa puede montarse con un soporte angular o con un soporte de pared (código de la tapa para unidad simple, 060105666; para la unidad doble (060-105566). Si la circulación de aire es insuficiente, podría aumentar el diferencial en 2-3 oc. Instale el termostato de modo que el aire puede circular libremente alrededor del sensor. Al mismo tiempo, asegúrese de que el sensor no esté expuesto a corrientes de aire procedentes de las puertas o a radiaciones de la superficie del evaporador.
273 No instale nunca el termostato sobre una pared fría; esto aumenta el diferencial. En cambio, instale la unidad sobre una placa aislante. 9.3.2 Termostato KP con sensor de aire Cuando ubique el sensor: Recuerde que el aire ha de poder circular libremente alrededor del sensor. Por ejemplo, cuando el control se realiza en base a la temperatura del aire de retorno, el sensor no debe estar en contacto con el evaporador. 9.3.3 Termostato KP con sensor cilíndrico Hay tres maneras de fijar el sensor: 1) En la tubería. 2) Entre las aletas del evaporador. 3) En un receptáculo. Si se utiliza un receptáculo: utilice siempre pasta conductora de calor (código nº 041E0110) para asegurar un contacto correcto entre el sensor y el medio. 9.3.4 Ajuste Termostato con rearme automático Ajústelo siempre a la temperatura más elevada de la escala de regulación. Luego ajuste el diferencial en la escala DIFF. El ajuste de temperatura de la escala de regulación corresponderá entonces a la temperatura a la que el compresor de refrigeración arrancará al aumentar la temperatura. El compresor se parará cuando la temperatura coincida con el valor fijado en la escala DIFF. Para realizar el preajuste de los termostatos cargados con vapor, deberán utilizarse las curvas del gráfico que se muestran en la hoja de instrucciones. Si el compresor no se para cuando esté ajustado para parar a bajas temperaturas: Compruebe si el diferencial se ha ajustado a un valor demasiado elevado. 9.3.5 Termostatos con rearme máximo Ajustar la temperatura más elevada = temperatura de parada de la escala de regulación. El ajuste del diferencial es fijo. Cuando la temperatura del sensor del termostato coincida con el ajuste del diferencial podrá volver a arrancar el sistema pulsando el botón Reset (Rearme). 9.3.6 Termostato con rearme mínimo Ajustar la temperatura más baja = temperatura de parada de la escala de rangos. El ajuste del diferencial es fijo. Cuando la temperatura que circunda al sensor del termostato haya alcanzado el ajuste del diferencial, podrá volver a arrancar el sistema pulsando el botón Reset (Rearme). Cuando la temperatura del sensor del termostato coincida con el ajuste del diferencial podrá volver a arrancar el sistema pulsando el botón Reset (Rearme). Ejemplo de ajuste La temperatura de la cámara congeladora debe estar controlada por un termostato que cierre una válvula solenoide. El sistema es de vaciado previo del evaporador. Y la parada se realiza por medio de un presostato de baja. En este caso, el presostato no puede ajustarse de modo que se desconecte a presiones inferiores a las necesarias. Al mismo tiempo, deberá conectarse a una presión que corresponda a la temperatura de conexión del termostato.
274 Ejemplo: Cámara congeladora R 22 Temperatura en cámara: –20°C Temperatura de corte termostato: –20°C Temperatura conexión termostato: –15°C Presión de desconexión del presostato: 0.5 bar (– 32°C) Presión de conexión del presostato: 2.0 bar (–15°C) 9.3.7 Comprobación del funcionamiento del contacto Cuando los cables eléctricos están conectados, el funcionamiento del contacto puede comprobarse manualmente. Dependiendo de la temperatura del sensor y del ajuste del termostato, habrá que presionar el dispositivo de comprobación hacia arriba o hacia abajo. Los mecanismos de rearme quedan inoperativos durante la comprobación. Utilice el dispositivo de comprobación de la parte superior izquierda. Advertencia! El funcionamiento del contacto del termostato KP simple no deberá comprobarse nunca activando el dispositivo de la derecha. Si se ignora esta advertencia, podrá desajustarse el termostato. En el peor de los casos podrá degradarse el funcionamiento. 9.3.8 Termostato doble KP 98 Utilice el dispositivo de comprobación de la parte izquierda para comprobar el funcionamiento con aumento de la temperatura del aceite y el dispositivo de comprobación de la parte inferior derecha para comprobar el funcionamiento con aumento de la temperatura del gas de descarga. 9.3.9 Baja tensión En los sistemas en que el KP se active ocasionalmente (alarma) y en los sistemas en que el KP sea la fuente de señal de PLC, etc. (baja tensión): Utilice un KP con contactos de oro; éstos ofrecen un buen contacto a bajas tensiones. 9.3.10 El termostato idóneo para su sistema de refrigeración El termostato ha de incorporar la carga correcta: Vapor: Bajas temperaturas, los fuelles más fríos, grado de protección no determinante.
275 Cuando se produzcan ascensos y descensos graduales de temperatura (menos de 0.2K/min), por ejemplo en cámaras frigoríficas grandes y lentas que contengan muchos artículos, se recomienda utilizar un KP 62 con carga de vapor. Absorción: Altas temperaturas, grado de protección determinante. Fuelles más fríos o más calientes. Cuando se producen cambios rápidos de temperatura (más de 0.2K/ min), por ejemplo en pequeñas cámaras frigoríficas en las que se cambien los artículos muy a menudo, se recomienda un KP 62 con carga de absorción. Sensor de tubo capilar recto Sensor con bobina capilar en su extremo Sensor de bobina capilar (incorporado al termostato) Sensor remoto de doble contacto Sensor remoto cilíndrico Sensor de bobina capilar (incorporado al termostato) 9.3.11 Colocación del sobrante de tubo capilar Doble termostato KP 98 El sobrante de tubo capilar puede romperse si se producen vibraciones, dando lugar a una pérdida total de carga en el sistema. Por consiguiente, es sumamente importante que se observen las siguientes normas: • Cuando el montaje se realiza directamente sobre el compresor: Fije el tubo capilar de modo que la instalación del compresor/termostato vibre al mismo tiempo. El sobrante de tubo capilar ha de estar bobinado y atado. • Otros tipos de montaje: Con el tubo capilar sobrante hacer una bobina circular (bucle) suelta. Fije al compresor el trozo de tubo capilar situado entre el compresor y el bucle. Fije el trozo de tubo capilar situado entre el bucle y el termostato a la base sobre la que se haya montado el termostato. 9.3.12 Termostatos con carga de vapor No ubique nunca un termostato con carga de vapor KP en un local en el que la temperatura sea o pueda ser inferior a la de la cámara fría.
No permita nunca que el tubo capilar del termostato KP pase junto a un tubo de aspiración al atravesar una pared.
276 Cuadro de localización de averías de termostatos KP SÍNTOMA Tiempo de funcionamiento del compresor demasiado corto y temperatura de la cámara demasiado alta. El sistema funciona con un diferencial de temperatura demasiado elevado.
El termostato no arranca el compresor, aún cuando la temp del sensor sea superior al valor fijado. El termostato no reacciona cuando se calienta el sensor con la mano. El compresor continúa funcionando aún cuando el sensor está a una temp. inferior al valor fijado (ajuste menos diferencial) Funcionamiento inestable del termostato dotado de carga de absorción.
CAUSA POSIBLE El tubo capilar del termostato que contiene la carga de vapor está en contacto con el evaporador, o el tubo de aspiración está más frío que el sensor. a) Insuficiente circulación de aire alrededor del sensor del termostato. b) La temperatura del sistema cambia tan rápidamente que el termostato no puede acusar los cambios. c) El termostato está montado sobre una pared fría en el interior de la cám. a) Pérdida total o parcial de la carga debido a la rotura del tubo capilar.
REMEDIO Coloque el tubo capilar de modo que el sensor siempre sea la parte más fría. a) Busque una mejor ubicación para el sensor, donde el aire circule a mayor velocidad o donde el contacto con el evaporador sea mejor. b) Utilice un termostato dotado de un sensor de menor tamaño. Reduzca el diferencial. Asegúrese de que el sensor haga mejor contacto. c) Aísle el termostato de la pared fría.
b) Parte del tubo capilar de un termostato dotado de carga de vapor está más frío que el sensor.
b) Encuentre un lugar más apropiado para el termostato, de modo que el sensor esté siempre en la parte más fría. Utilice un termostato que incorpore carga de absorción.
Se ha ajustado un termostato con carga de vapor sin tener en cuenta las curvas del gráfico mostradas en la hoja de instrucciones.
Con el ajuste de rango bajo, el diferencial del termostato es mayor al indicado en la escala (ver diagrama de la hoja de instrucciones).
Las grandes variaciones en la temperatura ambiente dan lugar a una sensibilidad del grado de protección.
Evite las variaciones de temperatura ambiente cerca del termostato. Si es posible, utilice un termostato dotado de carga de vapor (insensible a las variaciones de la temperatura ambiente). Sustituya el termostato por otro dotado de un sensor de mayor tamaño.
a) Sustituya el termostato y monte el sensor/tubo capilar correctamente.
277 El eje del diferencial de la unidad simple está doblado y la unidad no funciona.
Fallo en el funcionamiento del mecanismo de volteo debido a que se ha intentado comprobar el cableado manualmente desde la parte derecha del termostato.
Sustituya el termostato y evite realizar comprobaciones manuales salvo en la forma recomendada por Danfoss.
9.4 PRESOSTATOS
9.4.2 Instalación Monte el presostato KP sobre un soporte o una superficie completamente plana. El presostato también puede montarse sobre el compresor. En condiciones desfavorables, un soporte angular podría amplificar las vibraciones en el plano de montaje. Por consiguiente, cuando se esperan fuertes vibraciones, utilizar siempre un soporte de pared.
278 Si existe riesgo de caída de gotas o pulverización de agua, deberá montarse la tapa superior que se suministra con el equipo. La tapa incrementa el grado de protección a IP 44 y es adecuada para todos los presostatos KP. Para obtener el grado de protección IP 44, los orificios de la placa posterior del presostato deben quedar cubiertos mediante su montaje sobre un soporte de fijación: placa en ángulo (060-105666) ó de pared (060105566). La tapa superior se suministra con todos los presostatos con rearme automático. También se puede utilizar en unidades con rearme manual, pero en ese caso, deberá pedirse por separado: (código.: para unidades sencillos, 060-109766; para unidades dobles, 060-109866). Si la unidad va a utilizarse en entornos donde exista suciedad o donde pueda estar expuesta a una intensa pulverización - desde arriba o desde los lados - deberá cubrirse con una cubierta protectora. La cubierta puede utilizarse tanto con la placa en ángulo como con la placa de pared. Si el riesgo de que la unidad vaya a estar expuesta a fuertes chorros de agua, se puede conseguir un mejor grado protección, montando el presostato con una cubierta de protección IP 55 especial. La cubierta de protección IP 55 está disponible tanto para unidades sencillos (060-033066) como para unidades dobles (060-035066). La conexión de presión del presostato siempre debe estar conectada a la tubería de tal modo que el líquido no se acumule en los fuelles. Este riesgo se presenta principalmente cuando: • Cuando la unidad está situado en bajas condiciones ambientales, p.ej. en corrientes de aire. • La conexión se haya realizado en la parte inferior de la válvula. Este líquido podría dañar el presostato de alta. Por tanto no se amortiguarían las pulsaciones del compresor, lo cual daría lugar a inestabilidad del contacto. 9.4.3 Colocación del exceso de tubo capilar El exceso de tubo capilar puede romperse si se producen vibraciones, dando lugar a una pérdida total de carga en el sistema. Por consiguiente es muy importante seguir las siguientes normas: • Cuando el montaje se realiza directamente sobre el compresor: Fijar el tubo capilar de modo que la instalación del compresor/control vibre al mismo tiempo. El exceso de tubo capilar debe estar bobinado y atado. • Otros tipos de montaje: Enrollar el exceso de tubo capilar en un bucle suelto. Fijar el trozo de tubo capilar entre el compresor y el bucle al compresor. Fijar el trozo de tubo capilar situado entre el bucle y el presostato a la base sobre el que se haya montado el último. En caso de vibraciones muy fuertes, Danfoss recomienda el uso de tubos capilares de acero con conexiones para abocardar: Código 0.5 m = 060-016666 Código 1.0 m = 060-016766 Código 1.5 m = 060-01686
279 9.4.4 Ajuste Los presostatos KP pueden preajustarse utilizando un cilindro de aire comprimido. Asegúrese de que los contactos de conmutación estén conectados correctamente. 9.4.5 Presostato de baja Fijar la presión de arranque (CUT-IN) en la escala (A). A continuación fijar el diferencial en la escala (B). Presión de parada = CONEX menos DIFF. 9.4.6 Presostato de alta Fijar la presión de parada (CUT-OUT) en la escala (A). A continuación fijar el diferencial en la escala (B). Presión de arranque = CUT OUT menos DIFF. Recuerde: Las escalas son orientativas. 9.4.7 Ejemplo con cuatro compresores en paralelo (R502) Medio: helado a – –37°C, p0 –0.5 bar, Cada presostato (p.ej. KP 2) tiene que fijarse por separado de acuerdo con la siguiente tabla.
9.4.8 Ajuste de LP para uso exterior Si el compresor, el condensador y el recipiente están situados en el exterior, el presostato KP debe fijarse a un ajuste de conexión “CUT IN” inferior a la presión más baja durante el funcionamiento en invierno. En esto caso, tras de periodos de inactividad más prolongados, la presión del recipiente determina la presión de aspiración. Ejemplo: Una temp. más baja de –20°C alrededor del compresor significa, para R12 una presión 0.5 bar. La presión de arranque (CUT IN) deberá fijarse a –24°C (correspondiente a 0.3 bar). Al0_0013
280 9.4.9 Comprobación del funcionamiento del contacto Cuando los cables eléctricos están conectados y el sistema se encuentra a la presión normal de servicio, el funcionamiento dl contacto puede comprobarse manualmente. Dependiendo de la presión y el ajuste de los fuelles, el dispositivo y de comprobación deberá pulsarse hacia arriba. Los mecanismos de rearme quedarán inoperativos durante la comprobación.
Unidades sencillas: Utilizar el dispositivo de prueba situado en la parte superior izquierda. Unidades dobles: Utilizar el dispositivo de prueba de la izquierda para actualizar comprobaciones de de baja presión, y el de la parte inferior derecha para actualizar comprobaciones de alta presión. ¡Advertencia!
El funcionamiento del contacto de los presostatos KP, nunca deberá comprobarse activando el dispositivo de la parte superior derecha. Si se ignora esta advertencia, el presostato se puede desajustar, y en el peor de los casos podrá degradarse el funcionamiento del mismo.
281 9.4.10 Presiones de evaporación (pe) indicativas para diferentes tipos de instalaciones
En el presostato doble KP 15 con rearme opcional automático o manual tanto en el lado de baja como en el de alta presión, se debe fijar rearme automático cuando se realizan trabajos de mantenimiento. El presostato arrancará entonces automáticamente. Recuerde que deberá volver a fijarse el ajuste original de rearme tras finalizar los trabajos de mantenimiento. Para proteger el presostato de ajustes de rearme automático: Retire simplemente la arandela que controla la función de rearme! Si hay que proteger la unidad contra un uso indebido, se puede sellar la arandela con laca roja.
282 9.4.11 El presostato correcto para su sistema de refrigeración En sistemas herméticos se pueden utilizar KP„s con conexiones soldadas en lugar de conexiones para abocardar. Los presostatos utilizados en instalaciones de amoníaco deberán ser del tipo KP-A. – 1/4 - 18 NPT (código 060- 014166). En los sistemas de refrigeración que contengan una elevada carga de refrigerante y en los que se requiera un mayor grado de seguridad (a prueba de fallos): Utilizar KP 7/17 con dobles fuelles.
El sistema se para si se produce la rotura de uno de los fuelles - sin pérdida de carga de refrigerante. En los sistemas que funcionen con baja presión en el evaporador, y donde el presostato tenga que regular (no solo alarmas): Utilizar un KP 2 con un diferencial pequeño. Un ejemplo en el que el presostato y termostato están situados en serie: El KP 61 regula la temperatura mediante la parada/arranque del compresor. El KP 2 para el compresor cuando la presión de aspiración alcanza un nivel demasiado bajo. KP 61: ARRANQUE = 5°C (2.6 bar) PARADA = 1°C (2.2 bar) KP 2 low pressure: ARRANQUE = 2.3 bar PARADA = 1.8 bar En sistemas donde el KP se active ocasionalmente (alarmas) y en sistemas donde el KP sea la fuente de señal para PLC„s etc.: Utilizar KP con contactos dorados, ya que éstos proporcionan un buen contacto a bajas tensiones.
283 Cuadro de localización de averías en presostatos KP SÍNTOMA CAUSA PROBABLE REMEDIO Presostato de alta 1 Presión de condensación 1 Corrija los fallos desconectado. demasiado elevada debido a: mencionados. Atención: No Superficies del condensador sucias arranque el u obstruidas. sistema hasta que Ventiladores parados/fallo se haya detectado suministro de agua y rectificado la Fase/fusible, motor de ventilador anomalía defectuoso. Demasiada carga de refrigerante en el sistema Aire en el sistema. El presostato de a) Ajuste de diferencial demasiado Incremente el ajuste del baja no para el elevado, por lo que la presión de rango o reduzca el compresor. parada queda por debajo de –1 bar. Diferencial. b) Ajuste de diferencial demasiado elevado, el compresor no alcanza la presión de parada. Tiempo de 1 Ajuste del diferencial en el 1 Incremente el ajuste del funcionamiento presostato de baja demasiado bajo. diferencial. del compresor 2 Ajuste del presostato de alta 2 Compruebe el ajuste del demasiado corto. demasiado bajo, es decir, presostato de alta. demasiado próximo a la presión Increméntelo si lo permiten normal de funcionamiento. los datos del sistema. 3 Presión de condensación 3 Corrija los fallos demasiado elevada debido a: mencionados. Superficies del condensador sucias u obstruidas. Ventiladores parados/fallo sum. de agua Fase/fusible, motor de ventilador defect. Demasiado refrigerante en el sistema Aire en el sistema. La presión de El sistema a prueba de fallos en el Cambie el presostato. parada del KP 7 ó elemento de los fuelles se activa si KP 17, en el lado las desviaciones hayan sido de alta, no superiores a 3 bar. coincide con el valor de la escala. El eje del Fallo en el función. del mecanismo Sustituya el presostato y diferencial de la de volteo, debido a que se ha evite actualizar unidad simple se intentado comprobar el cableado comprobaciones manuales ha doblado y la manualmente desde la parte de otras maneras unidad no derecha de la unidad. que las recomendadas por funciona. Danfoss . Los fuelles llenos de líquido hacen Monte el presostato de
284 Vibraciones en el presostato de alta presión.
que el orificio de amortiguación de la conexión de entrada no actúe.
Fallo periódico del contacto cuando la regulación se realiza desde un PC, con tensión y corrientes mínimas.
La resistencia de transición de los contactos es demasiado elevada.
modo que el líquido no pueda acumularse en el elemento de los fuelles Elimine el flujo de aire frío alrededor del presostato. El aire frío crea condensación en el elemento de los fuelles. Monte un KP con contactos dorados.
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288 10 PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO 10.1.1 Acciones previas al arranque 1.- Revisión de las tuberías, valvulería y demás elementos de la instalación para comprobar que se ajusta al esquema/diseño frigorífico y el buen hacer en el campo de la refrigeración. 2.- Comprobación de los desagües: pendientes, sifones y resistencia de desagüe en caso de cámaras a temperatura bajo cero. 3.- Comprobación de la colocación y buen funcionamiento de las válvulas equilibradoras de presión y de las alarmas de hombre encerrado en las cámaras negativas. 4.- Comprobación del funcionamiento de las resistencias de puerta en cámaras de congelación 5.- Comprobar que todas las válvulas de paso de la instalación están abiertas. 6.- Comprobación de la alimentación/ acometida eléctrica al cuadro de control de la instalación: 7.- Tensión entre fases. 8.- Tensión entre fase y neutro. 9.- Ausencia de fallo de fase.
10.- Desequilibrio de fases: máximo 2%.+ 11.- Orden de las fases para el sentido de giro de los ventiladores y si el sentido de giro del compresor es único (compresores de tornillo, scroll o rotativo). 11.- Carga de la instalación con Nitrógeno seco para: Realización de la prueba de estanqueidad de la instalación ITC (Instrucción Técnica Complementaria), correspondiente del reglamento de seguridad de plantas e instalaciones frigoríficas. 12.- Comprobación de fugas en la instalación: Se dejará la instalación con nitrógeno el mayor tiempo posible, 24 horas como mínimo y se verificará que la presión no ha disminuido (será necesario corregir la presión si la temperatura ambiente ha cambiado): Si se detecta una bajada de la presión de nitrógeno se procederá a la búsqueda de fugas con ayuda de agua y jabón u otro elemento (véase detectores de fuga electrónicos, de llama o por ultrasonidos). 13.- Una vez solucionadas las fugas se realizará el vacío de la instalación (ver documento de vacío en el sistema de refrigeración, en esta misma guía) para eliminar los gases incondensables y la humedad presentes en el circuito. Si se detecta que existen fugas
289 porque el vacío no se mantiene se debe proceder nuevamente a buscar las fugas con presión de nitrógeno. !!! NOTA MUY IMPORTANTE¡¡¡ No arrancar nunca un compresor con el vacío en el compartimento del motor, posible daño eléctrico al bobinado. 14.- Realizar una primera carga incompleta de refrigerante. 15.- Conexión de las resistencias de cárter previa la puesta en marcha para asegurar que el aceite contenga la mínima cantidad posible de refrigerante disuelto. Recomendable 24 horas antes. En todo caso, debe asegurarse que la temperatura del aceite está 15 a 20ºC por encima de la temperatura ambiente que rodea la instalación (se puede comprobar aplicando un termómetro de contacto al Carter de aceite del compresor). 16.- Regulación de presostatos: con una botella de nitrógeno seco y un manorreductor se procederá a la regulación de todos los presostatos de la instalación. Recordemos que las escalas de los presostatos son indicativas y no pueden tomarse como exactas. 17.- Parametrización de los termostatos electrónicos y, si existen, microprocesadores de control de compresores. 18.- Regulación de los elementos de seguridad eléctricos (disyuntores, térmicos…) a los niveles de consumo máximo permitidos por el compresor, ventiladores…etc. 19.- Regulación de los temporizadores de arranque de los compresores (en caso de arranque Part-Winding o Estrella-Triángulo) según indicaciones del fabricante del compresor. Regulación del resto de temporizadores de la instalación: anti-cortos ciclos de compresores, temporizadores de desescarche, etc.… 20.- Comprobación de la cadena de seguridad del compresor en el esquema eléctrico del cuadro de control de la instalación. 21.- Test de funcionamiento del/los compresor/es: con la potencia quitada, comprobar que llega tensión a los bornes de alimentación al compresor con la maniobra activada (selector de maniobra del compresor en posición Marcha). En el caso de que la protección de los compresores se realice por disyuntores, será necesario puntear los contactos de maniobra del disyuntor para poder realizar este test. 22.- Test de funcionamiento de los ventiladores de la instalación. En caso de ventiladores de varias velocidades, comprobar que la velocidad conectada es la correcta. Verificar que el sentido de giro de los ventiladores es el correcto. 23.- Ajuste de los bornes de potencia de compresores y ventiladores. 24.- Comprobar que los niveles de aceite son correctos (si es posible): cárter del compresor (entre ½ y ¾), nivel del visor del cárter, depósitos nodriza de aceite, (llenar al menos la mitad del volumen del depósito nodriza, ya que algo de aceite saldrá hacia la instalación para llenar los sifones y separador de aceite). 25.- Colocación de los cartuchos de filtraje en líquido y aspiración, si no están instalados. 26.- Si existen sondas de presión, comprobar que marcan lo mismo que los manómetros fijos / puente de manómetro conectados a la instalación. En caso contrario, comprobar la conexión eléctrica de las sondas. 10.1.2 Arranque de la instalación 1.- Poner el sector de maniobra del servicio frigorífico (o varios en caso de central frigorífica) en posición de MARCHA. Se observará que la presión de baja empieza a subir por efecto del refrigerante inyectado por la/s válvula/s de expansión. Esperar a que la presión de baja suba, al menos, 1 bar por encima del tarado del presostato de baja, pero nunca por encima de la presión de evaporación máxima admitida por el campo de trabajo del compresor.
290 2.- Seguidamente, poner el selector de maniobra de 1 compresor en posición marcha. Si los pasos anteriores se han realizado, el compresor debe ponerse en marcha sin problemas. 3.- La presión de alta del sistema inicialmente empezará a subir y la presión de baja, bajará. Posiblemente, el sistema necesitará que se complete la carga en refrigerante con lo que es posible que el compresor pare por presostato de baja (en este caso pudiera observarse que bajan las presiones de alta y baja simultáneamente). 4.- Completar la carga de la instalación 5.- Ir arrancando de uno en uno los compresores (si hay más de 1, será necesario poner en marcha también más servicios previamente). 6.- Comprobar que la/s cámara/s y/o muebles frigoríficos descienden la temperatura. La consecución de la temperatura deseada puede llevar algún tiempo, no olvidemos que se deben enfriar los paneles, suelo, etc. En caso de grandes cámaras de congelados, cuando se alcanzan 0ºC, es conveniente reducir la temperatura progresivamente, de 1 a 2ºC hasta alcanzar los -20ºC deseados. 7.- Comprobar el recalentamiento de cada una de las válvulas de expansión de la instalación. Regular si fuera necesario (la mayoría de las veces, si la válvula seleccionada es la correcta, el reglaje de fábrica se ajusta perfectamente). Una vez estabilizado el funcionamiento, comprobar los siguientes datos: a).- Presión de alta: debe ser coherente con la temperatura ambiente exterior (entrada de aire al condensador), el delta T (ΔT) de selección del condensador y el número de compresores en marcha. b).- Presión de baja: debe ser coherente con el diseño de la instalación y la regulación de los compresores (si hay más de 1 o el compresor único lleva algún tipo de regulación de capacidad), c).- Subenfriamiento de líquido. d).- Recalentamiento de aspiración: no debe ser inferior a 5 K, y no superior a 20K. e).- Temperatura de descarga: mínimo 20K por encima de la temperatura saturada correspondiente a la presión de alta. f).- Temperatura del aceite. g).- Consumos (amperaje) de los compresores: inferior al consumo nominal de placa de características. Es recomendable comprobar que corresponde con el valor de consumo que da el fabricante en el software en las condiciones reales de la instalación. h).- Consumo de los ventiladores: inferiores o iguales a las características de la placa del ventilador. i).- Voltajes. 1.- Comprobar que el número de arranques del compresor por hora no excede el máximo permitido por el fabricante del compresor. 2.- Comprobar que la posición de las sondas de desescarche de los evaporadores (si existen) están colocadas en el lugar del evaporador más desfavorable a efectos de desescarche, esto es, el último sitio donde se funde el hielo. Éste varía en función de diversos factores, por lo que hay que comprobarlo posteriormente cuando ya se ha formado hielo en el evaporador y observando un desescarche del mismo.
291 10.3 VACÍO EN EL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN ¿Por qué eliminar la humedad? El tubo capilar o válvula de expansión quedarían obstruidos por un tapón de hielo. La posibilidad de oxidación, corrosión y el deterioro del líquido refrigerante seria mucho mayor, el aceite envejecería más deprisa y el aislamiento se descompondría prematuramente. ¿Por qué eliminar los incondesables? Aumento de la presión de condensación. La oxidación de los materiales, aumentaría la viscosidad del aceite y por lo tanto se quemarían las válvulas. Al hacer un buen Vacío del sistema, se elimina aire (y con el N2 y O2), así como la humedad. La relación entre el agua y el Vacío es muy simple, así como la relación entre la humedad y el Vacío: cuanto más baja sea la presión obtenida menor humedad de agua y cantidad de aire en el sistema. Es más difícil eliminar agua en forma líquida de un sistema que en forma gaseosa. Para mantener la evaporación tenemos que obtener una presión más baja que la presión del vapor del agua a la temperatura de trabajo. 10.3.1 TIEMPO DE VACÍO El tiempo de Vacío dependerá de: Volumen en m3/h de la bomba de Vacío. Volumen total de los tubos. Volumen del sistema y tipo del mismo. Contenido de agua en el sistema. Si el Vacío se hace por un solo lado del sistema o por los dos. Se tardaría 16 veces más lograr el Vacío en un nivel fijado si se usa un tubo de ¼ en lugar de uno de ½ así como el doble de tiempo si el tubo mide 2 metros en lugar de 1 metro. A menudo, el medidor está instalado muy cerca de la bomba de Vacío, donde evidentemente se mide presiones más bajas. El contenido de humedad es el parámetro más variable, y al mismo tiempo es el que más influye en el tiempo de Vacío. El tiempo para lograr el Vacío depende pues del sistema y del contenido de agua del mismo. 10.3.2 NIVELES DIFERENTES DE VACÍO Su elección dependerá de: Tipo y construcción del sistema. Grados de impureza. Tiempo necesario para conseguir el Vacío 10.3.3 SE PUEDE OBTENER DOS TIPOS DIFERENTES DE VACÍO A.0,05-0,1 mbar Vacío muy alto (desde 5.-10-2 hasta 10-1 mbar). B. 0,5. – 2 mbar (desde 5.-10-1 hasta 2 mbar) Para lograr el Vacío entre 5.10-2 hasta 10-1 tardaremos mucho tiempo, y por lo tanto no es muy frecuente, a pesar de que ofrece la mayor seguridad. El grado más frecuente de Vacío está entre 5.10-1 y 2 mbar. 10.3.4 SELECCIÓN DE LAS BOMBAS Una bomba de Vacío ha de ser de un tamaño que pueda hacer un nivel de Vacío en el sistema en un cierto tiempo. Su tamaño ha de ser adecuado para el circuito, una bomba demasiado grande puede hacer un Vacío en poco tiempo, pero produce formación de hielo. Al evaporar el hielo muy lentamente, tenemos la impresión de haber conseguido el Vacío deseado.
292 Después de un cierto tiempo, el hielo comenzara a deshelar y evaporara, lo que aumentara la presión y, en consecuencia, encontraríamos otra vez humedad en el circuito. Por el contrario, con una bomba demasiado pequeña tendríamos un tiempo de evacuación
demasiado largo. 10.3.5 TAMAÑO DE UNA BOMBA DE VACÍO PARA TRABAJAR EN PLANTA No hay ninguna ventaja en utilizar una bomba de gran tamaño en el trabajo de planta, para hacer el servicio requerido una bomba de 5 a 19 m3/h es suficiente. Para unidades más grandes una bomba de 15 m3/h hará el mismo servicio y tan rápido como una de 85 m3/h 10.3.6 VALOR DEL VACÍO El mal funcionamiento de un grupo de refrigeración es debido a la presencia excesiva de humedad e incondesables. La presión residual ha de ser a 0,5 mbar, a la cual corresponde generalmente una cantidad aceptable de humedad. Se puede obtener una presión residual equilibrada tan solo con un sistema de Vacío capaz de llegar a valores tales como 10-1 hasta 3x10-1, medidos en la boca de aspiración de la bomba. A pesar de esto, y tal y como demuestra algunas experiencias, las bombas de Vacío con caudales entre 3 y 15 m3/h que se has usado, hace que el tiempo de Vacío tenga que ser de 10 a 20 minutos, más largo incluso para obtener el secado total del circuito. 10.3.7 TÉS DE CAÍDA DE VACÍO: Confirmación de que el secado se ha realizado: Se necesita un vacuometro, cuando se ha alcanzado la presión de 0,1 mbar hasta 3,0 mbar se ha de continuar durante 10 o 20 minutos el proceso. Cerramos la válvula cerca de la bomba y se observa el vacuometro, si el sistema continua húmedo o existe una pequeña fuga, el indicador en el medidor se moverá y de este modo indicara una subida de presión en el sistema. Este tipo de tés se llama en general tés de caída de Vacío. CONCLUSIONES La última presión óptima a la entrada de la bomba ha de ser de 0,1 hasta 0,3 mbar. La presión final equilibrada y estable en el circuito entero ha de ser de 2 o 3 mbar como máximo.
293 El tiempo necesario de Vacío, una vez obtenido el Vacío previamente indicado, puede ser de 10 a 20 minutos. 10.3.8 RECONOCER LA DIFERENCIA ENTRE FUGA Y EVAPORACIÓN LEYENDO EL VACUOMETRO Es aconsejable controlar las condiciones del aceite de la bomba de Vacío después de haber realizado el segundo tés. Si el aceite se ha vuelto de color lechoso quiere decir que existe demasiada agua. Deberemos limpiar la bomba de este aceite húmedo y cambiarlo por aceite seco. 10.3.9 GAS BALLAST Gas Ballast es el nombre técnico de un dispositivo que se usa en las bombas rotativas de Vacío. Su propósito es impedir que los vapores condensen dentro de la bomba durante la acción de descarga. El dispositivo de Gas Ballast impide la condensación de vapores en la cámara de compresión de la bomba. Los vapores bombeados solo pueden ser comprimidos hasta su presión de vapor de saturación a la temperatura de la bomba. Si por ejemplo, solamente se bombea vapor de agua a la temperatura de 70ºC únicamente puede ser comprimido hasta 312 mbar. Si se sigue comprimiendo el vapor de agua se condensa sin que la presión aumente. No existe ninguna sobrepresión en la bomba, de manera que no se abre la válvula de descarga, y el agua se queda como agua de la bomba y emulsiona con el aceite de la bomba. Como consecuencia, las características lubrificantes del aceite de la bomba se deterioran muy rápidamente y la bomba puede llegar a agarrotarse si contiene demasiada agua. El dispositivo de Gas Ballast, que fue desarrollado en 1935 por GAEDE, impide la posible condensación de vapor de agua en la bomba si se actúa de la siguiente forma. Antes de que se empiece con la compresión, se deja entra en la cámara de compresión el lastre de aire, que es una cantidad de aire exactamente regulada, justo la cantidad que la compresión directa en la bomba haya disminuido a un máximo de 0,1 mbar. Ahora los vapores bombeados pueden ser comprimidos con Gas Ballast antes de que obtengan el punto de condensación. La presión parcial de los vapores de la bomba, de cualquier modo, no tendrían que sobrepasar ciertos valores; ha de ser tan baja que con una compresión con el factor 10, los vapores no puedan condesar a la temperatura de trabajo de la bomba. En el caso que se bombee solamente vapor de agua, este valor crítico se llama tolerancia del vapor de agua. 10.4 CARGA DE GAS REFRIGERANTE A la hora de realizar la carga de gas, precisaremos de varios aparatos de medida y algunas herramientas. Hay varios métodos para el ajuste de la carga frigorífica así como el mecanismo a la hora de cargar un equipo. En primer lugar y como elemento principal precisaremos de un analizador de presión, normalmente se utiliza el analizador de dos válvulas, pero hemos de señalar que en el mercado existen también de cuatro y cinco válvulas. Nota: ver esquema de conexionado y uso de analizadores en el capitulo herramienta de esta guía. La carga se podrá efectuar por baja o por alta: 10.4.1 Por baja presión (gases puros o azeotrópicos)
294 Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, se purga y se satura de gas el sistema, una vez se equilibran las presiones se arranca el equipo frigorífico y se abre la válvula del analizador de baja presión de manera que el propio sistema va introduciendo el gas en el equipo. Se podrá calentar la botella para que aumente la temperatura y a su vez la presión y así conseguiremos introducir gas más rápidamente. Este método es el más utilizado ya que se puede ir midiendo el recalentamiento y subenfriamiento que ofrece el circuito frigorífico y se puede ajustar sin necesidad de conocer el peso final de refrigerante, otro de los indicativos que nos ayudara a saber si la carga es la adecuada será la intensidad de consumo del compresor así como los saltos térmicos que podremos medir en los intercambiadores. Los datos aproximados para equipos de refrigeración serán: Recalentamiento Entre 5 ºC y 12 ºC Subenfriamiento Entre 5 ºC y 12 ºC Salto térmico en intercambiadores de aire Aproximadamente 10 ºC Salto térmico en intercambiadores de agua Aproximadamente 5 ºC Consumo eléctrico Por debajo la intensidad nominal 10.4.2 Por alta presión (gases zeotrópicos) Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, en caso de que no lleve toma de líquido colocaremos boca abajo la botella para asegurarnos que el refrigerante entrará en forma de líquido, esta operación se realizara con el equipo parado ya que si no fuera así la presión que abría en el circuito impediría la carga. Este sistema se utiliza en escasas ocasiones y solo si tenemos una bascula y calculamos el peso introducido cotejándolo con el peso de carga de refrigerante que aparece en la placa de características de los equipos. Si inyectamos refrigerante líquido por la toma de baja presión deberemos tener mucho cuidado afín de evitar los temidos golpes de líquido al compresor. Abriremos la llave suavemente, dejando el sistema que se estabilice. Aplicaremos para saber la carga necesaria los criterios detallados anteriormente. Inicialmente con el sistema parado podremos introducir refrigerante líquido por la línea de líquidos si disponemos de una toma entre la válvula de expansión o capilar y el condensador. Sucede que al poner en marcha el compresor la presión en la línea de líquidos aumenta y dificulta el paso de refrigerante desde la botella al circuito Atención. Los refrigerante zeotropicos se pueden introducir en el circuito por la toma de gas únicamente si vamos a utilizar todo el refrigerante de la botella 10.4.3 DETECCIÓN Y REPARACIÓN DE UNA FUGA DE GAS Detección de la fuga La detección se efectúa estando la instalación con presión. Los métodos son: Agua jabonosa Detector electrónico Lámpara de rayos ultravioleta Aplicaremos el método elegido en soldaduras, juntas, racores, prensaestopas, etc. La primera medida será observar las posibles trazas de aceite alrededor del circuito frigorífico. Si hay aceite hay o ha habido una fuga de gas. Métodos utilizados:
295 Cuanta más presión exista en el circuito más fácil será detectar la posible fuga. A tal efecto deberemos inyectar nitrógeno al circuito, hasta 10 bares. Aplicaremos agua jabonosa. Con el mismo gas utilizado en el circuito aplicando el detector electrónico o la lámpara de rayos ultravioleta. Para los gases halogenados (CFC, HCFC) podremos utilizar además la lámpara halógena. Equipos utilizados: Agua jabonosa Consiste en untar agua mezclada con jabón con la ayuda de un pincel los lugares susceptibles de tener fuga de gas. Es muy efectiva en exteriores, ya que no le afecta el viento. Lámpara ultravioleta Se trata de introducir en el circuito una mezcla de aceite y un compuesto orgánico. Este sistema permite detectar fugas de hasta 7 gramos al año. Se aplicará este sistema en ausencia de luz. Detectores electrónicos Una señal sonora advierte de la existencia de una fuga. La reparación de la fuga. Es preferible una soldadura que cualquier otro tipo de unión, al ser menos sensibles a las vibraciones. Reapretaremos todas las tuercas. Pondremos en las bocas de ¼ tapones con junta tórica Si existe válvula de seguridad pondremos a la salida de esta, un disco de rotura de idéntico tarado. Para rehacer soldaduras defectuosas, eliminaremos el gas del circuito. Haremos circular por el tubo a soldar nitrógeno, con esto evitaremos la descomposición del gas refrigerante, así como la formación de calamina. Control de la presión de los recipientes De acuerdo con los códigos correspondientes, todo recipiente o instalación a presión deberá ser capaz de soportar la presión máxima alcanzable en las condiciones de funcionamiento. Su presión de diseño será como mínimo un 10% superior a la presión máxima. Complementariamente la instalación dispondrá de los elementos de seguridad correspondientes frente a presiones excesivas. En determinadas situaciones que es previsible la generación de reacciones químicas incontroladas tales como polimerizaciones y descomposiciones o cualquier forma de generación de gas, vapor o calor, que puedan provocar sobre presiones considerables, es posible diseñar la instalación para ser capaz de soportarlas. Tal medida es viable en instalaciones de alto riesgo y cuando sus dimensiones sean reducidas. Refrigeración La temperatura es un factor de riesgo que contribuye al aumento de la emisión y evaporación.
296 En tal sentido reduciendo la temperatura de las sustancias que intervienen en el proceso, particularmente los gases licuados, se reduce significativamente la cantidad de vapor producido por una fuga. En procesos químicos exotérmicos, la refrigeración constituye una medida básica de seguridad. Y por ello, requiere dimensionarla y dotarla de los medios necesarios para garantizar en todo momento su funcionalidad. Sistemas de seguridad frente a sobrepresiones Los sistemas de seguridad son fundamentalmente las válvulas de seguridad y alivio de presiones y los discos de ruptura. Las primeras están concebidas para abrirse liberando el exceso de presión del recipiente o aparato a presión y cerrándose cuando la presión disminuye por debajo de la presión de disparo. Requieren estar diseñadas para liberar un determinado flujo másico a su correspondiente presión de tarado. En cambio los discos de ruptura que tienen una función complementaria a las válvulas de alivio de presiones, están concebidos para romperse al sobrepasar una determinada presión de tarado, liberando totalmente la sobrepresión del interior sin que la instalación que protege quede dañada. Debido a la frecuente apertura de las válvulas de alivio de presiones por las pruebas periódicas de sobrepresión y los eventuales aumentos de presión generados en el propio proceso, es necesario considerar el comportamiento de tales escapes, siendo conveniente en el caso de tratarse de sustancias inflamables o tóxicas, canalizarlas a puntos controlados para su eliminación o neutralización. Cabe destacar que las tuberías deberían estar protegidas frente a sobre presiones. Especial precaución debe tenerse cuando pueda quedar retenido líquido o gas licuado en un tramo de tubería, que ante motivos diversos genere una sobrepresión capaz de romper la tubería, si no se tiene la correspondiente válvula de alivio. Test de fugas y evacuación En todos los sistemas de refrigeración se realiza un test de fugas antes de la puesta en marcha y también después de reparaciones donde se han reparado fugas de refrigerante. Estas fugas de refrigerante destruyen la capa de ozono de nuestra atmósfera. Vacío Nota: Ver en este mismo capítulo de la guía 10.4.4 RECOGIDA DE GAS REFRIGERANTE Esta operación se realiza para poder acceder al desmontaje de diversos componentes del circuito ya sea para efectuar operaciones de mantenimiento, como la sustitución del filtro deshidratador por ejemplo, o bien para la inspección y reparación de cualquier elemento de la zona de líquido y baja presión que queda aislada, sin tener que extraer el refrigerante del circuito frigorífico y acumulándolo en el condensador y en recipiente de líquido si existe. Para realizar esta operación en primer lugar conectaremos nuestro puente de manómetros para poder en todo momento, controlar la presión de alta y baja en el circuito.
297 Seguidamente arrancaremos el equipo frigorífico y el refrigerante seguirá su ciclo como se indica en el diagrama, pasara por el punto nº1 llegará al evaporador, allí cambiara de estado, el compresor lo aspirará y lo comprimirá trasladándolo al condensador cambiará de nuevo de estado licuándose y allí finalmente se introducirá en el depósito de líquido, a su salida encontrará la válvula de paso manual que nosotros vamos a cerrar dejando que el fluido frigorífico no continúe su camino, así el refrigerante irá almacenándose en el recipiente de líquido y en el condensador, hay equipos frigoríficos que no disponen de recipiente de líquido, pero sí de válvula de paso manual, en ese caso el refrigerante se almacenará únicamente en el condensador. El refrigerante será aspirado por el compresor y a medida que vaya acumulándose en la zona de alta presión, observaremos en el puente de manómetros que la presión de baja va disminuyendo, entonces estaremos muy atentos vigilando que el manómetro de baja presión no llegue a cero, ni entre en vacío, ya que esto podría ocasionar una avería mecánica en el compresor, pararemos como hemos dicho el sistema justo cuando veamos que quedan pocos gramos de presión en la zona de baja. Para realizar una efectiva recogida de gas refrigerante y almacenar todo el gas posible repetiremos la operación arrancando el sistema en al menos dos ocasiones más, siempre vigilando que el compresor no entre en vacío. Podemos encontrarnos sistemas que cuando estemos recogiendo gas refrigerante nos pare por presostato de baja, si esto ocurre debemos puentear el contacto eléctrico engañando a la maniobra, entonces seguiremos los pasos anteriormente indicados. Cuando por última vez paremos el sistema frigorífico cerraremos rápidamente la válvula de servicio de aspiración del compresor, si hacemos esto aislamos los componentes comprendidos entre la válvula de paso manual de la línea de líquido y la entrada del compresor. En caso de querer realizar cualquier operación de mantenimiento o reparación en el compresor deberemos cerrar la válvula de servicio de la descarga del compresor, de esta forma quedará sin refrigerante la zona comprendida entre la válvula de paso manual del líquido y la válvula de descarga del compresor. Es importante que en ningún caso una vez hayamos cerrado cualquiera de las dos válvulas de servicio del compresor el sistema arranque, por ese motivo se recomienda quitar la potencia en su totalidad, marcar con carteles indicadores que el sistema frigorífico está parado, y activar cualquier seguridad o elemento de maniobra (presostatos, termostatos, etc...) que evite, que en caso de error arranque la máquina. Otra recomendación sería quitar los fusibles de potencia del compresor. Las tareas más importantes que podemos realizar son: Sustitución de filtros deshidratadores. Sustitución o desmontaje de electro válvulas (solenoides). Sustitución o desmontaje de dispositivos de expansión (válvulas termostáticas, etc...). Acceso parcial a compresores, en caso de que este sea semihermético Toma de muestra o sustitución de aceite refrigerante, en caso de que este sea semihermético.
298 En función de los componentes que lleve el equipo en la línea de líquido y zona de baja presión se podrán realizar más y diferentes tareas, tanto de mantenimiento preventivo como reparaciones. Es importante que después de realizar la operación para la que hayamos efectuado la recogida de gas y antes de abrir la válvula de paso manual de la línea de líquido, realicemos un buen vacío. Una vez hagamos esto abriremos la válvula y revisaremos todos los elementos que hayamos manipulado, como presostatos, termostatos, etc, dejándolos en sus correspondientes rangos de trabajo y sus correctos conexionados. En caso de que el compresor lleve calefactor de cárter, si hemos desconectado la potencia y la temperatura del aceite ha bajado mucho, debemos conectar la potencia, comprobar que el cárter está caliente y solo después arrancaremos el equipo frigorífico. Resumiendo podemos decir que se trata de recoger el refrigerante en fase líquida en el interior del condensador más recipiente de líquidos. Operaremos de la manera siguiente: Cerramos la llave de salida del recipiente de líquidos. Ponemos en marcha el compresor el sistema va recogiendo gas del evaporador, lo va comprimiendo y finalmente lo licua almacenándolo en condensador más recipiente. Cuando el manómetro de BP marca 0.5 bares, rápidamente cerramos la llave del lado de baja presión y paramos el compresor. Esta operación la realizamos cuando queremos sustituir alguna pieza del lado de baja presión, incluido el compresor. 10.4.5 LIMPIEZA DEL CIRCUITO A un circuito frigorífico le deberemos aplicar un enjuague si existen impurezas sólidas, agua, ácidos o aceite contaminado. Un aceite nuevo posee una acidez inferior a 0.03 mg/g. En general aceptaremos en un circuito frigorífico una acidez inferior a 0.05 mg/g Preparación Vaciar el gas refrigerante Desmontar compresor Desmontar la válvula de expansión Quitar el filtro Dividir el circuito en dos partes, evaporación y condensación. Procedimiento de limpieza Haremos pasar por medio de una bomba el líquido limpiador por el tramo elegido. Seguidamente haremos circular nitrógeno por el tramo ya limpio. 10.4.6 CAMBIO DE COMPRESOR QUEMADO Deberemos vaciar el circuito de refrigerante contaminado. Desmontaremos el compresor. Procederemos a efectuar la limpieza. Cambiaremos el filtro y el elemento de expansión ya sea válvula o capilar. Efectuaremos el vacío. Cargaremos gas.
299 10.4.7 CAMBIO DE COMPRESOR DESGASTADO Recogeremos el gas. Cerramos las llaves más cercanas que tengamos en el compresor. Desmontamos el compresor. Montamos el nuevo. Cambiamos el filtro (si es posible). Efectuamos el vacío de la parte que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que el sistema aguanta el vacío. Finalmente abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.8 CAMBIO DE EVAPORADOR Recogeremos el gas. Cerramos las llaves más cercanas que tengamos en el evaporador. Desmontamos el evaporador. Montamos el nuevo. Cambiamos el filtro (si es posible). Efectuamos el vacío de la parte que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que el sistema aguanta el vacío. Finalmente abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.9 CAMBIO DE CONDENSADOR Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos el condensador. Montamos el nuevo. Cambiamos el filtro (si es posible). Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.10 CAMBIO DE PRESOSTATOS Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos el presostato. Montamos el nuevo. Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.11 CAMBIO DE VÁLVULA DE EXPANSIÓN Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos la válvula de expansión. Montamos la nueva. Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.12 CAMBIO DE FILTRO Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos el filtro.
300 Montamos el nuevo. Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.13 CAMBIO DE VISOR Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos el visor. Montamos el nuevo. Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.14 REPARACIÓN EN LÍNEA DE BAJA Es la parte del circuito comprendido entre la salida del evaporador hasta la entrada del compresor Recogeremos el refrigerante en el recipiente de líquidos, y lo aislamos. Desmontamos el elemento a cambiar. Montamos el nuevo. Efectuamos el vacío en el sector que ha estado en contacto con el ambiente. Nos aseguramos que se mantiene el vacío. Abrimos las llaves. Nos aseguramos que la carga sea la correcta. 10.4.15 RECUPERACIÓN DE REFRIGERANTE TECNOLOGÍAS DE RECUPERACIÓN Puesto que una unidad de recuperación permitirá extraer de un sistema más refrigerante a base de fluorocarbono que cualquier otro método que se pueda emplear, su utilización debe considerarse la norma y no la excepción. Los contratistas, técnicos y propietarios de los equipos deben asegurarse con tiempo de que podrán disponer del equipo de recuperación necesario. Su disponibilidad, refinamiento, variedad y demanda están en aumento y esto da lugar a que se utilicen más ampliamente. Al igual que con las bombas de vacío, las unidades de recuperación funcionarán de modo más eficiente si la longitud de las mangueras de conexión es la más corta posible y su diámetro el más ancho posible. Un diámetro de 3/8" para la manguera debería ser la medida mínima pero, preferiblemente debe ser de 1/2". De cualquier manera, no debe utilizarse como excusa no emplear una unidad de recuperación simplemente porque no se le puede colocar próxima al sistema. Si hay que utilizar mangueras más largas, todo lo que sucederá es que la operación de recuperación tomará más tiempo. No hay ninguna razón aceptable ni excusa para dejar que los refrigerantes a base de fluorocarbono se escapen en el ambiente. METODOLOGÍA PARA RECUPERAR GASES La recuperación del gas refrigerante es la fase inicial para reparar o darle servicio a un equipo HVAC&R. Esto significa transferir el gas refrigerante, desde el sistema de refrigeración, hasta un cilindro recuperador. Cuando el refrigerante recuperado no está contaminado (a pesar de la quemadura de un compresor hermético o semihermético, u otra causa), se puede cargar nuevamente al sistema, una vez concluida la reparación del
301 mismo. Si el gas recuperado presenta impurezas, antes de recargarlo al sistema debe pasar por un proceso de reciclado en sitio. Para recuperar gas refrigerante existen las siguientes formas: 1. Recuperar el refrigerante en fase líquida. 2. Recuperar el refrigerante en fase gaseosa. 3. Recuperar líquido y vapor, sin separar el aceite del refrigerante (éste se va al cilindro recuperador tal cual se saca del sistema). 4. Recuperar líquido y vapor, separando el aceite del refrigerante. Estas maneras de efectuar la recuperación poseen sus bondades y virtudes: El método de recuperación de refrigerante líquido es bastante rápido de hacer, pero deja vapor en el sistema. En la forma de sólo vapor, la recuperadora retira todo el refrigerante, pero es considerablemente más lenta. Las recuperadoras que separan el aceite de sistemas de refrigeración o de aire acondicionado, no necesariamente son mejores de las que no lo hacen. Algunos tipos de equipos de recuperación necesitan de un proceso de vacío previo antes de cada uso, sobre todo cuando se va a cambiar de gas refrigerante, por ejemplo, si se recupera R-12 de un sistema, y se va a recuperar R-22 de otro. Se deberá utilizar otro tanque recuperador para el R-22 al que hay que practicarle un vacío previo de al menos 1000 micrones. También hay que hacer un vacío previo de 1000 micrones a la máquina recuperadora. PROCEDIMIENTO DE RECUPERACIÓN DE GAS Verter el refrigerante en los tanques recuperadores es un procedimiento arriesgado. Se debe hacer usando el método descrito por el fabricante del refrigerante. Hay que tener mucho cuidado de: .-No llenar el cilindro en exceso. .-No mezclar refrigerantes de diferente graduación ni poner refrigerante de un tipo en un cilindro cuya etiqueta está marcada para otro tipo. .-Utilizar únicamente cilindros limpios, exentos de toda contaminación de aceite, ácidos, humedad, etc. .-Verificar visualmente cada cilindro antes de usarlo y asegurarse de que se compruebe regularmente la presión de todos los cilindros. .-Que el cilindro de recuperación tenga una indicación específica según el país a fin de no confundirlo con un recipiente de refrigerante virgen. .-Que los cilindros tengan válvulas separadas para líquido y gas, y estén dotados de un dispositivo de alivio de la presión. Para hacer más rápida la recuperación de gas, hay que mantener frío el tanque recuperador durante todo el proceso. Esto se puede lograr colocándolo en una cubeta con hielo. Mientras más frío esté el tanque, la presión del gas disminuye, pero si el equipo de donde se está recuperando el gas está a una temperatura ambiente, entonces el proceso de recuperado es más lento. Como procedimiento previo a la recuperación de gas debe revisarse la posición de todas las válvulas y, si aplica, se debe verificar el nivel del aceite del compresor de la recuperadora. Es aconsejable recuperar el refrigerante líquido en un tanque recibidor. Debe recuperarse el líquido primero y después el vapor. Recuperar el refrigerante en fase gaseosa deja aceite en el sistema, minimizando la pérdida del mismo. Cuando el compresor del sistema en mantenimiento no funciona, hay que entibiar el cárter del compresor. Esto contribuye a liberar el refrigerante atrapado en el aceite. Recuperación en fase líquida El refrigerante líquido puede ser recuperado por técnicas de decantación, separación o "push/pull" (succión y retroalimentación), con el consiguiente arrastre de aceite.
302 Las operaciones de "push/pull" se llevan a cabo usando vapor del cilindro para empujar el refrigerante líquido fuera del sistema. Se conecta una manguera desde el puerto de líquido de la unidad, cuyo refrigerante se requiere extraer, a la válvula de líquido en el tanque recuperador. Se conecta otra manguera desde la válvula de vapor del tanque recuperador a la entrada de la succión de la máquina recuperadora y, finalmente, se conecta una tercera manguera desde la salida o la descarga de la máquina recuperadora al puerto de vapor del equipo. El tanque recuperador succionará el refrigerante líquido (movimiento pull) de la unidad HVAC&R, cuando la máquina recuperadora haga disminuir la presión del cilindro. El vapor succionado del tanque recuperador por la recuperadora será entonces empujado de vuelta (movimiento push), es decir, comprimido hacia el lado que corresponde al vapor en la unidad HVAC&R desactivada. Cuando la mayoría del refrigerante haya sido cargado del sistema al tanque recuperador, la recuperadora comenzará a ciclar, controlada por su presostato de baja presión de succión, removiendo el resto del refrigerante en forma de vapor. Cuando la recuperadora ya no continúe ciclando y se detenga por completo, se habrá recuperado todo el refrigerante posible. Recuperación en fase gaseosa La carga de refrigerante también se puede recuperar en forma de gas. En los grandes sistemas de refrigeración esto exigirá más tiempo que cuando se transfiere líquido, esto se debe a que el flujo de gas refrigerante es menor en fase gaseosa
303 Las mangueras de conexión entre las unidades de recuperación, los sistemas y los cilindros de recuperación deben ser de la longitud mínima posible así como del diámetro máximo posible, a los fines de aumentar el rendimiento del proceso. El refrigerante, en fase de vapor, es normalmente aspirado por la succión de la máquina recuperadora y, una vez condensado, es enviado al tanque recuperador. Recuperación líquido y vapor Resulta relevante conocer el tipo y la cantidad de refrigerante que se va a recuperar. Siempre que sea posible, previamente hay que retirar las válvulas pivote o válvulas Schrader de los puertos de servicio. Es buena práctica de refrigeración utilizar mangueras con válvulas de bola integradas. Siempre es mejor tratar de retirar primero el líquido del sistema y después seguir con el vapor restante. Esta acción va a posibilitar la aceleración de la velocidad de recuperación del gas.
Con grandes cantidades de refrigerante, es mejor utilizar el método "push/pull", ya que es tres veces más rápido que hacerlo directamente. Cuando sea posible, es recomendable
304 recuperar gas del lado de alta y del lado de baja presión del sistema y utilizando mangueras cortas para el servicio. Mangueras largas aumentan el tiempo del proceso. Si al comenzar a retirar líquido del sistema, el compresor suena hay que saber que eso lo daña reduciendo notablemente su vida útil. Es poco usual que pase, y no debe ocurrir bajo un procedimiento normal. Siempre debe hacerse la recuperación del lado de vapor en el tanque recuperador, esto
reduce la posibilidad de la presencia de refrigerante líquido remanente en las líneas. Hacerlo así garantiza un proceso más limpio. Durante la recuperación de gas, al momento de retirar las mangueras, pudiera salir una línea de refrigerante líquido al terminar. El utilizar un filtro deshidratador en todos los procesos descritos, es una protección para la recuperadora. Esta recomendación adquiere relevancia, en particular, cuando se recupere gas refrigerante de un sistema en que se quemó un compresor. TECNOLOGÍAS DE RECICLAJE El reciclaje siempre ha sido parte de las prácticas de servicio en refrigeración. Los diversos métodos varían del bombeo del refrigerante hacia un recipiente, con mínima pérdida, hasta la limpieza del refrigerante quemado mediante filtros secadores. Hay dos tipos de equipos en el mercado: el primero se denomina de paso simple y el otro es de pasos múltiples.
305 Máquinas recicladoras de paso simple: Estos aparatos procesan el refrigerante a través de filtros secadores y/o mediante destilación. En muchos casos la destilación no conviene y la separación sería mejor. En este método se pasa de una vez del proceso de reciclaje a la máquina y de ésta al cilindro de depósito.
Máquinas de pasos múltiples: Éstas recirculan el refrigerante recuperado muchas veces a través de filtros secadores. Después de cierto tiempo o de cierto número de ciclos, el refrigerante se transfiere a un cilindro de almacenamiento. El tiempo no constituye una medida fiable para determinar en qué grado el refrigerante ha sido bien reacondicionado, debido a que el contenido de humedad puede variar. Filtrado de pasos múltiples La persona que esté utilizando el equipo de reciclaje debe tener en cuenta varios problemas en esta instancia: primero ¿habrá que reincorporar el refrigerante al mismo sistema? Si el sistema debe ser desmantelado por ejemplo, hay que considerar otros factores. Si el refrigerante es reincorporado, se debe considerar la condición que posee el refrigerante. Cuando ocurre la separación del aceite del refrigerante, la gran parte de los contaminantes están en el mismo.
306 Las máquinas recicladoras de refrigerante utilizan en su mayoría filtros secadores para extraer toda humedad y acidez restantes así como las partículas. En general, se considera aceptable reincorporar este refrigerante al sistema. El verdadero problema se plantea cuando hay quemadura en el compresor. Esto sucede cuando se produce una falla eléctrica dentro del compresor del sistema de refrigeración y puede deberse a una diversidad de factores. La contaminación del refrigerante en este caso puede variar entre ligera y grave pero quien causa verdaderos problemas es el aceite. TECNOLOGÍAS DE REGENERACIÓN La regeneración consiste en tratar un refrigerante para llevarlo al grado de pureza correspondiente a las especificaciones del refrigerante virgen, todo ello verificado por un análisis químico. A fin de lograr esto, como la máquina que se utilice debe cumplir con la norma ARI 700-93 (Tabla 3). Todos los fabricantes de refrigerantes así como de equipo recomiendan que el nivel de pureza del refrigerante regenerado sea igual al del refrigerante virgen. El elemento clave de la regeneración es que se efectúe una serie completa de análisis y que el refrigerante sea sometido a reprocesamiento hasta poder satisfacer las especificaciones correspondientes al refrigerante virgen. Hay muchos tipos diferentes de equipos que pueden lograr el nivel de pureza pero es importante recordar, y esto debe verificarse con los fabricantes del equipo, que el refrigerante regenerado satisfaga las especificaciones correspondientes al refrigerante virgen. Existen unidades comerciales para utilizar con el R-12, R-22, R-500 y R-502 que están diseñadas para el uso continuo exigido en un procedimiento de recuperación y reciclaje de larga duración. Unidad de regeneración Este tipo de sistema puede describirse así: .-El refrigerante es admitido en el sistema ya sea gaseoso o líquido. .-El refrigerante entra en una gran cámara única de separación donde la velocidad se reduce radicalmente, esto permite que el gas a alta temperatura se eleve. Durante esta fase, los contaminantes (astillas de cobre, carbón, aceite, ácido y otros) caen al fondo del separador para que se extraigan durante la operación de "salida" del aceite. .-El gas destilado pasa al condensador enfriado por aire y cambia a líquido. .-El líquido pasa a la(s) cámara(s) de depósito incorporada(s), donde se le baja la temperatura en aproximadamente unos 56º C (100º F) a una temperatura de subenfriamiento de 3º C a 4º C (38º F a 40º F). .-Un filtro secador reemplazable en el circuito elimina la humedad mientras continúa el proceso de limpieza para eliminar los contaminantes microscópicos. .-Si se enfría el refrigerante, la transferencia puede facilitarse cuando se efectúa a cilindros externos que se encuentran a la temperatura ambiente. MANIPULACIÓN SEGURA DEL REFRIGERANTE RECUPERADO Familiarizarse con el equipo de recuperación, leer el manual del fabricante y poner en aplicación todos los métodos prescritos y las instrucciones cada vez que se utilice el equipo, son las medidas principales para garantizar un proceso seguro de tratamiento del gas. Las recomendaciones acertadas son: .-Los refrigerantes líquidos pueden producir quemaduras por el frío. Evitar la posibilidad de contacto utilizando guantes adecuados y vestimenta o camisas de manga larga. .-El refrigerante que se está recuperando puede provenir de un sistema muy contaminado. El ácido es uno de los productos de descomposición; puede haber tanto ácido clorhídrico como fluorhídrico (el ácido fluorhídrico es el único que puede atacar el vidrio). Debe tenerse sumo cuidado de que el aceite que se derrame de los vapores del refrigerante, no
307 entre en contacto con la piel ni la superficie de la ropa al efectuar el servicio del equipo contaminado. .-Usar siempre ropa e implementos de protección como anteojos de seguridad, calzado protector, guantes, casco protector, pantalones largos y camisas de manga larga. .-Los gases del refrigerante pueden ser nocivos si se inhalan. Se debe evitar la absorción directa y disponer siempre de ventilación a nivel bajo. .-Asegurarse de que toda la alimentación eléctrica esté desconectada y que el equipo en el que se procederá a la recuperación no tenga nada en funcionamiento. Desconectar y dejar cerrada la alimentación con un dispositivo de cierre aprobado. .-No exceder nunca el nivel seguro de peso del líquido del cilindro que se basa en el peso neto. La capacidad máxima de todo cilindro en el 80% del peso bruto máximo. .-Cuando se mueva un cilindro, utilizar un equipo apropiado dotado de ruedas. Asegurarse de que el cilindro esté firmemente ajustado con correas cuando el equipo es un pequeño carro de mano. Nunca hacer rodar el cilindro sobre su base o acostado de un lugar a otro. .-Utilizar mangueras de calidad superior. Asegurarse de que estén unidas correcta y firmemente. Inspeccionar todas las uniones de mangueras fuertemente. .-Las mangueras y los alargues eléctricos presentan el riesgo de que se pueda tropezar con ellos. Prevenir un accidente de este tipo colocando barreras y carteles apropiados. Ubicar las mangueras donde el riesgo sea mínimo. .-Nunca debe calentarse un cilindro con un soplete de flama abierta. .-Colocar etiquetas en el cilindro o recipiente/contenedor de conformidad con lo que especifica la reglamentación. .-Si se trata de un trabajo de regeneración, ponerse en contacto con la planta de regeneración de preferencia para hacer los arreglos necesarios para el transporte. .-Asegurarse que todos los cilindros están en condición segura, tapados como corresponde y con la debida identificación. CONSIDERACIONES PARA EFECTUAR UN CAMBIO DE GAS No se recomienda el cambio de gas refrigerante en sistemas en donde los compresores hayan sido fabricados antes de 1973. Esto se debe a diferencias en los materiales usados para aislar al motor, cuya compatibilidad con los nuevos refrigerantes y lubricantes no ha sido evaluada. En sistemas largos se recomienda no cambiar el aceite a las 24 horas, es mejor esperar unos cinco días, para impregnar todo el sistema más eficientemente con el nuevo lubricante. Es importante considerar que los refrigerantes con un potencial alto de agotamiento de la capa de ozono, ya no estarán disponibles en el mercado, por lo que es necesario hacer la reconversión o sustitución de refrigerantes, para usar únicamente los que tengan un PAO bajo o nulo. Cuando se tenga el caso de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado con compresor hermético de R-12 sin gas, precargado con aceite alkilbenceno, sólo se tiene que hacer vacío y proceder a cargarlo con una mezcla. 10.4.16 CAMBIO DE REFRIGERANTE EN UNA INSTALACIÓN Se trata de cambiar en una instalación un refrigerante agresivo con el medio ambiente con otro que no lo sea. Solamente efectuaremos esta operación si en el circuito existen fugas de gas. Es condición imprescindible que el compresor sea compatible con el nuevo refrigerante y con el nuevo aceite. De no ser así estaremos obligados a cambiar también el compresor. El procedimiento es el siguiente:
308 Ponemos el sistema en marcha y anotamos las presiones y temperaturas de trabajo Aislamos el compresor del circuito Extraemos totalmente el aceite del compresor si es mineral (MO) o aquilbencenico (AB) Ponemos aceite ester (POE). Haremos el vacío del compresor Abrimos las llaves del AP y BP del compresor Haremos trabajar a la instalación entre 5 y 15 h. Dependiendo del volumen de esta Comprobamos la cantidad de aceite MO o AB que aun contiene el sistema, si supera el 3% repetimos la operación, desde el punto 2 hasta el punto 7 Una vez alcanzado menos del 3% de aceite MO o AB. Recuperamos el refrigerante para reciclar Cambiamos el filtro Sustituir la válvula de expansión para el nuevo refrigerante Efectuamos el vacío Cargamos con el nuevo refrigerante. La experiencia demuestra que efectuando dos cambios de aceite el resultado es el expuesto en esta tabla:
10.6 Comprobación de la carga de refrigerante en equipos de aire acondicionado IMPORTANTE: tener sobre todo en consideración la temperatura de descarga del compresor
309 Con ello se consigue que, aunque con carga de refrigerante corregida, pueda tener las consideraciones de funcionamiento descritas a continuación. .- CARGA CORRECTA SI: Valores de sobrecalentamiento de 6/8 ºC y Subenfriamiento de 4/6ºC con temperatura de descarga del compresor de 30/40 ºC por encima de la temperatura de condensación (estos valores indican una concentración de refrigerante en el condensador, probablemente por una temperatura de aire externo particularmente frio y aire interior bastante caliente). Valores de sobrecalentamiento de 2/4 ºC y Subenfriamiento de 0/3 ºC con temperatura de descarga del compresor de 20/25 ºC por encima de la temperatura de condensación (estos valores indican una temperatura de aire interior frio y temperatura externa caliente). .- CARGA NO CORRECTA SI: Valores de sobrecalentamiento de 6/8 ºC y Subenfriamiento de 0/2ºC con temperatura de descarga del compresor de 40/50 ºC por encima de la temperatura de condensación (estos valores indican una carga de gas refrigerante insuficiente). Valores de sobrecalentamiento de 0/2 ºC y Subenfriamiento de 4/6oc con temperatura de descarga del compresor de 15/20 ºC por encima de la temperatura de condensación (estos valores indican sobrecarga de gas refrigerante con un probable retorno de liquido al compresor). La escarcha en parte de la batería del evaporador y línea de retorno al compresor, indican una temperatura de evaporación del refrigerante por debajo de la congelación del agua por falta de carga de gas refrigerante (Subenfriamiento muy bajo -5/0 ºC). NOTA: seguir las indicaciones de los fabricantes, con la carga de gas refrigerante indicada en la placa de características y suplemento de carga en función de las distancias de las tuberías de interconexión. 10.7 Controles, regulaciones y trabajos de mantenimiento No sólo cuando se presentan averías, sino también a intervalos regulares, deben efectuarse controles y trabajos de mantenimiento en las instalaciones frigoríficas. Sin embargo, deben efectuarse solamente los trabajos que no anulen la garantía del fabricante. A continuación se indican los trabajos más importantes. Trabajos de control: 1.- Medición de la presión de evaporación, condensación y en caso necesario de la intermedia. Para ello tomar un manómetro con la escala suficientemente grande, de acuerdo con el refrigerante empleado. El manómetro debe someterse a carga lentamente. Los golpes de presión deben evitarse cerrando la válvula incorporada a la tubería de medición. 2.- Medición de las temperaturas de sobrecalentamiento de los lados de aspiración y presión del compresor. 3.- Medición de la temperatura de la salmuera o del aire. 4.- Medición de la presión del aceite del compresor. 5.- Medición de la densidad de la salmuera y del pH. 6.- Comprobación del calentamiento del motor y del arranque del mismo. 7.- Comprobación de la correcta toma de tierra de los aparatos eléctricos. 8.- Control de la formación de escarcha de los elementos refrigeradores. 9.-Control visual del estado general de la instalación, incluyendo la instalación eléctrica, así como los artículos a refrigerar. 10.- Comprobación de la entrada de aire fresco en la cámara frigorífica. 11.- Control de las fugas: Las fugas se reconocen a menudo por las manchas de aceite que se extienden en los puntos donde hay escape.
310 Si las fugas son grandes se observan ruidos de burbujas y en las instalaciones de amoníaco se produce un fuerte olor. Para detectar fugas pequeñas se emplean los métodos siguientes, según sean los refrigerantes utilizados. En las instalaciones de NH3 se localizan las fugas con una varilla de cristal humedecida con ácido clorhídrico. Si hay fuga se forma una niebla blanca. Otro método es emplear papel tornasol rojo humedecido, que con el amoníaco se colorea de azul. En las instalaciones con Refrigerantes se recubren los puntos de unión con una solución de jabón. Si hay fuga se forma una burbuja o espuma. Para proteger los retenes sensibles de los ejes, del ataque de la corrosión producida por la solución de jabón, debe engrasarse el cuello del eje que sobresale de la tapa del retén con grasa libre de ácidos. En las instalaciones de Refrigerantes puede emplearse también una lámpara especial. Esta lámpara puede funcionar con alcohol o con acetileno, y la presencia de una pequeña cantidad de refrigerante se reconoce por la coloración verde de la llama. Debido a la sensibilidad de la lámpara es necesario ventilar bien el local. Si el escape de refrigerante es grande, la llama se colorea de azul y se forma un humo mordiente y venenoso… El detector de halógeno, un aparato eléctrico muchas más sensible, se aplica principalmente en las instalaciones pequeñas. Es lógico que durante la búsqueda de fugas la instalación debe de estar parada, y en todas sus piezas debe existir una sobrepresión. Para localizar fugas en depósitos abiertos puede usarse petróleo y tiza. La fisura más fina facilita la penetración del petróleo, que pasa al otro lado de la pared del depósito manchando la tiza. Control del almacenamiento seco y hermético al aire, del aceite y productos de secado. Comprobar si se han colgado en sitio visible y accesible las normas de comportamiento en caso de avería, y si se dispone de instrucciones de manejo. Es recomendable llevar un libro de registro en el que se anoten los resultados del control, averías, y reparaciones realizadas. Éste libro se guarda junto a la instalación. 10.10 Trabajos de mantenimiento Según sea la necesidad deben realizarse los siguientes trabajos de mantenimiento: 1.- Limpiar en general la instalación. 2.- Limpiar el condensador refrigerado por aire. 3.- Limpiar los canales de aire, las aberturas de entrada y salida de aire, así como la tapa del ventilador del motor. 3.- Cambiar el aceite siguiendo las instrucciones del fabricante del compresor. 5.- Engrase de los rodamientos del electromotor después de 1000 horas de funcionamiento. Para ello debe quitarse la tapa, limpiar cuidadosamente los rodamientos con petróleo e inyectar grasa para rodamientos libre de ácidos. 6.- Comprobar los aros de fricción y las escobillas. Cuando se cambien las escobillas emplear si es posible otras del mismo material. 7.- Engrase de los cojinetes de los motores de ventiladores y bombas. 8.- Cambiar las correas o frotarlas con estearina y tensarlas. 9.- Comprobar los cartuchos secadores y rellenarlos. 10.- Renovar el aire del condensador (incondensables). La eliminación de gases extraños de las instalaciones frigoríficas se hace después de una largo tiempo de parada (20 a 60 minutos). Para ello el condensador o colector debe estar provisto de un dispositivo de dirección. Los gases extraños que se encuentran en la instalación se acumulan en la parte superior del condensador o del colector. Desde allí pueden salir al exterior (no en la sala de máquinas). En las instalaciones de amoníaco se prevé una eliminación continua de gases extraños. En el dispositivo de dirección, la mezcla de gases extraños y NH3 es conducida a través de un refrigerador, con el fin de
311 condensar el NH3 y devolverlo al colector o al condensador. El gas extraño es conducido como medida de seguridad a un recipiente con agua por una válvula de escape. 11.- Limpiar los tubos de agua del condensador. Debido a la suciedad y a los depósitos de cal, los tubos de los condensadores refrigerados por agua se juntan. Al disminuir la transmisión de calor baja notablemente el rendimiento del condensador. 12.- Renovar el aceite. Incluso en las instalaciones con separador automático del aceite es aconsejable renovar el aceite del evaporador en intervalos de tiempo grandes. Las instalaciones de amoníaco poseen una válvula de salida en la parte inferior del evaporador, del refrigerador intermedio y del colector, que puede cerrarse con la ayuda de un dispositivo de cierre rápido. Con otros refrigerantes el evaporador sólo puede ser vaciado de aceite si previamente el refrigerante ha sido vaciado. El aceite que se encuentra en la cámara frigorífica se acumula en la parte inferior del evaporador, desde donde es eliminado directamente o bien es conducido por una tubería ascendente a la válvula de salida, que está ubicada en este caso en la parte superior. En el último sistema de vaciado de aceite debe crearse una sobrepresión en el evaporador que expulse el aceite e impida que el aire penetre en el interior, Esto se consigue inyectando una pequeña cantidad de refrigerante en el evaporador y dejando que se evapore. Durante la operación el evaporador debe calentarse, pues con baja temperatura no es ello posible. 13.- Descongelar el evaporador. 14.- Reforzar la salmuera 15.- Recubrir con talco las gomas de obturación de las puertas de la cámara frigorífica. 16.- Parar la instalación. Si la instalación debe pararse en una época fría del año, debe vaciarse el agua de los condensadores y de las culatas, cerrando herméticamente las bocas de salida del agua. También deben cerrarse las válvulas de paso del compresor. No debe olvidarse desconectar el interruptor principal y quitar los fusibles, para evitar una conexión involuntaria. 17.- Puesta en marcha después de un largo tiempo de parada. Después de un largo tiempo de parada, las máquinas deben ponerse de nuevo en marcha con gran cuidado. Fundamentalmente debe procederse previamente a cambiar el producto de secado y el aceite. El compresor debe ponerse en marcha primero con la válvula de paso de la aspiración cerrada, y si existe engrase a presión debe vigilarse la presión del aceite. Antes de la puesta en marcha no debe abrirse la entrada de agua de la refrigeración de la culata. Si se observa una fuerte formación de espuma de aceite en la mirilla del cárter del cigüeñal, la presión del aceite no llega a alcanzar la altura deseada. La válvula de paso no debe abrirse hasta que en el compresor se haya hecho el vacío y desaparecido la espuma. La válvula de paso debe abrirse despacio y con interruptores. 10.11 Trabajos de reparación Los trabajos de soldadura sólo pueden ejecutarse en los depósitos abiertos vacíos, y a ser posible en una atmósfera de nitrógeno. En los aparatos sometidos a presión debe eliminarse totalmente la presión antes de abrirlos. Después de efectuar un trabajo de reparación o una modificación, en depósitos de presión para los que es reglamentaria la recepción, es necesario proceder a una nueva recepción. La soldadura debe ser efectuada sólo por soldadores debidamente autorizados. Lo tubos cincados deben soldarse después de quitar el zinc por calentamiento. Los tubos estañados sueldan difícilmente, pues el estaño facilita la formación de poros en el cordón de soldadura. Después de soldar deben decaparse los depósitos con una solución de ácido clorhídrico o sulfúrico al 50% y a continuación neutralizarse. Estos trabajos deben encargarse a una firma especializada.
312 En los depósitos cerrados destinados a contener salmuera no se debe manipular con llama, pues a menudo contienen gases hidrógenos combustibles, que pueden hacer explosión al contacto con la llama. También existe peligro de explosión en el caso de mezcla de aceite y aire, a partir de los 270ºC. Para la prueba de presión de tuberías y depósitos no debe emplearse en ningún caso oxígeno, pues en combinación con el aceite es explosivo. 10.11.1 Vaciado del refrigerante Para vaciar la instalación de refrigerante se coloca una tubería desde el condensador a la botella en la que se ha hecho el vacío. La botella se coloca de pie y se enfría a baja temperatura con la ayuda de hielo o de bolsas de hielo seco. Al abrir la tubería, el refrigerante sometido a alta presión pasa del condensador a la botella. Si la corriente se interrumpe por la formación de burbujas de vapor, es que debe eliminarse el aire de la botella. Hay que tener en cuenta que la botella sólo puede llenarse hasta el 80%, pues en caso contrario se producirán presiones inadmisibles al menos calentamiento. Por medio de una balanza debe de comprobarse que no se ha sobrepasado la masa indicada en la botella. Si la botella se coloca sobre la balanza durante el llenado, la tubería de unión debe ser flexible. 10.11.2 Bloqueo de las tuberías En los trabajos de reparación en tuberías de agua y salmuera que no posean una válvula de paso en un lugar adecuado, la tubería puede cerrarse congelándola por medio de hielo seco. Experimentalmente se ha demostrado que un tubo de 2” se congela en unos 20 minutos. Cuidado con las fisuras en la tubería. 10.11.3Tuberías atascadas Los tapones en tuberías largas pueden detectarse inyectando nitrógeno. El punto atascado se reconoce porque detrás de él la tubería no se calienta o se calienta poco. 10.11.4 Averías de funcionamiento y su reparación Los datos que se exponen a continuación presuponen que la instalación, después de su puesta en marcha, satisface las condiciones exigidas y que se conoce el estado de funcionamiento. Las desviaciones respecto a este estado de funcionamiento son el criterio para determinar una avería. Antes de proceder a buscar una avería, debe comprobarse el funcionamiento del aparato de medición que ha servido para reconocerla. 10.11.5 Averías en el circuito de refrigerante Las averías más importantes y que se producen más a menudo, sus causas y las medidas a tomar para su corrección se detallan en las siguientes tablas.
313 Cuadro de averías de funcionamiento de instalaciones frigoríficas Causas Medidas a tomar para su corrección 1.1. Excesiva necesidad Disminuir la carga de calor, por de frío. ejemplo disminuyendo la renovación del producto; preenfriar o congelar los productos calientes en una cámara especial de enfriamiento, ó túnel; disminuir el caudal en los refrigeradores de líquido; reparar el aislamiento defectuoso. Reparar las válvulas; limpiar el filtro de aspiración; ajuste del reglaje de la potencia, o reparación de los aparatos de regulación defectuosos; control y reparación de tuberías 1.2. Potencia del defectuosas con válvulas de compresor demasiada seguridad o manuales para facilitar el pequeña. arranque. 2.1. Falta de Añadir refrigerante; eliminar atascos refrigeración. en las tuberías; reparar los aparatos de regulación y control defectuosos, tales como termómetro de ambiente, termostato de la salmuera, válvula magnética y válvula de expansión; reparar las fugas; elevar la prensión de condensación.
3. Temperatura de condensación elevada.
2. Temperatura de evaporación baja.
1. Temperatura de evaporación elevada.
.
2.2. Transmisión de calor defectuosa.
2.3. Potencia de compresión demasiado alta. 3.1. Presencia de gases extraños en el circuito del refrigerante. 3.2. Transmisión de calor defectuosa. 3.3. Necesidad excesiva de frío.
Eliminar el aceite del evaporador; descongelar el evaporador o el refrigerador de aire; reforzar la concentración de la salmuera; reparar el agitador de los refrigeradores de salmuera abiertos; reparar los ventiladores defectuosos y las bombas para los refrigerantes. Reparar el regulador de potencia. Purgar el aire de la instalación. Quitar la suciedad de las superficies de transmisión de calor del del condensador; aumentar el caudal de agua de refrigeración o del caudal de aire; disminuir el nivel de refrigerante en el condensador; comprobar y reducir en caso necesario la elevada temperatura del refrigerante. Véase 1.1.
314 4. Temperatura de condensació n baja. 5. Sobrecalent amiento bajo de los gases de aspiración en las bocas de aspiración del compresor. 6. Sobrecalent amiento elevado de los gases de aspiración en las bocas de aspiración del compresor. 7. Consumo excesivo de corriente por el motor del compresor.
4.1. Transmisión de calor excesiva. 4.2. Potencia de compresión demasiado baja. 4.3. Falta de refrigerante. 5.1. Excesivo paso de refrigerante hacia el evaporador.
Regulación del caudal de refrigerante; reparar el regulador del agua de refrigeración. Véase 1.2. Añadir refrigerante. Regulación de la válvula de expansión o reparación de la misma; disminuir la cantidad de refrigerante; reparar el regulador del nivel de líquido.
6.1. Paso defectuoso de refrigerante.
Regular la válvula de expansión o repararla; añadir refrigerante; eliminar los atascos en las tuberías.
7.1. Véase 1y3
Véase 1 y 3.
7.2. Avería mecánica en el compresor o en el accionamiento
Reparar el compresor o el accionamiento.
Los atascos, en particular de los órganos de regulación, pueden tener causas muy diferentes. En los primeros tiempos, después de la primera puesta en marcha de la instalación, prevalece como motivo la suciedad, que es la consecuencia de un montaje poco limpio. Un contenido demasiado alto de agua en el refrigerante conduce también a tascos motivados por congelación del agua en los puntos de estrangulamiento. Este tipo de atascos se reconocen porque si se eleva la temperatura por encima de 0ºC desaparecen. También en este caso puede ser motivo del atasco el montaje incorrecto o el excesivo contenido de agua en el refrigerante. Otra posible causa de atascos puede ser la precipitación de la parafina en los órganos de regulación, lo cual se produce por el empleo de aceite inadecuado en las instalaciones de Refrigerante. Esta causa se reconoce porque el atasco desaparece por regla general con temperaturas inferiores a 0ºC.
315 10.11.6 Humedad demasiado elevada del aire en la cámara de refrigeración La excesiva humedad del aire en la cámara de refrigeración conduce a la formación de una capa grasienta en la carne, que fomenta la aparición de bacterias en muchos alimentos. Además se producen daños en los muros de aislamiento. Como causas de la excesiva humedad del aire en la cámara de refrigeración pueden citarse: 1.- Tiempo de funcionamiento de la instalación demasiado corto, pues la caída calorífica es demasiado baja (temperatura exterior demasiado baja) 2.- Los cuerpos de refrigeración están congelados pues no se han descongelado desde hace bastante tiempo, por lo que la producción de frío y la precipitación de la humedad es defectuosa a pesar de que la instalación está funcionando en forma continua. 3.- Capas de aire estacionadas en la cámara de refrigeraciones motivadas por excesivo apilamiento de los alimentos o por elementos de la edificación, tales como puntales y paredes de separación, o también por tener unas secciones de paso del aire del refrigerador pequeño y por la colocación desfavorable del ventilador o por falso sentido de giro del mismo. 10.11.7 Humedad demasiada baja del aire en la cámara de refrigeración Si la humedad en la cámara de refrigeración es demasiado baja, se producen al cabo de poco tiempo notables pérdidas de masa de los alimentos que contienen agua, disminuyendo la calidad y su aspecto. Las causas son achacables a los siguientes defectos: 1.- Temperatura de evaporación demasiado baja y tiempo de funcionamiento demasiado largo. 2.- Caída de calor demasiado grande y también tiempo de funcionamiento demasiado largo. 10.11.8 Averías en el circuito del agua de refrigeración El agua de refrigeración con un grado de dureza demasiado elevado o con alto contenido de hierro ocasiona depósitos en las tuberías y en las superficies de transmisión de calor, la cual disminuye notablemente. El funcionamiento de los aparatos de regulación y control del circuito de agua de refrigeración está también en peligro. Es preciso tratar previamente estas aguas. El funcionamiento correcto de las bombas de agua de refrigeración es influenciado por la aspiración de aire como consecuencia de fugas en la tubería de aspiración, filtro de aire atascado, prensaestopas o válvula de pie con fugas. Por otra parte, la presencia de aire en el circuito del agua de refrigeración fomenta la corrosión. 10.11.9 Averías en el circuito de la salmuera Para que las bombas de salmuera funcionen correctamente debe ponerse atención en que las prensaestopas y las tuberías de aspiración no tengan fugas, y en que el filtro de aspiración no esté atascado. La presencia de aire en el circuito de la salmuera produce una fuerte corrosión y un enfriamiento irregular. Si hay que reforzar la salmuera debe usarse siempre un producto del mismo fabricante. Debe comprobarse regularmente la densidad el pH, así como que vuelve al valor efectivo en caso de desviaciones. 10.12 TRANSMISIÓN DE MOTORES/VENTILADORES POR CORREAS Con el fin de que los equipos puedan satisfacer la mayor parte de las exigencias de instalación, los ventiladores centrífugos y motores eléctricos que están acoplados con sistemas de transmisión con correa, deben de cumplir unos requisitos mínimos. Los componentes de dicho sistema de transmisión (correa, motor eléctrico y poleas) son fiables y de mantenimiento reducido; no obstante, se les debe controlar a intervalos regulares para evitar la necesidad de recurrir a operaciones de mantenimiento extraordinario. A continuación se indica una lista de las condiciones de uso que se han de evitar.
316 - Correa salida de la garganta. - Correa que toca el fondo de la garganta. - Correas de longitud desigual (solo en el caso en que haya más de una correa instalada). - Tensión insuficiente Es de particular importancia controlar la tensión de la correa. Una tensión insuficiente es causa de deslizamientos y del consiguiente recalentamiento de
la correa, que determina una sensible reducción de la vida útil de la misma. - Tensión excesiva. Una tensión demasiado elevada somete la correa a esfuerzos superiores a los admitidos, que reducen la duración de la misma y desarrollan una carga excesiva en los soportes. La tensión de la correa se puede variar regulando el tornillo sin fin de la corredera sobre la cual se apoya el motor, mediante una llave de tubo o fija. La correa está correctamente tensada cuando se respetan las distancias indicadas en el esquema anexo Cualquiera de las situaciones indicadas a continuación puede causar un deterioro prematuro de la polea. - Poleas desalineadas. - Poleas no paralelas. - Polea torcida. - Polea demasiado pequeña. - Polea rota. - Polea excéntrica o vacilante. - Polea consumida. - El polvo, la grasa u otra suciedad depositados entre las superficies de la correa y de las poleas pueden ser causa de funcionamiento anómalo del sistema. - Humedad elevada. - MOTOR ELÉCTRICO La limpieza periódica del motor eléctrico garantiza una mayor duración del mismo, ya que aumenta la capacidad de la carcasa de disipar el calor generado. Las ranuras de paso del aire de enfriamiento deben mantenerse siempre libres de obstrucciones. Los cojinetes en buenas condiciones determinan bajos valores de fricción y, como consecuencia, mantienen la absorción eléctrica dentro de los valores mínimos con evidentes ventajas para el motor. Un control periódico para determinar la presencia de ruidos o zumbidos sospechosos puede evitar la necesidad de realizar operaciones de mantenimiento.
317
Enfriados por aire
Presión excesiva. enfriados agua y aire
- VENTILADOR Una limpieza general del ventilador realizada con una cierta frecuencia garantizará el paso del aire y, por tanto, el rendimiento. Los cojinetes en buen estado determinan bajos valores de fricción y, por consiguiente, también: - absorción eléctrica reducida, con beneficios para el motor eléctrico; - pocas posibilidades de desgaste excesivo de la correa de transmisión. Un control periódico para determinar la presencia de ruidos o zumbidos sospechosos puede evitar la necesidad de realizar operaciones de mantenimiento. Si los antivibradores de goma sobre los cuales está colocado el motor/ventilador se encuentran en buenas condiciones, se transmitirán pocas vibraciones a la estructura portante de la unidad y la sonoridad se mantendrá reducida. Un control periódico de los antivibradores puede evitar que se produzcan vibraciones o ruidos anormales. Cuadro de Problemas Condensación PROBLEM MOTIVO PROBABLE SOLUCIÓN A 1. Aire o gases no condensables 1. Purgar el condensador, arrancar en la instalación de y dejar funcionar hasta alcanzar refrigeración. temperatura de funcionamiento. 2. Superficie demasiado 2. Sustitución por uno más grande. pequeña. 3. Sacar refrigerante hasta presión 3. La instalación contiene de condensación normal. El visor ha demasiado refrigerante. de estar siempre lleno. (Acumulación de refrigerante en el condensador). 4. La regulación de la presión de 4. Regular a la presión correcta. condensación regulada a una presión alta. 1. Suciedad en la superficie 1. Limpiar el condensador. exterior del condensador. 2. Motor de ventilador o aspas con defecto. 2. Cambiar aspas, motor, o ambas. 3. Acceso de aire al 3. Retirar impedimentos o trasladar condensador demasiado de situación. restringido. 4. Temperatura ambiente 4. Cambio lugar, ventilación demasiado alta. adecuada. 5. Dirección contraria del aire a través del condensador. 5. Cambiar sentido rotación del 6. Cortocircuito de aire entre el ventilador. Corriente de aire se lado de presión y aspiración del dirige al condensador y luego al ventilador del condensador. compresor. 6. Montar un conducto adecuado, si es posible, dirigido hacia el exterior.
Presión baja enfriados por agua
Enfriados por aire
2. Baja carga del evaporador. 3. Presión de aspiración demasiado baja, debido a la falta de líquido en el evaporador. 4. Las válvulas de aspiración o de descarga del compresor tengan posibles fugas. 5. El regulador de presión de condensación ajustado a una presión demasiado baja. 6. Recipiente no aislado y situado en posición fría con relación al condensador.(El recipiente actúa como condensador)
Presión baja enfriados aire o agua
Enfriados por aire
Enfriados por agua
318 1. La temperatura del agua de enfriamiento es demasiado alta. 2. El caudal de agua es demasiado pequeño. 3. Sedimentos, suciedad en interior tuberías. 4. Bomba de agua de enfriamiento defectuosa o fuera de servicio. 1. Superficie demasiado grande.
1. Temperatura de aire de enfriamiento demasiado baja. 2. Caudal de aire hacia el condensador demasiado grande. 1. Caudal de agua demasiado grande. 2. Temperatura del agua demasiado baja.
1. Bajar temperatura del agua. 2. Aumentar el caudal. Estudiar si se puede utilizar una válvula automática. 3. Limpiar tuberías con productos adecuados. 4. Cambiar bomba de agua de enfriamiento en caso necesario. 1. Establecer regulación de condensación. 2. Establecer regulación de condensación. 3.Encontrar la avería en el tramo entre condensador y válvula termostática 4. Reemplazar placas y platos de válvulas.
5. Ajustar el regulador de presión de condensación a su presión correcta. 6. Cambiar recipiente de lugar o proveerlo de una cubierta aislante adecuada. 1. Regular presión de condensación. 2. Reemplazar ventilador por una más pequeño; regular velocidad del motor. 1. Montar válvula presostática de agua o regular la existente. 2. Reducir flujo de agua, eventualmente con válvula presostática de agua.
Nivel de líquido en el recipiente bajo
Temperatura de linea de descarga baja
Temperatura de linea de descarga alta
Presión inestable
319 1. Presostato de arranque/parada del ventilador con diferencial grande. Podrá producir vapor en línea de líquido después de arranque, a causa de refrigerante en el condensador. 2. La válvula termostática es inestable. 3. Avería en las válvulas de control de condensación (orificios demasiado grandes) 4. Presión de aspiración inestable. 1. Presión de aspiración demasiado baja, por: a) Falta de líquido en evaporador. b) Carga de evaporador demasiado baja. c) Fugas en los platos de las válvulas de aspiración y descarga del compresor. d) Recalentamiento alto: intercambiador de calor o acumulador de aspiración. . 1. Paso del refrigerante líquido al compresor (válvula termostática ajustada a un recalentamiento bajo o bulbo mal situado) 2. Presión de condensación demasiado baja. 1. Falta de líquido refrigerante en la instalación. 2. Sobrecarga del evaporador.
1. Diferencial a valor más bajo; usar regulación con válvula de control de condensación o utilizar regulador de velocidad del ventilador.
2. Ajustar la válvula a más recalentamiento o cambiar el orificio a uno menor. 3. Cambiar las válvulas a más pequeñas. 4. Ver “Presión de aspiración inestable”. 1. Localizar la avería en el tramo desde el recipiente hasta la línea de aspiración. (Ver “Presión de aspiración baja”) Cambiar platos de válvulas en el compresor. Suprimir intercambio de calor, seleccionar uno más pequeño.
Ver “Presión de condensación demasiado baja”
1. Averiguar causa (fuga, sobrecarga evaporador). Subsanar averías y recargar la instalación si es necesario. 2. Situar el recipiente junto al condensador. Condensadores enfriados por aire: Establecer la regulación de presión de condensación regulando velocidad del ventilador con p.ej. un convertidor de frecuencia.
Enfriamien to pequeño
Nivel de líquido en recipiente alto. Enfriamien to normal.
320
Filtro secador frío, posibles gotas de rocío o escarcha.
Demasiada carga de líquido en la instalación.
Vaciar refrigerante, de modo que la presión de condensación siga normal y la mirilla del visor esté sin vapor.
1. Atascamiento parcial de un componente en la línea de líquido.
Localizar el componente, limpiarlo o cambiarlo.
1. Atasco parcial del filtro secador.
1. Averiguar si hay impurezas en la instalación, limpiar si es necesario y cambiar el filtro secador. 2. Averiguar si hay humedad o ácidos en la instalación, limpiar si es necesario, cambiar filtro secador, varias veces si es necesario. En caso de contaminación por ácidos: cambiar el líquido refrigerante y la carga de aceite, montar un filtro secador con cartucho intercambiable en la línea de aspiración. 1. Averiguar si hay presencia de fugas en la instalación. Reparar y recargar si es necesario. 2. Averiguar si hay presencia de ácidos en la instalación. Cambiar el filtro secador varias veces si es necesario. 3. En casos extremos, puede ser preciso cambiar el líquido refrigerante e incluso el aceite. Limpieza completa de la instalación si es necesario.
2. Filtro secador saturado total o parcialmente con agua o ácidos.
Visor de líquido descolorido amarillo.
Humedad en la instalación.
Visor liquido marrón o negro
Impurezas en forma de pequeñas partículas en la instalación.
Cambiar el visor de líquido y el filtro secador.
Burbujas de vapor en el visor delante de la válvula termostática
321 1. Subenfriamiento pobre por caída de presión en línea de líquido, puede ser causada por: a) Extrema longitud de línea de líquido en relación con su diámetro. Línea de líquido con diámetro demasiado pequeño. b) Curvas en línea de líquido. c) Atascamiento parcial de filtro secador. 2. Falta de Subenfriamiento de líquido a causa de penetración de calor en la línea de líquido, que puede ser ocasionada por alta temperatura alrededor de la misma. 3. Condensadores enfriados por agua: Subenfriamiento demasiado pequeño a causa de dirección contraria del caudal del agua de enfriamiento. 4. Presión de condensación demasiado baja. 5. Válvula de salida del recipiente pequeña o no abierta completamente. 6. Demasiada caída de presión hidrostática en la línea de líquido (demasiado desnivel entre la válvula termostática y el recipiente). 7. Presión de condensación defectuosa: acumulación de líquido en el condensador. Si se regula la presión de condensación con arranque/parada del ventilador del condensador, puede aparecer vapor en la línea de líquido durante algún tiempo después de la puesta en marcha del ventilador.
1 a) Cambiar la línea de líquido por otra de diámetro conveniente. b) Cambio curvas. c) Buscar impurezas en instalación, limpiar si es necesario y cambiar filtro secador.
2 Reducir la temperatura ambiente; instalar intercambio de calor líquido y aspiración; aislar línea de líquido del entorno junto a la línea de aspiración. 3 Intercambiar la entrada y la salida del agua de enfriamiento. (Tiene que haber corrientes opuestas entre el agua y el líquido refrigerante). 4 Ver “Presión de condensación baja”. 5 Reemplazar la válvula o abrirla completamente. 6 Instalar un intercambiador de calor entre la línea de líquido y la de aspiración antes de la subida de línea de líquido. 7 Reemplazar o ajustar el regulador de condensación a su valor correcto. Si es necesario cambiar la regulación instalando válvulas reguladoras de presión de condensación o con un regulador de velocidad.
322 Burbujas de vapor en el visor delante de la válvula termostátic a Enfriadore s de aire. evaporador bloqueado de escarcha Evaporado r dañado Excesiva humedad de aire en la cámara. t. ambiente normal
Humedad del aire en la cámara baja
Temperatu ra del aire en la cámara frigorífica demasiado alta.
Falta de líquido en la instalación.
Recargar instalación, primero asegúrese que ninguna de las averías citadas en 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 estén presentes. En caso contrario, hay riesgo de sobrecarga.
1. La operación de desescarche no se ha realizado o es ineficaz. 2. Humedad de aire en cámara frigorífica excesiva por la entrada de humedad de: a) Productos no embalados. b) Entrada de aire en las cámaras a través de rendijas o puerta abierta. Aletas o láminas deformadas.
1. Establecer un sistema de desescarche o ajustar la operación existente. 2. a) Recomendar embalaje de productos o ajustar la operación de desescarche. b) Tapar rendijas. Recomendar que la puerta se mantenga cerrada. Enderezar aletas: peinador de aletas. 1. Reemplazar el evaporador por uno más pequeño.
1. Superficie del evaporador excesivo causando un funcionamiento a una temperatura de evaporación excesiva con periodos cortos de funcionamiento. 2. Baja carga del trabajo en la cámara (deshumidificación insuficiente a causa del corto funcionamiento por cada 24 h). 1. La cámara está mal aislada. 2. Gran consumo interno de energía. 3. Evaporador pequeño, funcionamiento a temperatura de evaporación baja. 1. Capacidad compresor demasiado pequeña. 2.Carga de trabajo de la cámara demasiado grande a causa de : a) Introducción de productos que no están fríos. b) Gran consumo interno de energía, p. ej.: alumbrado y ventiladores. c) Cámara mal aislada. d) Gran infiltración de aire. 3. Evaporador demasiado pequeño. 4. Afluencia de líquido
2. Establecer regulación de humedad con un hidrómetro, elementos de calor y un termostato de seguridad. 1. Recomendar mejor aislamiento. 2. Menos consumo interno de energía. 3. Reemplazar el evaporador por uno más grande. 1. Ver “Compresor”. 2. a) Menos productos en cámaras o aumento capacidad de la instalación. b) Disminuir consumo de energía o aumento capacidad de la instalación. c) Mejor aislamiento. d) Cámara más hermética y apertura mínima de las puertas.
323 refrigerante hacia el evaporador muy pequeño o existente. 5. Regulador de presión de evaporación ajustado a una presión de evaporación demasiado alta. 6. Presostato de baja presión ajustado a una presión de corte demasiado alta. 7. Válvula de regulación de capacidad abre a una presión de evaporación demasiado alta. 8. Válvula de regulación de presión de aspiración ajustada a una presión de apertura demasiado b.
3. Reemplazar por uno más grande. 4.Ver “Burbujas de vapor en el visor” 5. Ajustar el regulador de presión de evaporación. Usar manómetro. 6. Ajustar el presostato a su valor correcto de presión de corte. Usar manómetro. 7. Ajustar válvula a una presión de apertura más baja. 8. Ajustar la válvula de presión de aspiración a una presión de apertura más alta, si el compresor lo admite.
Cuadro de Problemas Evaporación Avería en el termostato de la Temperatu cámara: ra de la Temperatura de corte ajustada a cámara un valor demasiado bajo. demasiado Temperatura ambiente baja demasiado baja. 1. Compresor demasiado pequeño. 2. Platos de válvulas del Presión de compresor con fuga. aspiración 3. Regulación de capacidad demasiado defectuosa o mal ajustada. alta 4. Carga de la instalación demasiado grande. 5. Válvula desescarche gas caliente tiene fuga. 1. Termostática ajustada a un Presión de recalentamiento demasiado bajo aspiración o bulbo mal situado. demasiado 2. Orificio de la válvula alta y baja termostática demasiado grande. temperatur 3. Fugas en el intercambiador a del gas de calor entre las líneas de de líquido y aspiración. aspiración
Si es absolutamente necesario: Establecer un calentamiento eléctrico controlado por termostato.
1. Cambiar compresor por uno mayor. 2. Reemplazar platos de válvulas. 3. Cambio o ajuste del regulador de capacidad. 4. Menos carga; compresor mayor; válvula presión de aspiración. 5. Cambiar la válvula. 1. Ajustar termostática a niveles adecuados.
2. Reemplazar el orificio por uno más pequeño. 3. Reemplazar el intercambiador de calor.
324
Presión de aspiración baja, funcionamiento normal funcionamiento irregular
Presión de aspiración baja, funcionami ento constante
Presión de aspiración inestable, trabajando válvula de expansión termostátic a.
Presostato de baja presión mal ajustado o defectuoso.
Ajustar o cambiar el presostato de baja presión o combinado.
1. Carga de la instalación baja. 2. Falta líquido refrigerante en el evaporador: a. Falta de refrigerante en el recipiente. b. Línea de líquido demasiado larga. c. Línea de líquido demasiado estrecha. d. Curvas pronunciadas línea de líquido. e. Filtro secador parcialmente atascado. f. Falta Subenfriamiento de líquido. g. Falta de enfriamiento de líquido. h. Avería en la válvula presostática. 3. Evaporador demasiado pequeño. 4. Ventilador del evaporador defectuoso. 5. Demasiada caída de la presión en el evaporador y/o en la línea de aspiración. 6. Desescarche no realizado o es ineficaz. 7. Congelación en el enfriador de salmuera. 8. Aire o salmuera insuficiente. 9. Acumulación de aceite en el evaporador. 1. Recalentamiento de válvula termostática. Demasiado pequeño. 2. Orificio de la válvula demasiado grande. 3. Fallo de regulación de capacidad: a. Válvula regulación de capacidad grande. b. Presostato (o) para regulación por etapas mal
1. Regular capacidad o aumentar presión diferencial presostato de baja presión. 2. a. Ver “nivel líquido recipiente bajo”. b. Ver “Burbujas vapor en el visor”. c. Ver “Burbujas vapor en el visor”. d. Ver “Burbujas vapor en el visor”. e. Ver “Burbujas vapor en el visor”. f. Ver “Burbujas vapor en el visor”. g. Ver “Burbujas vapor en el visor”. h. Ver “Burbujas vapor en el visor”. 3. Reemplazar el evaporador. 4. Cambiar o reparar el ventilador. 5 Si es necesario, cambiar evaporador y/o la línea de aspiración. 6 .Ajuste desescarche existente o nuevo. 7. Aumentar concentración de salmuera. 8. Ver” enfriadores de aire-líquido”. 9. Ver “nivel de aceite en cárter bajo”.
1. Ajustar termostática a niveles adecuados. 2. Reemplazar la válvula de regulación de capacidad por una más pequeña. 3. Ajustar a mayor diferencial la precisión de conexión y de desconexión.
325 ajustado (s).
Temperatu ra gas de aspiración elevada
Temperatu ra del gas de aspiración baja.
Funcionam iento irregular (desconexi ón por presostato de baja presión) Funcionam iento irregular (desconexi ón por presostato de alta presión)
Alimentación del refrigerante hacia el evaporador demasiado pequeña a causa de: Avería en la línea de líquido o en sus componentes. Demasiada alimentación de refrigerante hacia el evaporador a causa de: a. Válvula termostática ajustada con un recalentamiento demasiado bajo. b. Bulbo de la válvula termostática mal situado (en un lugar demasiado caliente o con mal contacto con la línea)
Ver “Nivel de líquido en el recipiente”, “Filtro secador de frío”, ”Burbujas de aire en el visor”, “Presión de aspiración baja”. A Ajustar recalentamiento de válvula de expansión. b. Colocar correctamente el bulbo.
Cuadro de problemas Compresor 1. Capacidad del compresor 1. Regulación de capacidad demasiado grande en relación mediante válvula de regulación de con la carga de la instalación a capacidad o compresores cualquier momento dado. conectados en paralelo. 2. Compresor demasiado grande. 2. Reemplazar por uno o más 3. Regulador de presión de pequeño. evaporación ajustado a una 3. Ajustar el regulador a su valor presión demasiado alta correcto usando un manómetro. 1. Presión de condensación 1. Ver “Presión de condensación excesiva. alta”. 2. Avería en el presostato de alta presión. 3. Presostato de alta presión ajustado a una presión de corte demasiado baja.
2. Cambiar presostato de alta o el presostato combinado. 3. Ajuste presostato valor correcto> manómetro.
Temperatu ra de la línea de descarga demasiado alta.
Válvulas de aspiración o de descarga (platos de válvulas del compresor) posiblemente con fugas.
Cambiar las placas de válvulas. Ver “temperatura de línea de descarga demasiado alta”.
Compresor
Paso de líquido refrigerante
Ajustar la válvula termostática a un
326
Compresor caliente
frío
desde el evaporador hacia la línea de aspiración y posiblemente hacia el compresor, debido a un ajuste de la válvula termostática incorrecto. 1. Sobrecarga del compresor y posiblemente del motor, a causa de una excesiva carga del evaporador y por consiguiente una presión de aspiración demasiado alta. 2. Mal enfriamiento del motor y los cilindros a causa de: a. Válvulas de aspiración y de descarga con fugas (platos de válvulas del compresor) b. Recalentamiento en el intercambiador de calor o en el acumulador de aspiración en la línea de aspiración. 3. Presión de condensación demasiado alta.
menor recalentamiento.
1. Reducir la carga del evaporador o reemplazarlo por otro más grande.
2. Encontrar la avería en la línea entre el condensador y la válvula termostática. a. Cambiar placas de válvulas (compresor)
b. Quitar el intercambiador de calor o escoger un intercambiador de calor más pequeño.
Sonido de golpeo: 1. constante mente al arrancar Nivel de aceite en el carter demasiado alto con gran carga o sin ella durante la parada o el
A. Golpes de líquido en el cilindro a causa de entrada de líquido al compresor. B. Aceite de ebullición a causa de absorción de líquido refrigerante en el aceite del cárter. C. Desgaste en parte móviles del compresor, especialmente los rodamientos. -Demasiada cantidad de aceite al retorno del evaporador cuando la carga del sistema es baja. -Absorción del líquido refrigerante por el aceite del cárter a causa de una temperatura ambiente
3. Ver presión de condensación excesiva. A. Ajustar la válvula termostática a un recalentamiento menor. B. Montar elementos de calor en el compresor o bajo el cárter. C. Reparar o cambiar el compresor.
-Vaciar aceite hasta el nivel correcto, asegurarse de que el alto nivel de aceite no sea debido a una absorción de líquido refrigerante en el aceite del cárter. -Realizar una adecuada instalación de línea de aspiración. Montar elementos de calor en el compresor o debajo del cárter del
327 arranque.
Nivel de aceite en el cárter demasiado bajo.
Aceite en ebullición en el arranque
Aceite ebullición.
Aceite descolorid o
demasiado baja.
compresor.
-Mal retorno aceite del evaporador, a causa de: a. Líneas verticales de aspiración con excesivo diámetro. b. Falta de secador de aceite. c. Falta de inclinación en la línea horizontal de aspiración. -Desgaste de pistón / aros pistón /cilindro -En compresores conectados en paralelo: a) Con un tubo de igualación de aceite: los compresores no están en mismo plano horizontal. Tubo de igualación estrecho b) Con regulación de nivel de aceite: válvula de flotador atascada total o parcialmente. c) La válvula del flotador se queda agarrotada. -Retorno de aceite del separador de aceite atascado total o parcialmente, o la válvula de flotador se queda agarrotada. 1. Gran absorción de líquido refrigerante en el aceite del cárter a causa de una temperatura ambiente demasiado baja. 2. Instalaciones con separador de aceite: Demasiada absorción de líquido refrigerante en el aceite del separador durante la parada. 1. Paso de líquido refrigerante desde el evaporador hacia el cárter compresor. 2. Instalaciones con separador de aceite: La válvula de flotador no cierra completamente. Instalación contaminada debido a: 1. Limpieza insuficiente durante el montaje. 2. Descomposición del aceite a causa de humedad en la
-Trampas de aceite en líneas verticales de aspiración, tramos de 3m a 4m. Si la alimentación de líquido se da por debajo del evaporador, puede ser necesario intercambiar las líneas de entrada y salida (alimentación de líquido por arriba). -Cambiar los componentes desgastados. -En todos casos: el compresor que arranca último es el más expuesto a la falta de aceite. Nivelar compresores para que todos estén al mismo plano horizontal. Montar línea de igualación de presión del cárter. -Limpiar o cambiar carcasa de nivel y válvula de flotador. Limpiar o cambiar línea de retorno de aceite; cambiar válvula de flotador o todo el separador de aceite.
1. Montar elementos de calentamiento en el compresor o debajo del cárter del compresor. 2. Separador demasiado frío en parada. Instalar elementos de calentamiento control termostático; solenoide con efecto retardado en retorno de aceite. 1. Aumentar recalentamiento de la termostática. 2. Cambiar la válvula de flotador o todo el separador de aceite. En todos los casos: 1.¡¡Cambiar el aceite y filtro secador!! 2. Limpiar el sistema de refrigerante. 3. Encontrar y subsanar la causa de
328 instalación. 3. Descomposición del aceite a causa de temperatura demasiado alta en línea de descarga. 4. Partículas de desgaste de componentes móviles. 5. Limpieza insuficiente después de quemarse el motor eléctrico.
Compresor no arranca
1. Protección termostática del motor cortada o defectuosa a causa p.ej.: Presión de aspiración excesiva. Presión de condensación excesiva. Suciedad o revestimiento de cobre en rodamientos del compresor, etc. Devanados del motor en cortocircuito (motor quemado) 2. Protectores de devanados del motor abiertos a causa de consumo excesivo de energía. 3. Contactos de arranque del motor quemados a causa de: a. Corriente de arranque excesiva. b. Contactor demasiado pequeño. 4. Otro equipo de seguridad cortado, mal ajustado o defectuoso. a. Presostato diferencial de aceite (falta de aceite, aceite en ebullición) b. Presostato de alta presión. c. Presostato de baja presión. 5. Interruptor de flujo (Concentración de salmuera demasiado baja, averías de la bomba de salmuera, filtro atascado en el circuito de salmuera, T. de evaporación demasiado baja). 6. Termostato de protección a congelación (Concentración de salmuera demasiado baja, averías de bomba de salmuera, filtro atascado en el circuito de
la elevada temperatura. Ver “Temperatura demasiado alta en línea de descarga”. Si es necesario, limpieza completa del sistema frigorífico. 4. Limpiar el sistema de refrigerante. 5. Montar un filtro “anti-ácido”. Si es necesario, cambiar el filtro varias veces. 1. Localizar la avería y subsanarla o cambiar la protección térmica. Ver “Presión de aspiración excesiva” Ver “Presión de condensación excesiva” Limpiar sistema de líquido refrigerante y cambiar el compresor y el filtro secador. Limpiar el sistema de refrigerante y cambiar el compresor y el filtro secador. 2. Arrancar instalación cuando las bobinas se hayan enfriado suficientemente. 3. Averiguar la causa de sobrecarga del motor, subsanarla y cambiar el Contactor.
4.Averiguar la causa y subsanarla antes de poner la instalación en marcha: a. Ver “Compresor, Nivel de aceite bajo” y “Aceite en ebullición” b. Ver “Presión de condensación alta” c. Ver “Presión de aspiración baja”. 5. Averiguar y subsanar la causa del caudal reducido o la falta de éste en el circuito de salmuera. Ver “Enfriadores líquidos”.
329 salmuera, temperatura de evaporación demasiado baja). 7. Equipo de regulación cortado, mal ajustado o defectuoso: Presostato de baja presión. Termostato de la cámara. 8. Devanados del motor quemados. Compresor abierto: a. Sobrecarga del motor y del compresor. b. Motor demasiado pequeño. Compresor hermético y semihermético. c. Sobrecarga del compresor y del motor. d. Formación de ácidos en el sistema de refrigeración. 9. Agarrotamiento en los rodamientos y cilindros debido a: a. Partículas de suciedad en el sistema de refrigeración. b. Revestimiento de cobre en partes lisas en consecuencia de formación de ácidos en el sistema de refrigeración refrigerante. c. Insuficiencia o falta de lubricación como consecuencia de: Bomba de aceite defectuosa. Aceite en ebullición en el cárter. Insuficiencia cantidad aceite. Acumulación de aceite en el evaporador.
El compresor enfría, pero no para o funciona
1. Control Termostato y Presostato. 2. Bulbo del termostato. 3. El refrigerante no circula en forma debida, a causa de: a. Válvula de líquido cerrada en
6. Averiguar y subsanar la causa de la baja temperatura en el circuito de salmuera. Ver “Enfriadores de líquidos”.
7. Localizar y subsanar la avería. Arrancar la instalación. Ver “Presión de aspiración baja”. 8. Localizar y subsanar. Cambiar el motor. Reemplazar el motor por uno más grande. Localizar y subsanar la causa de la sobrecarga y cambiar el compresor. Localizar y subsanar la causa de formación de ácidos, desmontar el compresor, limpiar el sistema de refrigeración si es necesario, montar un nuevo filtro “anti-ácido”, cargar con aceite y refrigerante nuevos, instalar un compresor nuevo. 9. Limpiar el sistema y montar un filtro secador y compresor nuevos. a. Limpiar el sistema y montar un filtro secador y compresor nuevos. b. En todos los casos: localizar y subsanar la avería y cambiar los componentes defectuosos o instalar un compresor nuevo. c. Ver “Compresor. Aceite en ebullición” Ver “Compresor. Aceite cárter bajo”. Ver “Compresor. Aceite cárter bajo”. Ver “Compresor. Aceite cárter bajo”. 1. Mal regulado-defectuoso, reparar-sustituir. 2. Examinar buen contacto con el evaporador. 3. a. Abrirla bien.
330 demasiado tiempo.
parte. b. Filtro de líquido o secador taponados. c. Válvula de solenoide de poco paso d. Línea líquido parcialmente interrumpida por aplastamiento u obstrucción, o pequeña. e. Línea de líquido de poco paso. f. Aspiración parcialmente interrumpida por aplastamiento u obstrucción, o pequeña. g. Falta refrigerante. h. Válvula de expansión demasiado abierta o bien, demasiado cerrada. i. Válvula de expansión o filtro de la misma cerrados en parte por la presencia de hielo, cera, partículas de suciedad. j. Bulbo de la válvula de expansión parcialmente descargado. k. Válvula de expansión colocada en un lugar demasiado frío. 4.Compresor ineficaz, debido a: a. Pierden las válvulas de expansión. b. Equipo compresor de poca capacidad. 5.El equipo trabaja sobrecargado por: a. Entrada de género caliente. b. Puertas abiertas continuamente. c. Aislamiento insuficiente. d. Compresor y evaporador pequeños.
El compresor no para y
1. Las correas del compresor resbalan. 2. El refrigerante no circula en
b. Limpiarlos o cambiarlos. c. Cambiarla. d. Eliminar la obstrucción o cambiar la línea. e. Colocar tubería de mayor diámetro. f. Eliminar la obstrucción o cambiar la tubería por una de mayor diámetro. g. Comprobar fuga y añadir, después de eliminada, refrigerante necesario. h. Compruebe por manómetro presión de baja; ajuste válvula expansión. i. Limpiar la válvula; Instalar un filtro secador; Cambiar el aceite por otro de menor viscosidad; Limpiar el filtro. j. Cambiar la válvula de expansión. k. Cambiar el emplazamiento de la válvula de expansión.
4. a. Ajustar cambiar discos si necesario. b. Cambiar polea si es tipo abierto o compresor mayor. 5. a. Dar instrucciones al usuario. b. Dar instrucciones al usuario. c. Mejorarlo. d. Cambiarlos. Cambiar o tensarlas 2.
331 enfría poco
cantidad suficiente, debido a obstrucciones: a. Válvula de servicio de líquido parcialmente cerrada o muy pequeña. b. Filtro de líquido o secador obstruidos o bien pequeños. c. Válvula de solenoide de poco paso. d. Línea de líquido cerrada en parte por un aplastamiento u obstrucción. e. Línea de líquido de poco diámetro. f. Aspiración parcialmente interrumpida por aplastamiento u otras obstrucciones. g. Línea aspiración pequeña. h. Falta de refrigerante. i.Válvula de expansión parcialmente obstruida por hielo, cera o suciedad. j. Válvula de expansión cerrada por fallo mecánico. k. Válvula de expansión desajustada. l. Bulbo de la válvula de expansión parcialmente descargado. m. Válvula de expansión colocada en un lugar demasiado frío. n. Una excesiva presión de alta ha cerrado el flotador. 3. La válvula de expansión queda abierta y entra tanto refrigerante que no puede evaporarse a una presión baja para dar una temperatura. 4.Compresor ineficaz debido a: a. Válvulas que pierden. b. Fugas por los segmentos. c. Equipos compresores de poca capacidad.
a. Abrirla o cambiarla.
b. Limpiar el filtro. Instalar una nueva carga en el secador o cambiarlo. c. Cambiar. d. Eliminar l a obstrucción o cambiar la tubería.
e. Cambiar por otra mayor, o colocar un cambiador de temperatura. f. Eliminar la obstrucción o cambiarla. g. Colocar otra de mayor diámetro. h. Buscar fuga, después de reparar añadir refrigerante necesario. i. Limpiar la válvula; Instalar filtro secador; usar aceite desparafinado. j. Repararla o cambiarla. k. Ajustarla. l. Cambiar la válvula de expansión. m. Cambiar el emplazamiento de expansión. n. Determinar la causa de la citada alta presión y cambiar el flotador.
3. Repararla o cambiarla.
4. a. Repararlas.
332 b. Repararlas.
El compresor no para y enfría poco
1. Diferencial de control muy justo, a causa de mal ajuste o defecto. 2.La válvula de expansión termostática falla por alguna de las causas siguientes: a. Hielo, cera suciedad cierra parcialmente la válvula de expansión o filtro. b. Orificio pequeño c. Bulbo descargado. d. Válvula en lugar demasiado frío y el elemento térmico más frío que el bulbo. 3.Si se dispara el dispositivo de sobrecarga del motor será debido a: a. Correas muy tensadas. b. Bajo voltaje. c. Motor pequeño d. Cojinetes desgastados o no lubricados. e. Masa o cortocircuito. 4. Obstrucción en línea de líquido de o aspiración. a. Línea de líquido pequeña o demasiada elevación hasta el evaporador. b. Filtro de líquido o secador obstruido. c. Línea de líquido de aspiración parcialmente cerrada por causa de algún aplastamiento u otra obstrucción. d. Línea de aspiración pequeña. e. Válvula de servicio de líquido cerrada en parte o muy pequeña. f. Válvula de solenoide de poco paso. g. Falta de refrigerante. 5. La presión de aspiración es baja debido a que el evaporador es pequeño. 6. Falta de salmuera.
c. Cambio de polea, si es tipo abierto, cambiar a compresor mayor. 1. Aumentar diferencial. Si no responde el control, sustituir por otro. 2. a.Limpiar válvulas-Filtro; Instalar filtro secador; menor viscosidad aceite. b. Cambiar otra de orificio adecuado. c. Cambiar la válvula. d. Cambiar su emplazamiento a un lugar menos frío.
3. a. Aflojar las correas. b. Menos carga línea-aumento sección. c. Cambiarlo por otro mayor d. Sustituir o lubricar. e. Reparar o cambiar.
4. a Cambiar por mayor o instalar un cambiador de temperaturas. b. Limpiar los filtros o cambiarlo. c. Eliminar obstrucciones o cambio.
d. Cambio por mayor diámetro. e. Abrirla o cambiarla. f. Cambiarla. g. Buscar fuga y añadir refrigerante 5. Cambiarlo por uno de mayor
333 superficie. 6. Si se trata de un ataque, comprobar que no está completo el baño de salmuera, reparar posibles fugas y reponer.
Hace demasiado frío
Elevado consumo de corriente
1 Presostato o termostato ajustado a frío. 2 Presostato o termostato no desconecta. 3 Hielo, cera o suciedad en el punzón de la válvula de expansión. 4. Válvula de expansión desajustada. 5. El bulbo de la válvula de expansión no hace buen contacto con la línea de aspiración. El compresor funciona demasiado tiempo. Motor defectuoso. 1. Válvula de expansión demasiado abierta.
Se escarcha la línea de aspiración
Protección de máxima intensidad se dispara
2. Control demasiado desajustado. 3. El bulbo de control de temperatura no hace buen contacto. Defecto de la parte eléctrica, por causa de: a. Bajo voltaje. b. Motor pequeño. c. Cojinetes no lubricados o desgastados. d. Máxima intensidad defectuoso. e. Sobrecarga calentamiento del motor. f. Bobina de máxima intensidad de capacidad distinta al consumo del motor. g. Masa o cortocircuito en bobinado motor. h. Arranque motor monofásico defectuoso. i. Condensador motor
1. Ajústese a la presión o temperatura de parada correspondientes. 2. Repasar los contactos, cambiando el control en último caso. 3. Limpiar la válvula, instalar filtro secador; Emplear aceite menos viscoso. 4. Ajustarla. 5. Asegurar dicho contacto. Examinar con un amperímetro si el motor, por defecto del mismo, consume más de lo normal, cambiando en caso necesario. 1. Ajuste la presión. En las instalaciones a bajas temperaturas la tubería de aspiración, si no está aislada, suda. 2. Regular la parada del mismo. 3. Comprobar que haga buen contacto con el tubo del evaporador. Comprobar caída de tensión: a. Cambiar a potencia adecuada. b. Sustituir por otro adecuado. c. Engrasar o cambiarlos si hay desgaste. d. Revise y sustituya en caso necesario. e. Potencia, presión y consumo. f. Compruebe y sustituya por la que corresponda. g. Reparar o cambiar. h. Examine el dispositivo,repararsustituir. i. Comprobar cortocircuito y cambiar.
Protección de máxima instensidad se dispara
334 monofásico. Defectuoso. Alta presión en el sistema a causa de: a. Válvula descarga parcialmente cerrada. b. Condensador de aire sucio. c. Temperatura del aire ambiente muy alta. d. Mala circulación de aire en condensador. e. Condensador refrigerado por agua no hay agua o caudal escaso. f.T. del agua de condensación muy alta. g. Tubos del condensador del agua taponado de cal o suciedad. h. Irrigadores del condensador evaporativo taponados. i. Bomba de circulación del condensador evaporativo no funciona. j. Superficie sucia de serpentín del condensador evaporativo. k. Aspiración o descarga de aire del condensador evaporativo obstruidas. l. Ventilador del condensador evaporativo no funciona. m. Aire en el sistema. n. Excesiva carga de refrigerante, costándole arrancar al compresor. ñ. Condensador pequeño.
a.Abrirla. b. Limpiarlo. c. Condensador agua o evaporativo. d. Libre circulación de aire o conductos. e. Eliminar obstrucción o aumentar la presión y tamaño de la tubería. f. Aumentar el caudal. g. Limpiarlos.
h. Limpiarlos. i. Buscar la causa de la anomalía y repararla. j. Limpiarlo.
k. Eliminar la obstrucción.
l. Repararlo.
m. Purgar. n. Reducir la carga. ñ. Cambiar a otro de mayor superficie.
335
Tra. refrigerador 0ºk pero no se hielan los cubitos rápidamente
Los cubitos de hielo se producen bien pero no hay bastante frío en la nevera.
Las cremas o postres helados no se hielan (en una nevera doméstica)
Malos olores en el interior de la nevera o mal sabor de los alimentos
Cuadro de Problemas de Rendimiento 1. Control ajustado a 1. Ajústese el control. temperatura alta. 2. Falta de refrigerante. 2. Complétese la carga del mismo. 3. Empleo de agua en los 3. Utilizar agua pura. cubitos. 4. Regule el control acortando 4. Ciclo de parada muy diferencial. largo, desescarche. 5. Compruebe ventilación 5. Temperatura exterior muy adecuada. alta. 6. Desmontar evaporador, limpiar6. Evaporador ha embolsado secar. aceite. 1. Evaporador aislado por 1. Deshelar el evaporador. una capa de hielo. 2. Defectuosa circulación de 2. Modifique la colocación de los aire en el interior del alimentos evitando cubrir los refrigerador. estantes con papeles. 3. Colocación de alimentos 3. Llamar la atención del cliente calientes o apertura excesiva sobre ambos puntos. de las puertas. 4. El cliente desconecta la 4. Esto no debe hacerse en modo nevera cada noche. alguno. 5. Temperatura exterior muy 5. Compruebe ventilación alta. adecuada. 1. El ciclo de parada es 1. Ajústese el diferencial del control. demasiado largo. 2. Utilizar con cuidado dichos 2. Demasiada cantidad de extractos poniendo la cantidad extractos en la confección de justa. las cremas ¿alcohol? 3. No se emplea suficiente 3. Más tiempo para helar las tiempo para conseguir la cremas que l corriente para los congelación. cubitos de hielo. 1. Mueble sucio. 1. Limpiar con solución de agua y 2. Alimentos en malas sosa. condiciones. 2. Ventilar y limpiar con solución 3. El desagüe no tiene sifón. anterior. 4. Fuga de refrigerante. 3. Instalarlo. 5. Fuga de salmuera, si es 4. Localizarla y repararla. con tanque. 5. Localizarla y repararla. 6. La superficie del 6. Limpiar una solución de agua y evaporador está sucia. sosa. 7. Correa quemada por 7. Tensarla, sustituirla si es resbalar. necesario. 8. Motor sobrecargado. 8. Instalar dispositivo protector de 9. Circulación de aire máxima. defectuosa. 9. Modificar la colocación del género.
336
337
338 11.1 LUBRICACIÓN Y REFRIGERACIÓN Un compresor en funcionamiento implica una gran cantidad de fricción entre sus componentes móviles y una elevada temperatura debido a la propia fricción. La fricción, junto con el calor producido por la misma, puede provocar el agarrotamiento de los componentes y un rápido desgaste de los mismos, mientras que el calor residual de la combustión puede elevar tanto la temperatura que produzca la fusión de las piezas metálicas. En ambos casos, el efecto es la inutilización del motor. Para mantener fricción y calor en unos valores razonables, los motores disponen de sistemas de lubricación y de refrigeración. Recibe este nombre el método utilizado para evitar en lo posible el contacto directo entre dos piezas que se mueven una respecto a la otra, reduciendo la fricción, lo cual se consigue interponiendo una fina película de lubricante entre estas piezas. El sistema de lubricación tiene como función mantener y renovar de forma continua esta película, y además refrigerar mediante el propio lubricante las partes del motor a las que no puede acceder el sistema de refrigeración. Los lubricantes comúnmente empleados son aceites que provienen del refino del petróleo, debiendo cumplir una serie de requisitos, principalmente relativos a su viscosidad, de acuerdo con la severidad de las condiciones de operación del motor. Para determinar la viscosidad del aceite, se utilizan varios sistemas de números, de forma que cuanto menor sea el número más ligero es el aceite. La mayoría de los aceites contiene aditivos para reducir la oxidación e inhibir la corrosión, y los hay que abarcan distintos grados de viscosidad (multigrado). En cualquier caso el aceite utilizado debe corresponder siempre al grado y tipo determinado por el fabricante. 11.2 Lubricación de compresores El aceite de los compresores lubrica las partes móviles y cierra el espacio entre el cilindro y el pistón. El compresor bombea el aceite por toda la instalación, este circula por la parte baja de la tubería y es retornado otra vez al compresor. El depósito o sumidero del aceite, el cárter está localizado en la parte baja del compresor. El aceite sólo es útil en el compresor, fuera de este es más perjudicial que beneficioso. Se emplean dos sistemas de lubricación; el barboteo o por bomba de aceite. Hasta 4 ó 5 CV se emplea el sistema por barboteo, el cual funciona de la siguiente manera: Dentro del nivel de aceite que existe en el compresor se introduce una de las partes móviles del compresor, como puede ser una cazoleta de la biela, un eje del cigüeñal hueco, etc. Esta parte móvil salpica o conduce el aceite hacia otras partes del compresor. A partir de 5 CV es necesario una bomba de aceite que inyecte este a una presión constante.
339 Para ello se utiliza una bomba formada por dos piñones que es accionada por el mismo eje del cigüeñal. En ocasiones la lubricación se produce por borboteo, en otras una bomba, accionada por el motor, cuya toma de entrada está sumergida en el cárter, toma el aceite y lo envía a presión, pasando por un filtro, a los elementos a lubricar mediante una serie de conductos internos del motor. Estos conductos, además de depositar el aceite en los sitios necesarios, se comunican con la mayoría de los ejes giratorios (cigüeñal, árbol de levas, etc.) y otros elementos (bielas, bulones de pistón, etc.) permitiendo su lubricación. Una vez cumplida su función, el aceite vuelve al depósito o sumidero por su propio peso. Todos los compresores con bomba de aceite han de llevar un presostato diferencial de aceite. El aceite refrigerante cumple las misiones siguiente: Reduce el rozamiento entre las partes del compresor en movimiento Absorbe el calor desprendido por el rozamiento Evacuar las posibles virutas metálicas producidas por el rozamiento Evitar la corrosión en el circuito Reducir el ruido del compresor Evitar en el compresor la comunicación de la parte de alta con la de baja presión Como hemos dicho el lugar de alojamiento del aceite es el cárter del compresor, pero siempre a través de las válvulas y mezclado con el gas sale por la descarga hacia el circuito frigorífico. El aspecto negativo de esta situación es que el aceite no vuelva al compresor. Donde hay aceite no hay refrigerante, por lo que disminuye la capacidad de refrigeración del sistema, además el compresor pierde poder de lubricación. Es por esto que colocaremos en la salida del compresor un separador de aceite y/o además las tuberías deberán estar bien diseñadas. En tramos horizontales estos deberán tener pendiente hacia la circulación del refrigerante. En los tramos verticales deberemos colocar sifones. En definitiva diremos que los problemas de lubricación se presentan: Cuando el aceite no es miscible con el refrigerante (si es miscible también se presentan problemas en la línea de circulación de gas) El diseño de las tuberías no es correcto No dispone de separador de aceite. Otro problema que se puede originar es el llamado golpe de líquido por aceite en el compresor. En el caso de una instalación parada por largo tiempo, el refrigerante se mezcla con el aceite en el cárter. Al ponerse en marcha la instalación se produce un vacío en el cárter, lo que origina una evaporación del refrigerante, arrastrando gotas del aceite y produciéndose un golpe de líquido. Para evitar esto se instalan resistencias eléctricas en el cárter, que se activan cuando el compresor para, y su intensidad de corriente dependerá de la temperatura que vaya adquiriendo el aceite. La necesidad de estas resistencias se acrecienta cuando la temperatura ambiente es muy baja.
340 CARACTERÍSTICAS Los aceites para refrigeración deben tener varias características pero las más importantes son tres, en primer lugar deben estar deshidratados, esta es una propiedad muy importante en la cual se determinara de alguna la probabilidad en averías por deterioros en devanados de motores que está en contacto con fluidos refrigerantes, de esta forma establecemos que el aceite refrigerante cuanto menos giroscópico mejor. Por otra parte deberán soportar temperaturas frías ya que a pesar que en aspiraciones del compresor nos llegue refrigerante recalentado será a temperaturas bajas o muy bajas. Por último no deben descomponerse debe resistir la posible reacción con el refrigerante o cualquier otro material presente en el sistema. Otras características serian: La viscosidad, cuando se diluye con refrigerante se ha de asegurar una película de gran espesor, para refrigeración se emplea aceites con poca viscosidad. El punto de congelación, para evitar la separación, los aceites minerales dejan de fluir a 50 ºC y para los aceites alquibencénicos y de base ester se solidifican a 100 ºC. El punto de carbonización, al soportar temperaturas elevadas el aceite se ennegrece y se carboniza, la temperatura de carbonización es entre 120 ºC y 130 ºC. El punto de flucolación, es la temperatura a la cual en el aceite, mezclado con refrigerante, aparecen granos de cera, esta temperatura es más baja que la de congelación. Al subir la temperatura el aceite ya no se puede reutilizar. El índice de neutralización, cuando los aceites se mezclan con agua o oxígeno suelen crear ácidos, este índice nos indica la cantidad de ácido que es capaz de crear, es mejor cuando menor es este índice. La rigidez dieléctrica, para asegurar unas buenas propiedades aislantes ya que en compresores herméticos y semiherméticos realiza la función de aislante entre motor y cuerpo del compresor, esta es la resistencia eléctrica del aceite, suele ser de 25 Kv. Resumiendo las características más importantes: Ser miscibles con el refrigerante utilizado Estabilidad con las bajas temperaturas de evaporación Estabilidad con las altas temperaturas de descarga Nula absorción de agua, no higroscópico Viscosidad estable tanto en la baja presión como en la alta Alta estabilidad química al circular por el circuito 11.3 TIPOS DE ACEITES REFRIGERANTES Aceite mineral: Se emplean con los CFC, HCFC y ya con algún HFC como el R 417A, son muy miscibles y poco higroscópicos con lo cual de los tres grandes tipos de aceites refrigerantes es el mejor. Alquibencénico: Se emplea con los HFC, es muy higroscópico, se oxida en exposición con el aire, no se puede mezclar con mineral y se debe mantener en recipientes herméticos. Se usa casi exclusivamente en automoción. Polialquilglicoles PAG: Aceites utilizados en sistemas con R 134a en automoción ya que no reacciona negativamente con elastómeros. Es muy higroscópico, se oxida en exposición con el aire, se puede mezclar con mineral y se debe mantener en recipientes herméticos. Se usa casi exclusivamente en automoción. Son miscibles con amoniaco
341 Poliol éster: Es miscible con todos los refrigerantes CFC, HCFC y HFC, es miscible con el aceite mineral si no supera el 1% de este en la instalación si se emplea HFC. Si se emplea HCFC se puede mezclar mineral y base Ester al 50%. No es tan higroscópico como el alquilbencénico, pero lo es más que el mineral. Es miscible con CFC, HCFC y HFC Si se mezcla con CFC o HCFC que son refrigerantes clorados, reacciona químicamente con estos de forma negativa, por lo que no es aconsejable su utilización con estos refrigerantes. Evitaremos su inhalación y su contacto con la piel, pues puede provocar irritaciones 11.4 RELACIÓN ENTRE REFRIGERANTES Y LUBRICANTES Se establecen unas compatibilidades para refrigerantes y lubricantes de manera que no todos los gases refrigerantes pueden utilizar cualquier tipo de aceite. Para los refrigerantes más usuales establecemos que: R 22 Aceites mineral, alquilbencénico y poliolester. R 134a Aceite poli éster. R 404A Aceite poli éster. R 407C Aceite poli éster. R 410A Aceite poli éster. R 417A Aceites mineral, alquilbencénico y poliolester. Generalmente podremos aplicar en cuanto a compatibilidad la tabla siguiente: Tabla compatibilidad de aceites con gases 1ª MO AB AB+MO POE
CFC Buena Buena Aceptable Aceptable
HCFC Aceptable Buena Buena Aceptable
HFC NO NO NO Buena
Específicamente la compatibilidad entre aceites y refrigerantes es la siguiente: Aceite Mineral Aceite Mineral+AB Aceite AB Aceite Poliolester
342
R-12 (1) R-134a (3) DI 36 (2) R-401A (2) R-401B (2) R-502 (1) R-404A/M-55 (3) DI-44 (2) R-403B / Isceón 69 (2) R-402A (2) R-402B (2) R-22 (2) R-407C/M-95 (3) R-11 (1) R-123 (2) R-507A/M-57 (3) R-416A/DI-24 (2) R-413A / Isceón 49 (3) R-409A (2) R-408A (2) R-410A/M-98 (3) R-406A (2) Isceón 89 (2) R-417A / Isceón 59 (2) Isceón 39 (2) R-407A (3) R-407B (3) NO C= No compatible SI C= Si compatible AB= Alquilbencenico
Tabla compatibilidad aceites con gases 2ª Mineral Mineral+AB AB SI C SI C SI C NO C NO C NO C SI C SI C SI C NO C SI C SI C NO C SI C SI C SI C SI C SI C NO C NO C NO C NO C SI C SI C
Poliolester SI C SI C SI C SI C SI C SI C SI C SI C
SI C
SI C
SI C
SI C
NO C NO C SI C NO C SI C SI C NO C SI C
SI C SI C SI C NO C SI C SI C NO C **
SI C SI C SI C NO C SI C SI C NO C **
SI C SI C SI C SI C SI C SI C SI C SI C
SI C
SI C
SI C
SI C
SI C NO C NO C SI C SI C
SI C SI C NO C SI C SI C
SI C SI C NO C SI C SI C
SI C SI C SI C SI C SI C
SI C
SI C
SI C
SI C
SI C SI C NO C NO C NO C NO C (1)= CFC (prohibido) (2)= HCFC (alternativo) (3)= HFC (definitivo)
SI C SI C SI C
SI C NO C NO C
343
Polioléster (POE) (ESTER)
Alquilbencéni-co (AB)
Mineral Nafténicos (M)
11.5 Clasificación y Aplicaciones de los Aceites Lubricantes Nafténicos y Los aceites minerales nafténicos clásicos están desparafinados. recomendados para la lubricación de compresores DIN 51 503alternativos (pistones) y rotativos de circuitos 1,KAA,KC,KE. frigoríficos con refrigerantes CFC (R-12,R-502) y Aplicación: R717 HCFC (R-22, R-408A, R-409A), además de (NH3) CFC/HCFC Amoniaco. Compresores Hay lubricantes libres de ceras (desparafinados) y Herméticos de gran estabilidad térmica, tanto a bajas como a DIN 51 503-1,KE altas temperaturas alcanzadas en el sistema. Aplicación: R600a Pueden usarse como refrigerantes miscibles con el (isobutano) aceite mineral el R-22, R-413A, R-409A, R-417A y otros con temperaturas en el evaporador de hasta 46ºC DIN 51 503-1, Lubricantes destinados a la lubricación de Polialfa KAA,KC. compresores utilizando fluidos de tipo CFC, HCFC y olefinas Aplicación: R717 NH3 cuando las temperaturas de evaporación son (PAO) (NH3) muy bajas. CFC/HCFC DIN 51 503-1, KC,KE Con refrigerantes parcialmente miscibles cuando se DIN 51 503-1, requiere un trabajo en baja temperatura de KAA,KC,KE. evaporación, tales como R-22 y R-408A, es Aplicación: preferible la utilización de los aceites sintéticos CFC/HCFC alquilbencénico, especialmente si no existe un Drop-In dispositivo separador de aceite adecuado. R717 La ventaja de esta familia de aceites radica en la (NH3) excelente miscibilidad con el R-22, R-502 y R-408 por debajo de -25ºC, cuando los aceites minerales ya no son del todo convenientes, así como en la buena estabilidad térmica y química, que les permite trabajar con temperaturas de descarga elevadas. Lubricantes Sintéticos Los aceites sintéticos polioléster están pensados última generación para la lubricación de los compresores que para Refrigerantes funcionan con los refrigerantes definitivos HFC (Rlibres de Cloro. 134a,R-404A,R-507,R-407C, R-410, R-23), que no DIN 51 503-1,KD dañan la capa de ozono. Están formulados con Aplicación: HFC bases seleccionadas de tipo polioléster y aditivos que les confieren excelentes propiedades en lubricación, estabilidad y protección contra la corrosión. DIN 51 503-1,KB Estos lubricantes absorben fácilmente la humedad Aplicación: R744 ambiental. Deben tomarse precauciones para (CO2) minimizar la exposición al aire. Para una mejor adaptación a las necesidades de uso toda la gama de viscosidades se encuentra disponible en latas de 1 lt, 4 lts, 10 lts, 20 lts, y 208 lts bajo atmósfera inerte de nitrógeno.
Polialquilengli-col (PAG)
344 Lubricantes Solubles en NH3 DIN 51 503-1, KAA Aplicación: R717 (NH3)
Aceites lubricantes pensados para la lubricación de compresores de amoníaco, así como sistemas de aire acondicionado para automóvil funcionando con R-134a Son lubricantes de una gran estabilidad térmica, con un elevadísimo poder higroscópico (absorción de agua), compatibles con elastómeros, solubles en amoníaco y con un grado de corrosión al cobre importante. Son lubricantes muy complicados de manip.
TABA DE ACEITES (ORIGINALES) 1/2 Aplicación A= Alta; M= Media B= Baja Temp. Frascold (pistones) R-22; A/M R-404A; M/B Frascold (Tornillos) (R-22; A) R-134,R404; A/M/B Bitzer (Pistones) R-22; A/M/B R-404A; M/B R-404A, R-134a;A/M NH3; A/M Bitzer (Tornillos) R-22; M/B R22; A/M/B R-404,R-134; A/M/B NH3; A/M NH3; M/B Bitzer (Scroll) R-407A: A/M/B Maneurop (Herméticos) R-22; A/M R-404,R-134; A/M/B R-502; B Maneurop (Scroll) R-22; A/M R-134a,R-407C; A
Tipo Mi Es
Se= Semisintetico; Mi= Mineral; Es= Ester V= Viscosidad a cSt 40ºC L= Litros en Envase V L Modelo 68 20 SHELL CLAVUS G68 32 5 Frascold 32-FC/RL-32H
Es
150
20
SZ-OIL8
Se
39
Es
22
5
MOBIL EAL 22 CC
Mi Es Se
* * *
2/5 1/2 2
White Oil 160 P 160 PZ 160 ABM
Mi Es
* *
2/5 1/2
White Oil 160 P 160 SZ
5/20 Bitzer B 5,2 5 Bitzer BSE 32 Es 33,5 10 (Fuchs Reniso T.SEZ 32) 5 Bitzer BSE 55 Es 52,5 10 (Fuchs Reniso T.SE 55) Mi 68 20 Shell Clavus G 68 (1)= Sintético, (2)= Sintético- EBP (1) 100 20 Bitzer B 100 (2) 150 20 Bitzer B 150 SH Bitzer BSE 170 Es 170 10 (Fuchs Reniso T. SE 170) Mi 68 20 Shell Clavus G 68 Mi 46 20 Shell Clavus G 46
345 TABA DE ACEITES SUSTITUTIVOS Aplicación A= Alta; M= Media B= Baja Temp. Frascold (Pistones) R-22; M/B R-22; A/M R-404A; M/B R-404,R-134; A/M Bitzer (Pistones) R-22; M/B R-404, R-134; M/B R-404,R-134; A/M R-404,R-134; A/M NH3; A/M Bitzer (Tornillos) R-404,R-134; A/M NH3; A/M Nh3; B
Tipo Mi Mi Es Es
Se= Semisintetico; Mi= Mineral; Es= Ester V= Viscosidad a cSt 40ºC L= Litros en Envase V L Modelo 30 5 Sumiso 3 GS 57 5 Suniso 4 GS 32 4/20 Suniso Sl 32 48,2 4/20 Suniso SL 46
Mi Es Es Es Mi
30 32 48,2 32 57
5 4/20 4/20 5 5
Suniso 3 GS Suniso SL 32 Suniso SL 46 Frascold 32-FC/RL-32H Suniso 4 GS
Es Mi Mi
170 57 30
10 5 5
Fuchs Reniso T.SE 170 Suniso 4 GS Suniso 3 GS
11.6 MEDIDAS PARA GARANTIZAR EL RETORNO DEL ACEITE La instalación de un separador de aceite resulta necesaria en los casos siguientes: Cuando el evaporador se encuentra instalado a un nivel superior de la altura del evaporador. Cuando el compresor este a gran distancia del evaporador Cuando la disposición no permita un fácil retorno del aceite, por ejemplo. En línea de aspiración la existencia de bolsas, espiras… En instalaciones con T de evaporación muy bajas. El funcionamiento de un separador de aceite es el siguiente. El refrigerante que contiene en forma de neblina partículas de aceite pasa por una placa deflectora, el refrigerante reduce su velocidad. Las partículas de aceite chocan contra la superficie de las placas deflectoras y se escurren hacia el fondo. Cuando el nivel sube lo suficiente, actúa la válvula de flotador abriéndose el paso del aceite hacia el cárter del compresor. Los sifones los emplearemos en la línea de aspiración, que es donde se producen los problemas de retorno de aceite. El sifón es un recurso sencillo y de bajo coste que nos garantizará el arrastre del aceite hacia el compresor. Esta función la consigue el sifón cuando se va acumulando de manera progresiva aceite en su base reduciéndose su sección de paso, esta reducción origina un aumento de la velocidad, que a su vez origina el arrastre del aceite. La dimensión del sifón deberá ser lo más pequeña posible. Su empleo es imprescindible cuando el tubo de aspiración es ascendente
346 Si el evaporador se encuentra situado por encima del compresor, la gravedad será la causa que contribuirá al retorno de aceite, Sin embargo, deberemos colocar un sifón a la salida del evaporador con la finalidad de evitar la migración de refrigerante desde el evaporador al compresor en las paradas. En el supuesto de parar el sistema por baja, es decir mediante válvula solenoide recogiendo el gas, este sifón no será necesario. Si el evaporador se encuentra situado al mismo nivel que el compresor, deberemos tender la tubería con pendiente hacia el compresor, y se recomienda colocar un sifón a la salida del evaporador. Con el evaporador por debajo del compresor, es difícil garantizar un buen retorno del aceite, por lo que deberemos instalar un sifón a la salida del evaporador. Si la diferencia de nivel es notable, deberemos instalar un sifón cada 3 metros. Cuando la capacidad frigorífica del sistema es variable, el caudal de refrigerante en la tubería de aspiración dependerá de la demanda de potencia. Al funcionar el sistema a su máxima potencia, el refrigerante que circulará será el máximo. A medida que la potencia demandada disminuye, se va reduciendo de forma paulatina la cantidad de refrigerante en circulación. Al circular poco refrigerante y ser la sección de la tuberías fijas, su velocidad disminuirá ( V=Q/Sec.). Esta circunstancia origina que los vapores del refrigerante no puedan arrastrar al aceite. La solución a este problema será el utilizar la instalación de doble tubo. Cuando el sistema funcione a plena capacidad el refrigerante circulará sobre todo por el tubo de mayor diámetro. Al reducirse la capacidad y circular menos refrigerante, la velocidad disminuirá, empezándose a acumular aceite en el sifón, al quedar el sifón sellado, obligando al refrigerante a circular por el tubo más delgado. Esto origina un incremento de la velocidad y un arrastre del aceite contenido en el sifón. La tubería de mayor diámetro se conectara a la aspiración por la parte superior, con el fin de evitar que cuando el sistema trabaje con capacidad reducida, el aceite por gravedad se acumule en este tubo. Referente a las tuberías de líquido (unen el condensador con el evaporador), no existen problemas de arrastre de aceite, ya que el aceite y el refrigerante forman una única sustancia. En las tuberías de descarga (unen el compresor con el condensador), el problema está en las paradas, cuando esta el compresor está por debajo del condensador El aceite que cubre las paredes puede descender por gravedad al compresor, afectando a las válvulas de descarga y disminuyendo el rendimiento del compresor. En el supuesto de que en las paradas la temperatura del compresor fuera inferior a la del condensador, podría descender refrigerante líquido al compresor. La solución a estos problemas lo tenemos colocando una válvula de retención, y/o una válvula solenoide que corte el paso cuando pare el sistema, y/o colocando un sifón en la descarga del compresor. La solución general para garantizar el retorno de aceite en cualquier caso expuesto anteriormente, está en la colocación de un separador de aceite a la salida del compresor
347 (no es posible en compresores herméticos), de esta manera evitamos la salida del aceite del cárter, por lo que evitamos el problema. De todos modos la eficiencia de los separadores no es del 100%, por lo que deberemos tener en cuenta además las otras soluciones. En los sistemas con amoniaco la utilización del separador es obligatorio ya que este no miscible con el lubricante. 11.7 EXTRACCIÓN E INTRODUCCIÓN DE ACEITE EN EL SISTEMA Extracción de aceite Método de vacío En casos de que el cárter del compresor no posea orificio de purga, entonces deberemos aspirar el aceite del mismo. Realizaremos los pasos siguientes: Se conecta la bomba de vacío a un recipiente Desde el recipiente introduciremos una manguera (preferiblemente transparente) a través de un orificio hasta la parte baja del compresor. Las entradas de la manguera al compresor y al recipiente deberán estar selladas para evitar la entrada de aire Ponemos en marcha la bomba de vacío El aceite circulará por diferencia de presión desde el cárter hasta el depósito Cuando hayamos extraído el aceite del cárter cerramos la llave de corte de la manguera, cerramos la llave del manómetro y paramos la bomba. La manguera de extracción se queda en la instalación Método usando la presión del refrigerante Se cierra la válvula de aspiración del compresor, se pone en marcha este. Cuando el manómetro conectado en la aspiración marque algo superior a 1 bares, se para el compresor y se cierra la válvula de descarga Se conecta mediante un tubo transparente con preferencia el compresor con un recipiente. Sellamos el orificio del compresor Abrimos la válvula de aspiración Al estar la línea de aspiración a una presión superior a la atmosférica y estar la válvula de descarga cerrada entra el aceite del evaporador, de la línea y del cárter al depósito Introducción de aceite Método usando una bomba manual de aceite Se conecta mediante una manguera la descarga de la bomba manual al orificio del compresor El extremo de la bomba manual se introducirá en el depósito de aceite Manipularemos la bomba manual hasta que mediante el visor del compresor comprobemos el nivel. Método usando una bomba de vacío Conectaremos la bomba de vacío a la válvula de aspiración del compresor, estando las válvulas de aspiración y descarga cerradas. A través del puente de manómetros vaciamos el compresor de gas refrigerante. Conectamos una manguera desde el depósito de aceite hasta el cárter del compresor. Sellamos ambos orificios. Ponemos en marcha la bomba de vacío, por lo que se empieza a producir el vacío en el compresor.
348 Se abre la válvula de corte, comenzado a fluir aceite desde el depósito al cárter. Una vez se tiene el nivel de aceite adecuado, se cierra la válvula de corte, se cierra la llave del manómetro, se para la bomba, se cierra la válvula de aspiración del compresor, se desconecta la bomba a la válvula de aspiración. La manguera de llenado se queda instalada. 11.8 CONTROL DE ACIDEZ DEL ACEITE Los lubricantes refrigerantes deberán estar exentos de acidez, los ácidos pueden destruir el aislamiento de las bobinas de los motores. Los ácidos se pueden producir por: Presencia de humedad en el sistema. La mezcla de humedad, refrigerante, aceite, altas temperaturas puede provocar una reacción química que genera ácidos corrosivos. Quemadura del motor. Al quemarse las bobinas se producen ácidos Presencia previa de ácidos. Se produce al quemarse un compresor, cambiarse pero no tener en cuenta el estado del aceite. La acidez se puede detectar mediante reactivos en la línea de líquidos. Cuanto más oscuro sea el color del aceite, más posibilidades tiene de tener acidez 11.10 Problemas con el Aceite (Resumen) La calidad del aceite y las condiciones de funcionamiento son fundamentales para el buen rendimiento de los compresores y la longevidad de los mimos. En compresores sin bomba de aceite (inferiores a 10 cv.) ni control de presión o nivel de aceite es imprescindible realizar comprobaciones y pruebas periódicas de la calidad y cantidad de aceite de los compresores. En compresores con control de presión de aceite o control de nivel se deben de hacer las mismas comprobaciones aunque dispongamos de controladores que nos alertan de la falta de suficiente aceite (estos controladores nos indican la falta de presión suficiente y no de la calidad del aceite). Los dispositivos de control de presión de aceite se activan cuando la presión diferencial entre la aspiración del gas del compresor (o presión en el cárter) y la presión de la bomba de aceite, no se encuentra dentro de los parámetros ajustados que pueden ser ocasionados por los siguientes motivos. .- Falta de aceite en el cárter del compresor. .-Retorno de líquido refrigerante al compresor, provocando burbujeo en el aceite del cárter .- Liquido refrigerante en el cárter del compresor después de largos periodos de parada o paradas en época invernal en compresores sin resistencias de cárter. .- Filtro de malla metálica en la succión de la bomba de aceite sucio. .- Aceite en malas condiciones (descompuesto). Cuando se activan los dispositivos de control antes de rearmarlos, hay que efectuar las siguientes comprobaciones: 1 Verificar el nivel de aceite en el visor del cárter. 2 Comprobar la calidad del aceite. 3 Limpiar el filtro de malla de succión de la bomba antes de cargar el aceite. 4 Comprobar que la instalación dispone de los sifones y trampas de aceite adecuados. 5 Una vez cargada y en funcionamiento, comprobar que la presión diferencial es correcta. (La presión de aceite a la salida de la bomba podrá ser considerada normal cuando se encuentre comprendida entre 1,05 y 4,2 bar por encima de la presión del cárter)
349 Para una mayor información, consultar los siguientes capítulos de la Guía Básica completa o capítulos independientes en www.catain.es . CAPITULO 7 Compresores 7.14.4 Aceites lubrificantes (compresores Copeland Discus) 7.14.5 Bomba de aceite 7.14.6 Presostato diferencial de aceite 7.14.7 Circulación del aceite 7.14.8 Nivel de aceite 7.14.9 Presión de aceite 7.14.24 Resistencias de Carter 7.14.25 Bomba de aceite 7.14.26 Control de presión diferencial de aceite OPS1 7.14.27 Nuevo sistema de seguridad de la presión de aceite SENTRONIC+TM 7.14.30 Presostato diferencial de aceite Alco 7.15.1 Problemas de lubrificación 7.15.2 Dilución del aceite 7.15.5 Formación de acido CAPITULO 9 CONTROL 9.2 Presostato diferencial de aceite Danfoss. (Características y funcionamiento) CAPITULO 10 PUESTA EN MARCHA 10.10 Trabajos de mantenimiento (12 renovar el aceite) Cuadro de problemas en compresores (ver problemas de aceite)
350 11.9 Procedimiento para cambio de aceite (sistemas con cloro)
351
352 12 GASES REFRIGERANTES En lo que respecta a la manipulación de los gases refrigerantes hay que tener en cuenta las siguientes normativas: Real Decreto 795/2010, de 16 de junio, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la certificación de los profesionales que los utilizan. Artículo 1. Objeto y ámbito de aplicación. 1. Este real decreto tiene por objeto regular la distribución y puesta en el mercado de gases fluorados, así como su manipulación y la de los equipos basados en su empleo. Establece asimismo los procedimientos de certificación del personal que realiza determinadas actividades, todo ello con el objetivo de evitar las emisiones a la atmósfera y dar cumplimiento a lo previsto en la normativa europea. 2. Será de aplicación a los distribuidores de gases fluorados y de equipos y productos basados en ellos, así como al personal que realice alguna de las actividades previstas en el artículo 3 y a titulares, comercializadores y empresas instaladoras y mantenedoras de los equipos mencionados en dicho artículo. 1.7 Artículo 2. Definiciones. (Ver en Glosario) Artículo 3. Actividades restringidas a personal en posesión de la certificación exigida. 1. En relación con los equipos de refrigeración o climatización con sistemas frigoríficos de carga superior o igual a 3 kg de refrigerantes fluorados, solamente el personal en posesión de la certificación prevista en el anexo I.1, podrá realizar las actividades siguientes: a) Instalación. b) Mantenimiento o revisión, incluido el control de fugas, carga y recuperación de refrigerantes fluorados. c) Manipulación de contenedores de gas. 2. En relación con los equipos de refrigeración o climatización con sistemas frigoríficos de carga inferior a 3 kg de gases fluorados, solamente el personal mencionado en el apartado anterior y el personal en posesión de la certificación prevista en el anexo I.2, podrá realizar las actividades siguientes: a) Instalación. b) Mantenimiento o revisión, incluida la carga y recuperación de refrigerantes fluorados. c) Manipulación de contenedores de gas. Adicionalmente a estas actividades el personal en posesión de la certificación prevista en el anexo I.2 podrá realizar el control de fugas en equipos con sistemas frigoríficos de cualquier carga. El personal que acceda a la certificación a través de la vía e) especificada en el anexo I.2.2, únicamente podrá desarrollar las actividades enumeradas en el primer párrafo en equipos de transporte refrigerado de mercancías que empleen menos de 3 kg de refrigerantes fluorados. (…/…) Distribución y utilización de fluidos Artículo 9. Obligaciones específicas relativas a la distribución, comercialización y titularidad de los fluidos y equipos basados en ellos. 1. Conforme al artículo 13.1 del Reglamento (CE) n.º 1005/2009, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de septiembre de 2009, los distribuidores de halones, deberán ser específicamente autorizados por el órgano competente de su comunidad autónoma para
353 introducir halones en el mercado para su empleo en los usos críticos enumerados en el anexo VI del citado reglamento. 2. Los distribuidores de gases fluorados, se asegurarán de que: a) En el caso de que su destino sea la utilización como refrigerante, únicamente se ceden o venden a empresas habilitadas o fabricantes de equipos basados en dichos fluidos. b) En el caso de halones únicamente se ceden o venden a fabricantes o recargadores de equipos de protección contra incendios específicamente autorizados para este gas. c) En el caso de agentes de extinción contra incendios distintos de los halones, únicamente se ceden o venden a fabricantes o recargadores de equipos basados en dichos fluidos. d) En el caso de que su destino sea la utilización como disolventes o en equipos de conmutación de alta tensión, únicamente se ceden o venden a empresas que cuenten con personal debidamente certificado de acuerdo a los apartados 5 y 6 respectivamente del artículo 3. 3. Los fabricantes y recargadores de equipos de protección contra incendios basados en halones únicamente podrán adquirir estos fluidos a distribuidores autorizados. 4. Las empresas habilitadas podrán almacenar y transportar tanto gases fluorados vírgenes como recuperados, debiendo entregar aquéllos destinados a la regeneración o destrucción a un gestor de residuos en un plazo no superior a seis meses. A tal efecto deberán disponer de un contrato en vigor que asegure la mencionada recogida periódica de sus instalaciones de los residuos generados en el desarrollo de su actividad, así como de una contabilidad actualizada de las cantidades de residuos generadas, de acuerdo a lo establecido en el artículo 21.c de la Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos. 5. La titularidad de refrigerantes fluorados en contenedores destinados al transporte y almacenamiento de estos fluidos, queda restringida a distribuidores, empresas habilitadas y fabricantes de equipos basados en dichos fluidos, así como a gestores de residuos debidamente autorizados cuando los fluidos tengan tal condición. 6. En el caso de que conforme a otra normativa específica se permita el almacenamiento de envases de refrigerantes fluorados en las instalaciones para su mantenimiento y servicio, su titularidad queda restringida a la empresa habilitada encargada del mantenimiento o a distribuidores de gases fluorados, pudiendo quedar dichos envases en depósito en las instalaciones. 7. Los comercializadores de los equipos basados en gases fluorados relacionados en el artículo 3, apartados 1 y 2 que requieran ser instalados, se asegurarán de que dicha instalación la realice una empresa habilitada. 8. Los titulares de los equipos relacionados en el artículo 3 deberán contratar o encomendar la ejecución de las actividades enumeradas en dicho artículo a empresas habilitadas o personal certificado, según proceda. Artículo 10. Etiquetado de equipos. 1. Quien comercialice, de acuerdo con el artículo 7.2 del Reglamento (CE) n.º 842/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 17 de mayo de 2006, productos y aparatos sujetos a etiquetado para su uso en España, deberá asegurarse de que cuenten con el etiquetado, al menos, en castellano, de conformidad con lo establecido en el Reglamento (CE) n.º 1494/2007 de la Comisión, de 17 de diciembre de 2007, por el que se establecen, de conformidad con lo dispuesto en el Reglamento (CE) n.º 842/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo de 17 de mayo, la forma de etiquetado y los requisitos adicionales de etiquetado de los productos y aparatos que contengan determinados gases fluorados de efecto invernadero. Asimismo deberán adjuntar las instrucciones de manejo, al menos, en castellano.
354 2. Las empresas habilitadas colocarán una etiqueta con las características y de la manera prevista en el Reglamento (CE) n.º 1494/2007 de la Comisión, de 17 de diciembre de 2007, en los equipos enumerados en el artículo 3, apartados 1, 2 y 4, que no dispongan de la misma en el momento de realizar alguna intervención. En el caso de que contengan sustancias que agotan la capa de ozono, la etiqueta deberá contener el tipo de sustancia, la cantidad de ésta contenida en los aparatos y los elementos de etiquetado establecidos en el anexo I del Reglamento (CE) n.º 1272/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de diciembre de 2008, sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas, y por el que se modifican y derogan las Directivas 67/548/CEE y 1999/45/CEE y se modifica el Reglamento (CE) n.º 1907/2006. (…/…) Reglamento europeo 2037/00 (deroga el Reglamento europeo 3093/94): En cumplimiento de los artículos 16 y 17 todas las empresas que manipulen gases refrigerantes se encuentran en la obligación de recuperar mediante personal cualificado dichas sustancias reguladas (CFC, HCFC, HFC) utilizando los equipos apropiados para su destrucción, reciclado o regeneración durante las operaciones de revisión y mantenimiento de los aparatos y/o antes de su desmontaje y/o destrucción. Asimismo indica que se deben tomar las medidas adecuadas para prevenir los escapes de dichas sustancias. Ley 12/95 régimen sancionador del reglamento europeo 2037/00: Las infracciones por incumplimiento de este reglamento están catalogadas en – Leves: multa inferior a 4.507,50 € – Graves: multa inferior a 13.522,77 € – Muy Grave: multa superior a 13.522,77 € R.D 833/88 sobre residuos tóxicos y peligrosos: Obliga a todas las empresas que recuperen gases refrigerantes que tengan la consideración de residuo por su contenido, forma de presentación (mezclados con lubricantes...) u otras características como pueden ser en presencia de humedad, acidez, etc., a registrarse en su Comunidad Autónoma como PEQUEÑO PRODUCTOR DE RESIDUOS, obteniendo un código como productor y a tener firmado un contrato de Servicio de Gestión de Residuos con un GESTOR AUTORIZADO cumpliendo con todas las autorizaciones administrativas y legislación aplicable al respecto. Régimen sancionador del R.D. 833/88: Las infracciones por incumplimiento de este Real Decreto están catalogadas en – Leves: multa de hasta 6.000 € – Graves: cese temporal o total de la actividad y multa de hasta 300.506,05 € – Muy Graves: cese temporal o total de la actividad y multa de hasta 601.012,10 € Orden MAM/304/2002: Los productos susceptibles de recuperarse no solo son los agresivos para el medio ambiente (capa de ozono) que se enviaran a destruir (CFC) sino todos los catalogados en el Código Europeo de Residuos (CER) como son los HCFC y HFC. Después de lo anteriormente expuesto para el cumplimiento de la Legislación aplicable es aconsejable: – Disponer de un sistema de recuperación de gases refrigerantes. – Inscribirse en la Consejería de Medio Ambiente de la Comunidad Autónoma correspondiente como pequeño productor de residuos tóxicos. – Tener un contrato de gestión de residuos con un Gestor Autorizado. El responsable de verificar el cumplimiento de la Legislación anteriormente mencionada es el SEPRONA (Servicio de Protección de la Naturaleza) perteneciente a la Guardia Civil.
355 12.1 REFRIGERANTES PARA INSTALACIÓN NUEVA SEGÚN APLICACIÓN FRIGORÍFICA Aplicación Refrigerantes HFC Refrigerantes libres (recomendados) de Halógenos R-407C R-290 (propano) (***) Aire R-410A (**) R-600a (isobutano) (***) Acondicionad R-134a R-1270 (propileno) (***) o R-404A/R-507A (algunas enfriadoras) R-290/R600a (***) R-134a NH3 (****) R-404A R-290a (***) Refrigeración R-507A R-600a (***) Alta Tº R-1270 (***) R-290/R600a (***) R-134a (Tº evap > 15 ºC) NH3 (****) R-404A R-290a (***) Refrigeración R-507A R-1270 (***) Media Tº R-290/R600a (***) R-404A NH3 (****) Refrigeración R-507A R-290a (***) Baja Tº R-1270 (***) Refrigeración R-23 R-170 (etano) (***) Muy Baja Tº R-404/R-507A (hasta - 60ºC) (cascada) (*) La fabricación de las HCFC (R-22,...) está prohibida en la Unión Europea. (**) Gas de Alta Presión (8 bar más que le R-22 a 40ºC) (***) Inflamable (****) Tóxico IF02. INSTRUCCIÓN IF-02. CLASIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES (FLUIDOS FRIGORÍGENOS) 20 IF02.4. Grupos de clasificación según el grado de seguridad A efectos de lo dispuesto en el artículo 4.2 del Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas, los refrigerantes se clasifican en grupos de acuerdo con sus efectos sobre la salud y la seguridad que se detallan en el apéndice 1 de esta instrucción (Tabla A). El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio podrá autorizar a petición de parte interesada la utilización de otros refrigerantes, o sus mezclas, no incluidos en el apéndice 1, previa determinación de cuantas características de prueba y uso sean precisas según lo requerido en las prescripciones establecidas en el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y en las instrucciones técnicas complementarias que lo desarrollan. 20 IF02.4.1. Clasificación en función de sus efectos sobre la salud y seguridad. Los refrigerantes se clasifican de acuerdo con su inflamabilidad y su toxicidad. 20 IF02.4.1.1. Clasificación en función de su inflamabilidad. Los refrigerantes deberán incluirse dentro de uno de los tres grupos, 1, 2 y 3 basándose en el límite inferior de inflamabilidad a presión atmosférica y temperatura ambiente: GRUPO 1: Refrigerantes no inflamables en estado de vapor a cualquier concentración en el aire.
356 GRUPO 2: Refrigerantes cuyo límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, es igual o superior al 3,5% en volumen (V/V). GRUPO 3: Refrigerantes cuyo límite inferior de inflamabilidad, cuando forman una mezcla con el aire, es inferior al 3,5% en volumen (V/V). Nota – Los límites inferiores de inflamabilidad se determinarán de acuerdo con la correspondiente norma, por ejemplo, ANSI / ASTM E 681. 20 IF02.4.1.2. Clasificación en función de la toxicidad. Los refrigerantes deberán incluirse dentro de uno de los dos grupos A y B basándose en su toxicidad: GRUPO A: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que pueden estar expuestos al refrigerantes durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es igual o superior a una concentración media de 400 ml/m3 [400 ppm. (V/V)]. GRUPO B: Refrigerantes cuya concentración media en el tiempo no tiene efectos adversos para la mayoría de los trabajadores que puedan estar expuestos al refrigerante durante una jornada laboral de 8 horas diarias y 40 horas semanales y cuyo valor es inferior a una concentración media de 400 ml/m3 [400 ppm. (V/V)]. Nota – Bajo ciertas condiciones se pueden producir compuestos tóxicos de descomposición por contacto con llamas o superficies calientes. Los principales productos de descomposición del grupo de refrigerantes del grupo L1 (A1), con excepción del dióxido de carbono, son los ácidos clorhídricos y fluorhídricos. Si bien son tóxicos, delatan automáticamente su presencia debido a su olor extremadamente irritante incluso a bajas concentraciones. Nota – Estos criterios sobre toxicidad, con independencia de su posible valor de referencia, no se refieren a los valores límites ambientales previstos en el Real Decreto 374/2001, de 6 de abril, sobre la protección de la salud y seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con los agentes químicos durante el trabajo, que se aplicarán según su normativa específica. 20 IF02.4.1.3. Grupos de seguridad. Los refrigerantes se clasifican por grupos de seguridad de acuerdo con la tabla 1. 20 IF02.4.1.4. Clasificación de las mezclas de los refrigerantes en función de sus efectos sobre la salud y la seguridad A las mezclas de refrigerantes, cuya inflamabilidad o toxicidad puedan variar debido a cambios de composición por fraccionamiento, se les deberá asignar una doble clasificación de grupo de seguridad separada por una barra oblicua (/). La primera clasificación registrada deberá ser la clasificación de la composición original de la mezcla. La segunda registrada deberá ser la de la composición de la mezcla en el “caso del fraccionamiento más desfavorable”. Cada característica deberá considerarse independientemente. Ambas clasificaciones deberán determinarse utilizando los mismos criterios que si fuera un refrigerante con un único componente. En cuanto a su toxicidad, “el caso del fraccionamiento más desfavorable” deberá definirse como la composición que resulta de la concentración más alta del (de los) componente(s) en fase líquida o vapor. La toxicidad de una mezcla específica deberá establecerse en base a sus componentes considerados individualmente. NOTA 1: Puesto que el fraccionamiento puede ocurrir como resultado de una fuga en el sistema de refrigeración cuando se determine “el caso de fraccionamiento más desfavorable” deberán considerarse la composición de la mezcla que queda en el sistema y la de la fuga. El “caso del fraccionamiento más desfavorable” podrá ser o bien la composición inicial o una composición generada durante el fraccionamiento.
357 NOTA 2: El caso del fraccionamiento más desfavorable, en lo referente a la toxicidad, podrá o no coincidir con el caso del fraccionamiento más desfavorable respecto a la inflamabilidad. 20 IF02.4.1.5. Límites prácticos Los límites prácticos se establecerán según los criterios recogidos en el apéndice 1. 20 IF02.4.1.6. Certificado de la calidad del refrigerante y ficha de seguridad Los distribuidores – fabricantes de refrigerantes deberán suministrar junto al refrigerante el certificado de calidad del mismo acreditativo de su composición química concreta así como su ficha de seguridad.
358
Tabla de Clasificación de los Refrigerantes (1) Clasif ic Refrig Grup Nº (3) o L S 1 A1 R-11 1 A1 R-12
Triclorofluormetano Diclorodifluormetano
CCL3F (5) CCL2F2 (5)
(4) ºC 23,8 -29
1 A1 R-12B1
Bromoclorodifluorometano
CBrCLF2 (5)
-4
1 1 1 1
Clorotrifluormetano Bromotrifluormetano Clorodifluormetano Trifluormetano 1,1,2-Tricloro-1,2,2Tetrafluoretano 1,2-Dicloro-1,1,2,2tetrafluoretano 2-Cloro-1,1,1,2,2Pentafluoretano 2-Cloro-1,1,1,2Tetrafluoretano Pentafluoretano 1,1,1,2-Tetrafluoretano Octofluorpropano Octofluorciclobutano
CCLF3 (5) CBrF3 (5) CHCLF2 (5) CHF3
-81,4 -58 -40,8 -82,15
A1 A1 A1 A1
R-13 R-13B1 R-22 R-23(6)
1 A1 R-113 1 A1 R-114 1 A1 R-115 1 A1 R-124 1 1 1 1
A1 A1 A1 A1
R-125 R-134a R-218 R-C318
Ebull. DENOMINACIÓN (compos= % peso)
1 A1 R-500
R-12/152a (73,8/26,2)
1 A1 R-501
R-12/22 (25/75)
1 A1 R-502
R-22/115 (48,8/51,2)
1 A1 R-503
R-23/13 (40,1/59,9)
FORMULA
1,013 b
CCL2FCCIF2 (5)
-39
CF2CHCLF (5)
3,8
CF3CCLF2 (5)
-39
CF3CHCLF (5)
-12,1
CF3CHF2 CF3CH2F C3F8 C4F8 CCL2F2 + CHF2CH3 (5) CCL2F2 + CHCLF2 (5) CHCLF2 + CF3CCLF2 (5) CHF3 + CCLF3 (5)
-48,1 -26,2 ** -6 -33,5 -41 -45,4 -88,7
359
Clasifi c Grupo L S
Ebull. Refrig Nº (3)
DENOMINACIÓN (compos= % peso)
A1
R-507A
R-125/143a (50/50)
1 1
A1 A1
R-508A R-508B
R-23/116 (36/61) R-23/116 (46/54)
1
A1
R-509A
R-22/218 (44/56)
1 1
A1 A1
R-718 R-744
Agua Dióxido de carbono
1
A1/ A1
R-401A
R-22/152a/124 (53/13/34)
1
A1/ A1
R-401B
R-22/152a/124 (61/11/28)
1
A1/ A1
R-401C
R-22/152a/124 (33/15/52)
1
A1/ A1
R-402A
R-125/290/22 (60/2/38)
1
A1/ A1
R-402B
R-125/290/22 (38/2/60)
R-403A
R-22/218/290 (75/20/5/)
R-403B
R-22/418/290 (56/39/5)
R-404A
R-125/143a/134a (44/52/4)
A1/ A1 A1/ 1 A1 1
A1/ A1
1,013 b (4) ºC
1
1
FORMULA CF3CHF2 + CF3CH3 CHF3+C2F6 CHF3+C2F6 CHCLF2 + C3F8 H2O CO2 CHCLF2 + (5) CHF2CH3 + CF3CHCLF CHCLF2 + (5) CHF2CH3 + CF3CHCLF CHCLF2 + (5) CHF2CH3 + CF3CHCLF CF3CHF2 + C3H8 + CHCLF2 (5) CF3CHF2 + C3H8 + CHCLF2 (5) CHCLF2 + (5) C3F8+C3H8 CHCLF2 + (5) C3F8+C3H8 FCF3CHF2 + CF3CH3 + CF3CH2F
-46,7 -86 -88,3 -47 100 0,07 -33,4 a -27,8 -34,9 a -29,6 -28,9 a -23,3 -49,2 a -47 -47,2 a -44,8 -44,0 a -42,4 -43,9 a 42,4 -46,5 a -45,7
360
Clasifi c Grupo L S
Ebull. Refrig Nº (3)
DENOMINACIÓN (compos= % peso)
1
A1/ A1
R-405A
R-22/152a/142b/C318 (45/7/5,5/42,5)
1
A1/ A1
R-407A
R-32/125/134a (20/40/40)
1
A1/ A1
R-407B
R-32/125/134a (10/70/20)
1
A1/ A1
R-407C
R-32/125/134a (23/25/52)
1
A1/ A1
R-408A
R-125/143a/22 (7/46/47)
1
A1/ A1
R-409A
R-22/124/142b (60/25/15)
1
A1/ A1
R-409B
R-22/124/142b (65/25/10)
R-410A
R-32/125 (50/50)
R-410B
R-32/125 (45/55)
R-(2)
R-22/124/600 (50/47/3)
A1/ A1 A1/ 1 A1 1
1
A1/ A1
FORMULA CHCLF2 + CHF2CH3 + CH3CCLF2 + C4F8 (5) CH2F2 + CF3CHF2 + CF3CH2F CH2F2 + CF3CHF2 + CF3CH2F CH2F2 + CF3CHF2 + CF3CH2F CF3CHF2 + CF3CH3 + CHCLF2 (5) CHCLF2 + CF3CHCLF + CH3CCLF2 (5) CHCLF2 + CF3CHCLF + CH3CCLF2 (5) CH2F2 + CF3CHF2 CH2F2 + CF3CHF2 CHCLF2 + CF3CHCLF + C4H10 (5)
1,013 b (4) ºC -46,5 a -45,7 -45,2 a -38,7 -46,8 a -42,4 -43,8 a -36,7 -44,6 a -44,1 -34,7 a -26,3 -35,8 a -28,2 -51,6 a -51,5 -51,5 a -51,4 -34,1
361
Clasific Grupo L S
Refrig Nº (3)
1 A1/A1 R-(2)
1 A1/A1 R416A 1 A1/A1 R-(2) 1 A1/A1 R-(2) 1 A1/A1 R-(2) 1 A1/A1 R-(2) 1 A1/A1 R-417A 2 A1/A2 R-413A 2 A1/A2 R-406A 2 A1/A2 R-411A
DENOMINACIÓN (compos= % peso)
FORMULA
CF3CHF2 + CF3CH3 + C3H8 + CHCLF2 (5) CF3CH2F + R-134a/124/600 CF3CHCLF + (59/39,5/1,5) C4H10 (5) CF3CHF+CF3 R-125/134a/600a CH2F + (65,1/31,5/3,4) CH(CH3)3 CF3CHF2 + R-125/134a/600a CF3CH2F + (85,1/11,5/3,4) CH(CH3)3 CF3CHF2 + R-125/290/218 (86/5/9) C3H8 + C3F8 CF3CH2F + R-134a/227 (52,5/47,5) CF3CHFCF3 CF3CHF2 + R-125/134a/600 CF3CH2F + (46,6/50/3,4) C4H10 (5) C3F8 + R-218/134a/600a (9/88/3) CF3CH2F + CH(CH3)3 CHCLF2 + R-22/142b/600a (55/41/4) CCLF2CH3 + CH(CH3)3 CHCLF2 + R-22/152a/1270 CHF2CH3 + (87,8/11/1,5) C3H6 (5) R-125/143a/290/22 (42/6/50)
Ebull. 1,013 b (4) ºC -45,6 -23,8 a -21,8 -42,6 a -38,6 -46,0 a -43,6 -54,6 -24,7 -38,0 a -32,9 -29,4 a -27,4 -32,7 a -23,5 -39,6 a -37,1
362
Clasific Grupo L S
Refrig Nº (3)
DENOMINACIÓN (compos= % peso)
2 A1/A2 R-411B
R-22/152a/1270 (94/3/3)
2 A1/A2 R-412A
R-22/218/142b (70/5/25)
2 2 2 2 2 2 2
A2 A2 A2 A2 A2 A2 B1
R-32(6) R-141b R-142b R-143a R-152a R-160 R-21
2
B1
R-123
2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3
B1 B2 B2 B2 B2 B2 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3
R-764 R-30 R-40 R-611 R-717 R-1130 R-50 R-170 R-290 R-600 R-600a R-1150 R-1270 R-E170
Difluormetano 1,1.Dicloro-1-fluormetano 1-Cloro-1-difluoretano 1,1,1-Trifluoretano 1,1-Difluoretano Cloruro de etilo Diclorofluormetano 2,2-Dicloro1,1,1-trifluoretano Dióxido de azufre Cloruro de metileno Cloruro de metilo Formiato de metilo Amoniaco 1,2-Dicloroetileno Metano Etano Propano Butano Isobutano Etileno Propileno Dimitileter
FORMULA CHCLF2 + CHF2CH3 + C3H6 (5) CHCLF2 + C3F8 + CCLF2CH3 (5) CH2F2 CCL2CH3 (5) CCLF2CH3 (5) CF3CH3 CHF2CH3 CH3CH2CL (5) CHCL2F (5)
Ebull. 1,013 b (4) ºC -41,6 a -40,2 -36,5 a -28,9 -51,76 32 -10 -47 -25 +8,92
CF3CHCL2 (5)
27,7
SO2 CH2CL2 (5) CH3CL (5) C2H4O2 NH3 CHCL=CHCL CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CH(CH3)3 CH2=CH2 C3H6 CH3OCH3
-10 40 -24 31,2 -33 ** -161 -89 -42 0 -12 -104 -48 -24,8
363 Notas de la Tabla de Clasificación de los refrigerantes (1).- Tabla reducida (ver más datos en tabla completa) (2).- Pendiente de asignar denominación simbólica numérica. (3).- Los “R-“números se corresponden con ISO 817. (4).- En las mezclas se da el punto de burbuja / punto de rocío. (5).- Estos refrigerantes, en cumplimiento de lo establecido en el Reglamento (CE) 2037/2000 no pueden ser utilizados en instalaciones nuevas, solo los HCFC vírgenes en recarga de las instalaciones existentes, hasta el 1 de Enero del 2.010, y en el acondicionamiento de vehículos destinados a usos militares, hasta el 2.008. Los HCFC reciclados se podrán usar para recargar instalaciones existentes hasta febrero de 2.015. (6).- A partir de la fecha de entrada en vigor del reglamento sobre determinados gases fluorados de efecto invernadero, quedara prohibida la comercialización de aquellas sustancias que vengan especificadas en el mismo. Tabla de asignación de colores ARI Numero R-11 R-12 R13B1 R-22 R-23 R-113 R-114 R-116 R-123 R-124 R-125 R-134a R-401A R-401B R-401C R-402A R-402B
Color Asignado Naranja Blanco Rojo Rosáceo Verde Claro Azul Grisáceo Claro Violeta Azul Oscuro Gris Oscuro Azul Grisáceo Claro Verde Intenso Marrón Mediano Celeste Rojo Rosáceo Mostaza Azul Verdoso Marrón Claro Oliva
Numero R-404A R-407A R-407B R-407C R-408A R-409A R-410A R-410B R-411A R-411B R-414B R-416A R-500 R-502 R-503 R-507A R-508B
Color Asignado Naranja Verde Lima Crema Marrón Mediano Violeta Mediano Marrón Mediano Rosa Castaño Violeta Azul Verdoso Azul Mediano Lima Amarillo Violeta Claro Azul Verdoso Azul Verdoso Azul Oscuro
364
365
366 13 PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES EN INSTALACIONES 13.1 Conceptos Básicos: Prevención: Es el conjunto de disposiciones o medidas adoptadas o previstas para la mejora de las condiciones de trabajo con el fin de evitar o disminuir los riesgos laborales. Riesgo Laboral: Posibilidad de que un trabajador o trabajadora sufra un determinado daño para la salud. Para calificar un riesgo se miden dos factores principalmente, la gravedad y la inminencia. La gravedad del riesgo se define como la probabilidad de que se produzca el daño por la severidad del mismo. De este modo, la severidad de un riesgo sería alta si la probabilidad de que aparezca es elevada y el daño que ocasione es grande. Se define como riesgo grave e inminente aquél cuya materialización se presenta como más que probable e inmediata y se prevé que pueda causar severos daños al trabajador o trabajadores. Ejemplo: En una obra de construcción, se considera riesgo grave e inminente el hecho de que un operario que trabaja en altura no lleve el arnés anclado. Las condiciones de trabajo son aquellas circunstancias que inciden significativamente en la generación de riesgo para la salud del trabajador; comprende las condiciones generales de los locales, instalaciones, productos, equipos y demás útiles, los agentes químicos, físicos y biológicos presentes en el ambiente laboral y la organización y desarrollo del trabajo en cuanto puede influir en el comportamiento del trabajador, es decir, en su equilibrio físico, mental y social. Entendemos por condición peligrosa aquella que se deriva de las inseguridades del propio trabajo, es decir, de las deficiencias de los lugares de trabajo, equipos e instalaciones. 13.1.1 Factores de riesgo Profesional Entendemos por factores de riesgo profesional aquellas condiciones y circunstancias que aumentan la posibilidad de que se produzca un accidente en el puesto de trabajo. Los factores de riesgo los podemos clasificar en diferentes grupos: 13.1.2 Factores de Seguridad: Son aquellos relacionados directamente con los equipos, objetos, aparatos, máquinas, sustancias e instalaciones de trabajo. Los factores de seguridad son estudiados por la Seguridad del Trabajo. Las consecuencias principales son lesiones originadas por: Elementos móviles de las máquinas (golpes, cortes, atrapamientos) materiales desprendidos, etc. Golpes con objetos, maquinas o materiales. Aplastamientos, caídas de o desde aparatos elevadores, vuelcos de vehículos, etc. Contactos eléctricos (quemaduras, asfixias, paro respiratorio, etc.) Quemaduras por incendios o explosión, etc. 13.1.3 Factores Medioambientales: Son también condiciones que influyen sobre la accidentalidad. Los contaminantes presentes en ambientes laborales se pueden englobar en tres categorías fundamentales: Contaminantes físicos: ruido, vibraciones, estrés térmico, iluminación, humedad, radiaciones ionizantes y no ionizantes, presión atmosférica, etc. Contaminantes químicos: constituidos por materiales inertes presentes en el aire, como gases, vapores, polvo, nieblas, aerosoles, etc. Contaminantes biológicos: microorganismos, bacterias, virus, hongos, etc. Que causan enfermedades profesionales.
367 Estos factores de riesgo son estudiados por la Higiene Industrial. Dependiendo del contaminante, se pueden producir diferentes consecuencias: -En caso de los contaminantes físicos, se pueden originar diferentes tipos de accidentes o enfermedades profesionales. Entre las posibles consecuencias, pueden producir quemaduras, pérdidas de audición, enfermedades oncológicas, etc. -En el caso de los contaminantes químicos, y dependiendo del tipo, se pueden producir destrucción de tejidos, alteración pulmonar, cáncer, depresión del sistema nervioso, etc. -Por último, en el caso de contaminantes biológicos, se pueden provocar diferentes enfermedades profesionales como paludismo, hepatitis, tétanos, tuberculosis, etc. 13.1.4 Factores derivados de las características del trabajo: Las características del trabajo son las exigencias que la tarea impone a los trabajadores (esfuerzos, manipulación de cargas, posturas, etc.) asociadas a cada tipo de actividad y determinantes de la carga de trabajo, tanto física como mental, pudiendo dar lugar a la fatiga. Estos factores de riesgo los estudia la Ergonomía. Pueden originar diferentes accidentes de trabajo o patologías que pueden dar lugar a enfermedades crónicas. La fatiga física o mental se manifiesta por síntomas de irritabilidad, falta de energía y voluntad, depresión. Se suele presentar acompañada de fuertes dolores de cabeza, mareos, insomnio, etc. 13.1.5 Factores derivados de la Organización del trabajo: Aspectos relacionados con la organización del trabajo (tareas, horarios, turnos, etc.) que pueden provocar problemas de insatisfacción, estrés, insomnio, fatiga, problemas digestivos, falta de comunicación, etc. Se consideran esencialmente dos factores derivados de la organización del trabajo: Factores temporales (jornada de trabajo, turnicidad, nocturnidad, etc.) Factores de la tarea (automatización, comunicación, promoción). En temas relacionados con la prevención, además de conocer que tipos de factores de riesgo pueden afectar a la seguridad laboral es importante conocer cuáles son los daños ocasionados por el trabajo. La Ley de Prevención de Riesgos Laborales considera daño derivado del trabajo a todas aquellas enfermedades, patologías o lesiones sufridas como motivo u ocasión del trabajo. 13.2.1 Daños derivados del trabajo 13.2.2 Accidente de trabajo: Es un suceso que produce en la persona trabajadora lesiones corporales con disminución o anulación de su integridad física. Se consideran accidentes: -Los ocurridos durante el trayecto de ida o vuelta del trabajo (in itinere). -Los ocurridos durante el desempeño de las funciones sindicales. -Los que sufra el trabajador como consecuencia de las tareas distintas a su categoría. -Los que sufre el trabajador durante los actos de salvamento, siempre y cuando estén relacionados con el trabajo. -Las enfermedades no contempladas que se agraven como consecuencia de la lesión. Los accidentes laborales se pueden producir por dos tipos de causas: -Técnicas, cuando se producen fallos de las máquinas o equipos. Estas causas son fácilmente conocibles y se pueden controlar. Una vez que se detecta dónde está el error, se le aplica una medida técnica para corregirlo. -Causas humanas, se producen cuando, por parte del trabajador, hay una falta de información, formación interés, etc. También pueden producirse accidentes debido a causas técnicas y humanas. Se da cuando un error técnico acompaña a un fallo humano (falta de formación, desinterés…) 13.2.3 Enfermedades Profesionales: Aquellas que se adquiere a consecuencia del ejercicio continuado de un trabajo y debido a las características de éste. La enfermedad profesional se origina por factores físicos, químicos o biológicos. Se consideran enfermedades profesionales aquellas que:
368 - Se produzcan como consecuencia del trabajo. - Su origen es debido al desempeño de las actividades que se especifican en el cuadro de enfermedades profesionales publicado por el RD 1995/1978, modificado por el RD 2821/1981. - Son provocadas por la acción de elementos y sustancias indicadas en el citado cuadro. - Cualquier otra enfermedad que no esté contemplada en dicho cuadro, se considera enfermedad común. Ejemplo: Un trabajador de la construcción sufre sordera debido a una exposición continuada a elevados niveles de ruido. Consideramos que se trata de una enfermedad profesional, al haberse producido como consecuencia del trabajo. 13.2.4 Incidente de Trabajo: Suceso no previsto, espontáneo y no deseado, que no causa lesiones o daños a bienes o procesos pero dificulta el normal funcionamiento del trabajo y puede ser causa de un accidente futuro. El mecanismo que produce en un incidente es el mismo que produce un accidente. Los dos son igualmente importantes, e incluso el incidente lo es más porque es un aviso de lo que pudo pasar. Ejemplo: En una obra al elevar un palet de ladrillos con una grúa, este cae al suelo sin golpear a nadie y sin dañar el material que se iba a transportar. Es un ejemplo de incidente, dado que, por casualidad, no se produjo ningún daño personal ni material. 13.2.5 Otros daños derivados del trabajo: la fatiga profesional, el estrés o la insatisfacción laboral también son daños derivados del trabajo. La fatiga es el desgaste que se produce cuando se da un exceso de trabajo sin ser compensado por el descanso. Existen diferentes tipos de fatiga: -Fatiga muscular: provocada por exceso de trabajo corporal y acompañado por una sensación genérica de malestar. -Fatiga mental: caracterizada por un esfuerzo cognitivo debido a la excesiva carga mental que hay que soportar. Existe fatiga mental ocasional y crónica. La primera se da en ocasiones y permite la recuperación del organismo y la segunda se da de manera constante y continua de forma que el trabajador no pueda recuperar su nivel de ritmo habitual. El estrés es considerado como un desequilibrio entre: -Las demandas del trabajo y las capacidades del trabajador para afrontar el contenido de las demandas. -Las necesidades, aspiraciones y expectativas del trabajador y la imposibilidad de satisfacerlas a través de la puesta en práctica de sus capacidades. -Entre las necesidades, aspiraciones y expectativas del trabador y la imposibilidad de satisfacerlas a través del trabajo ofertado por la empresa. La insatisfacción laboral es la falta de gratificación que siente la persona con respecto a sus funciones y entorno de trabajo. Esta sensación se debe al balance negativo que experimenta el trabajador cuando las compensaciones que recibe no superan las contribuciones que da a la empresa. 13.3.1 Marco Normativo básico 13.3.2 Obligaciones del empresario: *Protección frente a los riesgos laborales. En el artículo 14 de la Ley de Prevención de Riesgos laborales (en adelante LPRL) se especifica que todos los trabajadores tienen derecho a una protección eficaz en materia de seguridad y salud en el trabajo. El
369 empresario deberá realizar una prevención permanente y específica de los riesgos laborales existentes. *Principios de la acción preventiva. En el artículo 15 de la LPRL se indica la obligación del empresario a aplicar las medidas que integran el deber general de prevención con arreglo a los siguientes principios generales: -Evitar los riesgos. -Evaluar los riesgos que no se puedan evitar. -Adaptar el trabajo a la personal, sus métodos e instrumentos con miras, en particular, a atenuar el trabajo monótono y repetitivo y a reducir los efectos del mismo en la salud. -Tener en cuenta la evolución de la técnica. -Sustituir lo peligroso por lo que entrañe poco o ningún peligro. -Planificar la prevención. -Adoptar medidas que antepongan la protección colectiva a la individual. -Dar las debidas instrucciones a los trabajadores. *Equipos de trabajo y medios de protección. Según el artículo 17 de la LPRL el empresario deberá adoptar las medidas necesarias con el fin de que los equipos de trabajo sean adecuados para el trabajo que deba realizarse. *Información, consulta y participación de los trabajadores. El artículo 18 de la LPRL obliga al empresario a adoptar las medidas necesarias para que los trabajadores reciban todas las informaciones necesarias en relación con: -Los riesgos para la seguridad y salud de los trabajadores en el trabajo, tanto los que afecten a la empresa en su conjunto como a cada tipo de puesto de trabajo o función. -Las medidas y actividades de protección y prevención aplicables a los riesgos existentes. *El empresario deberá, también, consultar a los trabajadores y permitir su participación en todas las cuestiones que afecten a la seguridad y a la salud en el trabajo. Los trabajadores podrán hacer propuestas al empresario, así como a los órganos de participación establecidos. *Formación de los trabajadores. El artículo 19 de la LPRL obliga al empresario a garantizar que cada trabajador reciba una formación teórica y práctica, suficiente y adecuada, en materia preventiva, tanto en el momento de su contratación como cuando se produzcan cambios en las funciones que desempeñe o se introduzcan nuevas tecnologías o cambios en los equipos de trabajo. *Medidas de emergencia y gestión del riesgo grave e inminente. Según el artículo 20 de la LPRL obliga al empresario a analizar las posibles situaciones de emergencia y adoptar las medidas necesarias en materia de primeros auxilios, lucha contra incendios y evacuación de los trabajadores. *El empresario deberá designar al personal encargado de poner en práctica estas medidas. *Vigilancia de la Salud. Según el artículo 22 de la LPRL, el empresario deberá garantizar a los trabajadores un servicio de vigilancia periódica de su estado de salud en función de los riesgos del trabajo. Con carácter general, esta vigilancia solo podrá ser llevada a cabo cuando el trabajador preste su consentimiento. *Protección de los trabajadores especialmente sensibles a determinados riesgos. Según el artículo 25 de la LPRL, el empresario deberá garantizar la protección de los trabajadores que por sus características personales o estado biológico conocido, incluidos aquellos que tengan reconocida la situación de discapacidad física, psíquica o sensorial, sean especialmente sensibles a los riesgos derivados del trabajo. *Protección de la maternidad. Según el artículo 26 de la LPRL, la evaluación de los riesgos que realice el empresario deberá comprender la determinación de la naturaleza, el grado y la duración de la exposición de las trabajadoras en situación de embarazo o parte
370 reciente, a agentes, procedimientos o condiciones de trabajo que puedan influir negativamente en la salud de las trabajadoras o del feto. Si el resultado de la evaluación revelase algún riesgo, el empresario deberá adoptar medidas para protegerlas adecuadamente. *Protección de menores. Según el artículo 27 de la LPRL, antes de la incorporación al trabajo de jóvenes menores de 18 años, y previamente a cualquier modificación importante de sus condiciones de trabajo. El empresario deberá efectuar una evaluación de los puestos de trabajo a desempeñar por los mismos, a fin de determinar la naturaleza, el grado y la duración de su exposición a agentes o condiciones de trabajo que puedan poner en peligro la salud de estos trabajadores. *Relaciones de trabajo temporales, de duración determinada y en empresas de trabajo temporal, El artículo 28 de la LPRL anuncia que dichos trabajadores deberán disfrutar del mismo nivel de protección en materia de seguridad y salud que los restantes trabajadores de la empresa. 13.3.3 Obligaciones de los trabajadores: Según el artículo 29 de la LPRL, corresponde a los trabajadores velar por su propia seguridad en el trabajo y por la de aquellas otras personas a las que pueda afectar su actividad profesional a causa de sus actos y omisiones en el trabajo, de conformidad con su formación y las instrucciones del empresario. Los trabajadores deberán seguir las instrucciones indicadas por el empresario, y en particular: -Usar adecuadamente, de acuerdo con su naturaleza y los riesgos previsibles, las máquinas, aparatos, herramientas, sustancias peligrosas, equipos de transporte, y en general, cualesquiera otros medios con los que desarrollen su actividad. -Utilizar correctamente los medios y equipos de protección facilitados por el empresario, de acuerdo con las instrucciones recibidas de éste. -No poner fuera de funcionamiento y utilizar correctamente los dispositivos de seguridad existentes o que se instalen en los medios relacionados con su actividad o en los lugares de trabajo en los que ésta tenga lugar. -Informar de inmediato a su superior jerárquico directo, y a los trabajadores designados para realizar tareas de protección y de prevención, o en su caso, al servicio de prevención, acerca de cualquier situación que, a su juicio, entrañe un riesgo para la seguridad. -Contribuir al cumplimiento de las obligaciones establecidas por la autoridad competente con el fin de proteger la seguridad y la salud de los trabajadores en el trabajo. -Cooperar con el empresario para que éste pueda garantizar unas condiciones de trabajo que sean seguras y no entrañen riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores. 13.4 LOS EQUIPOS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL La Ley 31/1995 de 8 de noviembre de PRL define lo que es un equipo de protección individual, asimismo el RD. 773/1997, sobre disposiciones mínimas de seguridad para la utilización de equipos de protección individual regula su uso para los trabajadores y actividades. 13.4.1 Clasificación de los EPI´S según RD1407/92 Categoría 1: Se encuentran los que por su sencillo diseño, el usuario puede juzgar por sí mismo su eficacia contra riesgos mínimos, y cuyos efectos, cuando sean graduales, pueden ser percibidos a tiempo y sin peligro para el usuario. Dentro de esta categoría se encuentran: guantes de jardinería, dedales, guantes de protección contra soluciones detergentes diluidas o contra manipulación o choque de piezas calientes (temperatura inferior a 50º), delantales de uso profesional, ropa que nos proteja contra agentes atmosféricos, como pueden ser gorras, ropa de temporada, zapatos, botas, gafas de sol, cascos de protección del cuero cabelludo.
371 El fabricante estampará en cada EPI y en su embalaje la marca CE. Categoría 2: Estarán incluidas en esta categoría los modelos de EPIS que no reuniendo las condiciones de la categoría anterior, no estén diseñados de la forma y para la magnitud del riesgo que se indica en la categoría 3. Incluimos en esta categoría, EPI´S de protección ocular, protección auditiva, protección de pies y piernas y protección de brazos y manos. El fabricante estampará en cada EPI y su embalaje la marca CE y las dos últimas cifras del año en que se han puesto en el mercado. Categoría 3: Son los modelos de EPI´S, de diseño complejo, destinados a proteger al usuario de todo peligro mortal o que pueda dañar gravemente o de forma irreversible su salud, sin que pueda descubrir a tiempo su efecto inmediato. Se incluyen dentro de esta categoría, los equipos de protección respiratoria filtrante, los autónomos y semi-autónomos, los equipos de protección contra agresivos químicos y radiaciones ionizantes, los EPI´S de intervención en ambientes cálidos (T>100ºC), los EPI´S de intervención en ambientes fríos (T<50ºC), los EPI´S contra caídas de altura y los EPI´S contra riesgos eléctricos. Antes de ser fabricados deben de superar el examen CE de tipo y la fabricación estará sometida a algunos de los sistemas de Garantía de Calidad, bien al del producto final o al de producción con vigilancia. El fabricante estampará en cada EPI y su embalaje la marca CE más las dos últimas cifras del año en que se ha fabricado el producto más el número de Organismo de Control. 13.4.2 Tipos de Protectores Protección anticaídas CLASE A MT-13 .- Cinturón de sujeción. Utilizado para sostener al usuario a punto de anclaje, anulando la posibilidad de caída libre. Constituido por una faja y uno o más elementos de amarre. .- Arnés de suspensión. Utilizado para suspender al usuario desde uno o más puntos de anclaje. Constituido por una o más bandas flexibles y una o más zonas de conexión que permiten mantener al menos el tronco y cabeza del individuo en posición vertical estable. CLASE C MT-22 .- Cinturón de caída: utilizado para frenar y detener la caída libre de un individuo, de forma que al final de aquella, la energía que se alcance sea absorbida en gran parte por los elementos integrantes del cinturón, manteniendo los esfuerzos transmitidos a la persona por debajo de un valor prefijado. .- Constituido fundamentalmente por un arnés con o sin faja y un elemento de amarre, que puede estar provisto de un amortiguador de caída. Protecciones de la cabeza .- Casco de seguridad. Ofrece protección específica del cráneo. Se utiliza en trabajos a distinto nivel, tanto en baja como en alta tensión. Su uso es obligatorio con barboquejo a partir de 2m. Protecciones auditivas .- Se recomienda a partir de 80 dB (A). .- Son obligatorias a partir de 90 dB (A). .- Hay dos tipos: tapones y orejeras. Protecciones de las vías respiratorias .- Máscaras: protege vías respiratorias y órganos visuales. .- Mascarillas: protege sólo las vías respiratorias. .- Boquilla conectada a la vía bucal cierra la entrada de las vías nasales. Protección de la cara
0. 1.
2.
3. 4.
5. 6. 7. 8.
9. 0. 1. 2. 3.
4. 5. 6. 7.
372 Se utilizan pantallas faciales: .- Adecuada para la protección total del rostro frente a riesgos de salpicaduras, impactos y fulguraciones. .- Para trabajos con riesgos de proyecciones (sólidas y/o líquidas) .- Para fulguraciones: combinada con gafas inactínicas. Protecciones de los ojos Protegen del calor intenso, de las radiaciones energéticas y de los impactos de partículas. Pantallas: .- De distintos materiales plásticos. .- Coloreadas (inactínicas) o no. .- Manuales o acoplables (casco, frente, cuello). .- Inactínicas para trabajos de soldadura eléctrica, protección frente a radiaciones y calor. .- No inactínicas de protección contra salpicaduras. Gafas de seguridad contra impactos. .- Para trabajos con riesgo de proyección de partículas sólidas. Gafas de seguridad inactínica y contra impactos. .- Todo trabajo con riesgo de cegamiento de arco, fulguración, cortocircuito o radiaciones. Protecciones de las extremidades superiores. Guantes aislantes. .- Protección contra riesgo eléctrico. .- Caucho natural o sintético, neopreno o materiales similares. .- Utilización en manipulación de instalaciones. Guantes de protección mecánica. Para la manipulación en trabajos que puedan producir cortes, pinchazos, abrasión. Guantes ignífugos. Protección contra quemaduras. Manguitos de protección del antebrazo. Para trabajos con proyección de partículas y riesgos de quemaduras. Protecciones de las extremidades inferiores. Botas de protección mecánica. Botas de protección impermeable. Polainas de soldador. 13.4.3 Requisitos mínimos de los EPI´S (89/656/CEE Ser adecuado a los riesgos de los que ha de proteger, sin suponer un riesgo adicional. Responder a las condiciones existentes en el lugar de trabajo. Tener en cuenta las condiciones ergonómicas y de salud del trabajador. Adecuarse al portador tras los necesarios ajustes. En caso de riesgos múltiples, en los que sea preciso utilizar varios equipos, éstos serán compatibles. Destinados a uso personal. Proporcionados gratuitamente por el empresario. El empresario informará al trabajador sobre los riesgos que protege. El empresario garantizará la formación. 13.5.1 La seguridad en máquinas. Exigencias normativas en máquinas y equipos de trabajo. Como reglamentación básica existen tres reglamentos fundamentales: .- Sobre comercialización contamos con el RD 1435/1992, reglamento de seguridad en máquinas, modificado por el RD 56/1995. .- Sobre el uso de maquinaria se publicó el RD 1215/1997 sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo. Es posible que en las empresas existan equipos que no cumplan con las disposiciones mínimas del RD 12/15/1997. Para ello, el citado reglamento, exige una adecuación a la
8. 9. 0. 1. 2. 3.
4. 5.
373 norma, es decir, que cumplan con los anexos I y II que el propio reglamento especifica y se realice la denominada Puesta en Conformidad, que significa que la maquinaria, equipo de trabajo o instalación sea segura para los trabajadores. De hecho, en la actualidad, debería haberse adecuado la mayoría de las máquinas de nuestro parque industrial, debido a que para los equipos y máquinas no móviles el plazo finalizó el 28 de agosto de 1998 y para los equipos de trabajos móviles y de elevación de cargas expira el plazo en diciembre de 2002. Para ser más exactos el RD 1215/1997, propone que las máquinas o equipos de trabajo deben cumplir con los siguientes requisitos: 13.5.2 Actividades y tareas con máquinas en la Industria del Metal Existen diversas maneras de conformar los metales y aleaciones, con el fin de obtener piezas de forma y dimensiones deseadas. Hay piezas que sólo pueden fabricarse por un procedimiento, sin embargo, la mayoría de piezas que se fabrican hoy en día, se fabrican mediante dos o más procedimientos. Por ejemplo, fundición y mecanizado. Entre los procesos de trabajo utilizados para la fabricación de piezas en el sector metalúrgico podemos encontrar: Arranque de viruta (torneado, taladro, fresado…) Deformación plástica (forja, estampación, laminación, extrusión…) Moldeo o fundición. Desprendimiento de partículas. Corte de materiales (cizallas). Otros procedimientos de conformación (sinterizado, ultrasonido, láser, plasma, etc.) Uno de los procedimientos más utilizados cosiste en la conformación por arranque de viruta, que se caracteriza por obtener piezas de muy variada forma utilizando herramientas de corte. La máquina utilizada se conoce con el nombre de máquina-herramienta y el proceso descrito, mecanizado. 13.5.3 Tipos de Máquinas La metalurgia de transformación como actividad industrial ocupa un lugar preferente en el mundo laboral. Su problemática en cuestiones de seguridad e higiene industrial tiene muchos aspectos comunes a otras actividades industriales. Si nos centramos en la problemática de la seguridad de la maquinaria en procesos industriales, quizás sea la máquina-herramienta la que mayores dificultades nos proporcione. Toda máquina-herramienta está formada por un conjunto de elementos, hidráulicos, neumáticos, eléctricos, mecánicos o combinación de los mismos, capaces de transmitir la potencia desde un órgano energético llamado motor, a un órgano operador llamado herramienta. Las máquinas herramienta más utilizadas para la conformación de los metales, podemos clasificarlas en dos grandes grupos, dependiendo de su forma de trabajo: Máquinas que trabajan por arranque de viruta. Máquinas que trabajan deformando metales. 13.5.4 Características generales de las máquinas-herramientas Una máquina- herramienta esquemáticamente podemos considerarla integrada por: .- Unos órganos estáticos (bancada) .- Unos órganos cinemáticos (caja velocidades, caja de avances, etc.) .- Una serie de instalaciones auxiliares constituidas por los sistemas eléctricos, de engrase, de refrigeración, etc. A continuación exponemos cada una de las instalaciones auxiliares:
374 Sistemas eléctricos: encargados de suministrar energía a la máquina, cualquiera que sea el sistema de transmisión de la misma. Las principales causas de accidente pueden ser debidas a derivaciones o cortocircuitos. Sistema mecánico: es la base fundamental de toda máquina-herramienta, completándose con los otros sistemas. Proporciona a la máquina los MC, MA, y MP, que condicionan la superficie a obtener. Es el sistema que mayor número de accidentes origina. Para evitarlos es conveniente proteger todas las partes o elementos móviles. Sistema de refrigeración: incide sobre el conjunto formado por pieza y herramienta durante el proceso de mecanizado. Puede ser centralizado o independiente, para cada máquina. Dependiendo las condiciones de seguridad e higiene del tipo de refrigerante utilizado y de la hermeticidad de la instalación, para evitar derrames, suciedad y posibles accidentes. Sistema de engrase: se encarga de garantizar el perfecto funcionamiento de la máquina. De su mal funcionamiento pueden derivarse averías, y como consecuencia de ello, accidentes. 13.5.5 Riesgos más frecuentes en la utilización de máquinas herramientas. Los riesgos principales derivados del mecanizado en máquinas-herramientas los podemos agrupar en: RIESGOS GENERALES DEBIDOS A: .- Sistemas de transmisión (engranajes, árboles, etc.) .- Materiales trabajados y herramientas .- Fluidos de corte. .- Sistemas de mando. .- Operaciones de limpieza y reparación. .- Electricidad. .- Condiciones ambientales y de implantación de las máquinas. .- Iluminación. .- Actitudes peligrosas del trabajador. RIESGOS ESPECÍFICOS DE CADA TIPO DE MÁQUINA: Para evitar los riesgos derivados de cada tipo de máquina proponemos las siguientes medidas preventivas. Colocar defensas, resguardos y dispositivos de protección. Adoptar sistemas de trabajo seguros por parte del trabajador. Establecer condiciones ambientales adecuadas (iluminación, ruido,, etc.) Utilizar los equipos de protección individual adecuados. A continuación vamos a analizar los tipos de riesgos generales y las medidas de prevención adecuadas. RIESGOS ASOCIADOS A LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN. Riesgos: accidentes por atrapamientos, golpes, roturas de elementos… Medidas preventivas: protecciones por defensas o guardas de encerramiento total (carcasas o cárteres) o pantallas. Pueden ser fijas o móviles de enclavamiento. RIESGOS ASOCIADOS A FLUIDOS DE CORTE. .- Taladrina sintética: solución acuosa muy diluida de pH ligeramente básico. La taladrina de emulsión contiene algo de aceite mineral y emulsionante. .- Aceite mineral, constituye una fracción del petróleo. .- Aceites sintéticos. Son productos polímeros que sustituyen actualmente a los aceites minerales e incluso a las taladrinas. .- Aceites de temple. Son aceites minerales empleados en los procesos de temple y sometidos a altas temperaturas (600ºC- 900ºC).
375 Los riesgos asociados a fluidos de corte son: .- Contacto con fluidos pudiendo originar afecciones cutáneas o alérgicas. En algunos casos enfermedad profesional (botón de aceite). .- Resbalones, caídas por acumulación de aceite en el suelo. .- Salpicaduras de líquidos. .- Riesgos de que se formen concentraciones de formaldehido (puede provocar alergias). Las medidas preventivas a minimizar los efectos de estos riesgos son: .- No trabajar con heridas en las manos y extremar medidas de higiene personal. .- Revisión y mantenimiento periódico de los sistemas de Refrigeración. .- Protección mediante pantallas fijas en las máquinas. .- Sistemas de extracción localizada en la zona de emisión de nieblas de aceite si fuera necesario. .- Protección individual (gafas o pantalla). Riesgos asociados a los SISTEMAS DE MANDO: Riesgos: .- Atrapamiento por accionamiento involuntario de los mandos de puesta en marcha o inaccesibilidad de los mandos de parada. .- Erosiones o cortes motivados por virutas, al situar mandos en la trayectoria de estas. Medidas preventivas: .- Colocar los mandos de manera que no puedan ser accionados involuntariamente, y protegidos. .- Imposibilitar el riesgo de confusión entre mandos. .- Destacar el mando de parado sobre el de la puesta en marcha. .- Facilitar la parada mediante mando tipo seta de color rojo. Riesgos asociados a las OPERACIONES DE LIMPIEZA Y REPARACIÓN: Riesgos: .- Atrapamientos, cortes o golpes por limpieza o reparación de la máquina en marcha, o por haber sido puesta en marcha inadvertidamente. .- Atrapamientos, cortes, etc. Por no haber colocado las protecciones o defensas. .- Cortes debido a la manipulación de virutas. Medidas preventivas: .- No almacenar las virutas, limpiando la máquina con frecuencia utilizando gancho o sistema adecuado. .- Revisar periódicamente las máquinas, engrasarlas y limpiarlas. .- Desconectar la corriente eléctrica durante las operaciones de mantenimiento. .- Colocar las protecciones una vez concluidas las operaciones de mantenimiento. RIESGOS ELÉCTRICOS: Riesgos: .- Contactos directos o indirectos al operar en los interruptores de baja tensión. .- Contactos directos por conductores en mal estado. .- Contactos con la masa de la instalación accidentalmente en tensión. Medidas preventivas: .- Colocar sistemas de protección (puesta a tierra, interruptor diferencial…) .- Revisar la instalación eléctrica (conductores, interruptores, etc.) .- Aislar el puesto de trabajo. Riesgos asociados a las CONDICIONES AMBIENTALES Y DE IMPLANTACIÓN DE LAS MÁQUINAS: Riesgos: .- Los anteriormente señalados de cortes, atrapamientos, contactos eléctricos… Medidas preventivas:
376 .- Cumplir con lo establecido en la normativa relativa a condiciones de implantación de máquinas (distancias, vías de acceso, dimensiones mínimas,…) .- Limpieza y orden de los suelos (retirar virutas, lubricantes, etc.) .- Señalización y utilización de colores de seguridad para elementos en movimiento, pasillos, zonas peligrosas, utilización de EPI‟S adecuados, etc. .- Medios de protección contra incendios adecuados (extintor para fuego de clase E) al tipo de riesgo. Riesgos asociados a la ILUMINACIÓN: Riesgos: .- Fatiga visual, con el consiguiente peligro de accidente. Medidas preventivas: .- Evitar sombras y deslumbramientos (pinturas mate). .- Limpiar frecuentemente las ventanas y luminarias. .- Adecuar la iluminación a lo expuesto en el RD 486/1997 Riesgos asociados al RUIDO: Riesgos: .- Sordera profesional, hipoacusia y otras patologías directas e indirectas sobre el organismo. Medidas preventivas: .- Las descritas en el RD 1316/1989. Evaluación de los puestos, zonas o áreas expuestas a niveles de ruido considerables. El estudio del ruido conviene realizarlo utilizando una serie de parámetros: cantidad de ruido existente en un área, cantidad recibida por el trabajador –dosis- y frecuencia del ruido. .- Medidas técnicas de control del ruido (control de la fuente, control de medio, y/o control del receptor con la protección individual). .- Señalización. .- Formación e información. .- Vigilancia de la salud. ACTITUDES PELIGROSAS EN EL TRABAJO: Riesgos: los anteriormente expuestos de corres, atrapamientos, caídas, erosiones, salpicaduras de líquidos, etc. Medidas preventivas: .- No maniobrar en la máquina hasta conocer su funcionamiento. .- Utilizar ropa de trabajo adecuada y EPI‟S indicados para el trabajo. .- No retirar las virutas con las manos, utilizar ganchos, guantes, etc. .- Mantener en orden el puesto de trabajo, incluyendo la taquilla de herramientas. .-Comprobar la correcta colocación de la herramienta y piezas antes de la puesta en marcha de la máquina. .- Utilizar los medios adecuados para el manejo de piezas pesadas. .- Seguir los procedimientos seguros de trabajo. Riesgos asociados a la CONFORMACIÓN POR DESPRENDIMIENTO DE PARTÍCULAS: Dentro de este proceso pueden incluirse tanto los denominados mecanizados abrasivos como el de electroerosión. Dado que la aplicación del mecanizado por electroerosión es escasa y que sus riesgos se encuentran muy localizados en estas máquinas, así como las medidas de prevención a adoptar, nos centraremos exclusivamente en el mecanizado con abrasivos, ya que además de que su uso es el más extendido, los riesgos que presenta son muy importantes. Mecanizado por abrasivos:
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377 Dentro de este grupo se encuentran los trabajos de esmerilado, desbarbado o tronzado, afilado, rectificado, pulido, etc. Realizados con máquinas-herramientas utilizando la muela adecuada. Riesgos más frecuentes y medidas preventivas: Proyección de partículas o fragmentos de muela debidos a: .- Falta de equilibrado o apriete excesivo de la muela en su eje. .- Excesiva fuerza de la muela sobre el eje. .- Velocidad de giro superior a la máxima fijada en la muela. .- Elección incorrecta del abrasivo. .- Falta de protecciones y/o inadecuados. Medidas preventivas: .- Comprobar la velocidad de la muela. .- Ejecutar la prueba de sonido y equilibrado de la muela. .- Colocar y ajustar las protecciones y porta piezas. .- En los portátiles, no soltar hasta que esté parada. .- Utilizar protecciones individuales. Atrapamientos debidos a: .- Atrapamientos involuntario de la pieza entre porta pieza y muela. .- Utilización de procedimientos de trabajo inadecuados. .- Montajes defectuosos de las piezas y realizar giros invertidos. Medidas preventivas: .- Regular la distancia entre soporte y muela. .- Utilizar prendas de trabajo ajustadas. Contactos eléctricos debido a: .- Contactos directos e indirectos en las máquinas. Medidas preventivas: .- Colocar tomas de tierra adecuadas y /o interruptor diferencial. .- Utilizar doble aislamiento en las portátiles. .- Revisar las partes activas del circuito eléctrico. Riesgos higiénicos debidos a: .- Inhalación de polvos desprendidos (aglutinante, abrasivo, material mecanizado). .- Contacto con fluidos de corte. Medidas preventivas: .- Sustituir el abrasivo. .- Realizar las operaciones en húmedo. .- Proceder a extracción localizada. 13.6.1 Seguridad en operaciones de manutención. La manutención es el desplazamiento natural o mecánico de las materias primas, mercancías y otros materiales en los talleres, almacenes y demás dependencias de la empresa. El manejo de materias precisa de la ejecución de tres operaciones básicas: .- Levantamiento. .- Transporte. .- Descarga. Estas operaciones terminan con el almacenamiento, punto final del transporte y manejo de materiales. La tendencia actual es mecanizar al máximo todas las operaciones y la organización de la manutención, con el fin de evitar al trabajador riesgos inútiles e improductivos que además llevan consigo graves riesgos de accidentes. 13.6.2 MANUTENCIÓN MANUAL Estudiar e inspeccionar la carga para averiguar su peso, posibilidad de agarre y la existencia de clavos, astillas o bordes cortantes.
378 Apoyar firmemente los pies, separándolos a una distancia equivalente a la que hay entre los hombros, y colocar el objeto lo más cerca posible de la base de apoyo. Doblar las rodillas para asir el peso, manteniendo la espalda recta, agarrar la carga fuertemente, levantándola gradualmente, enderezando las piernas y manteniendo la carga próxima al cuerpo. Depositar la carga, si es sobre una superficie elevada debe hacerse sobre el borde de la superficie y empujar con las manos. Si es sobre el suelo, doblar las rodillas e ir descendiendo el peso pegado al tronco, manteniendo la espalda recta. Las estadísticas nos dicen que hay muchos accidentes de trabajo provocados directa o indirectamente por la manutención, como son: caídas heridas, mala disposición de piezas, etc. Esta operación que parece muy simple provoca numerosas lesiones como: dislocaciones, esguinces, fracturas, hematomas, lesiones en la columna, lumbalgias, hernias discales por sobreesfuerzos… Las prácticas inseguras como el traslado de cargas excesivas, agarre inadecuado, levantamiento inapropiado, la no utilización de los equipos de protección individual y por no prestar atención a los espacios libres para las manos y pies provocan todas estas lesiones y accidentes. ACCESORIOS PARA LA MANIPULACIÓN MANUAL: Herramienta de mano: palancas, rodillos, ganchos, gatos… Carretilla de mano y paletas. 13.6.3 MANUTENCIÓN MECÁNICA Aparatos pesados de elevación y gran manutención: como puentes grúa, grúas de puerto, grúas para la construcción, grúas pórtico, eslingas, accesorios y dispositivos. Aparatos de manutención continua para productos a granel y cargas unitarias: como transportadores de banda, tablillas, mesas de rodillos, y ruedas, arrastradores de carro con carril incorporado, etc. Aparatos de serie para elevación: como polipastos, carros porta polipastos, tornos, grúas manuales y de ménsula. Carretillas de mano: apiladoras, retráctiles, elevadoras de horquilla, recoge pedidos, tractoras y empujadoras, etc. Grúas móviles: grúas sobre bandejas, neumáticos y orugas, grúas sobre camión, carretillas-grúa. Podíamos seguir enumerando máquinas y aparatos hasta un número muy alto. Todos ellos presentan hoy las máximas garantías en lo referente a los riesgos de accidentes. De esto se deduce que evitar los accidentes es más responsabilidad de la persona que los maneja que del aparato. Los riesgos más importantes provocados por el transporte mecánico son: caídas, atropellos, golpes, atrapamientos… Con el fin de prevenir los riesgos derivados de la utilización de grúas, existen una serie de normas de operadores de grúas, que son las siguientes: .- La grúa no debe manejarla nadie excepto el operador autorizado. .- Cuando esté en el trabajo debe estar en la cabina listo para entrar en servicio. .- No subir nunca a la grúa, ni permitir que lo haga nadie, sin desconectar antes el interruptor principal y dejarlo bloqueado en posición “OFF” con un candado. .- Antes de despegar el trole o el puente, es necesario asegurarse de que el gancho está suficientemente alto para salvar todos los obstáculos. .- No dejar nunca que la grúa choque con otra. .- Examinar la grúa al comenzar la jornada, especialmente los engranajes sueltos o defectuosos, llaves, rodaduras, carriles, timbres de advertencia, señales, etc. Asegurarse de que la grúa quede limpia y bien engrasada.
379 .- No se debe atender a otro trabajo mientras está en marcha el equipo de elevación, ni se debe abandonar el puesto al lado de los controles hasta que la carga esté segura, ya sea en tierra o en el lugar adecuado. .- No desplazar cargas por encima del personal, hacer sonar la campana o la sirena cuando sea necesario. .- No permitir, bajo ningún concepto, que se desplacen personas colgadas de la carga o de los ganchos. .- Si hay algún corte de energía, llevar la palanca a la posición “off” hasta que vuelva la energía. .- Asegurarse de que el extintor está lleno y en buen estado. .- No operar una grúa si no se está en perfectas condiciones físicas. Si se está enfermo, informar al encargado. .- No arrastrar las eslingas, cadenas, ni el bloque diferencial. Una vez que haya sido descendida la carga, .- No mover la grúa hasta bajar el gancho y que los encargados de él hayan colgado la cadena o eslinga. .- Si alguna maniobra se considera insegura, llamar al supervisor o al mecánico de servicio. .- Antes de abandonar la cabina, desconectar el botón principal. Asegurarse de que el gancho o imán estén sin carga y que el mando del imán (si lo hay) esté en posición “off”. Asegurar el equipo de manera que no pueda ser puesto en marcha por personas no autorizadas. .- Parar la grúa y desconectar el botón principal. Si no funciona correctamente llamar al supervisor. .- En caso de relajamiento del cable, comprobar el asiento de este en las poleas y en el tambor antes de seguir la operación. Elementos auxiliares: Juegan un papel muy importante en el levantamiento, transporte y descarga efectuados mecánicamente. Estos elementos auxiliares son: -Cables metálicos: al elegirlos se ha de prestar atención a: su resistencia, flexibilidad, resistencia a la abrasión, resistencia al aplastamiento, resistencia a la corrosión. Es muy importante para la seguridad realizar el acoplamiento del los extremos del cable a los accesorios terminales. Los operarios que manipulen cables deben ir provistos de prendas de protección personal: guantes, y calzado de seguridad. -Cuerdas: para levantamientos mecánicos deben ser de fibra ya que su resistencia a la rotura es muy superior a la de las fibras naturales, aun que pueden usarse de manila, cáñamo y sisal. -Cadenas: no deben tener ningún eslabón roto, corrido, torcido, aplastado, abierto, desgastado o alargado. Es muy importante comprobar que la cadena no se halle retorcida, enroscada o anulada y asegurarse de que la carga de trabajo sea inferior a la quinta parte de su carga de rotura. -Ganchos de sujeción: no pueden tener cantos cortantes. Deben llevar un mecanismo que imposibilite la caída de la carga tras el paso de la gaza. La carga debe ser soportada por la parte más ancha del gancho y nunca por su extremo o punta. La carga de trabajo será como máximo la quinta parte de la carga de rotura del gancho. -Eslingas: utilizar las eslingas adecuadas a la carga que se va a soportar, ya que quien se sitúa bajo cargas suspendidas se expone a un gran peligro. Para prevenir que esto ocurra se recomienda usar únicamente eslingas en las que esté grabado en sitio visible la carga que admite. Al depositar la carga ha de hacerse sobre soportes adecuados para que la eslinga pueda retirarse sin daños.
380 Al elevar la carga hemos de estar seguros de que se encuentra centrada, con las eslingas bien puestas y sin defectos. 13.6.4 MANUTENCIÓN AUTOMÁTICA El 26% de los accidentes de trabajo se producen durante las operaciones de manutención. Los factores que los producen son muy diversos: -Producidos por falta de formación profesional, experiencia o habilidad. -Producidos por mala comunicación: llamar gritando, producir ruidos inútiles, tirar o lanzar material, bromas o burlas, asustar, juegos violentos, discusiones, riñas… -Producidos por imprudencias: no usar elementos de protección, quitar o bloquear los dispositivos de seguridad, aparatos de seguridad mal instalados, desconectar los instrumentos de seguridad, no comprobar antes de comenzar el mecanismo de los sistemas de seguridad… -Producidos en los desplazamientos: correr, conducir demasiado deprisa, conducir muy lentamente, lanzar el material en lugar de transportarlo, saltar de un vehículo o de una plataforma en marcha, andar hacia atrás, trabajar demasiado rápido o muy lento, moverse sobre travesaños o vigas, no tener cuidado al subir o bajar de un sitio… -Producidas en el estacionamiento: estacionar bajo cargas suspendidas, fijas o en movimiento. Asomar el cuerpo o parte del mismo en las cajas de los montacargas, detenerse demasiado cerca de los accesos de montacargas, levantar una carga sin doblar las rodillas y con la espalda curvada, desplazarse en posición peligrosa, estacionar en vía de paso de un vehículo, no prestar atención a la posibilidad de caídas o desplazamientos de los materiales transportados. -Producidos por imprudencias en la maniobra: puesta en marcha, parada, encendido o desplazamiento de objetos sin orden previa o sin dar señal apropiada. Olvido de bloquear los mandos mecánicos o eléctricos en los interruptores para evita su puesta en marcha accidental. Olvido de poner fuera de circuito algún aparato que no deba ser utilizado. Descarga o desplazamiento de cargas sin dar señal previa. Ausencia de carteles, señales o etiquetas de aviso de peligro… -Producidos por imprudencias en operaciones peligrosas. -Producidas por imprudencias en el uso de utillajes: emplear herramienta en mal estado, utilizar herramientas de forma peligrosa, coger los objetos de forma peligrosa y no fijarse de qué manera se cogen. -Producidos por negligencias en el uso de protecciones individuales: ausencia de gafas, guantes, máscaras, calzado, casco… utilizar zapatos con tacón acto, cabellos largos, vestidos sueltos, corbatas… Equipos de protección individual en mal estado. -Producidos por imprudencias en los almacenamientos: sobrecargas, amontonamiento peligroso, carga excesiva, abandono de herramienta, materiales, desechos, cables, cadenas… en zonas de trabajo. Aceite, grasa, agua, pintura… en el suelo de los locales de trabajo o zonas de paso. -Producidos por instalaciones imperfectas y defectos de material: acondicionamiento inapropiado, ventilación incorrecta, ambiente contaminado, iluminación incorrecta, instalación sin protección, defectos del material… -Producidos por procedimientos peligrosos: materiales mal colocados, demasiadas personas en el lugar de trabajo, salidas y pasillos insuficientes, plano de circulación peligroso, evacuación defectuosa… -Producidos por deficiencias del equipo de protección personal. - Producidos por factores psicosociales, etc. Dificultad de atención, fatiga mental, estrés… Estos son todos los actos de inseguridad. Muchos dependen directamente de lo que haga el trabajador, por lo que en sus manos está evitar gran cantidad de accidentes.
381 13.7 Trabajo de Soldadura y Oxicorte. La soldadura de metales está basada en la elevación de la temperatura en puntos, líneas o superficies en donde se aplicará la presión, metales de aportación o se unirán los puntos o las zonas sobrecalentadas de las piezas a unir. Riesgos comunes a todas las tareas de soldadura: -Inhalación de los humos de la soldadura: tiene su origen en el desprendimiento de partículas que se producen al sobrecalentar los metales y otros materiales como electrodos de aporte que combinándose con elementos del aire ambiental forman óxidos y otras sustancias partículas que pueden ser inhaladas por los trabajadores. Asimismo, acompañan a estas partículas diversas sustancias en estado gaseoso producidas por reacciones tanto de los productos como de los elementos aéreos. -Inhalación de los vapores nitrosos: que se producen por la reacción del metal de aporte junto con el metal base. -Inhalación de gases: dentro de los sólidos y gases que componen los humos desprendidos de las operaciones de soladura se encuentran los gases irritantes de acción sistemática. Estos gases se forman al reaccionar entre sí los elementos aéreos, debido a las altas temperaturas presentes en el arco y a recubrimientos presentes en el material a soldar. .- Inhalación de óxidos de hierro: partículas neumoconióticas, irritantes pulmonares o tóxicas que se desprenden en el proceso de soldadura. .- Radiaciones ultravioletas: chispas eléctricas, elevadas a temperaturas puntuales y otras situaciones similares, son capaces de producir radiaciones entre las que caben destacar, las comprendidas dentro de los límites de frecuencia y longitud de onda característicos de las denominadas radiaciones ultravioletas, de conocido poder agresivo sobre todo para la piel y los ojos. .- Quemaduras y abrasiones: por contacto con puntos térmicos y calientes como pueden ser la boquilla del soplete, el metal o el electrodo. .- Riesgo por corte o pinchazo: por tareas de desbarbados, consiste en el repaso de las superficies soldadas con el fin de eliminar los restos de escoria del cordón de soladura y obtener superficies soldadas. Se utilizan en esta tarea máquinas portátiles (radiales) provistas de muelas abrasivas para el ataque tangencial sobre el material. .- Choque por objetos o herramientas: choques contra objetos inmóviles, caída de objetos en manipulación, sobreesfuerzos… .- Exposición al ruido por las tareas de desbarbado. .- Exposición a posturas inadecuadas: por las tareas de soldadura, en particular en espacios confinados. .- Incendios y explosiones: que tienen su origen en las características de inflamabilidad y capacidad de oxidación de los gases empleados (acetileno y oxígeno) por el retroceso en la operación incorrecta de la mezcla del oxígeno y el acetileno e incluso debido a una boquilla sucia o que esté obstruida. 13.7.1 El Oxicorte Consiste en la aplicación de calor por medio de un dardo de llama procedente de la combustión de acetileno, propano, hidrógeno y oxígeno a una zona de material a cortar. Lo que se trata es de elevar la temperatura hasta el punto de fusión, al tiempo que se suministra oxígeno que activa la reacción. Los riesgos son similares a los anteriores, y las medidas preventivas son: .- Mantenimiento de los equipos de trabajo. Un mantenimiento adecuado del equipo de soldadura oxiacetilénica en cuanto a la boquilla del soplete, que no tenga suciedad, etc. Mantenimiento también de las mangueras. Es conveniente utilizar racores y no realizar empates provisionales.
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382 .- Ventilación adecuada del taller o lugar de trabajo, con el objeto de prevenir la acumulación excesiva de vapores humos, etc. Esta ventilación puede ser tanto local como generalizada y si ambas se combinan, mejor. .- Utilización de los equipos de protección individual en todo momento (pantalla de protección, guantes…) .- Formación e información profesional, tanto en el uso y técnica de soldadura como en los riesgos y las medidas preventivas a adoptar. .- Vigilancia de la salud exhaustiva y periódica con el fin de analizar el estado del organismo. 13.9 MANUAL DE PRIMEROS AUXILIOS 13.9 RECOMENDACIONES 13.9.1 HERIDAS SUPERFICIALES Que debe hacerse: -Lavar y desinfectar las manos. -Limpiar la herida con agua y jabón. -Desinfectar la herida con un antiséptico (alcohol o agua oxigenada) -Tapar la herida con una gasa limpia y fijarla con un esparadrapo. -Una herida muy grave o extensa siempre debe de ser vista por un médico. Que no debe hacerse: -No prestarle atención. -Heridas profundas siempre debe verlo un médico. 13.9.2 HEMORRAGIAS 13.29.3 HEMORRAGIAS INTERNAS EXTERNAS 44. Si la sangre sale a chorro: 45. Síntomas: -Comprimir la herida con un paño -Palidez limpio, continuamente -Piel fría dey modo sudorosa.-Sen .-sación de mareo. energético. -Dolor de cabeza. -Acostar al herido para evitar -Taquicardia. desmayos. -Hipotensión arterial. -Avisar urgentemente al médico. 46. Que debe hacerse: Si la sangre fluye: -Avisar urgentemente a una ambulancia. -Comprimir con una gasa o paño -Mientras se espera la llegada de la ambulancia limpio, continuamente y de modo acostar al energético. Accidentado boca arriba y con las piernas -Acostar o sentar al herido para elevadas. 47. Que no debe hacerse: evitar desmayos. -Realizar vendaje flojo sobre la -Intentar reanimar al accidentado con café, herida. alcohol o cualquier otro tipo de bebidas, dándole -Posteriormente la herida debe de comer. ser vista por un médico.
13.9.4 ACCIDENTES PRODUCIDOS POR ELECTRICIDAD
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383 Síntomas: -Constricción violenta de los músculos -Falta de respiración. -Falta respiro cardiaco. -Quemaduras Que debe hacerse: -En caso de que el accidentado esté agarrado al cable eléctrico, cortar urgentemente el paso de la corriente eléctrica. -Si no se puede cerrar el paso de la corriente, retirar al accidentado empleando objetos aislantes (guantes, botas, cuerdas, madera, etc.) -Practicar masaje cardiaco externo, si es preciso. -Avisar urgentemente a una ambulancia. Que NO debe hacerse: -Tocar al accidentado si aún está en contacto con el cable eléctrico. -Suspender la respiración artificial y el masaje cardiaco si se ve que no hay respuesta, transcurridos unos minutos. -Atender las quemaduras producidas por la descarga. 13.9.5 QUEMADURAS 13.29.6 QUEMADURAS LEVES GRAVES Que debe hacerse: 51. Que debe hacerse: -Apagar las llamas prendidas en la ropa con -Dejar correr agua del grifo mantas, agua o líquidos no inflamables. sobre las quemaduras. -Mantener al accidentado acostado y tapado con -Cubrir la quemadura con una una manta. gasa limpia. -Avisar urgentemente a una ambulancia. -Consultar con el médico. Que NO debe hacerse: 53. Que NO debe hacerse: -Que el accidentado permanezca de pie o se54. ponga a correr si sus vestidos están ardiendo, ya -Arrancar la piel de las que podría avivar las llamas. ampollas. -Echar arena o tierra sobre la víctima para -Aplicar pomadas. apagarle el fuego, salvo que este sea el único medio del que se disponga. -Tocar las ropas de las personas afectadas, aplicarle pomada o darle algún tipo de bebidas alcohólicas. 13.9.7 LESIÓN POR CUERPOS EXTRAÑOS -Lavar el ojo con abundante agua. -Llevar al accidentado a un centro asistencial. 13.9.9 LESIONES POR CORTES O GOLPES -Lavar el ojo con abundante agua. -Tapar el ojo con una gasa limpia. -Tapar el ojo con una gasa limpia. -Llevar urgentemente al accidentado a un centro -Llevar al accidentado a un centro asistencial. asistencial. IMPORTANTE: DESPUÉS DE REALIZAR LOS PRIMEROS AUXILIOS SIEMPRE LA PERSONA DEBERÁ SER TRASLADADA A UN CENTRO MEDICO.
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386
14 Tablas de Saturación de los Gases 14.1 R-12, R-409A, R-401A, R-413A
Tabla 1 de Presiones - Temperatura del R-12, R409A, R-401A, R-413A Sustitutos del R-12 (provisionales) Temp. R-409A R-401A RR-12 vapor liquido vapor liquido 413A -40 -0,36 -0,46 -0,19 -0,45 -0,28 -0,19 -36 -0,24 -0,34 -0,03 -0,32 -0,12 -0,03 -32 -0,09 -0,20 0,16 -0,18 0,05 0,14 -28 0,08 -0,03 0,38 -0,01 0,26 0,35 -24 0,27 0,16 0,62 0,19 0,49 0,58 -20 0,49 0,38 0,90 0,41 0,75 0,85 -16 0,73 0,63 1,21 0,67 1,05 1,14 -12 1,01 0,91 1,56 0,96 1,38 1,48 -8 1,31 1,23 1,95 1,29 1,76 1,85 -4 1,66 1,59 2,38 1,66 2,18 2,27 0 2,04 1,99 2,86 1,07 2,64 2,73 +4 2,46 2,43 3,39 2,54 3,16 3,24 +8 2,92 2,93 3,98 3,05 3,73 3,81 +12 3,43 3,48 4,62 3,61 4,35 4,41 +16 3,99 4,08 5,32 4,24 5,04 5,09 +20 4,59 4,74 6,08 4,93 5,79 5,83 +24 5,26 5,47 6,90 5,68 6,60 6,63 +28 5,98 6,26 7,80 6,50 7,49 7,51 +32 6,75 7,12 8,77 7,40 8,45 8,45 +36 7,60 8,06 9,81 8,38 9,50 9,47 +40 8,51 9,08 10,94 9,44 10,62 10,58 +44 9,49 10,18 12,15 10,58 11,83 11,77 +48 10,54 11,37 13,44 11,82 13,13 13,04 +52 11,67 12,65 14,82 13,15 14,52 14,41 +56 12,88 14,02 16,29 14,58 16,01 15,87 +60 14,17 15,50 17,86 17,76 17,60 17,43 NOTA: presiones manométricas
387 14.2 R-502, R-408A, R-402A, R-403B
Tabla 2 de Presiones - Temperatura del R-502, R408A, R-402A, R-403B Sustitutos del R-502 (provisionales) Temp. RR-408A R402A R502 vapor liquido vapor liquido 403B -40 0,29 0,27 0,29 0,40 0,53 0,60 -36 0,54 0,51 0,54 0,67 0,82 0,89 -32 0,82 0,80 0,83 0,99 1,15 1,21 -28 1,13 1,12 1,16 1,34 1,52 1,57 -24 1,49 1,49 1,52 1,75 1,94 1,88 -20 1,89 1,90 1,94 2,20 2,41 2,43 -16 2,34 2,36 2,40 2,71 2,93 2,94 -12 2,84 2,87 2,92 3,28 3,52 3,51 -8 3,39 3,45 3,50 3,91 4,17 4,12 -4 4,00 4,08 4,14 4,61 4,88 4,82 0 4,68 4,78 4,84 5,38 5,67 5,58 +4 5,42 5,55 5,62 6,23 6,53 6,41 +8 6,22 6,39 6,46 7,16 7,48 7,31 +12 7,11 7,32 7,39 8,17 8,51 8,31 +16 8,07 8,32 8,40 9,28 9,63 9,37 +20 9,11 9,42 9,50 10,48 10,84 10,53 +24 10,24 10,60 10,69 11,78 12,16 11,78 +28 11,46 11,89 11,97 13,19 13,58 13,13 +32 12,77 13,27 13,36 14,71 15,11 14,58 +36 14,18 14,76 14,86 16,35 16,76 16,14 +40 15,69 16,37 16,47 18,12 18,53 17,81 +44 17,31 18,10 18,20 20,01 20,43 19,59 +48 19,03 19,95 20,05 22,05 22,47 21,49 +52 20,88 21,93 22,04 24,23 24,65 32,51 +56 22,84 24,05 24,16 26,57 26,99 25,65 +60 24,92 26,32 26,43 29,07 29,48 27,93 NOTA: presiones manométricas
388 14.3 R-402B, R-22, R-417A, R-134a
Tabla 3 de Presiones - Temperatura. del R-22, R402B, R-417A, R-134a Sust.R-502 Sustituto R-22 Defin. prov. (provis.) Temp. R-402B R-417A RR-22 vapor liquido vapor liquido 134a -40 0,26 0,40 0,05 0,09 0,16 -0,49 -36 0,51 0,66 0,26 0,31 0,43 -0,37 -32 0,80 0,97 0,51 0,53 0,75 -0,23 -28 1,13 1,31 0,78 0,79 1,12 -0,07 -24 1,50 1,70 1,09 1,09 1,10 0,11 -20 1,91 2,14 1,45 1,43 1,52 0,33 -16 2,38 2,63 1,85 1,81 2,10 0,57 -12 2,91 3,17 2,31 2,22 2,60 0,85 -8 3,49 3,78 2,80 2,69 2,55 1,17 -4 4,14 4,45 3,36 3,21 3,10 1,53 0 4,86 5,18 3,97 3,79 3,90 1,93 +4 5,64 5,99 4,66 4,42 4,60 2,38 +8 6,51 6,88 5,40 5,11 5,10 2,88 +12 7,45 7,84 6,22 5,87 5,94 3,43 +16 8,48 8,89 7,12 6,71 6,55 4,04 +20 9,60 10,03 8,10 7,60 7,64 4,72 +24 10,82 11,27 9,16 8,58 8,83 5,46 +28 12,14 12,60 10,31 9,65 10,20 6,27 +32 13,56 14,04 11,55 10,79 11,00 7,15 +36 15,09 15,59 12,89 12,02 11,70 8,12 +40 16,74 17,25 14,33 13,35 13,19 9,16 +44 18,51 19,04 15,88 14,77 14,90 10,30 +48 20,41 20,95 17,54 16,31 16,75 11,53 +52 22,45 23,00 19,32 17,93 17,60 12,85 +56 24,63 25,18 21,23 19,66 18,90 14,28 +60 26,96 27,51 23,26 21,51 20,95 15,82 NOTA: presiones manométricas
389 14.4 R-410A, R-407C, R-404A, R-507
Tabla 4 de Presiones - Temperatura del R-502, R408A, R-402A, R-403B Gases definitivos Temp. RR-407C R-404A R410A vapor liquido vapor liquido 507 -40 0,79 0,19 0,20 0,37 0,36 0,40 -36 1,13 0,43 0,44 0,63 0,63 0,67 -32 1,52 0,70 0,72 0,93 0,93 0,98 -28 1,96 1,01 1,03 1,27 1,27 1,33 -24 2,47 1,36 1,39 1,66 1,66 1,66 -20 3,03 1,75 1,80 2,09 2,09 2,16 -16 3,66 2,21 2,25 2,58 2,58 2,66 -12 4,37 2,71 2,76 3,12 3,13 3,22 -8 5,15 3,28 3,33 3,72 3,73 3,83 -4 6,02 3,90 3,97 4,39 4,40 4,51 0 6,98 4,60 4,67 5,12 5,14 5,26 +4 8,03 5,36 5,44 5,93 5,95 6,09 +8 9,18 6,20 6,29 6,82 6,84 6,99 +12 10,44 7,13 7,22 7,78 7,81 7,98 +16 11,82 8,14 8,24 8,84 8,86 9,06 +20 13,31 9,24 9,35 9,98 10,01 10,23 +24 14,92 10,43 10,55 11,23 11,26 11,50 +28 16,67 11,72 11,86 12,57 12,61 12,87 +32 18,55 13,12 13,27 14,03 14,06 14,34 +36 20,58 14,63 14,79 15,58 15,63 15,93 +40 22,76 16,26 16,44 17,25 17,33 17,64 +44 25,09 18,01 18,20 19,05 19,14 19,47 +48 27,58 19,87 20,10 20,97 21,09 21,43 +52 30,25 21,87 22,13 23,02 23,19 23,52 +56 33,09 14,01 24,30 25,21 25,44 25,75 +60 36,11 26,28 26,62 27,53 27,85 28,12 NOTA: presiones manométricas
390 14.5 R-717, R-422D, R-422A, R-413A
Tabla 5 de Presiones - Temperatura del R-717, R-422D, R-422A, R-413A Gases definitivos Temp. RR-422D R-422A R717 vapor liquido vapor liquido 413A -40 -0,26 0,25 0,02 0,49 0,35 -0,19 -36 -0,09 0,48 0,23 0,76 0,60 -0,03 -32 0,10 0,75 0,46 1,070 0,91 0,14 -28 0,33 1,05 0,73 1,42 1,23 0,35 -24 0,60 1,39 1,04 1,81 1,59 0,58 -20 0,91 1,77 1,39 2,25 2,03 0,85 -16 1,27 2,20 1,78 2,75 2,49 1,14 -12 1,68 2,68 2,23 3,32 3,03 1,48 -8 2,14 3,22 2,72 3,91 3,62 1,85 -4 2,67 3,81 3,27 4,59 4,28 2,27 0 3,27 4,47 3,87 5,34 5,01 2,73 +4 3,94 5,19 4,57 6,16 5,81 3,24 +8 4,70 5,98 5,32 7,06 6,69 3,81 +12 5,54 6,85 6,14 8,05 7,65 4,41 +16 6,48 7,81 7,05 9,12 8,71 5,09 +20 7,52 8,83 8,04 10,28 9,85 5,83 +24 8,68 9,94 9,12 11,54 11,09 6,63 +28 9,95 11,15 10,29 12,87 12,44 7,51 +32 11,35 12,46 11,57 14,37 13,91 8,45 +36 12,89 13,87 12,96 15,95 15,48 9,47 +40 14,57 15,38 14,45 17,64 17,18 10,58 +44 16,41 17,01 16,07 19,45 19,01 11,77 +48 18,40 18,74 17,82 21,39 20,96 13,04 +52 20,57 20,61 19,69 23,46 23,06 14,41 +56 22,92 22,57 21,71 25,66 25,29 15,87 +60 25,46 24,68 23,87 28,01 27,71 17,43 NOTA: presiones manométricas
391 14.6 DI-36, DI-44, R-600a, R-290, R-143a, R-13B1
Tabla 6 R-600a, R-290, DI-36, DI-44, R-11, R-13B1, R143a Meforex Isobutano Propano Otros Refrig. RRTemp. DI-36 DI-44 R-600a R-290 143a 13B1 P.Ma P.Ma. P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs -40 -0,23 0,31 x 1,110 1,42 2,21 -36 -0,07 0,56 x 1,315 1,68 2,58 -32 0,11 0,85 x 1,549 1,99 2,99 -28 0,32 1,18 x 1,813 2,34 3,46 -24 0,55 1,55 x 2,110 2,73 3,97 -20 0,82 1,97 0,7195 2,444 3,16 4,55 -16 1,12 2,43 0,8498 2,815 3,65 5,18 -12 1,46 2,96 0,9978 3,228 4,20 5,88 -8 1,83 3,54 1,165 3,685 4,80 6,65 -4 2,25 4,48 1,353 4,189 5,47 7,48 0 2,72 4,89 1,564 4,743 6,20 8,40 +4 3,23 5,67 1,799 5,349 7,01 9,40 +8 3,80 6,53 2,060 6,011 7,89 10,48 +12 4,42 7,46 2,349 6,732 8,85 11,65 +16 5,10 8,48 2,668 7,515 9,90 12,92 +20 5,85 9,59 3,018 8,362 11,04 14,28 +24 6,66 10,79 3,401 9,278 12,28 15,75 +28 7,56 12,09 3,820 10,27 13,62 17,33 +32 8,48 13,48 4,276 11,33 15,07 19,02 +36 9,51 14,99 4,771 12,47 16,63 20,83 +40 10,61 16,61 5,308 13,69 18,32 22,76 +44 11,79 18,34 5,888 15,00 20,13 24,83 +48 13,06 20,19 6,513 16,40 22,08 27,03 +52 14,42 22,16 7,186 17,89 24,18 29,37 +56 15,87 24,27 7,908 19,47 26,43 31,86 +60 17,42 26,50 8,683 21,16 28,85 34,52 Abs= Absoluta P. Ma.= Presión manométrica
392 14.7 R-23, R-32, R-124, R-125, R-152a, R-227
Tabla 7 R-23, R-32, R-124, R-125, R-152a, R227 Otros Refrigerantes (Solkane) RRRRTemp. R-23 R-32 124 125 152a 227 P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs -40 7,12 1,77 0,26 1,48 0,47 0,32 -36 8,23 2,12 0,33 1,77 0,58 0,40 -32 9,47 2,52 0,40 2,10 0,70 0,49 -28 10,84 2,97 0,49 2,48 0,85 0,60 -24 12,36 3,48 0,59 2,90 1,01 0,72 -20 14,02 4,06 0,71 3,38 1,21 0,87 -16 15,86 4,71 0,85 3,91 1,43 1,03 -12 17,86 5,43 1,01 4,51 1,68 1,22 -8 20,05 6,24 1,19 5,17 1,96 1,44 -4 22,45 7,14 1,40 5,90 2,28 1,68 0 25,05 8,13 1,63 6,71 2,64 1,96 +4 27,88 9,22 1,89 7,59 3,04 2,27 +8 30,96 10,42 2,18 8,57 3,49 2,62 +12 34,30 11,74 2,51 9,63 3,98 3,00 +16 37,92 13,18 2,87 10,79 4,53 3,43 +20 41,85 14,74 3,27 12,05 5,13 3,90 +24 x 16,45 3,71 13,41 5,79 4,42 +28 x 18,29 4,19 14,89 6,51 4,99 +32 x 20,29 4,72 16,49 7,30 5,61 +36 x 22,45 5,30 18,22 8,16 6,29 +40 x 24,78 5,93 20,08 9,09 7,03 +44 x 27,29 6,62 22,08 10,10 7,83 +48 x 29,99 7,36 24,24 11,20 8,70 +52 x 32,88 8,17 26,56 12,37 9,64 +56 x 35,99 9,04 29,04 13,64 10,66 +60 x 39,33 9,97 31,72 15,01 11,75 P Abs= Presión Absoluta (a la lectura del manómetro incrementar 1 bar)
393 14.8 R-123, 365mfc, ES36, R-500, FX-57, FX-80
Tabla 8 R-123, 365mfc. ES36, R-500, FX-57, FX-80 Refrigerantes Solkane Temp.
Refrigerantes Forane
R365mfc ES36 R-500 FX-57 FX-80 123 P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs P.Abs -40 0,03 x 0,04 0,756 0,826 1,749 -36 0,04 x 0,05 0,907 0,993 2,081 -32 0,06 0,02 0,06 1,082 1,185 2,461 -28 0,07 0,03 0,07 1,282 1,405 2,894 -24 0,09 0,04 0,09 1,511 1,656 3,383 -20 0,12 0,05 0,11 1,770 1,941 3,934 -16 0,15 0,07 0,13 2,063 2,263 4,552 -12 0,18 0,08 0,16 2,392 2,624 5,242 -8 0,22 0,11 0,19 2,760 3,027 6,009 -4 0,27 0,13 0,22 3,170 3,477 6,859 0 0,33 0,17 0,26 3,625 3,976 7,798 +4 0,39 0,20 0,31 4,128 4,527 8,831 +8 0,47 0,25 0,36 4,682 5,135 9,964 +12 0,55 0,30 0,43 5,291 5,801 11,203 +16 0,65 0,36 0,50 5,957 6,530 12,554 +20 0,76 0,43 0,58 6,685 7,326 14,024 +24 0,89 0,51 0,67 7,476 8,192 15,619 +28 1,03 0,60 0,78 8,336 9,130 17,345 +32 1,19 0,71 0,89 9,266 10,146 19,210 +36 1,36 0,83 1,03 10,271 11,243 21,220 +40 1,56 0,96 1,17 11,354 12,424 23,382 +44 1,77 1,12 1,34 12,518 13,693 25,703 +48 2,01 1,28 1,52 13,769 15,054 28,191 +52 2,27 1,47 1,73 15,108 16,510 30,852 +56 2,56 1,68 1,95 16,542 18,066 33,695 +60 2,87 1,91 2,20 18,072 19,724 36,727 P Abs= Presión Absoluta (a la lectura del manómetro incrementar 1 bar)
394 14.9 R-246A, R-424A, R-434A
Tabla 9 R-246A, R-424A, R-434A (RS-24/44/45) Refrigerantes RS de gas-servei, s.a. RS-24= RRS-44= RRS-45= RTemp. 246A 424A 434A liquido vapor liquido vapor liquido vapor -40 -0,42 -0,54 -0,05 -0,34 0,25 0,11 -36 -0,29 -0,43 0,15 -0,19 0,50 0,33 -32 -0,14 -0,30 0,37 -0,02 0,78 0,59 -28 0,04 -0,15 0,62 0,18 1,10 0,89 -24 0,24 0,02 0,91 0,42 1,46 1,23 -20 0,47 0,23 1,24 0,69 1,87 1,61 -16 0,74 0,46 1,61 1,00 2,33 2,04 -12 1,04 0,72 2,03 1,35 2,84 2,53 -8 1,37 1,03 2,49 1,74 3,40 3,07 -4 1,75 1,37 3,01 2,19 4,03 3,67 0 2,18 1,75 3,58 2,69 4,73 4,33 +4 2,65 2,19 4,21 3,24 5,49 5,06 +8 3,18 2,67 4,91 3,86 6,33 5,87 +12 3,76 3,20 5,67 4,55 7,24 6,76 +16 4,40 3,80 6,51 5,30 8,24 7,72 +20 5,10 4,45 7,42 6,13 9,33 8,78 +24 5,87 5,18 8,41 7,04 10,50 9,93 +28 6,71 5,97 9,48 8,04 11,78 11,17 +32 7,63 6,84 10,64 9,12 13,15 12,52 +36 8,62 7,78 11,90 10,30 14,64 13,98 +40 9,70 8,81 13,25 11,58 16,23 15,56 +44 10,87 9,93 14,71 12,97 17,95 17,25 +48 12,12 11,14 16,27 14,48 19,79 19,08 +52 13,48 12,45 17,94 16,10 21,77 21,05 +56 14,94 13,87 19,74 17,85 23,88 23,17 +60 16,50 15,39 21,66 19,74 26,15 25,45 NOTA: presiones manométricas
395 14.10 R-428A, Isceon89, R-406, R-427A
Temp.
Temp.
Tabla 10 R-428A (RS-52), Isceon 89, R-406, R427A (FX-100) Refrigerante Presiones Absolutas RS RS-52= RRRIsceon 89 428A 406 427A liquido vapor liqu. vapor Abs Abs -40 0,47 0,41 -80 0,18 0,26 x x -36 0,75 0,68 -75 0,26 0,35 x x -32 1,07 1,00 -70 0,35 0,47 x 0,233 -28 1,44 1,35 -65 0,47 0,61 x 0,315 -24 1,85 1,75 -60 0,62 0,78 x 0,419 -20 2,31 2,20 -55 0,81 0,99 x 0,55 -16 2,82 2,71 -50 1,04 1,25 x 0,711 -12 3,40 3,27 -45 1,32 1,55 x 0,908 -8 4,04 3,89 -40 1,65 1,91 0,59 1,146 -4 4,74 4,59 -35 2,04 2,33 0,74 1,432 0 5,52 5,35 -30 2,48 2,82 0,93 1,772 +4 6,37 6,19 -25 3,03 3,38 1,15 2,171 +8 7,30 7,11 -20 3,64 4,04 1,42 2,637 +12 8,32 8,11 -15 4,34 4,78 1,73 3,178 +16 9,43 9,21 -10 5,14 5,62 2,09 3,801 +20 10,63 10,40 -5 6,04 6,58 2,5 4,514 +24 11,93 11,69 0 7,06 7,65 2,98 5,325 +28 13,34 13,09 +5 8,20 8,85 3,52 6,243 +32 14,87 14,60 +10 9,47 10,18 4,14 7,277 +36 16,51 16,23 +15 10,87 11,65 4,84 8,435 +40 18,27 17,98 +20 12,43 13,28 5,62 9,727 +44 20,17 19,87 +25 14,14 15,07 6,5 11,162 +48 22,20 21,91 +30 16,02 17,03 7,46 12,751 +52 24,39 24,09 +35 18,07 19,17 8,54 14,501 +56 26,73 26,45 +40 20,31 21,49 9,73 16,425 +60 29,25 28,98 +45 22,75 24,02 11,03 18,530 Abs= Absoluta (al manómetro incrementar 1 bar) RS-52= R428A= Presión manométrica, T.= Temperatura
396
14.11 Guía de aplicación de los Refrigerantes RS
Aplicación Aire Acondicionado Automoción Enfriadoras Recipiente/Tornillo/DX Enfriadoras Multitubular envolvente Enfriadoras Coaxiales Enfriadoras de placas Sistemas inundados A.C. Comercial y Domestico Deshumidificadores Bombas de Calor Proceso industrial de enfriamiento Splits (sistemas partidos) Enfriadoras locales (portátiles) Equipos de tejado A.C. de ventana/pared
Refrigerantes Antiguos R-12 R-22 R-502 RS-24 RS-24
RS-44/45 RS-44/45 RS-44 RS-44 RS-44
RS-24
RS-44 RS-44 RS-44/45
RS-24
RS-44/45 RS-44 RS-44 RS-44/45 RS-44
397
Refrigeración R-12 R-22 R-502 Enfriadoras de bebidas RS-24 RS-44 Cámaras frigoríficas RS-24 RS-44 RS-52 Vitrinas frigoríficas RS-24 RS-44 RS-52 Neveras y congeladores domésticos RS-24 Máquinas expendedoras bebidas RS-24 RS-44 RS-52 Máquinas de helados RS-24 RS-52 Maquinas de hielo RS-24 RS-44/45 RS-52 Pistas de hielo RS-24 RS-44 RS-52 Transporte frigorífico RS-24 RS-44/45 RS-52 Sistemas inundados RS-44 RS-52 Procesos de refrigeración RS-24 RS-44/45 RS-52 Enfriadoras de agua RS-24 RS-44/45 Cámara refrigeración visitable RS-24 RS-44/45 Cámara de congelación visitable RS-44 RS-52 Nota: consulte pautas de reconversión en www.gasservei.com RS-24 = R426A, RS-44 = R424A, RS-45 = R434A, RS-52 = R428A
398 RESUMEN DE LA SUSTITUCIÓN DEL R-22 A.C. Con válvula de Expansión de orificio fijo RS-44 Aire acondicionado con sistema TXV RS-44/45 Refrigeradores con Expansión de Orificio fijo RS-44 Refrigeradores con sistema TXV RS-44/45 Evaporadores Multitubo Envolvente RS-44/45 Refrigeración con evaporación menor de -10ºC RS-44 Refrigeración con evaporación menor de -35ºC RS-44 Refrigeración con evaporación menor de -40ºC RS-52 NOTAS: 1.- No usar RS-45 o RS-52 con sistemas con tubo capilar 2.- El RS-45 y RS-52 están especialmente recomendados para ser usados con TXV de R-404A. 3.- La gran capacidad del RS-52 puede requerir en ocasiones de un mayor condensador 4.- Cuando use el RS-52 para sustituir el R-12, asegúrese de que el sistema es adecuado para las presiones del mismo. 5.- Consulte las fichas técnicas en www.gas-servei.com 6.- Consulte las pautas de reconversión en www.gas-servei.com
RS-24 = R426A, RS-44 = R424A, RS-45 = R434A, RS-52 = R428A
399
400 15 Varios (cálculo y diseño) En este capítulo vamos a tratar de introducirnos en los conceptos básicos del cálculo de instalaciones para tener conocimiento de ello y en un momento determinado poder valorar la validez de nuestro equipo frigorífico. 15.1 Instalaciones Frigoríficas 15.1.1 Carga total de refrigeración: La carga total de una instalación frigorífica es el número de frigorías que deben obtenerse, o dicho de manera más correcta, la cantidad total de calorías que deben extraerse a fin de mantener la temperatura deseada en la cámara, nevera o recipiente a enfriar. Dicha cifra procede del total de calor que entra en el refrigerador por el conjunto de las tres causas siguientes: 1º Pérdidas a través de las paredes. 2º Pérdidas por servicio (uso de puerta, alumbrado, calor del personal, etc.) 3º Pérdidas por la carga de género que entra a diario en el refrigerador. 15.1.2 Cálculo de pérdidas a través de las paredes: La cantidad de calor que entra por pérdidas a través de las paredes depende de tres factores: 1.- Superficie total exterior de la cámara, nevera o recipiente. 2.- Aislamiento del mismo. 3.- Diferencia de temperatura entre la exterior, donde se halla instalada la cámara, y lo que debe obtenerse en su interior (∆T). Como es natural, cuando mayor sea la superficie total exterior, mayor será la cantidad de calor que deberá extraerse. Si el aislamiento es de mayor espesor, menores serán las pérdidas a través del mismo, y más calor deberá absorberse cuando mayor sea la diferencia de temperatura entre el exterior e interior de la cámara o nevera. El primer paso para obtener la pérdida por paredes, consiste en determinar la superficie total de la cámara o nevera. Para obtener dicha superficie puede emplearse la siguiente fórmula: S = 2 (a x b) + 2 (b x c) + 2 (c x a) a= ancho exterior. b= fondo exterior. c= alto exterior. Conocido ya este dato, y determinado el espesor del aislamiento con que se efectuará el recubrimiento de la cámara, se buscará entonces el coeficiente de transmisión correspondiente o dicho aislamiento. Se pasará entonces a establecer la diferencia de temperatura entre el ambiente exterior y el de la cámara. Para la primera debe calcularse siempre la temperatura media en la época más calurosa, y en cuanto a la temperatura que debe mantenerse en el interior del refrigerador depende de la naturaleza del producto que debe almacenarse, para lo que han de tenerse en cuenta las temperaturas de conservación recomendable (ver tabla). Así pues, reconocidos los factores representados por: S= Superficie exterior de la cámara en metros cuadrados. K= Coeficiente de transmisión del aislamiento. ∆T = Diferencia de temperatura (exterior e interior). Se obtendrá la cantidad de frigorías a producir por día, usando la fórmula siguiente: S x K x ∆T x 24 horas= Frigorías en 24 horas por pérdidas a través de paredes. Si existe alguna parte del refrigerador o nevera que se halle aislada con cristales (como el caso de las vitrinas-mostradores), u otro material distinto, entonces deberá deducirse de la
401 superficie total la que corresponda a dicho espacio, calculando las pérdidas a través de ese espacio bajo la misma fórmula anterior, usando en “K” el coeficiente de trasmisión del material empleado. Tabla de Valores de la conductancia K de aislamientos de paredes, suelos y techos Espe Poliuretano Poliuretano Poliestireno Fibra de Placas de sor (expandido) (planchas) (extrusiona Vidrio y Corcho aisla do) Poliestireno K= mient K= K= K= K= o 2 2 2 2 2 m.m. W/m .K W/m .K W/m .K W/m .K W/m .K 25 0.92 1.02 1.15 1.14 1.73 50 0.45 0.51 0.56 0.71 0.85 75 0.30 0.34 0.38 0.47 0.57 100 0.23 0.26 0.28 0.35 0.43 125 0.18 0.29 0.23 0.28 0.34 150 0.15 0.17 0.19 0.24 0.28 180 0.13 0.15 0.16 0.20 0.24 200 0.11 0.12 0.14 0.18 0.21 230 0.10 0.11 0.13 0.16 0.19 250 0.09 0.10 0.11 0.14 0.17 Nota: tener en cuenta que estos datos están en Watios, si estamos haciendo las operaciones en Frigorías tendremos que pasar los Watios a Frigorías antes, o viceversa. (Watios X 0.86 = Frigorías / 0.86 = Watios). 15.1.3 Pérdidas por servicio: La cantidad de calor que entra en el refrigerador por este concepto depende del número de veces que se abren las puertas, dado que a su vez está afectado por el uso que se haga del refrigerador. En un restaurante, por ejemplo, se abrirán más veces las puertas que en una cámara de almacenamiento de carne. Aunque se trata de un dato difícil de determinar de una manera exacta, la práctica ha establecido unos porcentajes de pérdida por apertura de puertas, alumbrado, calor de personal, etc. Que sirven perfectamente y dan una idea aproximada de dicho valor. Dichas pérdidas de paredes, son como sigue: .- En grandes cámaras de conservación, generalmente provistas de antecámara…15% .- Para detallistas de carnes…………………25% .- Para restaurantes, bares y pastelerías….40% 15.1.4 Pérdidas por calor debido a motores eléctricos: Para el cálculo deben tenerse en cuenta el calor que aportan los motores y los ventiladores en sistemas empleando evaporadores de aire forzado, de acuerdo con la relación conocida por “equivalente mecánico del calor”, por la cual sabemos que un caballo de vapor equivale a 632 calorías a extraer por hora. Basta, pues, multiplicar la potencia en CV del motor empleado para mover el ventilador, por la cifra citada y se obtendrán las frigorías que deben añadirse a las pérdidas totales resultantes por hora. 15.1.5 Pérdidas por carga de género: Para obtener dicho valor, cuando se trate de la conservación de productos a temperaturas positivas, sobre cero grados centígrados, deben conocerse los factores siguientes: Cantidad en kilos de género que entra diariamente en la cámara, mueble o recipiente (ver tabla Productos Perecederos). .- Diferencia de temperatura del género a su entrada y la que debe obtenerse en el interior (∆T). .- Calor específico del producto a enfriar (ver tabla Productos Perecederos).
402 La entrada diaria de género es un dato de mucha importancia y debe precisarse de la manera más aproximada posible, siendo preferible, en todo caso, pecar por exceso que no fijar una cifra que se halle por debajo de la realidad, y que por consiguiente, sirva para dar una idea errónea de las pérdidas que por este concepto correspondan. En las instalaciones de bares donde exista la refrigeración de líquidos deberá tomarse como base la cantidad de líquido (agua, cerveza, etc.) que se consuma en el número de horas de mayor despacho, en lugar de fijar un total de las 24 horas del día. Así también en otras industrias dónde la producción o carga de género se haga durante un determinado número de horas de trabajo, ese total de horas es el que deberá de ser considerado para obtener el promedio de pérdida por carga. Por ejemplo, en el desmolde de chocolate se calcula la jornada de trabajo, o sea, de 8 horas al día, en que normalmente se obtiene la producción deseada. Conocida la temperatura de entrada de género, se obtendrá la diferencia con el interior (∆T). Una vez determinados ya los tres factores mencionados, multiplíquense entre sí, de acuerdo con la siguiente fórmula: Kilos x (∆T) x Calor específico (*), y tendremos el número de frigorías a producir para el enfriamiento de la carga de género introducido a diario. (*) Ver tabla de calores específicos, respiración, temperatura de conservación, tiempo máximo de almacenaje etc. de los alimentos. 15.1.6 Pérdida por reacción y renovación de aire en frutas y verduras: Debe recordarse que se trata de materias vivas, las cuales se hallan, por consiguiente, sujetas a cambios durante su almacenamiento. Estos cambios son debidos a la respiración , o proceso en que el oxígeno del aire se combina con el carbono de los tejidos del fruto, Durante dicho proceso se desprende energía en forma de calor, que también forma parte de las pérdidas calculadas por la carga de género y debe tenerse necesariamente en cuenta para el cálculo total (ver tabla). El valor aproximado de estas pérdidas por kilo de género y por día, se realiza por medio de la siguiente fórmula: Kilos x Coeficiente de respiración en Frig/día x Kilo. Asimismo, a fin de evitar la formación de gases durante el citado periodo de vida propio del fruto debe dotarse a las cámaras de una renovación de aire adecuada, que normalmente, y para instalaciones de regular capacidad, se calcula a un promedio de cuatro renovaciones totales del volumen de aire de la cámara por día. Las pérdidas por día por este concepto se calculan así: Volumen de la cámara en x 4 renovaciones x 20 frig/dia por 15.1.7 Obtención de la carga total: Para ello súmense los tres factores (o cinco si se trata de productos hortofrutícolas) obtenidos de acuerdo con las fórmulas descritas: Pérdidas por paredes + Pérdidas por servicio + Pérdidas por carga Y se obtendrá el total de frigorías que deben obtenerse en 24 horas. Como quiera que el rendimiento o capacidad de las unidades condensadoras se calcula generalmente a base de un trabajo máximo de 16 horas diarias en la época de mayor calor, a fin de asegurar un buen ciclo de desescarchado en el evaporador (en instalaciones que produzcan temperaturas sobre cero), bastará dividir la cifra total obtenida por 16 y tendremos las frigorías que deberán producirse por hora. Finalmente, con objeto de cubrir todo posible imprevisto, se acostumbra añadir a la cifra obtenida el llamado coeficiente de seguridad, que normalmente puede calcularse entre un 8% o 10%.
403 15.1.8 Enfriamiento de líquidos y salmueras: Para enfriamiento de baños deben seguirse las mismas normas, respecto a las pérdidas por paredes del recipiente, servicio y carga del producto a enfriar, que tratándose de armarios o cámaras frigoríficas. Debe tenerse en cuenta un punto, el tiempo en que deberá efectuarse el trabajo de enfriamiento a fin de obtener la media horaria por pérdidas de carga de género (los demás factores, perdidas por paredes y servicio, corresponden a 16 horas de trabajo del compresor) dividiendo el producto por el número de horas de trabajo. Para calcular el volumen de salmuera necesario para obtener el rendimiento frigorífico deseado, se emplea la fórmula siguiente
Cuando se trata de evaporadores con circulación de salmuera, debe tenerse en cuenta también la cantidad de salmuera que deberá circular por dicho serpentín evaporador, y mantener en el tanque una buena reserva de salmuera, que, cuanto mayor sea, redundará en beneficio del trabajo y potencia frigorífica del compresor. 15.1.9 Enfriamiento por Frigoríferos: En primer lugar deben obtenerse las pérdidas por paredes, servicio y carga de género, cual si se tratase de una cámara corriente. Entonces, conociendo este dato, será preciso determinar la cantidad de aire a renovar, y por consiguiente, la capacidad del ventilador necesario. Dicho volumen de aire a circular por hora se obtendrá por medio de la fórmula siguiente:
En una cámara que trabaje a la temperatura de 2º C debe contarse con una diferencia de 4 a 5 grados entre la temperatura del aire a la entrada del evaporador y a la salida. Conocido ya el caudal de aire necesario y el ventilador a emplear, puede deducirse entonces la selección del conducto y de las bocas de descarga, empleando las siguientes fórmulas: La sección de la boca de aspiración debe preverse un 25% mayor que la suma total de las
bocas de descarga. 15.1.10 Congelación: Cuando ya no se trata de la simple conservación de género en tiempo limitado, sino que se requiere la congelación del producto para su almacenamiento durante largos periodos
404 de tiempo, entonces deben tenerse en cuenta los cuatro factores siguientes para el cálculo de pérdidas por carga de género: 1.- Calor específico del género sobre cero, osea, el conocido hasta ahora para su conservación. 2.- Calor específico del género bajo cero (ver tabla). 3.- Calor latente de congelación (ver tabla). 4.- Temperatura de congelación (ver tabla). Y el cálculo de dichas pérdidas se efectuará de la siguiente manera: 1º Se calculan las pérdidas por enfriamiento hasta cero grados, usando la fórmula: Kilos x (∆T) (dif. temperatura de entrada genero hasta 0ºC) x Calor específico sobre cero 2º Se calcula entonces el calor latente de congelación: Kilos x Calor latente de congelación 3º Finalmente, se obtienen las pérdidas por congelación: Kilos x Calor específico bajo cero x diferencia de temperatura de 0ºC a la de congelación. Los tres productos se suman, y se tendrá el factor total de pérdidas por carga de género en la cámara, que deberá añadirse a las pérdidas por paredes y uso, siguiendo la fórmula descrita anteriormente para las instalaciones de conservación a temperaturas positivas. 15.1.11 Conservación a baja temperatura de productos congelados: En esta clase de instalaciones, en que el género entra ya congelado, no es necesario prever pérdidas de carga por congelación, bastando únicamente tener en cuenta perdidas que correspondan a toda posible recuperación del género por no entrar este a la temperatura existente en la cámara, usando la fórmula: Kilos x Calor específico bajo cero x (∆T) Diferencia de temperatura entre la del género y la de la cámara. Velocidad del aire en las instalaciones de congelación: La velocidad del aire varía de acuerdo con la clase y espesor del género, así como también según las ideas que sobre el embalaje del producto tenga el usuario, cuando se trata de paquetes congelados. Sin embargo, cuando se requiere una congelación rápida, es necesario circular un fuerte volumen de aire para obtener un aumento de temperatura lo más pequeño posible cuando el aire pasa sobre el producto. Las velocidades de aire empleadas van desde 2,5 a 16 metros por segundo, y es difícil de establecer cuál es la velocidad de más frecuente aplicación. Posiblemente, a la temperatura de -30ºC, la velocidad de aire podría considerarse práctica y económica a unos 12 m/segundo. Un bloque de filetes de pescado de 7 kg de peso, con un volumen de 6 x 30 x 40 cm, tarda siete horas y media para llegar a una temperatura de -18ºC, en una corriente de aire de 30ºC a la velocidad de 2,5m/segundo. Este tiempo de congelación se reduce a cinco horas y media si la velocidad del aire se aumenta hasta 10m/segundo, y hasta cuatro horas si el aire pasa a la velocidad de 16m/segundo. Construcción de cámaras
405 NOTA: en la construcción de cámaras con paneles industriales, tener especial cuidado con los PUENTES TÉRMICOS, producidos por el recubrimiento de chapa del panel cuando este traspasa el aislamiento. Evitar esta situación en todos los casos (techos, suelos y paredes), en conservación e imprescindible en congelación. Modo de empleo de la Tabla orientativa de necesidades frigoríficas en cámaras: Los valores indicados están calculados para las siguientes condiciones de trabajo. Temperatura exterior= +30ºC Tiempo diario de marcha del compresor= 12 horas
406 Listado de construcción de cámaras de obra
407 16.1.15 Calculo del Coeficiente de Transmisión Térmica (K). El coeficiente de transmisión térmica se define como el número de kilocalorías que pasan en una hora a través de un metro cuadrado de superficie de un elemento constructivo de cierto espesor, cuando la diferencia de temperatura entre el aire de una cara y de otra es de un grado centígrado. Los valores del coeficiente de transmisión térmica K se determinan con la fórmula:
En la que: 2 Coeficiente de transmisión superficial externa expresado en Kcal/m · h · ºC Coeficiente de transmisión global a través de una cámara de aire expresado en 2 Kcal/m · h · ºC Coeficiente de transmisión superficial interna expresado en Kcal/
· h · ºC
Espesor de cada material que compone el elemento (muro forjado, etc.) expresado en metros. Coeficiente de conductividad térmica de cada uno de los materiales que componen el elemento (muro forjado, etc.) expresado en kcal/m · h · ºC A continuación se detallan cada uno de los términos del denominador, según diferentes casos. Corresponden a superficies de parámetros al exterior:
En contacto con aire en movimiento……………… En contacto con aire en reposo……………………
408 Corresponden a superficies de parámetros al interior: Elementos verticales………………………………………………. Elementos horiz. más caliente arriba que abajo........................ Elementos horiz. más caliente abajo que arriba......................... Corresponden a cámaras de aire
(A) Cámaras de aire verticales (B) Cámaras de aire horizontales más caliente arriba que abajo (C) Cámaras de aire horizontales más caliente abajo que arriba
Los valores de
se obtienen, en cada caso, a partir del
correspondiente de la tabla siguiente y del espesor del elemento a considerar.
409 Tabla de conductividad térmica de distintos materiales Densidad Material Aparente Kg/
Conductividad Térmica Kcal/hm ºC (W/m ºC)
ROCAS Y SUELOS NATURALES Rocas y terrenos Rocas compactas 2500-3000 3.00 (3.50) Rocas porosas 1700-2500 2.00 (2.33) Arena con humedad natural 1700 1.20 (1.40) Suelo coherente humedad natural 1800 1.80 (2.10) Arcilla 2100 0.80 (0.93) Materiales suelos de relleno desecados al aire, en forjados, etc. Arena 1500 0.50 (0.58) Grava rodada o de machaqueo 1700 0.70 (0.81) Escoria de carbón 1200 0.16 (0.19) Cascote de ladrillo 1300 0.35 (0.41) PASTAS, MORTEROS Y HORMIGONES Revestimientos continuos Morteros de cal y bastardos 1600 0.75 (0.87) Mortero de cemento 2000 1.20 (1.40) Enlucido de yeso 800 0.26 (0.30) Enlucido de yeso con perlita 570 0.16 (0.18) Hormigones normales y ligeros Hormigón armado (normal) 2400 1.40 (1.63) Hormigón con áridos ligeros 600 0.15 (0.17) Hormigón con áridos ligeros 1000 0.28 (0.33) Hormigón con áridos ligeros 1400 0.47 (0.55) Hormigón celular con áridos siliceos 600 0.29 (0.34) Hormigón celular con áridos siliceos 1000 0.58 (0.67) Hormigón celular con áridos siliceos 1400 0.94 (1.09) Hormigón celular sin áridos 305 0.08 (0.09) Hormigón en masa con grava normal: Con áridos ligeros 1600 0.63 (0.73) Con áridos ordinarios, sin vibrar 2000 1.00 (1.16) Con áridos ordinarios, vibrado 2400 1.40 (1.63) Hormigón en masa con arcilla expandida 500 0.10 (0.12) Hormigón en masa con arcilla expandida 1500 0.47 (0.55) Fábrica de bloques de hormigón incluidas juntas Con ladrillos silicocalcáreos macizo 1600 0.68 (0.79) Con ladrillos silicocalcáreos perforados 2500 0.48 (0.56) Con bloques huecos de hormigón 1000 0.38 (0.44) Con bloques huecos de hormigón 1200 0.42 (0.49) Con bloques huecos de hormigón 1400 0.48 (0.56) Con bloques hormigón celular curado 600 0.30 (0.35) vapor Con bloques hormigón celular curado 800 0.35 (0.41) vapor Con bloques hormigón celular curado 1000 0.40 (0.47)
410 vapor Con bloques hormigón celular curado aire 800 Con bloques hormigón celular curado aire 1000 Con bloques hormigón celular curado aire 1200 Placas o paneles Cartón-yeso 900 Hormigón con fibra de madera 450 Placas de escayola 800 LADRILLOS Y PLAQUETAS Fábrica de ladrillo macizo 1800 Fábrica de ladrillo perforado 1600 Fábrica de ladrilla hueco 1200 Plaquetas 2000 VIDRIO Vidrio plano para acristalar 2500
0.38 (0.44) 0.48 (0.56) 0.60 (0.70) 0.16 (0.18) 0.07 (0.08) 0.26 (0.30) 0.75 (0.87) 0.65 (0.76) 0.42 (0.49) 0.90 (1.05) 0.82 (0.95)
METALES Fundición y acero Cobre Bronce Aluminio
7850 8900 8500 2700
50 (58) 330 (384) 55 (64) 175 (204)
MADERA Maderas frondosas 800 0.18 (0.21) Maderas de coníferas 600 0.12 (0.14) Contrachapado 600 0.12 (0.14) Tablero aglomerado de partículas 650 0.07 (0.08) PLASTICOS Y REVESTIMIENTOS DE SUELO Linóleo 1200 0.16 (0.19) Moquetas, alfombras 1000 0.04 (0.05) MATERIALES BITUMINOSOS Asfalto 2100 0.60 (0.70) Betún 1050 0.15 (0.17) Láminas bituminosas 1100 0.16 (0.19) MATERIALES AISLANTES TERMICOS Arcilla expandida 300 0.073 (0.085) Arcilla expandida 450 0.098 (0.114) Aglomerado de corcho UNE 5690 110 0.034 (0.039) Espuma elastomérica 60 0.029 (0.034) Fibra de vidrio Tipo I 10-18 0.038 (0.044) Tipo II 19-30 0.032 (0.037) Tipo III 31-45 0.029 (0.034) Tipo IV 46-65 0.028 (0.033) Tipo V 66-90 0.028 (0.033) Tipo VI 91 0.031 (0.036)
411 Material
Densidad Aparente Kg/
Conductividad Térmica Kcal/hm ºC (W/m ºC)
Lana mineral Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V Perlita expandida
30-50 51-70 71-90 91-120 121-150 130 Poliestireno expandido UNE 53310: Ti po I 10 Tipo II 12 Tipo III 15 Tipo IV 20 Tipo V 25 Poliestireno extrusionado 33 Polietileno reticulado 30 Polisocianurato, espuma de 35 Poliuretano conformado, espuma de: Tipo I 32 Tipo II 35 Tipo III 40 Tipo IV 80 Poliuretano alicado in situ, espuma de: Tipo I 35 Tipo II 40 Urea formol, espuma de 10-12 Urea formol, espuma de 12-14 Vermiculita expandida 120 Vidrio celular 160
0.036 (0.042) 0.034 (0.040) 0.033 (0.038) 0.033 (0.038) 0.033 (0.038) 0.040 (0.047) 0.049 (0.057) 0.038 (0.044) 0.032 (0.037) 0.029 (0.034) 0.028 (0.033) 0.028 (0.033) 0.033 (0.038) 0.022 (0.026) 0.020 (0.023) 0.020 (0.023) 0.020 (0.023) 0.034 (0.040) 0.020 (0.023) 0.020 (0.023) 0.029 (0.034) 0.030 (0.035) 0.030 (0.035) 0.038 (0.044)
412 Tabla de renovaciones de aire en locales habitados
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414 TABLAS EQUIVALENCIA CONDUCTO CIRC. RECT.
415 Tablas de selección de rejillas y conductos
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430 16.1.16 ÁBACO PARA EL CÁLCULO DE TUBERÍAS DE AGUA 1. El primer problema a resolver consiste en determinar el diámetro de una tubería d. y de la pérdida de carga que presentará, conociendo el caudal de la bomba qv, la velocidad de circulación de agua w en la tubería y la longitud I de la misma.
3
Ejemplo: Sabemos que qv=9000 dm /h, w=1.5 m/s, I=35m, y queremos determinar d yJ 2. Punteemos sobre la escala de caudales el caudal correspondiente en litros por segundo, o sea, en el caso presente: Punteemos ahora sobre la escala de velocidad la velocidad w=1.5 m/s Juntemos los dos
puntos con una recta y en los valores correspondientes a los valores d y J 2 leeremos: d=46mm y J2=0.115 por metro de conducto, teniendo en cuenta las pérdidas de carga 15% de J que figura en la escala correspondiente para esta cobertura. La pérdida de carga obtenida es por metro de tubería, por lo que ésta presentará una pérdida de carga total de: J = 0.115X35 = 4.025m Que deberá añadirse a la longitud real de la citada tubería para determinar la altura mano métrica de la bomba. 2. El segundo problema cosiste en determinar el diámetro de una tubería d y la velocidad de circulación w del agua, conociendo el caudal qv de la bomba y la pérdida de carga por metro de tubería. Ejemplo: determinar el diámetro de la tubería de una bomba sabiendo que su caudal es de 3 14000 dm /h y que la pérdida de carga unitaria J 1 es de 0.140m. Punteemos sobre la escala de caudales el caudal en
Punteemos después sobre la escala de pérdida de carga el valor de J 1 = 0.140mm. Juntemos los dos puntos con una regla y leeremos en la escala correspondiente los valores d y w, que serán en el caso presente: d=52mm w=1.9m/s
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433 BIBLIOGRAFÍA REGLAMENTOS .- Real Decreto 3099/1977, de 8 de septiembre (Industria y Energía), por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas. .- Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. .- Real Decreto 168/1985, de 6 febrero, Reglamentación Técnico-Sanitaria sobre Condiciones Generales de Almacenamiento Frigorífico. .- Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación. .- Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénicosanitarios para la prevención y control de la legionelosis. www.legionela.info .- Real Decreto 842/ 2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento electrotécnico para baja tensión. .- Real Decreto 795/2010, de 16 de junio, por el que se regula la comercialización y manipulación de gases fluorados y equipos basados en los mismos, así como la certificación de los profesionales que los utilizan. .- INSHT, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. www.insht.es MANUALES TÉCNICOS .- Manual de Aire Acondicionado (Handbook ok Air Conditioning System Desing) Carrier, Editorial Marcombo Boixareu Editores. .- Manual ASHRAE – 1985 FUMDAMENTALS Editado por ATECYR. .- Manual ASHRAE – 1990 REFRIGERATION, Sistemas y aplicaciones. Editado por ATECYR .- Instalaciones Frigoríficas Tomo 1 y 2 de P.S. Rapin, editado por Marcombo Boixareu Editores. .- Vitrinas y Muebles Frigoríficos, Georges Rigot, editado por A. Madrid Vicente Ediciones. .- Tratado Practico de Refrigeración Automática, de J. Alarcón Creus, editado por Marcombo Boixareu Editores .- Nuevo Curso de Ingeniería del Frio, Colegio Oficial de Ingenieros Agrónomos de Murcia, editado por A. Madrid Vicente Ediciones .- Curso 2007/2008 de Termodinámica Y Termotecnia de la Escuela de Ingenierías Agrarias de la Universidad de Extremadura. FABRICANTES, DISTRIBUIDORES .- Afrisa: C/ Mejorada, 4 Pol. Ind. Sector 8 (Las Monjas) 28850 Torrejón de Ardoz (Madrid) www.grupodisco.com .- AKO Electromecánica, SAL Avd. Roquetes, 30-38 08812 S. Pere de Ribes – (Barcelona) Tf/ 938142700 Fax: 938934054, www.ako.es .- Catainfri S.L. C/ Alción, 3 28019 Madrid Telf.: 914712302 www.catain.es . - Copeland: www.copeland.com
434 . - Danfoss SA: C/ Caléndula, 93 Edificio I Miniparc III Urb. “El Soto de la Moraleja” 28109 Alcobendas (Madrid) Tel: 916586688 Fax: 916637370 www.danfoss.es .- Emerson Climate Technologies: www.emersonclimate.com .- Extinfrisa Extinción y Refrigeración SA: C/ Roma, 2 28813 Torres de la Alameda (Madrid) Tel: 902199590 Fax: 902199591 www.extinfrisa.es .- Frimetal SA C/ San Toribio, 6 28031 Madrid Tel: 913030426 Fax: 917774761 www.frimetal.es .- Gas-Servei, Barcelona (Oficina central) Motores, 151-156, Naves 8 y 9, 08038 – Barcelona, Tel. 93 223 13 77, Fax. 93 223 14 79 www.gas-servei.com . - Kimikal: Pol. Ind. La Estación “Proindus” C/ Milano, 6 Nave 21 28320 Pinto (Madrid) www.kimikal.es .- Koolair: Polígono Industrial 2, la Fuensanta 28936 Móstoles (Madrid) Tel: 916450033 Fax: 916456962 www.koolair.es .- Pecomark SA: C/ Paris, 79 08029 Barcelona Tel: 934948800 Fax: 933223368 www.pecomark.com NOTAS ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
435 NOTAS ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
436 NOTAS ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
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AGRADECIMIENTOS Con esta guía queremos agradecer a un grupo de técnicos que colaboran en www.forofrio.com A hacer este Oficio más grande de lo que es ahora Es por ello que va nuestro agradecimiento a: D. Casimiro Catalá Gregori Por su colaboración en la creación y edición de esta guía A los administradores del portal: www.forofrio.com D. Miguel Sánchez (Miky) D. Luis (icaro8) D. Manuel Vega Romero (lafaraonadelfrio) Los moderadores: D. Isaac López Merchán (ELECLIMA) D. Luis Beniel Gil (Luis16es) D. Roberto Rivas Peña (torcu) D. Eugenio Ollo (eugin) D. Hugo Natalio Ahualli (Hugoa) D. Manuel Jesús Montiel (Montiel) D. Juan Martínez García (Picasso) D. Juan Carlos Toval Montaño (Fresquiviri) D. Jesús Antonio Piñeiro Torres (Orubio) D. José Francisco Ruiz de Tapia (Pepekelvin) Con cuyos aportes se fue gestando este proyecto Así como a un grupo de colaboradores que día a día trabajan por hacer de este Oficio algo más que un trabajo ¡! Una pasión ¡! Todos ellos forman el portal más grande que existe en Internet www.forofrio.com
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