MÓDULO III MANTENIMIENTO DE CÁMARAS FRIGORÍFICAS CON CAPACIDAD HASTA 20 HP CLAVE: RAMA417
DIRECTORIO
Lic. Josefina Vázquez Mota Secretaria de Educación Pública Dr. Miguel Székely Pardo Subsecretario de Educación Media Superior M. en C. Daffny Rosado Moreno Coordinador Sectorial de Desarrollo Académico de la SEMS Biól. Francisco Brizuela Venegas Director General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar M. en C. Gildardo Rojo Salazar Director Técnico de la DGECyTM C.P. María Elena Colorado Coordinadora Administrativa de la DGECyTM Ing. Jorge Jaime Gutiérrez Director de Operación de la DGECyTM Q.B.P. Francisco Escamilla Rodríguez Jefe del Departamento de Planes y Programas de Estudio de la DGECyTM
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CARRERA DE TÉCNICO EN REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO CLAVE: BTCMARA04
GUÍA DE APRENDIZAJE
MÓDULO III MANTENIMIENTO DE CÁMARAS FRIGORÍFICAS CON CAPACIDAD HASTA 20 HP CLAVE: RAMA417
2007 3
Reforma Curricular del Bachillerato Tecnológico (Acuerdo Secretarial 345)
Componente de Formación Profesional del Bachillerato Tecnológico Carrera de Técnico en Refrigeración y Aire Acondicionado Profesores que elaboraron la presente guía de aprendizaje del módulo III. Mantenimiento de cámaras frigoríficas con capacidad hasta 20 HP: José Mario Julio Iribe Tapia, José Alfredo Ríos Becerril.
Coordinadores de la DGECyTM: M. en C. Gildardo Rojo Salazar Ocean. Víctor Manuel Rojas Reynosa Q.B.P. Francisco Escamilla Rodríguez Biól. José Rodrigo Nava Mora Edición: M. en A. Rodolfo Ruiz Martínez
Mantenimiento de cámaras frigoríficas con capacidad hasta 20 HP Primera edición: 2007 Subsecretaría de Educación Media Superior, SEP Dirección General de Educación en Ciencia y Tecnología del Mar Dirección Técnica ISBN: 978-968-9386-26-1
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ÍNDICE Objetivo
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Introducción
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Submódulo I. Diagnóstico del sistema mecánico y circuito eléctrico de refrigeración
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1. Compresores 1.1 Compresor reciprocante hermético 1.2 Compresor hermético con motor monofásico 1.3 Compresor hermético con motor de devanado bipartido 1.4 Compresor hermético con motor de funcionamiento por capacitor y arranque por capacitor 1.5 Compresor hermético con motor trifásico 1.6 Compresor reciprocante semihermético 1.7 Compresor reciprocante abierto 1.8 Compresor rotativo (de tornillo) abierto 1.9 Compresor de caracol hermético 1.10 Válvulas de servicio utilizadas en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp 1.11 Válvulas de servicio para compresores 1.12 Válvulas de servicio para tanque recibidor 1.13 Válvula de acceso (de pivote) 1.14 Control de capacidad en compresores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp 1.15 Válvulas de control de capacidad internas 1.16 Válvulas de control de capacidad externas 1.17 Bypass de gas caliente 1.18 Consumo de energía con bypass de gas caliente 2. Condensadores utilizados en cámaras frigoríficas 2.1 Condensadores enfriado por aire 2.2 Condensadores enfriados por agua 2.3 Condensadores evaporativos 2.4 Temperatura de condensación 2.5 Gases no condensables 2.6 Diferencia de temperatura de condensación 3. Control de flujo utilizado en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp 3.1 Principios del sobrecalentamiento 3.2 Efectos del sobrecalentamiento en un sistema de refrigeración simple 3.3 Partes principales 3.4 Principios de operación 3.5 Caída de presión a través del evaporador 3.6 Igualador interno 3.7 Igualador externo 3.8 Usos del igualador externo 3.9 Aplicación del igualador externo 3.10 Ubicación del igualador externo 3.11 Ubicación del bulbo remoto
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3.12 Fluctuación (oscilación o cicleo) 3.13 Ejemplos de cómo medir el sobrecalentamiento 4. Evaporadores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp 4.1 Construcción del serpentín aletado y ventilador 4.2 Evaporador de tubo y placa 4.3 Descongelación de los serpentines 4.4 Deshielo natural 4.5 Deshielo por resistencias eléctricas 4.6 Descongelamiento por gas caliente 4.7 Deshielo manual 5. Accesorios mecánicos utilizados en cámaras frigoríficas hasta 20 hp 5.1 Accesorios en la línea de descarga 5.2. Accesorios en la línea de líquido 5.3 Accesorios en la línea de succión 6. Tuberías de interconexión del sistema de refrigeración de la cámara frigorífica 6.1 Principios básicos 6.2 Materiales de tuberías de refrigerante 6.3 Clasificación de las tuberías de cobre utilizadas en refrigeración 6.4 Aislamiento de tuberías de succión 6.5 Aislamiento de la tubería de líquidos 7. Refrigerantes utilizados en cuartos fríos 7.1 Clases de refrigerantes 7.2 Código de colores para los cilindros de refrigerantes 8. Lubricantes en el sistema de refrigeración de cámaras frigoríficas 8.1 Lubricantes minerales 8.2 Lubricantes sintéticos tipo alquilbenceno 8.3 Lubricantes sintéticos tipo polioléster 8.4 Compatibilidad de refrigerantes con aceites lubricantes 9. Controles eléctricos usados en cámaras frigoríficas 9.1 Controles de voltaje de línea y bajo voltaje 9.2 Selección del sistema de control 9.3 Servicio monofásico 9.4 Servicio trifásico 9.5 Centro de carga 9.6 Dispositivos de protección de los circuitos eléctricos 9.7 Capacitor de arranque 9.8 Capacitor de funcionamiento (trabajo) 9.9 Motores eléctricos utilizados en cuartos fríos 9.10 El protector electrónico del motor 9.11 Monitor de voltaje trifásico 10. Controles para el deshielo de evaporadores 10.1 Reloj programador de descongelación 10.2 Termostato límite de deshielo con retardo de puesta en marcha de ventiladores 10.3 Disco bimetálico 11. Diez consejos para una instalación exitosa 12. Reglas básicas para una buena práctica
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42 43 45 46 46 47 47 47 48 48 49 49 52 57 60 61 61 61 62 62 62 63 64 65 66 66 66 67 67 68 68 75 75 75 76 76 77 77 80 81 82 82 83 83 83 90
Submódulo II. Corregir fallas del sistema mecánico de refrigeración 1.
2.
3. 4. 5.
Mantenimiento preventivo del sistema mecánico de refrigeración 1.1. Unidades motocompresoras 1.2. Condensadores 1.3. Evaporadores Mantenimiento correctivo del sistema mecánico de refrigeración 2.1. Localización y reparación de fallas mecánicas del sistema de refrigeración 2.2. Localización y reparación de fallas mecánicas en el compresor Recuperar, reciclar y regenerar un gas refrigerante Ciclaje corto del condensador Carga de refrigerante a un sistema de refrigeración 5.1 Carga en fase de vapor 5.2 Carga en fase liquida 5.3 Cómo se determina la carga apropiada de refrigerante
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Submódulo III. Corregir fallas en los circuitos eléctricos y electrónicos del sistema de refrigeración
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1. Mantenimiento correctivo en los circuitos eléctricos y electrónicos del sistema de refrigeración 1.1 Solución de problemas eléctricos 1.2 Análisis de un compresor “muerto”
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Glosario
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Fuentes de información
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OBJETIVO Joven estudiante de la carrera de refrigeración y aire acondicionado, en este semestre continuarás estudiando uno más de los diferentes sistemas de refrigeración, nos referimos a los elementos que integran una cámara frigorífica de hasta 20 hp. En la presente guía se abordan, en el submódulo I, los contenidos del programa que se refieren a los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos. Esto te ayudará para que de manera teórica, analices, reflexiones y comprendas los elementos que estructuran dicho sistema de refrigeración. Aunque algunos de estos elementos ya los conoces y entiendes la función que realizan, se tratan el diagnóstico y la falla que presentan en el ciclo de refrigeración y descongelación, además de las precauciones en su instalación. No es vano volver a describir su uso, aunque sea en otro sistema. De igual forma, en el segundo y tercer submódulos se presentan conceptos teóricos, esquemas, diagramas y figuras que representan el diagnóstico y reparación de una cámara frigorífica de hasta 20 hp. Estos elementos hacen que el material tenga la mejor presentación y calidad. Recuerda joven estudiante que parte de tu formación técnica está contenida en este material. La parte complementaria es aquella que realizarás en la práctica de la refrigeración en combinación con el presente documento. El objetivo es que al concluir el semestre y los submódulos el aprendizaje que hayas adquirido sea de calidad, y que tu formación sea la que te haga competente en el desarrollo y manejo de herramientas y equipos, ya que contarás con las habilidades, destrezas y aptitudes inherentes al campo de la refrigeración y el aire acondicionado. La descripción de la función, el tipo y las características de los elementos principales y accesorios suplementarios se abordarán en forma arbitraria o continua de acuerdo con el desarrollo del ciclo o estructuración del sistema, de tal manera que se utilicen como un apoyo a tus conocimientos previos para la realización de la práctica. La guía está elaborada con la congruencia del programa del módulo III; se pretende que su utilización sea para incrementar los conocimientos en el acervo de la práctica de la refrigeración.
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INTRODUCCIÓN Diagnosticar un sistema de refrigeración de cámras frigoríficas con capacidad de 20 hp requiere conocer cómo funciona cada uno de los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos de los cuartos fríos; además, comprender el funcionamiento en conjunto de todos los elementos que integran el ciclo de refrigeración o deshielo de las cámaras frigoríficas, según sea el caso.
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SUBMÓDULO I DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA MECÁNICO Y CIRCUITO ELÉCTRICO DE REFRIGERACIÓN Refrigeración. Ésta es el proceso de quitar energía térmica de donde no se desea y deshacerse de ella en un lugar donde se desee o donde no sea motivo de objeción. La refrigeración mecánica utiliza componentes mecánicos para producir trabajo y transferir calor de un área de baja temperatura a un área de alta temperatura; por ejemplo, si se trata de una cámara frigorífica, desde el interior del cuarto frío hacia el medio condensante (aire, agua o ambos) en el condensador.
Proceso de refrigeración. La transferencia de calor en el sistema de refrigeración se lleva a cabo utilizando un refrigerante que opera en un sistema cerrado. El sistema de refrigeración se aplica tanto en sistemas refrigerados como en sistemas de aire acondicionado; los primeros están principalmente concebidos para el enfriamiento de productos.
1.
Compresores.
El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeración por compresión. En primer lugar, succiona el vapor refrigerante y reduce la presión en el evaporador a un punto en el que puede mantenerse la temperatura de evaporación deseada para una aplicación determinada. En segundo lugar, el compresor eleva la presión del vapor refrigerante a un nivel lo suficientemente alto, de modo que la temperatura de saturación sea superior a la temperatura del medio enfriante disponible para la condensación del vapor refrigerante. Los compresores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp se clasifican en tres tipos principales: reciprocante, rotativo y caracol (scroll). El compresor reciprocante es el que hasta el momento tiene mayor aplicación en los cuartos fríos. Además, este tipo de compresor puede clasificarse, de acuerdo con su construcción, en hermético, semihermético o abierto.
1.1 Compresor reciprocante hermético El motor y compresor están contenidos en la misma carcasa metálica soldada, cuya soldadura se efectúa como complemento en la fabricación del compresor. Esta unidad se llama comúnmente compresor sellado, ya que es imposible darle servicio sin cortar el envolvente (figura 1). A continuación se detallan las características de los compresores herméticos soldados: 1. 2.
3. 4.
No se puede acceder al interior del envolvente a menos que se corte. Estos compresores sólo los abren talleres especializados en esta clase de trabajo. De otro modo, a menos que el fabricante admita que le sea devuelto el compresor para examinarlo, debe considerarse como un compresor desechable. El eje del motor y el cigüeñal del compresor forman un solo eje. Se consideran normalmente como un componente de baja presión, ya que el refrigerante aspirado entra directamente en el cárter en el interior del envolvente. La línea de 11
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5. 6. 7.
8.
descarga (alta presión) se conecta normalmente a la salida de dicho envolvente, de forma que la unidad sólo puede valorarse por la presión de trabajo de baja. Por lo general, estos compresores se enfrían por el gas de aspiración. Normalmente incorporan un sistema de lubricación a presión. La combinación de motor y cigüeñal hace que adopten casi siempre la posición vertical mediante un cojinete en el extremo final del eje junto a la bomba de aceite. El segundo cojinete se localiza a medio camino del eje entre el compresor y el motor. Los pistones y bielas trabajan hacia fuera del eje, con un ángulo de 90° en relación con él.
FIGURA 1. COMPRESOR HERMÉTICO.
La capacidad de los compresores reciprocantes herméticos utilizados en las cámaras frigoríficas varía desde ¾ a 5 hp, y se ensamblan para trabajar con refrigerantes HCFC o HFC, y con los aceites minerales, alquilbenceno y POE. Para todos los compresores de refrigeración el sobrecalentamiento debe estar entre 4 y 11 °C (7 a 20 °F), para garantizar su funcionamiento correcto, independientemente de la aplicación y del tamaño. La lectura de la temperatura debe hacerse en la succión del compresor, aproximadamente a 15 centímetros mismote él.
1.2
Compresor hermético con motor monofásico
El motor monofásico tiene un solo devanado de funcionamiento o fase y, básicamente, no es un motor de autoarranque. Una vez iniciada la marcha, funcionará como un motor de inducción. Con el fin de proporcionarle un par de arranque se equipa con un devanado adicional llamado devanado de arranque, el cual, normalmente, tiene mayor resistencia que el devanado de funcionamiento. Los motores monofásicos se diferencian, principalmente, por los distintos dispositivos de arranque utilizados. Si la bobina de arranque permanece conectada durante el funcionamiento del motor la dañará el exceso de calor. Por consiguiente, la bobina de arranque se desconecta del circuito cuando el motor se aproxima a la velocidad de funcionamiento, ya sea mediante un relevador de potencia o uno de corriente.
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Un relevador de corriente se encuentra normalmente abierto cuando está desenergizado y la bobina está devanada de modo que los contactos se cierren cuando el motor absorbe la corriente de arranque, pero se desconecta cuando la corriente se aproxima a las condiciones de carga total. Por consiguiente, el relevador de corriente únicamente se cierra durante el ciclo de arranque. Un relevador de potencia se encuentra normalmente cerrado cuando está desenergizado y la bobina está diseñada para abrir los contactos sólo cuando el devanado de arranque genera suficiente voltaje. Debido a que el voltaje o fuerza electromotriz que genera el devanado de arranque es proporcional a la velocidad del motor, el relevador se abrirá únicamente cuando el motor haya arrancado y se aproxime a la velocidad normal de funcionamiento. Estos compresores con motor monofásico, utilizados en cuartos fríos, trabajan con un voltaje de 220 voltios y dos líneas.
1.3 Compresor hermético con motor de devanado bipartido En un motor de devanado bipartido el devanado de funcionamiento y el devanado de arranque están conectados en paralelo y separados 90°. La bo bina de funcionamiento está devanada con un alambre relativamente grueso, mientras que la bobina de arranque está devanada con un alambre delgado y tiene una resistencia mucho mayor que la bobina de funcionamiento. La combinación de mayor resistencia y desplazamiento físico motiva que la bobina de arranque se encuentre ligeramente fuera de fase con el devanado de funcionamiento, lo que produce suficiente fuerza magnética para hacer que gire el rotor. El par de arranque de un motor de fase seccional es bajo, la corriente de arranque, elevada, y la eficiencia, relativamente baja. Estos compresores con motor de devanado bipartido, utilizados en cámaras frigoríficas, trabajan con un voltaje de 220 voltios y dos líneas vivas.
1.4
Compresor hermético con motor de funcionamiento por capacitor y arranque por capacitor
Mediante la conexión de un capacitor de funcionamiento en paralelo con el capacitor de arranque (terminales A y T), el motor se ve reforzado porque el devanado de arranque es conectado en fase con el devanado principal después de haberse desconectado el capacitor de arranque, lo cual permite al devanado de arranque soportar parte de la carga de funcionamiento. El capacitor de trabajo refuerza al motor, mejora el factor de potencia, reduce el consumo de corriente, aumenta la eficiencia y disminuye la temperatura del motor. Sin embargo, el motor debe estar diseñado para operar con un capacitor, no puede adaptarse para el funcionamiento y arranque por capacitor. Normalmente, no se recomienda emplear los relevadores de corriente en motores de funcionamiento y arranque por capacitor, pues existe el peligro de que haya descarga del capacitor de trabajo al capacitor de arranque a través del relevador de corriente cuando éste se cierra. El elevado voltaje acumulado en el capacitor de trabajo puede motivar que se produzca un arco entre los contactos del relevador de corriente y éstos se fundan, lo que provocaría la falla del compresor. En caso de que se utilice un relevador de corriente con un motor de funcionamiento y arranque por capacitor, deberá instalarse una resistencia entre los capacitores de trabajo y de arranque con el fin de evitar, en el arranque, un fuerte flujo de corriente al capacitor de arranque. Esto no sucede en los sistemas equipados con relevador potencial, 13
puesto que los contactos se encuentran normalmente cerrados en el arranque y el voltaje acumulado en los capacitares de arranque y trabajo es el mismo. El capacitor de trabajo, conectado en forma continua al circuito, está diseñado para funcionamiento continuo, mientras que el capacitor de arranque se emplea sólo momentáneamente cada vez que el motor arranca, por lo que está diseñado para funcionar en forma intermitente. Los motores de funcionamiento y arranque por capacitor tienen muy alta eficiencia, alto factor de potencia y un elevado par de arranque; se utilizan en unidades monofásicas que oscilan desde una fracción hasta 5 hp.
1.5
Compresor hermético con motor trifásico
Los motores trifásicos son devanados con tres embobinados separados. Cada una de las bobinas está desplazada 120° con respecto a la otra , así se obtiene un par de arranque muy elevado, por lo que no se necesitan mecanismos ni dispositivos adicionales para el arranque. La dirección de giro del motor puede cambiarse invirtiendo dos de las tres conexiones de la línea. En es tipo de compresores (reciprocantes) no afecta que se invierta la rotación de los motores. El hecho de que los motores trifásicos puedan utilizar cable de menor diámetro y que por ello sean más reducidos, hace que se utilicen en casi todas las aplicaciones superiores a 1 hp (siempre que se disponga de energía trifásica). Las cámaras frigoríficas que utilizan compresores herméticos con motor trifásico trabajan con voltaje de 220 en tres líneas de alimentación. Los motores de tres fases correctamente embobinados, conectados a una fuente de corriente en la cual los voltajes de cada fase están balanceados todo el tiempo, tendrán corrientes idénticas en todas las fases. La diferencia entre los embobinados de motores modernos es normalmente tan pequeña que los efectos en amperaje son mínimos. Bajo una condición ideal, si los voltajes de las fases fueran siempre iguales, un protector de motor sencillo en una de las líneas sería una protección adecuada para el motor contra daños debido al paso de un amperaje excesivo. Los voltajes balanceados no siempre se mantienen, por lo cual la corriente en las tres líneas no siempre es igual.
1.6
Compresor reciprocante semihermético
En la fabricación de los compresores semiherméticos, el motor y el compresor van incorporados en el mismo cárter unido con tornillos. Este tipo de unidad puede atenderse quitando los tornillos y abriendo el cárter (figura 2): 1. 2.
3. 4.
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La unidad está atornillada en los puntos que conducen a la realización del servicio y su consiguiente reparación. El cárter normalmente es de hierro fundido; tiene un alojamiento para atornillar el compresor, que también es de fundición. Por lo general, son más pesados que los compresores con envolvente de chapa soldada. El conjunto de motor y cigüeñal es similar al del tipo hermético soldado, con la excepción del cigüeñal, que normalmente es de tipo horizontal. Normalmente incorporan un sistema de lubricación por salpicadura en los compresores más pequeños, y de inyección a presión en los de mayor capacidad.
5.
6.
A menudo son enfriados por aire, lo que se reconoce por las aletas existentes en el cuerpo de fundición del cárter, o bien por una cubierta extra de metal en su exterior con el fin de darle una mayor superficie al cárter. La cabeza de los pistones se encuentra normalmente en la parte superior del compresor, o cerca de la misma, trabajando hacia arriba y abajo desde el centro del cigüeñal.
El compresor reciprocante semihermético de disco (discus) permite una tolerancia más estricta en el interior de la parte superior del cilindro, en el llamado espacio muerto. Esta tolerancia de cierre aumenta la eficiencia del compresor debido a que reduce su volumen. Estas válvulas de discos tienen mayor diámetro y permiten que pase más refrigerante por el conducto en menos tiempo. Los compresores reciprocantes semiherméticos utilizados en cámaras frigoríficas de bajo caballaje se embobinan para que trabajen con 220 voltios a dos líneas de alimentación, y los de mayor caballaje se embobinan de fábrica para que sean alimentados a 220 V con tres fases (trifásicos).
FIGURA 2. COMPRESOR SEMIHERMÉTICO.
1.7
Compresor reciprocante abierto
Los compresores abiertos accionados desde el exterior se fabrican en dos sistemas: los que se accionan por transmisión de correas y los de accionamiento directo. Cualquier compresor con accionamiento desde el exterior del cárter requiere un anillo de un sello mecánico en el eje para evitar que el refrigerante se fugue hacia la atmósfera. La disposición de este sello, o anillo obturador, no ha cambiado de forma notoria en muchos años. Los compresores accionados por bandas fueron los primeros y todavía se emplean de forma notable. En este tipo de unidad, el motor y su eje están en paralelo con el eje del compresor. Obsérvese que, al estar en paralelo los ejes del motor y del compresor, se crea un empuje lateral sobre ambos ejes para tensar las bandas. Este movimiento fuerza ambos ejes, tensión que el fabricante debe compensar por medio de los cojinetes del eje. Los compresores accionados en forma directa se distinguen de los accionados por transmisión de bandas porque tienen el eje del compresor en contacto directo con el eje del motor. Estos ejes se unen por medio de un acoplamiento entre ellos con una pequeña flexibilidad. Los dos ejes han de hallarse perfectamente alineados para girar en forma correcta. Los compresores reciprocantes abiertos pequeños se mueven mediante motores eléctricos externos con una 15
alimentación eléctrica de 220 voltios a dos líneas (fases), y a los de mayor tamaño los mueven motores eléctricos con alimentación de 220 V a tres líneas (trifásico), lo que depende de en dónde se utilicen estos compresores. También pueden promoverse con motores de combustión interna, los cuales tienen ejes de acople directo.
1.8
Compresor rotativo (de tornillo) abierto
El compresor de tornillo es otro método mecánico para comprimir el gas refrigerante que se utiliza en instalaciones más grandes. En lugar del sistema clásico de pistón y cilindro, el compresor de tornillo utiliza dos engranes ahusados que comprimen el vapor desde el interior hacia fuera. El compresor de tornillo va equipado con un motor de tipo abierto en lugar del diseño hermético. El eje va dispuesto con un sello mecánico para que exista hermetismo y el refrigerante no se tire por medio del eje que sale al exterior de la carcasa del compresor. Se utiliza un acoplamiento flexible para conectar el eje del motor con el del compresor. El objetivo es evitar el más ligero fallo en la alineación que pudiese motivar fugas o el desgaste de los cojinetes. Estos compresores se emplean en grandes sistemas. Los refrigerantes que se emplearán pueden ser R-134ª, R-22, mezclas azeotrópicas o mezclas zeotrópicas. Las presiones de trabajo, tanto en los lados de alta como de baja presión del sistema, son las mismas que en los compresores de acción reciproca.
1.9
Compresor de caracol hermético
Los compresores de caracol comprimen el gas entre dos componentes espirales muy ajustados entre sí. Uno de ellos es fijo y el otro se mueve (sin girar) en una trayectoria orbital. Las cavidades que se reducen progresivamente comprimen el gas refrigerante con poca o ninguna vibración. Se trata de máquinas de desplazamiento positivo con eficiencias volumétricas; en la actualidad están disponibles en tamaños de aproximadamente 2 a 10 hp. En cuanto a capacidad de refrigeración, son aproximadamente 10% más eficientes que un compresor reciprocante comparable.
1.10
Válvulas de servicio utilizadas en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp
Con la excepción de pequeños sistemas que utilizan compresores herméticos, casi todos los sistemas de refrigeración tienen válvulas de servicio para revisión operacional y de acceso para mantenimiento. Los técnicos de servicio de los sistemas de refrigeración deben estar familiarizados con las válvulas manuales de servicio. Estas válvulas permiten sellar parte del sistema mientras se conectan manómetros, se carga o descarga refrigerante o aceite, se realiza vacío, etcétera. Existen varios tipos de válvulas de servicio utilizadas en cuartos fríos. Dichas válvulas pueden tener volantes en sus vástagos, pero la mayoría requiere de una llave para girarlos. Los
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vástagos de las válvulas son de acero o de latón, mientras que el cuerpo está hecho de latón o fierro forjado; por lo general son del tipo empacado.
1.11
Válvulas de servicio para compresores
Los compresores abiertos y semiherméticos generalmente vienen equipados con válvulas de servicio. Estas válvulas van atornilladas al cuerpo del compresor, una en la succión y la otra en la descarga. Según el tamaño del compresor, pueden ser de dos o cuatro tornillos, como se muestran en la figura 3. Algunos compresores herméticos también usan válvulas de servicio, pero éstas no van atornilladas, sino soldadas o roscadas a la succión y descarga del compresor.
FIGURA 3. VÁLVULAS DE SERVICIO PARA COMPRESORES ABIERTOS Y SEMIHERMÉTICOS DE 4 Y 2 TORNILLOS.
Las válvulas de servicio para compresor son de doble asiento, fabricadas de tal forma que el vástago sella contra el asiento, ya sea que esté totalmente cerrado o abierto. Los sistemas de refrigeración de cuartos fríos tienen válvulas de servicio de uso común de una y de dos vías. Las válvulas de dos vías tienen dos puertos, uno puede estar abierto mientras que el otro está cerrado, o ambos pueden estar abiertos. Las válvulas de dos vías usualmente cierran el flujo de refrigerante en el sistema cuando el vástago se gira por completo en el sentido de las manecillas del reloj. Cuando el vástago se girado totalmente en sentido contrario a las manecillas del reloj, cierra la conexión del manómetro. Cuando el vástago se gira a un punto intermedio, ambos conexiones están comunicadas, lo que permite el flujo del refrigerante, como se muestra en la figura 4. La conexión a la línea de succión o descarga puede ser roscada (flare) o soldable.
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FIGURA 4. POSICIÓN DEL VÁSTAGO Y COMUNICACIÓN DE LAS CONEXIONES DE LA VÁLVULA DE SERVICIO.
1.12. Válvulas de servicio para tanque recibidor En los equipos de cámaras frigoríficas este tipo de válvulas se conoce más comúnmente como “válvula de ángulo”. Están diseñadas para varios otros usos, además de su aplicación en tanques recibidores. Cuando se instalan adecuadamente proporcionan acceso al sistema para servicio. Se fabrican de doble asiento, igual que las del compresor, y con asiento sencillo. Los materiales con que se fabrican los cuerpos de estas válvulas son variados; los hay de latón forjado, fierro forjado, maquinados de barra de latón o de acero. En general son del tipo empacado en su vástago. Los materiales con que se fabrica el vástago son, normalmente, acero inoxidable o acero con un recubrimiento de níquel o cromo; los hay de asiento sencillo o de doble asiento. La caja de empaques consiste, generalmente, de la tuerca opresora, anillos “O” y rondanas de acero o latón. Sus conexiones inferiores pueden ser roscadas para tubo o soldables, con o sin extensión de cobre. Estas últimas permiten soldarlas con plata, sin temor a que se dañe el empaque. La conexión lateral también puede ser roscada (flare) o soldable, con o sin extensión de cobre. En las de doble asiento la conexión de servicio es de ¼ flare. En la figura 5 se muestran las partes internas de las válvulas de ángulo con asiento sencillo y otra con asiento doble.
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FIGURA 5. VÁLVULA DE ÁNGULO DE DOBLE ASIENTO.
Los tanques recibidores de refrigerante líquido tienen válvulas instaladas, una sobre el tanque, después del condensador (válvula de entrada), y la otra se ubica sobre el recibidor, antes de la línea de líquido (válvula de salida). Estas dos válvulas permiten al técnico desconectar el tanque recibidor del sistema, cargar refrigerante en forma líquida, colectar todo el refrigerante del sistema en el recibidor, etc. Algunos recibidores están equipados con una sola válvula de servicio, la de la salida, con la entrada de una conexión directa al tanque.
1.13
Válvula de acceso (de pivote)
Por lo general, los sistemas de refrigeración con compresor hermético no tienen válvulas de servicio en el compresor. En su lugar, tienen un tubo de proceso o de servicio, al cual se le puede instalar una conexión o válvula de acceso para operaciones de servicio. En algunos casos se retiran estas válvulas cuando se ha completado el trabajo o servicio. Las válvulas de acceso en los sistemas herméticos tienen varios propósitos: 1. 2. 3. 4. 5.
Para medir la presión interna del equipo. Para cargar o retirar el refrigerante del sistema. Para agregar aceite al compresor. Para evacuar el sistema. Cargar nitrógeno para probar fugas.
Otra forma de tener acceso a un sistema hermético es mediante adaptadores al tubo de proceso y por medio de válvulas perforadoras. También pueden instalarse en el tubo de la succión o en el de descarga. Las válvulas de acceso atornilladas deben estar montadas en un tramo de tubo recto y redondo. Las válvulas de acceso que por lo general se emplean en los sistemas de refrigeración son las de pivote o válvulas de núcleo. Este tipo de válvulas son similares a las que se usan en las llantas de los automóviles, como se muestra en la figura 6. Este tipo de válvula facilita la 19
revisión de la presión del sistema o la carga de refrigerante sin que haya problemas en la operación de la unidad.
FIGURA 6. VÁLVULA DE ACCESO DE PIVOTE.
Es importante mencionar que cuando se vaya a soldar una válvula de acceso al sistema, ya sea con bronce o soldadura de plata, se debe remover el núcleo para evitar que éste se dañe por el calor. Este núcleo debe reponerse hasta que esté fría la válvula. Todos los tipos de válvulas de acceso tienen tapón, el cual trae un anillo “O” de neopreno para sellar en caso de una fuga.
1.14
Control de capacidad en compresores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp
En muchos sistemas, la carga de refrigeración puede variar en un amplio margen. Esta variación puede deberse a diferencias en la carga del producto, la temperatura ambiente, el uso, el empleo u otros factores. En tales casos, un control de capacidad del compresor es necesario para el funcionamiento adecuado del sistema. Una forma sencilla de controlar la capacidad es arrancando y parando la operación del compresor. Esta forma es aceptable con compresores pequeños, pero para grandes rara vez es satisfactoria, ya que se producen fluctuaciones en la temperatura controlada. En condiciones de carga ligera, el compresor puede ciclar en cortos intervalos. En aplicaciones de refrigeración donde el escarchamiento no es problema, los usuarios con frecuencia ajustan el punto de corte por baja presión a un punto más allá de los límites de diseño para evitar el corto ciclaje. Como resultado de este ajuste, el compresor opera por largos periodos con temperaturas de evaporación extremadamente bajas, y puesto que la capacidad del compresor disminuye con rapidez debido a la reducción de la presión de succión, la reducida densidad y velocidad del refrigerante frecuentemente son inadecuadas para regresar el aceite al compresor. La operación de un sistema de bajas temperaturas para lo cual fue diseñado puede también provocar el sobrecalentamiento del motocompresor. Estas dos condiciones pueden cuasar, fundamentalmente, daños y fallas del compresor.
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1.15. Válvulas de control de capacidad internas En la posición de operación normal, con la válvula solenoide desenergizada, la aguja de la válvula está asentada en el puerto más bajo, mientras la cámara del tapón descargador está expuesta a la presión de succión por medio del puerto de presión de succión. Puesto que la cara del tapón está abierta a la cámara de succión, las presiones del gas que cruzan el tapón se igualan y el tapón se mantiene en posición abierta debido al resorte. Cuando la válvula solenoide está energizada, la aguja de la válvula está asentada en el puerto superior, y la cámara del tapón descargador está expuesta a la presión de descarga por medio del puerto de presión de descarga. El diferencial entre presión de succión y descarga empuja el tapón hacia abajo, sellando el puerto de succión en el plato de válvulas, lo que previene la entrada de vapor de succión al interior de los cilindros descargadores. Con el puerto de succión sellado, el cilindro bombea dentro de un vacío hasta alcanzar un punto donde la acción de bombeo ya no ocurre.
1.16
Válvulas de control de capacidad externas
Los compresores con control de capacidad externa tienen una válvula desviadora colocada de tal manera que el cilindro descargador está aislado de la presión de descarga que crean los cilindros cargados. La válvula desviadora conecta el puerto de descarga del cilindro descargador a la cámara de succión del compresor. Puesto que el cilindro y el pistón no hacen nada más que bombear vapor a través del circuito desviador, y manejan solamente vapor de succión, el problema de sobrecalentamiento del cilindro mientras descarga es prácticamente eliminado. Al mismo tiempo, el consumo de energía del motor se reduce en forma sustancial debido a la disminución en el trabajo desarrollado. Debido a la disminución del volumen del vapor de succión que retorna al compresor desde el sistema y considerando que se emplea para el enfriamiento del motor, el rango de operación de los compresores con descargadores debe restringirse. En general, los compresores con control de capacidad se recomiendan para aplicaciones de alta y media temperatura. Debido al peligro de sobrecalentamiento del motor del compresor en sistemas de baja temperatura, se recomienda el ciclaje del compresor o la desviación de gas caliente.
1.17
Bypass de gas caliente
La variación de capacidad del compresor por medio de la desviación de gas caliente se recomienda en donde se use un compresor normal o donde el uso de descargadores es insatisfactorio. Este sistema es básicamente una desviación del gas de descarga del compresor para evitar que la presión de succión descienda por debajo del ajuste de diseño. Todas las válvulas desviadoras de gas caliente funcionan con un principio similar. Abren en respuesta a una disminución en la presión del flujo y se modulan desde totalmente abiertas hasta totalmente cerradas para un rango dado. La entrada de gas caliente a alta presión en el lado de baja presión del sistema en una proporción determinada protege al compresor de una disminución en la presión de succión. 21
El control de ajuste de la válvula puede variarse en un rango amplio por medio de un tornillo de ajuste. Debido al bajo consumo de energía con bajas presiones de succión, la válvula de gas caliente se ajustará para desviar al mínimo la presión de succión con el compresor operando en los límites, lo cual resultará en un funcionamiento aceptable del sistema. Si un sistema de refrigeración es diseñado e instalado de manera adecuada, las experiencias en el campo indican que el mantenimiento se reducirá mucho si el compresor opera continuamente dentro las limitaciones de diseño del sistema como oposición a los frecuentes ciclajes. Los problemas eléctricos se reducen al mínimo, la lubricación se mejora y se evita la migración de refrigerante. Por esta razón, en sistemas con evaporadores múltiples, donde la carga de refrigeración es continua pero puede variar en un rango amplio de desviación de gas caliente, es posible proporcionar no solamente un medio eficaz de controlar la capacidad, sino también puede promover una operación más satisfactoria y económica.
1.18. Consumo de energía con bypass de gas caliente Puesto que el consumo de energía y la capacidad de un compresor se reducen al disminuir la presión de succión, el sistema de control será tal que permita alcanzar las mínimas presiones de succión para una operación satisfactoria antes de que el gas caliente sea bypasseado. En donde se requieran reducciones mayores en la capacidad, la operación económica puede proporcionarse mediante el manejo de la carga con dos compresores. Uno puede operarse para una reducción de energía y capacidad de 50%, mientras tanto la capacidad del compresor que permanece en la línea se regula con el control de gas caliente. Si verdaderamente no es necesaria la operación continúa del compresor con bypass de gas caliente, habrá un alto consumo de energía del compresor para una carga dada. Casi siempre todos los servicios de electricidad calculan la demanda mensual de la carga basándose en la carga máxima. Puesto que la demanda de carga máxima del motor ocurre cuando la corriente a rotor bloqueado es tomada en el arranque, la carga que demanda el servicio de electricidad puede reflejarse en los requerimientos de arranque del motor más que la carga debida al trabajo. Con la operación continua, una vez que los motores están en la línea, la carga máxima de arranque puede eliminarse, y la reducción en la demanda de carga puede compensar el consumo de energía incrementado en el trabajo.
2.
Condensadores utilizados en cámaras frigoríficas
El condensador se ubica del lado de la descarga del compresor. El vapor del refrigerante caliente entra al condensador proveniente del compresor y sale del condensador como refrigerante líquido saturado. La función del condensador es transferir el calor que ha absorbido el sistema hacia el aire o agua En un condensador enfriado por aire, el aire externo que pasa sobre la superficie del condensador disipa este calor hacia la atmósfera. Si se utiliza un condensador enfriado por agua, ésta será enviada a una torre de enfriamiento donde el calor será transferido a la atmósfera por evaporación. Se utilizan tres tipos de condensadores en los cuartos fríos:
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1. 2. 3.
Enfriados por aire. Enfriados por agua. Evaporativos, que son una combinación de los dos anteriores.
Realmente, un condensador es una aplicación muy útil de un intercambiador de calor. El calor tomado de diversas fuentes dentro del sistema se expulsa mediante el condensador. Los intercambiadores de calor se fabrican de metal para permitir una transferencia de calor rápida y eficiente. El vapor caliente del refrigerante está en contacto con un lado de la superficie del intercambiador de calor, y el medio de transferencia, como por ejemplo el aire o el agua, del otro lado. El uso de un condensador enfriado por aire es normalmente la disposición más sencilla, en particular si se localiza fuera del sistema o de la unidad. Aunque el condensador enfriado por agua es más eficiente, su instalación es más costosa. Los condensadores evaporativos se utilizan sobre todo en aplicaciones industriales, y en pocas ocasiones en cámaras frigoríficas menores a 20 hp.
2.1
Condensadores enfriados por aire
El condensador más común es el tubo con aletas en su exterior, las cuales disipan el calor hacia el aire ambiente. La transferencia de calor se lleva acabo de modo eficaz forzando grandes cantidades de aire a través del condensador. Los condensadores enfriados por aire son fáciles de instalar, baratos de mantener, no requieren agua y no tienen peligro de congelarse en tiempo de frío. Sin embargo, es necesario un suministro adecuado de aire fresco y el ventilador puede crear problemas de ruido en grandes instalaciones. En regiones muy cálidas, la temperatura relativamente elevada del aire ambiente tal vez produzca presiones de condensación elevadas; sin embargo, si la superficie del condensador es adecuada puede utilizarse satisfactoriamente en toda clase de climas. Estos condensadores han sido utilizados en cuartos fríos con gran éxito durante muchos años en áreas cálidas y secas en donde el agua escasea. Y dado el incremento en la escasez de agua en áreas densamente habitadas, el empleo de los condensadores enfriados por aire aumentará sin duda en el futuro.
2.2
Condensadores enfriados por agua
Cuando se dispone de agua de condensación adecuada a bajo costo, son preferibles los condensadores enfriados por agua dado que tienen presiones de condensación más bajas y es posible controlar mejor la presión de descarga. El agua, en especial de manantiales, es generalmente mucho más fría que la temperatura del aire durante el día. Si se utilizan torres de enfriamiento, la temperatura del agua de condensación puede bajarse hasta un punto muy cercano a la temperatura ambiente del bulbo húmedo. Esto permite la continua recirculación del agua de condensación y reduce el consumo de ésta al mínimo. Los condensadores enfriados por agua pueden ser muy compactos por las excelentes características de transferencia del calor que posee el agua. Se utilizan diversos tipos de construcción, incluyendo el de casco y serpentín, casco y tubo, y tubo dentro de otro tubo. Normalmente, el agua de enfriamiento se desplaza a través de tuberías o serpentines en el interior de una carcasa sellada en la que se descarga el gas caliente procedente del compresor. 23
Los condensadores enfriados por agua de casco y tubo se utilizan en los sistemas de refrigeración de las embarcaciones camaroneras.
2.3
Condensadores evaporativos
Los condensadores evaporativos se utilizan cuando se desean temperaturas de condensación inferiores a las que se obtienen con condensadores enfriados por aire y en donde el suministro de agua es inadecuado para una intensa utilización. El vapor de refrigerante caliente fluye a través de tuberías dentro de una cámara con rociadores de agua, ahí se enfría mediante la evaporación del agua que entra en contacto con los tubos refrigerantes. El agua expuesta al flujo del aire en una cámara con rociadores se evaporará rápidamente. El calor latente requerido para el proceso de evaporación se obtiene mediante una reducción en el calor sensible y, por consiguiente, mediante una reducción de la temperatura del agua. Una cámara de evaporación con rociadores puede reducir la temperatura del agua a un punto que se aproxima a la temperatura del bulbo húmedo del aire. Puesto que el enfriamiento se realiza mediante la evaporación de agua, el consumo de ésta es únicamente una fracción de la que se utiliza en sistemas de enfriamiento en los que después de utilizarla se descarga a un drenaje. Por tanto, los condensadores evaporativos se emplean mucho en regiones áridas y calientes del mundo. La corrosión, incrustación y el peligro de congelación son problemas que deben resolverse, tanto en los condensadores evaporativos como en los enfriados por agua. En las torres de enfriamiento y en los condensadores evaporativos debe instalarse un sistema de drenaje continuo para evitar la concentración de contaminantes en el agua de enfriamiento.
2.4
Temperatura de condensación
La temperatura de condensación es la temperatura a la que el gas refrigerante se condensa para convertirse de vapor a líquido; no deberá confundirse con la temperatura del medio de enfriamiento, puesto que la de condensación siempre deberá ser superior para que pueda producirse la transferencia de calor. Para la condensación del vapor refrigerante que fluye en el condensador, el calor debe salir de éste en la misma proporción en la que entra con el gas refrigerante. El único modo de aumentar la capacidad del condensador, con una serie de condiciones previamente establecidas, consiste en aumentar la diferencia de temperatura a través de sus paredes. Considerando que un compresor reciprocante es una máquina de desplazamiento positivo, la presión en el condensador continuará aumentando hasta que la diferencia de temperatura entre el medio de enfriamiento y la temperatura de condensación del refrigerante sea lo suficientemente elevada para que se produzca la transferencia de calor. Con un condensador grande esta diferencia de temperatura puede ser muy pequeña. Con un condensador pequeño, o en caso de que el flujo de aire o agua del condensador haya sido bloqueado, la diferencia de temperatura será muy elevada. Esto puede producir altas presiones peligrosas, por lo que es
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vital que el condensador trabaje adecuadamente siempre que esté en funcionamiento una unidad de refrigeración. La temperatura de condensación y, por consiguiente, la presión de condensación las determina la capacidad del condensador, la temperatura del medio de enfriamiento y el contenido de calor del gas refrigerante descargado del compresor, que a su vez es determinado por el volumen, densidad y temperatura del gas descargado.
2.5
Gases no condensables
El aire se compone básicamente de nitrógeno y oxígeno; ambos elementos permanecen en forma gaseosa a todas las temperaturas y presiones que pueden encontrarse en los sistemas de refrigeración. Por consiguiente, aunque estos gases pueden licuarse a presiones extremadamente altas y a temperaturas muy bajas, pueden considerarse como no condensables en un sistema de refrigeración. Los científicos han descubierto que una de las leyes básicas de la naturaleza es que en una combinación de gases cada uno ejerce su propia presión, independientemente de los demás, y que la totalidad de la presión existente en un sistema es la suma de todas las presiones de los gases presentes. Una segunda característica básica del gas consiste en que si el espacio en que éste se aloja permanece constante, de forma que no puede expandirse, su presión variará directamente con la temperatura. Por consiguiente, si el aire se encierra herméticamente en un sistema con refrigerante, el nitrógeno y el oxígeno añadirán su presión a la presión del sistema y ésta aumentará a medida que se eleve la temperatura. Puesto que el aire no es condensable, normalmente quedará atrapado en la parte superior del condensador y del recipiente. Durante el funcionamiento la presión de descarga del compresor será una combinación de la presión de condensación del refrigerante, más la presión que ejercen el nitrógeno y el oxígeno. La presión que sobrepasa la presión normal de condensación dependerá de la cantidad de aire atrapado, pudiendo alcanzar fácilmente de 2.8 a 3.5 kg/cm2 (40 a 50 lb/plg2) o más. Siempre que un sistema esté funcionando con una presión de descarga elevada y anormal, lo primero que debe buscarse es aire en el sistema.
2.6.
Diferencia de temperatura de condensación
Un condensador se elige normalmente para un sistema calculando que disipe la carga del compresor a una diferencia de temperatura deseada entre la temperatura de condensación y la temperatura supuesta del medio de enfriamiento. La mayoría de los condensadores enfriados por aire se elige para funcionar a una diferencia de temperatura (comúnmente llamada DT) de 11 a 17 °C (20 a 30 °F, en condiciones normales de diseño; sin embargo, se emplean diferencias de temperaturas (DT) superiores e inferiores en ciertas ocasiones para aplicaciones especiales. La diferencia de temperatura con presiones de succión elevadas puede ser de 17 a 22 °C (30 a 40 °F), mientras que a temperaturas de evaporación bajas la diferencia de temperatura no es superior de 2 a 6 °C (4 a 10 °F). La temperatura de condensación de las unidades enfriadas por agua la determina la temperatura del suministro de agua y por el flujo de agua disponible, pudiendo variar de 32 a 49 °C (90 a 120 °F).
25
Dado la capacidad del condensador, éste debe ser mayor que la capacidad del evaporador. Debido al calor de compresión y la pérdida de eficiencia del motor del compresor, el fabricante los clasifica con respecto a la capacidad del evaporador o recomienda un factor que permita, con respecto al calor de compresión, seleccionar al tamaño del condensador apropiado.
3.
Control de flujo utilizado en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp
El control de flujo con mayor aplicación en la actualidad en cuartos frío de hasta 20 hp es la válvula de expansión termostática. Debido a su capacidad para controlar el refrigerante y a su adaptabilidad a las muchas y variadas aplicaciones del ciclo de refrigeración, la válvula de expansión termostática ha jugado un papel importante en el continuo progreso de la industria de refrigeración y su tecnología. Como muchos otros componentes del sistema, el desarrollo de la válvula de expansión termostática ha sido resultado de la evolución técnica. La válvula de expansión termostática, o válvula de termoexpansión, es un dispositivo de medición diseñado para regular el flujo de refrigerante líquido hacia el evaporador, en la misma proporción en que el refrigerante líquido dentro del evaporador se va evaporando. Esto lo logra manteniendo un sobrecalentamiento predeterminado a la salida del evaporador (línea de succión), lo que asegura que todo el refrigerante líquido se evapore dentro del evaporador, y que solamente regrese al compresor refrigerante en estado gaseoso. La cantidad de gas refrigerante que sale del evaporador puede regularse, puesto que la termoválvula responde a: 1. 2.
La temperatura del gas que sale del evaporador. La presión del evaporador.
En conclusión, las principales funciones de una válvula de termoexpansión son: reducir la presión y la temperatura del líquido refrigerante, alimentar líquido a baja presión hacia el evaporador, según la demanda de la carga, y mantener un sobrecalentamiento constante a la salida del evaporador. Debido a que en el nombre dado a este dispositivo se incluye la palabra termo, se tiene la falsa idea de que se utiliza para controlar directamente la temperatura, y muchos técnicos intentan erróneamente controlar la temperatura del refrigerador moviendo el ajuste de la válvula.
3.1
Principios del sobrecalentamiento
Para cualquier otro fluido diferente al agua el comportamiento es similar, sólo que los cambios se llevan a cabo en un rango de temperaturas distinto. En la figura 7 se muestran los cambios que se llevan a cabo cuando se aplica calor al refrigerante 12. Como ya sabemos, la temperatura de ebullición del R-12, a la presión atmosférica, es de –30 °C. De manera similar que al agua, cuando todo el líquido se ha evaporado, cualquier cantidad de calor adicional aumentará la temperatura del vapor por arriba de la de saturación, sobrecalentándolo. Como podemos ver en la figura 7, para aumentar la temperatura de un kilogramo de R-12 líquido desde –40 hasta –30 °C, su temperatura de e bullición, se requieren aproximadamente 3.9 kilocalorías. Para evaporar todo el kilogramo de R-12 se requerirán 39.4 kilocalorías más, lo que sería el calor latente de evaporación. Si el vapor formado se sigue calentando, el calor 26
agregado sería calor sensible y sólo serviría para sobrecalentar el vapor. Así, si se eleva la temperatura del vapor hasta –25 °C, tendrá un sobre calentamiento de (–30)–(–25), es decir, 5 °C. En conclusión, el sobrecalentamiento no es solamente una temperatura, es una diferencia de temperaturas. Su valor es igual a los grados de temperatura que el vapor tiene por arriba de la temperatura de saturación.
FIGURA 7. REFRIGERANTE 12 A LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.
En la práctica real, los refrigerantes no se trabajan a la presión atmosférica, por lo que el ejemplo anterior sólo ilustra el principio del sobrecalentamiento. También es preciso recordar que las relaciones entre la presión y la temperatura para un líquido son directamente proporcionales; es decir, al aumentar la presión aumenta la temperatura y viceversa. Al reducir la presión de un líquido disminuye su punto de ebullición, y para evaporarlo, se requiere más calor. Por el contrario, cuando se aumenta la presión sobre el líquido, aumenta su temperatura de ebullición. En cada uno de estos puntos, tanto el líquido como el vapor, están en una condición de saturación.
3.2
Efectos del sobrecalentamiento en un sistema de refrigeración simple
Una vez definido el principio básico del sobrecalentamiento, lo que sigue es aplicarlo a un sistema de refrigeración simple, consistente de un compresor, un condensador, un tanque recibidor, un evaporador de expansión directa y el más simple de los dispositivos de control: una válvula de expansión manual. Para explicar el funcionamiento de la válvula de expansión utilizaremos un sistema de refrigeración con R-134ª. Si al inicio de la operación se abre ligeramente la válvula de expansión manual, alimentará al evaporador una pequeña cantidad de refrigerante líquido a baja presión y a baja temperatura, como se muestra en la figura 8. Como la temperatura del aire que pasa a través del serpentín es más alta que la del refrigerante, este calor causará que primero se caliente y luego se evapore. Como es poco el líquido que está entrando al 27
evaporador, rápidamente se evaporará todo muy cerca de la entrada (punto A). Si la presión dentro del evaporador es de 18 psig (1.26 kg/cm2), la temperatura de ebullición (saturación) correspondiente a esta presión será de –7 °C. Una vez en forma de vapor, el refrigerante seguirá su recorrido por el evaporador recogiendo calor sensible, el cual le aumentará su temperatura y lo sobrecalentará. En el punto B se supone que su temperatura es de –1 °C, por lo tanto , su sobrecalentamiento es de 6 °C. A la salida del evaporador (punto C), la temperatura del gas de succión es de 10 °C, por lo que el sobrecalentamiento será la diferencia entre esta temperatura y la de saturación, correspondiente a 18 psig; es decir, 10– (–7) = 17 °C. Hasta aquí se pueden observar dos características: el sobrecalentamiento es muy alto, ya que para un sistema de este tipo lo normal sería de 5 o 6 °C. Por otro lado, no se está aprovechando al máximo la superficie del evaporador para recoger calor latente, debido a que el refrigerante se evapora casi en la entrada y recorre la mayor parte en forma de vapor, recogiendo calor sensible. Por lo tanto, es necesario alimentar una mayor cantidad de líquido. Para esto es necesario abrir un poco más la válvula de expansión manual. Al entrar más líquido al evaporador, aumentará la presión de succión de 18 a 21 psig, ya que aumenta la carga en el compresor, y por lo tanto, se eleva la temperatura de saturación, como se muestra en la figura 9. Si el aumento del flujo de líquido es tal que se evapora todo en el punto B, el vapor formado recorre menos distancia dentro del evaporador y su sobrecalentamiento será menor. Si la temperatura del gas de succión en el punto C es de 5 °C, el sobrecalentamiento será de (5) – (– 5) = 10 °C, el cual todavía es alto.
FIGURA 8. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN CON ALTO SOBRECALENTAMIENTO.
Si nuevamente abrimos la válvula de expansión manual, pero esta vez lo suficiente para que el evaporador se llene de líquido, como se muestra en la figura 10, se presentarán las siguientes condiciones: aumentan la presión y la temperatura, se reduce la capacidad del compresor, se desperdicia refrigerante y no hay sobrecalentamiento, ya que el refrigerante sale a la misma temperatura que entra. Pero lo más preocupante es la probabilidad de un daño al compresor, debido al regreso de refrigerante líquido.
28
FIGURA 9. AUMENTAR EL FLUJO REDUCE EL SOBRECALENTAMIENTO.
Por todo lo anterior, se concluye que la condición más adecuada en que debe funcionar un evaporador es que se evapore totalmente el refrigerante un poco antes de salir de éste. De esta manera, se aprovechará al máximo la superficie de transmisión de calor latente, y se asegurará que al compresor le llegue únicamente vapor sobrecalentado. En la figura 11 se muestra esta condición, donde se puede apreciar que el sobrecalentamiento es de 5 °C, lo que es un valor aceptable.
FIGURA 10. DEMASIADO FLUJO PROVOCA REGRESO DE LÍQUIDO AL COMPRESOR.
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Antiguamente, cuando la válvula de expansión manual era el único dispositivo de control disponible, era muy complicado y tedioso mantener esta condición en el evaporador, debido a las variaciones en la carga térmica. Un operador debía estar casi permanentemente abriendo o cerrando la válvula para mantener el sobrecalentamiento adecuado. En la actualidad, con la válvula de termoexpansión se logra una condición muy aproximada a la ideal, ya que regula de manera automática la alimentación de refrigerante al evaporador, manteniendo un sobrecalentamiento casi constante en la salida.
FIGURA 11. UN FLUJO ADECUADO DA UN SOBRECALENTAMIENTO CORRECTO.
Como se muestra en la figura 12, para que la VTE funcione adecuadamente el bulbo sensor deberá instalarse en una posición correcta en la línea de succión, a la salida del evaporador.
FIGURA 12. VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN INSTALADA A LA ENTRADA DEL EVAPORADOR. 30
3.3
Partes principales
Las partes principales de una válvula de termoexpansión son: el bulbo remoto, el diafragma, las varillas de empuje, el asiento, la aguja, el resorte, la guía del resorte y el vástago de ajuste. La figura 13, dibujo transversal de una VTE típica, muestra la ubicación de estas partes principales. El vástago de ajuste sirve para variar la presión del resorte. Si se gira en el sentido del reloj, aumenta la tensión del resorte y, por lo tanto, su presión; si se gira en el sentido contrario, disminuye la presión del resorte.
FIGURA 13. CORTE DE UNA VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN TÍPICA Y SUS PARTES PRINCIPALES.
3.4
Principios de operación
Observando detenidamente la figura 13 se ve que el bulbo remoto está conectado a la parte superior de la VTE mediante un tubo capilar. El bulbo se ubica en la línea de succión, justo a la salida del evaporador. El bulbo y el capilar contienen un fluido (carga) que puede ser líquido o gaseoso, el cual siente la temperatura del gas de succión que pasa por este punto. En esta posición, el bulbo y el fluido dentro de éste tienen aproximadamente la misma temperatura del gas de succión. Los cambios de temperatura causan que aumente o disminuya la presión del fluido dentro del bulbo. Observando ahora la figura 14, la presión del bulbo se ejerce sobre la parte superior del diafragma; éste, a su vez, transmite ese movimiento a la parte superior del portaaguja mediante las varillas de empuje. Por otro lado, un resorte ejerce una fuerza en la parte inferior del portaaguja, la cual se opone a la del bulbo. Una vez en operación, el funcionamiento de la VTE es de la siguiente manera: cuando aumenta la presión del bulbo, el diafragma es empujado hacia abajo, las varillas de empuje empujan el 31
portaaguja, vencen la fuerza del resorte y alejan la aguja del asiento, abriendo de esta manera la válvula y permitiendo el paso de líquido hacia el evaporador. Cuando disminuye la presión del bulbo, la fuerza del resorte es mayor que la del bulbo y empuja el portaaguja acercando la aguja al asiento, con lo cual se cierra la válvula y disminuye el flujo de líquido hacia el evaporador. Por lo anterior, pudiera deducirse que en la operación de una válvula de termoexpansión actúan dos presiones: la del bulbo oponiéndose a la del resorte. En realidad, en la operación de una válvula de termoexpansión intervienen tres presiones fundamentales: la presión del bulbo, la presión del resorte y la presión del evaporador. La figura 14 ilustra cómo actúan estas tres presiones fundamentales. La presión del bulbo actúa en la parte superior del diafragma y tiende a abrir la válvula; la presión del resorte y la del evaporador actúan en la parte inferior del diafragma y tienden a cerrar la válvula. Para que haya un equilibrio entre estas tres presiones, la presión del bulbo debe ser igual a la suma de las presiones del evaporador y del resorte. Como se mencionó líneas arriba, la carga del bulbo está a la misma temperatura que el gas de succión, y si éste está sobrecalentado, entonces la temperatura de la carga es mayor que la de saturación; es decir, la temperatura de la carga del bulbo es la suma de la temperatura de saturación más la del sobrecalentamiento. De esta manera, la presión del bulbo (P1) es mayor que la del evaporador (P2). Si el sobrecalentamiento es lo suficientemente alto, la presión del bulbo superará a la del resorte (P3) y abrirá la válvula.
FIGURA 14. LAS TRES PRESIONES FUNDAMENTALES EN UNA VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN.
Aquí podemos ver que la presión de saturación aparece sobre el diafragma (en la presión del bulbo) y debajo de éste (presión del evaporador). Y puesto que estas presiones se oponen entre sí y son equivalentes, se cancelan. Por lo tanto, es evidente que los dos factores que actúan para regular la válvula de termoexpansión son la presión del resorte y el sobrecalentamiento. Estos dos factores opuestos mantienen un delicado balance de presiones en ambos lados del diafragma, permitiendo que la válvula opere con cargas ligeras, al igual que con cargas pesadas en el evaporador. En la práctica, la válvula de termoexpansión es, en efecto, un regulador del sobrecalentamiento. 32
Es muy frecuente oír decir a los técnicos “abrí” o “cerré” la válvula de expansión, refiriéndose a que movieron el vástago de ajuste. Como ya se mencionó, al girar el vástago en el sentido del reloj aumenta la presión del resorte, venciendo a la del bulbo y la válvula tiende a cerrar, por lo que se requiere más sobrecalentamiento para aumentar la presión del bulbo y contrarrestar la del resorte, para que así abra la válvula. Inversamente, cuando se gira el vástago en el sentido contrario del reloj, disminuye la presión del resorte, siendo superada por la del bulbo y la válvula tiende a abrir, y para que cierre se requiere que disminuya el sobrecalentamiento. Cuando aumenta la carga térmica en el evaporador el refrigerante alimentado por la válvula es insuficiente y se sobrecalienta. Esto aumenta la presión del bulbo y hace que la válvula abra más, lo que permite que pase más líquido. Por el contrario, si la carga térmica en el evaporador disminuye, el refrigerante que está alimentando la válvula no se alcanza a evaporar y disminuye su sobrecalentamiento; en consecuencia, hace que reduzca la presión del bulbo, se cierre la válvula y se reduzca el flujo de líquido. Es importante mencionar que al variar la carga térmica del evaporador también varía la presión dentro del mismo. Si aumenta la carga, disminuye la presión, y si disminuye la carga, se reduce la presión. La figura 15 muestra un ejemplo muy representativo de las condiciones de un sistema con R134A. El resorte de la válvula de termoexpansión ha sido ajustado de fábrica a una presión de 11 psig (libras por pulgada cuadrada manométricas) y la presión del evaporador es de 34 psig. La suma de estas dos presiones ejerce una fuerza de 45 psig, la cual tiende a cerrar la válvula. Si el bulbo está cargado con el mismo refrigerante del sistema, para que las presiones en ambos lados del diafragma se equilibren, se requerirá una presión de 45 psig en el bulbo. Para que éste tenga una presión de 45 psig debe estar a una temperatura de 10 °C, si la temperatura de saturación del refrigerante en el evaporador es de 4 °C, es necesario tener un sobrecalentamiento de 6 °C. Al arrancar el compresor después de un periodo prolongado de inactividad, disminuye rápidamente la presión del evaporador y la presión del bulbo es mayor que la del resorte, la válvula abre y permite el paso de refrigerante líquido al evaporador. Si todo este líquido se evapora y se sobrecalienta antes de salir del evaporador, aumenta la presión del bulbo y hace que la válvula se mantenga abierta. El equipo seguirá enfriando hasta que la temperatura del espacio refrigerado baje lo suficiente, disminuyendo la carga térmica y haciendo que el refrigerante líquido dentro del evaporador no alcance a evaporarse y llegue líquido hasta el punto donde se encuentra el bulbo. Al no haber sobrecalentamiento, la presión del bulbo disminuye y el resorte cierra la válvula parcial o totalmente. Así permanecerá hasta que aumente el sobrecalentamiento de nuevo y la presión del bulbo abra la válvula, lo que aumenta el flujo de refrigerante líquido hacia el evaporador.
33
FIGURA 15. PRESIONES Y TEMPERATURAS TÍPICAS EN UN SISTEMA CON R-134A.
3.5
Caída de presión a través del evaporador
Para simplificar la explicación de los principios de operación de las válvulas de termoexpansión, hasta ahora hemos supuesto que no hay caída de presión a través del evaporador; es decir, que la presión de evaporación es constante y que es igual a la entrada y a la salida del evaporador. Sin embargo, con evaporadores grandes en la operación real, existe una caída de presión a través de éstos, por lo que es un factor que debe considerarse, ya que es una de las presiones que actúan por debajo del diafragma. Si el evaporador del sistema es pequeño la caída de presión es nula o mínima, por lo que se ignora. En esta situación, la presión empleada para que actúe por debajo del diafragma es la de entrada, pues es la misma que la de salida. En evaporadores grandes sí existe caída de presión. Esta caída de presión es medible y pueden causarla varios factores, como el diámetro y longitud de los tubos, el número de vueltas, las restricciones en los retornos, el número de circuitos, algunos tipos de distribuidores de refrigerante, la cantidad de flujo de refrigerante, la fricción, etc. Cuando la caída de presión alcanza proporciones problemáticas, la presión que se debe de aplicar por debajo del diafragma es la más baja; es decir, la de la salida del evaporador.
3.6
Igualador interno
Como se mencionó, en sistemas pequeños donde no se considera caída de presión a través del evaporador, la presión del evaporador que se usa para que actúe debajo del diafragma es la de la entrada. Por esta razón, las válvulas empleadas tienen maquinado un conducto interno que comunica el lado de baja presión de la válvula con la parte inferior del diafragma. A este conducto se le conoce como igualador interno. En la figura 16 se muestra un dibujo de una válvula con igualador interno. En algunos tipos de válvulas, la presión del evaporador también se aplica bajo el diafragma, a través de los conductos de las varillas de empuje, además del igualador interno. 34
FIGURA 16. VÁLVULA CON IGUALADOR INTERNO.
3.7
Igualador externo
Tal como se mencionó antes, cuando existe caída de presión a través del evaporador la presión que debe actuar bajo el diafragma es la de la salida del evaporador; por lo que una válvula con igualador interno no operaría satisfactoriamente, como se explicará más adelante. Las válvulas empleadas en estos casos tienen igualador externo. Como se puede apreciar en la figura 17, en este tipo de válvulas el igualador no comunica al diafragma con la entrada del evaporador, sino que este conducto se saca del cuerpo de la válvula mediante una conexión, la cual generalmente es de ¼” flare. Además, es necesario colocar empaques alrededor de las varillas de empuje, para aislar completamente la parte inferior del diafragma de la presión a la entrada del evaporador. Una vez instalada la válvula, esta conexión se comunica a la línea de succión mediante un tubo capilar, para que la presión que actúe debajo del diafragma sea la de la salida del evaporador. Una caída de presión se traduce en una caída de temperatura. Si la primera provoca en el evaporador una caída de temperatura mayor de 2 °C e n el rango de aire acondicionado, de 1 °C en temperatura media y de 0.5 °C en baja temperatur a cuando se está utilizando una válvula con igualador interno, esto mantendrá la válvula en una posición restringida y se reducirá la capacidad del sistema. En estos casos se debe utilizar una válvula con igualador externo.
35
FIGURA 17. VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN CON IGUALADOR EXTERNO.
El evaporador deberá estar diseñado o seleccionado de acuerdo con las condiciones de operación; la válvula de termoexpansión debe seleccionarse y aplicarse según lo que se ha visto. Para explicar lo anterior, veamos qué sucede realmente en un evaporador alimentado por una válvula de termoexpansión con igualador interno, donde existe una caída de presión medible de 10 psig, como se muestra en la figura 18. La presión en el punto C es 33 psig, o sea, 10 psi menos que en la salida de la válvula, punto A; sin embargo, la presión de 43 psig en el punto A es la presión que está actuando en la parte inferior del diafragma en la dirección de cierre. Con el resorte de la válvula ajustado a una compresión equivalente a un sobrecalentamiento de 6 °C o a una presión de 10 ps ig, la presión requerida arriba del diafragma para igualar las fuerzas es de (43 + 10) o 53 psig. Esta presión corresponde a una temperatura de saturación de –2 °C. Es evidente que la temperatura del refrigerante en el punto C debe ser –2 °C, si es que la válvula ha de estar en equilibrio. Puesto que la presión en este punto es de sólo 33 psig y la temperatura de saturación correspondiente es de –12 °C, se requiere un sobrecalentamiento de (–2) – (–12), o sea, de 10 °C para abrir la válvula. Este alto sobrecalentamiento de 10 °C, requerido para abrir l a válvula, hace necesario utilizar más superficie del evaporador para producir este gas refrigerante sobrecalentado. Por lo tanto, se reduce la cantidad de superficie del evaporador, disponible para la absorción de calor latente de evaporación del refrigerante; por lo tanto se produce una insuficiencia de refrigerante antes de alcanzar el sobrecalentamiento requerido. Puesto que la caída de presión a través del evaporador, que causó esta condición de sobrecalentamiento elevado, aumenta con la carga debido a la fricción, este efecto de “restricción “ o “insuficiencia” aumenta cuando la demanda sobre la capacidad de la termoválvula es mayor.
36
FIGURA 18. VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN CON IGUALADOR INTERNO EN UN EVAPORADOR CON UNA CAÍDA DE PRESIÓN DE 10 PSI. R-22.
3.8
Usos del igualador externo
Con el fin de compensar una caída de presión excesiva a través del evaporador, la válvula de termoexpansión tiene que ser del tipo con igualador externo, con la línea del igualador conectada ya sea en el evaporador, en un punto más allá de la mayor caída de presión, o en la línea de succión, junto al bulbo remoto del lado del compresor. En general, y como un método práctico, la línea del igualador deberá conectarse a la línea de succión a la salida del evaporador. Si se usa una válvula de termoexpansión del tipo con igualador externo, con la línea del igualador conectada a la línea de succión, se ejercerá la verdadera presión de la salida del evaporador debajo del diafragma de la termoválvula. Las presiones de operación sobre el diafragma de la válvula ahora están libres de cualquier efecto de caída de presión a través del evaporador, y la termoválvula responderá al sobrecalentamiento del gas refrigerante que sale del evaporador. Cuando existen las mismas condiciones de caída de presión en un sistema con una válvula de termoexpansión, la cual tiene la característica de igualador externo (véase figura 19), existe la misma caída de presión a través del evaporador; sin embargo, la presión abajo del diafragma es ahora la misma que a la salida del evaporador, punto C, es decir, 33 psig. La presión requerida arriba del diafragma para el equilibrio es de 33 + 10, o sea, 43 psig. Esta presión de 43 psig corresponde a una temperatura de saturación de –7 °C, y el sobrecalentamiento requerido ahora es de (–7) – (–12) = 5 °C. El uso de un igual ador externo ha reducido el sobrecalentamiento de 10 a 5° C. Por lo tanto, la c apacidad de un sistema con un evaporador que presenta una caída de presión considerable se incrementará mediante una válvula de termoexpansión con igualador externo, en comparación con una válvula igualada internamente.
37
FIGURA 19. VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN CON IGUALADOR EXTERNO EN EVAPORADOR CON UNA CAÍDA DE PRESIÓN DE 10 PSI CON R-22.
Cuando la caída de presión a través de un evaporador excede los límites previamente definidos, o cuando se utiliza un distribuidor de refrigerante a la entrada del evaporador, la válvula de termoexpansión deberá tener la característica con igualador externo para un mejor desempeño. Hasta este momento, los diagramas utilizados en esta sección han mostrado la válvula de termoexpansión del tipo de una sola salida. Aunque un evaporador de circuitos múltiples en sí puede no tener una caída de presión excesiva, el dispositivo con que se obtiene la distribución del líquido introducirá una caída de presión que limitará la acción de la termoválvula sin igualador externo, ya que el distribuidor está instalado entre la salida de la válvula y la entrada del evaporador (figura 20).
3.9
Aplicación del igualador externo
La temperatura del evaporador y el refrigerante utilizado determinan el nivel de caída de presión, con el cual una válvula con igualador interno puede funcionar sin problemas. Debido a que existe un desacuerdo general sobre este punto, las siguientes recomendaciones pueden usarse como una guía: 1.
2.
3.
38
Se requiere una válvula de termoexpansión con igualador externo cuando un evaporador está sujeto a una caída de presión mayor de 3 psi en aplicaciones de alta temperatura, 2 psi en aplicaciones de temperatura media, y 1 psi en aplicaciones de baja temperatura. Cuando use un distribuidor de refrigerante, siempre utilice una válvula con igualador externo. Dependiendo de la marca, tamaño y número de salidas, la caída de presión a través del distribuidor sólo puede estar en el rango de 5 a 30 psi. En general, se debe instalar una válvula con igualador externo cuando la caída de presión entre la entrada del evaporador y la línea de succión, donde está ubicado el bulbo, exceda los valores máximos mostrados en la tabla 1. En esta tabla se observa que al disminuir la temperatura de evaporación también disminuye la máxima caída de presión que se tolera entre la salida de la válvula y la ubicación del bulbo, sin una
pérdida de capacidad seria para la válvula con igualador interno. Por supuesto que existen aplicaciones que empleen satisfactoriamente el igualador interno cuando haya una caída de presión alta, pero esto tendría que verificarse mediante pruebas de laboratorio. Los requerimientos generales para la mayoría de los sistemas instalados en el campo se cubren adecuadamente con las recomendaciones de la tabla 1.
FIGURA 20. VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN CON DISTRIBUIDOR DE REFRIGERANTE USADO CON R-12.
3.10
Ubicación del igualador externo
Como se mencionó, la línea del igualador externo deberá instalarse en la línea de succión, más allá del punto de mayor caída de presión. Puesto que puede ser difícil determinar este punto, como regla general es más seguro conectar la línea del igualador externo en la línea de succión a la salida del evaporador, junto al bulbo remoto, del lado del compresor (véase las figuras 19 y 20). De esta forma, la temperatura del bulbo no resultará afectada por la pequeña cantidad de refrigerante que pudiera presentarse en la línea del igualador, en caso de una pequeña fuga por el empaque de las varillas de empuje. Cuando se instala en este punto, se evitará cualquier efecto de caída de presión entre la salida de la válvula y la línea de succión. Cuando se conecte el igualador externo a una línea de succión horizontal, siempre debe hacerse en la parte superior, así se evitará la acumulación de aceite en la línea del igualador.
TABLA 1. MÁXIMAS CAÍDAS DE PRESIÓN PARA VÁLVULA DE TERMOEXPANSIÓN CON IGUALADOR INTERNO.
Cuando se sabe que la caída de presión a través del evaporador está dentro de los límites definidos en la tabla 1, se permite instalar la conexión del igualador externo en uno de los 39
dobleces de retorno, a la mitad del evaporador. Esta ubicación del igualador proporcionará un control más suave de la válvula, particularmente cuando la válvula de termoexpansión se usa en conjunto con un regulador de presión del evaporador. Sin embargo, cuando se instale cualquier tipo de válvula de control en la línea de succión, la conexión del igualador externo nunca deberá ubicarse después de tal dispositivo, sino que deberá conectarse del lado del evaporador de esa válvula o control. Una conexión ubicada en forma incorrecta interferirá seriamente con la operación eficiente de la válvula de termoexpansión. Una válvula con igualador externo no operará correctamente si no va conectada a la línea del igualador. Cuando instale una válvula con igualador externo conecte la línea, nunca coloque un tapón en la conexión del igualador.
3.11
Ubicación del bulbo remoto
Puesto que el funcionamiento del evaporador depende mucho del buen control de la válvula de termoexpansión, y este buen control de la válvula depende de la respuesta a los cambios de temperatura del gas que sale del evaporador, se debe tener mucho cuidado con los tipos de bulbos remotos y su colocación. La buena retroalimentación de la temperatura del gas de succión es vital para que la válvula de termoexpansión mantenga ese control. La ubicación del bulbo remoto es tan importante como la selección de la válvula adecuada; de otra forma, afectará de manera adversa la operación de la válvula. Existen dos formas de instalar los bulbos remotos: mediante abrazaderas o en termopozos; la más común es la primera. La línea de succión debe limpiarse por completo antes de sujetar el bulbo en su lugar. Si la línea de succión es de fierro se aconseja pintarla con pintura de aluminio, así se reduce cualquier corrosión futura o contacto deficiente con la línea. En tuberías de succión menores de 7/8” de diámetro hay relativamente poca diferencia en donde montar el bulbo alrededor de la circunferencia, puesto que la temperatura en cualquier posición es casi la misma. Generalmente, la posición preferida en líneas pequeñas es la parte superior, como se muestra en la figura 21; o sea, en el 12 del reloj. En líneas de succión de 7/8” a 1-5/8” de diámetro puede haber ocasionalmente alguna variación en la temperatura alrededor de la circunferencia, por lo que con base en resultados experimentales el bulbo deberá instalarse en la posición cercana al 10 o al 2 del reloj, tal como se ilustra en la figura 22. En líneas de succión mayores de 2” de diámetro se recomienda instalar el bulbo en una posición aproximada al 4 o al 8 del reloj, tal como se muestra en la figura 23.
FIGURA 21. UBICACIÓN DEL BULBO REMOTO EN LÍNEAS DE SUCCIÓN MENORES DE 7/8” DE DIÁMETRO. 40
FIGURA 22. UBICACIÓN DEL BULBO REMOTO EN LÍNEAS DE SUCCIÓN DE 7/8” A 1-5/8” DE DIÁMETRO.
En realidad, más importante que la ubicación física del bulbo alrededor de la tubería es el contacto térmico entre el bulbo y la línea de succión; así como el diseño de la tubería de succión. Asegúrese de fijar bien las abrazaderas, de modo que el bulbo remoto haga buen contacto con la línea de succión; no apriete en exceso para no dañar el bulbo. Nunca se debe instalar el bulbo en la parte inferior de la línea de succión; es decir, a las 6 en punto del reloj, porque en esta ubicación puede sentir la temperatura del aceite, el cual fluye por el fondo de la línea horizontal y su temperatura puede ser diferente a la del gas, lo que ocasionará que la válvula opere erráticamente. Si el bulbo se coloca fuera del espacio refrigerado se requiere protección adicional de la temperatura ambiente. Si es necesario proteger el bulbo remoto del efecto de una corriente de aire, después de fijarlo con las abrazaderas en la línea, utilice un material aislante que no absorba agua con temperaturas del evaporador arriba de 0 °C. Para temperaturas menores de 0 °C se sugiere emplear cor cho o algún material similar sellante contra la humedad, así se evitará la acumulación del hielo en la ubicación del bulbo. No se recomienda el uso de fieltro. Si el bulbo se ubicará bajo el nivel de agua o salmuera en un serpentín sumergido, utilice un material a prueba de agua que no requiera calentarse arriba de 50 °C al aplicarlo, ya que así se protegerán el bul bo remoto y el tubo del bulbo. Nunca aplique calor cerca de la ubicación del bulbo sin antes retirarlo.
41
FIGURA 23. UBICACIÓN DEL BULBO REMOTO EN LÍNEAS DE SUCCIÓN MAYORES DE 2” DE DIÁMETRO.
3.12
Fluctuación (oscilación o cicleo)
En muchas instalaciones existe la posibilidad de que se presente una condición llamada fluctuación, que es una variación continua en la cantidad de refrigerante alimentado por la válvula. Primero no alimenta suficiente, y después, demasiado. Cuando existen un solo compresor y un solo evaporador en el sistema, la fluctuación provoca una variación en la presión de succión y en el sobrecalentamiento. En un sistema con un solo compresor y varios evaporadores puede presentarse una fluctuación, que se detecta a través de la variación en la temperatura del bulbo, si el compresor tiene control de capacidad. Normalmente, sólo hay un ligero cambio en la presión de succión o ninguno. La fluctuación puede resultar de uno o varios factores relacionados con el diseño del sistema, la instalación o el equipo. Algunas de las causas capaces de inducir una condición de fluctuación son: grandes variaciones en la presión de descarga, cambios rápidos en la carga del evaporador, humedad o ceras suficientes para tapar la válvula o una deficiente distribución de refrigerante. Una razón para que se presente una fluctuación, y quizás la más importante, es que todos los evaporadores tienen un tiempo de retardo. El diseño básico del serpentín hace que algunos evaporadores sean más susceptibles que otros a este problema. Algunos evaporadores tienen un trayecto muy corto y el refrigerante fluye a través de ellos en unos cuantos segundos. Otros tienen una trayectoria muy larga, por lo que se requieren varios minutos para que el refrigerante fluya a través de ellos. Durante este intervalo, la válvula de termoexpansión teóricamente está fuera de control, porque está alimentando en la entrada del evaporador, pero controlando la temperatura del bulbo a la salida. Es casi como decir que está tratando de controlar algo que ya ha sucedido (figura 24). Desafortunadamente, se ha vuelto una práctica común decir que la válvula de termoexpansión es la que fluctúa u oscila. Deberíamos decir que es el sistema el que está fluctuando y oscilando, puesto que la causa no es la válvula de termoexpansión sola, sino una combinación de muchos factores en el sistema. 42
FIGURA 24. UNA DE LAS CAUSAS MÁS COMUNES DE LA FLUCTUACIÓN: EL TIEMPO DE RETARDO.
Con la fluctuación, cada vez que la válvula abre, baja el sobrecalentamiento, aumenta el flujo en la succión y se puede regresar líquido al compresor. Cuando la válvula modula y cierra aumenta el sobrecalentamiento, baja la presión de succión y no se alimenta suficiente refrigerante al evaporador. Es obvio que la fluctuación continua en la presión de succión reduce la eficiencia del sistema. En la magnitud de la fluctuación influyen los siguientes factores: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Longitud y diámetro de los circuitos. Carga por circuito. Velocidad del refrigerante. Distribución de aire sobre el evaporador. Ubicación de la válvula y el bulbo. Capacidad de la válvula vs. la carga. El tipo de carga del elemento de poder.
La fluctuación u oscilación puede eliminarse o reducirse si se toman las siguientes precauciones: 1. 2. 3. 4.
3.13
Diseñe o seleccione el evaporador con un paso de refrigerante tan corto como sea posible, consistente con buena transferencia de calor. Seleccione la ubicación de la válvula y el bulbo que sean más favorables. Seleccione las válvulas que tengan la capacidad más favorable en relación con la carga. Seleccione la carga adecuada del elemento de poder.
Ejemplos de cómo medir el sobrecalentamiento
Enseguida veremos un ejemplo de cada uno de los métodos que se han descrito acerca de la medición del sobrecalentamiento. Ejemplo 1. Cuando la válvula cuenta con igualador externo en un sistema con R-22. 43
Refiriéndonos a la figura 25, primero determinamos la temperatura del vapor sobrecalentado a la salida del evaporador, justo en el sitio donde se ubica el bulbo. Para hacerlo se necesita primero limpiar el área del tubo de succión donde se hará la medición, y fijar el termopar con cinta aislante. Digamos que la temperatura obtenida sea de 11 °C. Enseguida se determina la presión de succión con un manómetro calibrado. Éste se conecta a una T, previamente instalada en la línea del igualador externo. Dependiendo de la facilidad de acceso que se tenga, la conexión T puede instalarse en cualquiera de los dos extremos de la línea del igualador, como se muestra en la figura 25. También se puede hacer una desviación utilizando las mangueras del múltiple de servicio. Supongamos que la presión leída sea de 70 psig. De la tabla de presión-temperatura, se determina la temperatura de saturación para el R22 correspondiente a la presión leída, que en este caso es de 5 °C. El sobrecalentamiento será el valor que resulte de restar la temperatura de saturación (5 °C) de la temperatura sensible medida en el primer paso (11 °C); es decir: Sobrecalentamiento = 11 °C – 5 °C = 6 °C.
FIGURA 25. EJEMPLO DE MEDICIÓN DEL SOBRECALENTAMIENTO PARA UNA VÁLVULA CON IGUALADOR EXTERNO Y R-22.
Ejemplo 2. Cuando la válvula no cuenta con igualador externo, en un sistema con R-134A. Refiriéndonos a la figura 26, el método alterno para determinar el sobrecalentamiento, cuando la válvula no cuenta con igualador externo, o en instalaciones estrechamente unidas, es el siguiente: primero, determinamos la temperatura del vapor sobrecalentado a la salida del evaporador, de la misma manera que el ejemplo anterior. Digamos que la temperatura es de 2 °C.
44
FIGURA 26. MEDICIÓN DEL SOBRECALENTAMIENTO EN UNA VÁLVULA SIN IGUALADOR EXTERNO Y R-134A.
Medimos la presión de succión con un manómetro calibrado, directamente en la válvula de servicio de succión del compresor; en este caso, la presión es de 22 psig. Enseguida, estimamos la pérdida de presión por conexiones y accesorios en la línea de succión. Para nuestro ejemplo, consideramos esta caída de presión de 2 psi. Sumamos este valor a la presión obtenida en la válvula de servicio del compresor para obtener la presión de succión a la salida del evaporador, que es la que necesitamos: Presión de succión = 22 psig + 2.0 psi = 24 psig. De la tabla de presión-temperatura para R-134A determinamos la temperatura de saturación correspondiente a esta presión, que para este ejemplo es de –3 °C. Nuevamente, el sobrecalentamiento será el valor que resulte de restar la temperatura de saturación (–3 °C) a la temperatura sensible medida en el primer paso (2 °C); es decir: Sobrecalentamiento = 2 °C – (–3) °C = 5 °C. Como regla general, el sobrecalentamiento a la salida del evaporador, independientemente del refrigerante que se está utilizando, deberá ubicarse cerca de los siguientes valores: 1. 2. 3.
4.
Alta temp. (temp. evap. 0 °C o mayor) entre 6 y 7 °C. Temp. media (temp. evap. –18 a 0°C) entre 3 y 6 °C. Baja temp. (temp. evap. Un solo –18 °C) entre 1 y 3 °C.
Evaporadores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp
El evaporador es la parte del lado de baja presión del sistema de refrigeración en la que el refrigerante líquido hierve o se evapora, absorbiendo el calor a medida que se convierte en vapor. Esto permite lograr el objetivo del sistema: la refrigeración. Los evaporadores se fabrican en gran variedad de formas y estilos para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación. El tipo más común es el evaporador de serpentín ventilador o convección forzada; en él el refrigerante se evapora dentro de tubos con aletas al 45
extraer el calor del aire que pasa a través del serpentín mediante un ventilador. En los cuartos fríos de las embarcaciones camaroneras se utiliza el evaporador de tubo y placa, construido con tubo y placa de aluminio. Los evaporadores de expansión directa son aquellos en los que el refrigerante se alimenta directamente al serpentín de refrigeración a través de un dispositivo de control, una válvula de termoexpansión, la cual absorbe el calor directamente, a través de las paredes del evaporador, del medio que debe refrigerarse.
4.1
Construcción del serpentín aletado y ventilador
Un serpentín aletado con ventilador típico se compone de un serpentín de expansión directa, montado en un gabinete metálico, y uno o varios ventiladores para forzar la circulación de aire. El serpentín se construye normalmente de tubo de cobre, soportado por láminas de metal, con aletas de aluminio sobre la tubería para aumentar la superficie de transferencia de calor. Si el evaporador es muy pequeño podrá haber sólo un circuito continuo en el serpentín, pero a medida que el tamaño sea mayor, el incremento de caída de presión a través del circuito más largo requiere dividir el evaporador en varios circuitos individuales que se vacían en un cabezal común. Los diversos circuitos se alimentan, normalmente, a través de un distribuidor que iguala la alimentación a cada circuito con el fin de mantener elevada la eficiencia del evaporador. El espacio de las aletas de la tubería del refrigerante variará según la aplicación. Los serpentines para baja temperatura pueden tener pocas aletas, por ejemplo, dos por pulgada, mientras los serpentines para temperaturas mas elevadas pueden tener hasta ocho por pulgada o más. En general, si la temperatura del evaporador tiene que bajar a menos de 0 °C (32 °F), de forma que se produzca acumulación de escarcha, se utilizan generalmente cuatro aletas por pulgada o menos, aunque si existen sistemas de descongelación eficaces se utilizan en ciertas ocasiones mayor cantidad de aletas. El límite del espacio entre aletas lo determina la resistencia del serpentín al flujo de aire. Dado que la transferencia de calor del serpentín aumenta su eficacia con un aumento en el flujo de la masa de aire que pasa a través de éste, son deseables velocidades altas. Sin embargo, a velocidades superiores de 152-183 metros por minuto (500-600 pies por minuto), la acumulación de agua en el serpentín procedente de la condensación será arrastrada por la corriente de aire, por lo que normalmente no se exceden estas velocidades mientras no se trata de aplicaciones especiales.
4.2
Evaporador de tubo y placa
Las placas, una forma especial de la superficie de transferencia de calor extendida, se utilizan en aplicaciones de refrigeración y congelación. Las superficies planas de las placas pueden fabricarse en una diversidad de formas y los pasajes de refrigerantes pueden ser integrales a adheridos. Los evaporadores tipo placa pueden utilizarse en forma individual o en bancos. Las placas están agrupadas y colgadas del cielo en el interior de los cuartos en las embarcaciones camaroneras. Las placas pueden estar dispuestas para flujo refrigerante paralelo o quedar conectadas para flujo en serie. 46
4.3
Descongelación de los serpentines
El deshielo del evaporador se efectúa de diferentes maneras, que pueden clasificarse como de “deshielo natural” o “deshielo con calor suplementario”, según la fuente de calor usada para fundir todo el hielo. El hielo y la escarcha se acumularán continuamente en los serpentines que funcionen por debajo de la temperatura de congelación, y el flujo de aire a través del serpentín quedará eventualmente bloqueado, a menos que se elimine el hielo. Un funcionamiento continuo de los sistemas de refrigeración, en donde puede tener lugar la acumulación de hielo, requiere un descongelamiento periódico. El deshielo en cuartos fríos se puede llevar acabo por medio de aire, resistencias eléctricas y gas caliente. En las cámaras frigoríficas de las embarcaciones camaroneras los evaporadores se deshielan manualmente,
4.4
Deshielo natural
El deshielo natural, llamado algunas veces “parar” o “ciclo-fuera”, utiliza el calor del aire que se tiene en el espacio refrigerado para fundir el hielo del evaporador. Todos los métodos de deshielo natural requieren que el sistema (o el evaporador) esté paralizado por un periodo de duración suficiente que le permita al evaporador elevar la temperatura hasta un nivel que sea mayor al punto de congelación de la escarcha o el hielo. El aumento exacto de temperatura, así como el tiempo que el evaporador deba permanecer paralizado con el fin de completar el descongelamiento, varían con cada instalación en particular y con la frecuencia con que se hace el deshielo. Sin embargo, en cualquier caso, ya que el calor para fundir el hielo proviene del aire del espacio refrigerado, la temperatura del mismo se eleva hasta el nivel necesario hasta fundir el hielo del evaporador, lo cual generalmente es 2.8 a 4.4 °C. Por esta razón, el de scongelamiento natural no resulta práctico cuando la temperatura de diseño del espacio refrigerado es inferior a 1.1 °C. El método más simple para descongelar es parar manualmente al sistema hasta que el evaporador se caliente lo suficiente para fundir el hielo; después, el sistema se arranca nuevamente en forma manual. Cuando se tienen varios evaporadores localizados en diferentes lugares, y conectados a la misma unidad condensadora, los evaporadores podrán paralizarse y deshielarse uno a la vez cerrando manualmente la válvula de paso localizada en la línea de líquido del evaporador que está siendo deshielado. Al terminar el deshielo el evaporador podrá ponerse en servicio abriendo la válvula de servicio. El método más común de deshielo natural es el deshielo “ciclo-fuera”, como ya antes se describió, y que consiste en ajustar el control del ciclo de modo que la temperatura en el evaporador se aumente hasta 2.8 o 3.3 °C durante ca da interrupción del ciclo. Si el sistema ha sido diseñado en forma correcta, el evaporador se mantendrá relativamente libre de hielo en todo tiempo, debido a que es deshielado por completo durante cada interrupción del ciclo.
4.5
Deshielo por resistencias eléctricas
Con frecuencia se usan calentadores de resistencia eléctrica para el deshielo de serpentines con tubos aletados. En forma periódica también se calientan eléctricamente la charola inferior y el tubo de drenaje para evitar en esas partes el recongelamiento del hielo fundido. 47
El ciclo de deshielo eléctrico puede arrancarse y detenerse manualmente o es factible utilizar un contador de tiempo para lograr la descongelación completamente automática, En cualquier caso, el procedimiento para descongelar es el mismo. El ciclo de deshielo se inicia cerrando una válvula solenoide en el tubo de líquido, lo que causa que el evaporador sea evacuado; después, el ciclo de refrigeración se detiene por el control de baja presión. Al mismo tiempo, se energizan los elementos de calentamiento del evaporador y se apagan los ventiladores de manera que el calor no se expulsa del espacio refrigerado. Después que se ha deshielado el evaporador, los calentadores se desenergizan y el sistema de refrigeración es puesto en operación abriendo el solenoide del tubo del líquido para arrancar los ventiladores del evaporador.
4.6
Descongelamiento por gas caliente
El deshielo con gas caliente tiene muchas variaciones; todas en alguna forma usan como fuente de calor el gas caliente descargado por el compresor para deshielar el evaporador. Se instala una válvula solenoide en un tubo de desviación instalado entre la descarga del compresor y el evaporador. Cuando la válvula solenoide está abierta, el gas caliente de la descarga del compresor viaja por el tubo de la desviación del condensador y entra al evaporador justamente delante de la válvula de expansión termostática (termoexpansión). El deshielo se obtiene a medida que el gas caliente cede su calor al evaporador frío y lo condensa hacia el estado líquido, algo del refrigerante condensado permanece en el evaporador mientras que el resto regresa al compresor, donde el calor de la compresión lo evapora y lo recircula al evaporador. Este método de deshielo con gas caliente tiene varias desventajas, ya que el líquido no se vaporiza totalmente en el evaporador durante el ciclo de deshielo y estará muy limitada la cantidad de gas disponible en el compresor. A medida que progresa el descongelamiento, más líquido permanece en el evaporador y menos refrigerante regresa al compresor para su recirculación, con el resultado de que el sistema tiende a agotar el calor antes que el evaporador esté completamente deshielado. Otra desventaja más seria de este método es la posibilidad de que una capa pesada de refrigerante líquido regrese al compresor y lo dañe. Esto es fácil que ocurra al principio del ciclo de deshielo o inmediatamente después de que el deshielo se haya terminado. Por fortuna, estos inconvenientes pueden solventarse proporcionando algunos medios para reevaporar el líquido que se condensa en el evaporador antes de que sea regresado al compresor. Los medios empleados en particular para reevaporar al líquido son el factor principal que distingue a un método del otro para efectuar el deshielo.
4.7
Deshielo manual
Este tipo de deshielo se lleva acabo en los evaporadores de las embarcaciones camaroneras (tubo y placa). El sistema de refrigeración de estos equipos es muy rudimentario, ya que no trabaja con energía eléctrica, sino que lo mueve el compresor con un motor de combustión interna. Por lo tanto, el descongelamiento de los evaporadores se realiza cuando tienen un espesor de hielo cercano a 2.5 centímetros a cada lado de las placas, con la finalidad de que exista buena transferencia de calor y que no llegue refrigerante líquido al compresor. La herramienta que se utiliza para quitar el hielo de los evaporadores es la espátula. Este trabajo se realiza con mucho cuidado para no dañar los tubos de aluminio de las placas. 48
5.
Accesorios mecánicos utilizados en cámaras frigoríficas hasta 20 hp
Un accesorio es un dispositivo agregado a un sistema básico con el fin de mejorar su operación. Los siguientes accesorios serán descritos en función de su objetivo, aplicación y ubicación en la operación del sistema.
5.1
Accesorios en la línea de descarga
Eliminador de vibración. Prevenir la transmisión de ruido y vibración del compresor a través de la tubería de refrigeración requiere eliminadores de vibración en la línea de descarga, así como en la de succión. En unidades grandes se emplea con frecuencia tubería metálica flexible. Los eliminadores de vibración metálicos deben seleccionarse con un diámetro igual o mayor a la tubería donde se conectan, Debido a los movimientos de la pared interna del eliminador, una velocidad excesiva del gas refrigerante puede causar problemas de ruido y siseo. Una instalación inadecuada puede provocar la rotura del eliminador de vibración debido a las tensiones resultantes del movimiento de la línea, lo que genera fugas de refrigerante. Debido a su construcción, un eliminador de vibración metálico se ajusta fácilmente al movimiento en una dirección radial, pero no debe someterse a fuerzas de tensión o compresión. La instalación de los eliminadores de vibración metálicos debe paralela al cigüeñal, lo más cerca posible del compresor. El torque de arranque del motor tiende a bambolear el compresor de lado a lado en el arranque, y el montaje en paralelo al cigüeñal permitirá que el eliminador se adapte fácilmente al movimiento. Mofle de descarga. En los sistemas en que debe reducirse la transmisión de ruido al
mínimo o en donde la pulsación del compresor puede crear problemas de vibración se utiliza con frecuencia un silenciador de descarga para amortiguar y reducir el ruido del compresor. El silenciador es básicamente una carcasa con placas de desvío, cuyo volumen interno requerido depende principalmente del desplazamiento del compresor, aunque la frecuencia e intensidad de las ondas sonoras son factores que deben tenerse en cuenta al diseñar el silenciador. Se localiza en la tubería de descarga inmediatamente al compresor y se utiliza en los compresores semiherméticos. Los compresores herméticos tienen su mofle internamente. Separador de aceite. Aunque los sistemas bien diseñados son efectivos para evitar problemas de retorno del aceite, existen ciertos casos en los que el empleo de separadores de aceite tal vez sea necesario; con mayor frecuencia se requieren en los sistemas de temperatura baja o en sistemas en los que se presentan problemas de retorno de aceite.
49
FIGURA 26bis. SEPARADOR DE ACEITE, TIPO SELLADO Y ATORNILLADO.
Un separador de aceite consiste básicamente en una cámara de separación para el aceite y el gas de descarga, como el que se muestra en la figura 26bis. En un sistema de refrigeración siempre existe alguna cantidad de aceite en circulación, y el aceite que abandona el compresor lo arrastra el gas de descarga caliente, el cual se desplaza a gran velocidad. El separador de aceite, cuando se utiliza, se instala en el conducto de descarga, entre el compresor y condensador, como se ilustra en la figura 27. Por medio de deflectores y una reducción de la velocidad del gas en la cámara separadora de aceite, la mayor parte de éste se separa del gas caliente y es devuelto al cárter del compresor mediante una válvula de flotador y tubería de conexión. La eficiencia de un separador de aceite varía con las condiciones de carga y nunca es eficaz a 100%, aun en condiciones ideales. En caso de que el diseño de un sistema motive el arrastre de aceite, un separador de aceite sólo puede demorar la dificultad de lubricación, pero no subsanarla.
FIGURA 27. UBICACIÓN DE UN SEPARADOR DE ACEITE EN UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN.
Filtro deshidratador de línea de aceite. Durante muchos años estos filtros han sido usados como filtros de aceite en sistemas de refrigeración que usan aceite mineral o alquilbenzeno como lubricante; proporcionan filtración y secado del aceite (figura 28). La contaminación se acumula sobre todo en el aceite. Es un excelente auxiliar para la descontaminación y protección de los sistemas de refrigeración. 50
Sistemas de refrigeración en paralelo (racks). En realidad es un accesorio que debieran llevar todos los sistemas de refrigeración con compresores herméticos y semiherméticos que dispongan de una línea de retorno de aceite al compresor. Se instala en la línea de retorno de aceite entre el separador y el compresor.
FIGURA 28. FILTROS DE ACEITE.
Con el creciente uso de los nuevos aceites polioléster (POE), la química del sistema ha cambiado. A diferencia de los aceites mineral y alquilbenzeno, el aceite POE tiene la capacidad de suspender y recircular contaminantes sólidos de pequeño tamaño que quedan en el sistema después de su instalación o servicio. Válvula check. Este tipo de válvulas se utilizan en los sistemas de refrigeración para evitar que el refrigerante (en forma líquida o gaseosa) y el aceite fluyan en sentido contrario. Estas válvulas sólo permiten el flujo de refrigerante y aceite en un solo sentido, como se muestra en la figura 29.
FIGURA 29. VÁLVULA DE RETENCIÓN DE GLOBO TIPO PISTÓN, OPERADA POR RESORTE, INCLINADA, CON BONETE ROSCADO.
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Las hay de muchas formas y tamaños, para aplicaciones desde refrigeración doméstica hasta industrial. Las válvulas de retención también se utilizan en algunos sistemas de deshielo por gas caliente. Una de las aplicaciones más comunes, tanto en refrigeración comercial como industrial, es en la línea de descarga (gas caliente), entre el separador de aceite y el condensador. El fin es evitar que en los ciclos de paro o en los cambios repentinos de presión se regrese refrigerante al separador de aceite y se condense, sobre todo en lugares de baja temperatura ambiente.
5.2
Accesorios en la línea de líquido
Recibidor de líquido. Un recibidor es, básicamente, un tanque de almacenamiento para refrigerante líquido, que se utiliza prácticamente en todas las unidades equipadas con válvula de expansión. El recibidor deberá ser lo suficientemente grande para alojar la carga completa de refrigerante. Para acumular el refrigerante en el recibidor, éste deberá de tener una válvula de servicio a la salida. La salida del recibidor debe disponerse de modo que siempre haya refrigerante líquido, aun cuando el nivel del tanque receptor pueda variar. El fin es evitar que penetre vapor en el conducto de líquido. Por consiguiente, si la salida se encuentra en la parte superior o si se ha colocado a un lado, se utiliza un tubo sumergido que se extiende hasta ½”, aproximadamente, del fondo. Filtro deshidratador. La humedad es uno de los enemigos básicos de un sistema de refrigeración; su nivel debe mantenerse al mínimo con el fin de evitar alteraciones en el funcionamiento del sistema o el deterioro del compresor. Aun con las más extremadas precauciones, la humedad penetrará en un sistema en el momento en que éste se abra para mantenimiento. A menos que el sistema sea evacuado a fondo y vuelto a cargar después de haber estado expuesto a la humedad, el único medio efectivo para eliminar pequeñas cantidades de humedad es el empleo de un deshidratador. Los deshidratadores o secadores, tal como se denominan en forma genérica, están constituidos por una envoltura rellena con un agente de secado, provista de un filtro adecuado en cada extremo. Los deshidratadores se montan en la línea de líquido, de forma que todo el refrigerante en circulación pase a través del secador cada vez que circula por el sistema. La mayoría de los secadores están constituidos de modo que puedan desempeñar la doble función de filtro y secador. Se utilizan muchos agentes de sacado diferentes, aunque prácticamente todos los secadores modernos desechables o de elemento recambiable, como se muestra en la figura 30. Se considera buena práctica desechar el elemento secador utilizado cada vez que se abre el sistema, y sustituirlo por un nuevo secador o agente secador.
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FIGURA 30. BLOQUES DESECANTES Y FILTROS DESHIDRATADORES DE BLOQUES DE PIEDRA DESECANTE.
Indicador de líquido-humedad. El indicador de líquido y humedad es un accesorio ampliamente utilizado en los sistemas de refrigeración. Es un dispositivo de metal con una mirilla de vidrio, la cual permite observar la condición del refrigerante. Antes se utilizaba como indicador de líquido únicamente una simple mirilla. Luego, surgió la idea de aprovechar esa ventana al interior para indicar humedad, y en la actualidad todos los fabricantes lo hacen con ese doble propósito (figura 31).
FIGURA 31. INDICADORES DE LÍQUIDO Y HUMEDAD TÍPICOS. A. CUERPO DE ACERO, CONEXIONES FLARE. B. CUERPO DE ACERO CON EXTENSIONES DE TUBO DE COBRE SOLDABLES. C. CUERPO DE LATÓN FORJADO, CONEXIONES FLARE. D. CUERPO DE LATÓN FORJADO, CON EXTENSIONES DE COBRE SOLDABLES. E. CUERPO DE LATÓN FORJADO, CONEXIONES FLARE HEMBRA Y MACHO. F. CUERPO DE TUBO DE COBRE SOLDABLE. G. CUERPO DE LATÓN CON CONEXIÓN FLARE MACHO Y TUERCA.
La función más importante de un indicador de líquido y humedad es revelar la presencia de exceso de humedad en el refrigerante, lo que puede ser nocivo para el dispositivo de expansión y al sistema completo. La otra función es observar a través del cristal el paso de refrigerante, el cual debe estar totalmente líquido.
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Indicación de humedad. Para realizar la indicación de humedad cuentan con un elemento indicador. Este elemento sensor de humedad consiste, por lo general, de un papel filtro poroso, impregnado con una sal anhidra de cobalto. Esta sal es única pues tiene la capacidad de cambiar de color en presencia o ausencia de pequeñas cantidades de humedad. Este elemento está protegido contra aceite, lodo y suciedad para que no pierda su propiedad; sin embargo, un exceso de humedad “libre” o una temperatura alta, pueden decolorarlo o dañarlo permanentemente. Un exceso de aceite en el sistema también puede cambiar el color del elemento al color del aceite. El elemento indicador está calibrado para que cambie de color, de acuerdo con lo que se consideran niveles seguros o inseguros de humedad. Como ya sabemos, los niveles de seguridad de humedad varían con cada tipo de refrigerante, y por lo tanto, los puntos de cambio de color en el indicador de humedad también varían con cada refrigerante. Es importante mencionar que todos los indicadores de humedad actúan sobre el principio de saturación relativa, por lo tanto, debe considerarse la temperatura del refrigerante al evaluar el color del elemento indicador. También es obvio que el indicador de humedad sólo muestra si un sistema contiene más o menos cierta cantidad de humedad. “Qué tanta menos”, no importa, puesto que el sistema está seguro. Tampoco el indicador muestra “cuanta más”, sólo que el sistema está húmedo o inseguro y se deben seguir los pasos para remover el exceso de humedad. El elemento indicador de humedad debe tener la característica de reversibilidad de color, es decir, que marque “húmedo” cuando haya humedad, y que retorne a “seco” al eliminarla. Esta capacidad debe actuar cuantas veces sea necesario, y con la mayoría de los refrigerantes halogenados. Hay algunas marcas de indicadores de líquido y humedad cuyos elementos indicadores no lo son en realidad, y sólo colocan un papel de color para competir en el mercado. Algunos fabricantes emplean dos elementos indicadores, uno para refrigerante el R-12 y otro para el R-22. La mayoría emplea sólo uno. Otros fabricantes emplean las palabras “WET” (húmedo) y “DRY” (seco), las cuales se vuelven legibles al momento en que el elemento cambia de color. Indicación de líquido. La otra función importante de un indicador de líquido y humedad es mostrar el flujo de refrigerante en la línea de líquido. Como es sabido, el refrigerante debe llegar al dispositivo de expansión en forma pura y totalmente líquida para que este componente trabaje con máxima eficiencia. Si por alguna razón llega menor cantidad de líquido, o una mezcla de líquido y vapor, la eficiencia del dispositivo de expansión se reduce, y generalmente afecta la eficiencia de todo el sistema. Existen varias causas por las que puede suceder esto: 1. 2. 3. 4. 5.
Falta de refrigerante. Filtro deshidratador obstruido parcialmente por suciedad. Restricciones en la línea de líquido. Línea de líquido excesivamente larga. Falta de subenfriamiento en el refrigerante.
Si en un sistema de refrigeración hay una o varias de estas condiciones, se manifestarán en el indicador de líquido por la presencia de burbujas o vapor. Esto sucederá si el indicador está 54
instalado en un punto de la línea de líquido, entre el filtro deshidratador y el dispositivo de expansión. Estas burbujas, en realidad, indican que el refrigerante líquido se está evaporando parcialmente en alguna parte de la línea. Cuando esto sucede es necesario determinar cuál es la verdadera causa antes de tomar alguna acción correctiva. Cabe aclarar que en algunos sistemas tal vez aparezcan burbujas en el indicador al arrancar o al detenerse el compresor. Estas son acciones de igualación normales, y no deben confundirse con ninguna de las mencionadas arriba. Válvulas de paso. La función principal de este dispositivo es controlar el flujo de líquido y la presión. Las válvulas de paso instaladas en un sistema deben estar totalmente abiertas o cerradas. Se utilizan para aislar componentes en el sistema. Las válvulas de paso que más usuales en refrigeración son las de tipo globo. Existen dos tipos de válvulas de globo: con empaque y sin empaque. Las válvulas de paso deben tener un diseño que evite cualquier fuga de refrigerante. La figura 32 muestra una válvula de paso con diseño de globo sin empaque, normalmente conocida como válvula de diafragma.
FIGURA 32. VÁLVULA DE PASO TIPO GLOBO SIN EMPAQUE (TIPO DIAFRAGMA).
Las conexiones pueden ser: roscadas (flare, FPT), soldables (con o sin extensión) y bridadas. Se recomienda que las válvulas de paso se instalen con la presión debajo del asiento. Esto proporciona una acción limpiadora que mantiene el asiento libre de partículas extrañas. Las válvulas funcionan mejor en posición normal, con el vástago hacia arriba. Cualquier otra posición del vástago, desde vertical hasta horizontal, es satisfactoria y es un compromiso. Instalar una válvula con el vástago hacia abajo no es una buena práctica. En esta posición invertida el bonete actúa como una trampa para el sedimento, lo que puede cortar y dañar el vástago. Dicha posición para una válvula en una línea de líquido sujeta a temperaturas de congelación es mala, ya que el líquido atrapado en el bonete puede congelarse y romperlo. Válvula solenoide. La válvula de solenoide es un dispositivo operado eléctricamente y se utiliza para controlar el flujo de líquidos o gases en posición completamente abierta o cerrada; se cierra por gravedad, presión o la acción de un resorte; y se abre por el movimiento de un émbolo operado por la acción magnética de una bobina energizada eléctricamente, o viceversa.
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Una válvula de solenoide consiste de dos partes accionantes distintas pero integrales: un solenoide (bobina eléctrica) y el cuerpo de la válvula. En la mayoría de las aplicaciones de refrigeración es necesario abrir o detener el flujo, en un circuito de refrigerante, para controlar automáticamente el flujo de fluidos en el sistema. Por lo general, para este propósito se utiliza una válvula de solenoide accionada eléctricamente. Su función básica es la misma que una válvula de paso manual, pero siendo accionada eléctricamente se puede instalar en lugares remotos y puede controlarse mediante interruptores eléctricos simples. Las válvulas de solenoide pueden manipularse con interruptores termostáticos, de flotador, de baja presión, de alta presión, por reloj o con cualquier otro dispositivo que abra o cierre un circuito eléctrico. El interruptor termostático es el dispositivo más común en sistemas de refrigeración. En la figura 33 pueden apreciarse las partes principales ya integradas de una válvula de solenoide típica. La aguja de la válvula está unida mecánicamente a la parte inferior del émbolo. En esta válvula en particular, cuando se energiza la bobina el émbolo es levantado hacia el centro de la bobina y levanta la aguja del orificio donde está sentada, lo que permite el flujo. Cuando se desenergiza la bobina, el peso del émbolo hace que caiga por gravedad y cierre el orificio, por lo que el flujo se detiene. En algunos tipos de válvulas, un resorte empuja el émbolo para que cierre la válvula; esto permite que la válvula pueda instalarse en otras posiciones diferentes a la vertical.
FIGURA 33. VÁLVULA DE SOLENOIDE TÍPICA DE ACCIÓN DIRECTA, NORMALMENTE CERRADA DE DOS VÍAS.
La amplia variedad de tipos de válvulas solenoide se puede dividir de acuerdo con su aplicación, construcción y forma. Entre los fabricantes de válvulas no existe un consenso para diferenciar los tipos por orden de importancia. Aunque desde hace poco la práctica más generalizada es dividirlas, primero, según su aplicación; es decir, considerando la capacidad del sistema donde se instalará la válvula. Sobre esta base, las válvulas solenoide pueden dividirse, de manera general, en dos tipos: 1) de acción directa, y 2) operadas por piloto. También por su construcción, las válvulas solenoide pueden ser: 1) normalmente cerradas, 2) normalmente abiertas, y 3) de acción múltiple.
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Las válvulas de solenoide convencionales están hechas para instalarse sólo con la bobina en la parte superior y en líneas horizontales. Algunas válvulas de solenoide se fabrican para instalarse en líneas verticales o en cualquier posición; estas válvulas por lo general están cargadas con un resorte. Debe respetarse el sentido del flujo indicado por una flecha en el cuerpo de la válvula. También debe instalarse un filtro adecuado antes de cada válvula de solenoide para evitar que le lleguen partículas o materias extrañas. Al instalar una válvula de solenoide con conexiones soldables no aplique demasiado calor y dirija la flama lejos del cuerpo de la válvula. Permita que se enfríe antes de ensamblar las partes internas, así se asegurará que el calor no dañe el material del asiento y los empaques. Durante el proceso de soldadura se recomienda emplear trapos o estopas mojadas, elementos necesarios para mantener la válvula fría y para que su cuerpo no se deforme. Al ensamblar de nuevo la válvula, asegúrese de no sobreapretar las tuercas.
5.3
Accesorios en la línea de succión
Acumulador de succión. Un acumulador de succión es, básicamente, un recipiente a presión diseñado para evitar daños al compresor debido a una inundación repentina de refrigerante o aceite líquidos, la cual puede llegar por la línea de succión hacia el compresor. Un acumulador de succión es un depósito temporal para retener el exceso de esta mezcla de aceite y refrigerante líquidos, y luego la envía en forma de gas a una proporción que el compresor pueda manejar de manera segura (figura 34). Los acumuladores de succión están diseñados para retener un porcentaje de la carga total de refrigerante del sistema; además, evitan el golpe de líquido y la dilución excesiva del aceite del compresor. Debe existir una cierta cantidad de turbulencia controlada para evitar que el acumulador de succión sirva como separador de aceite, y para que el aceite no se quede atrapado dentro de éste. El retorno de refrigerante y aceite debe hacerse en una proporción suficiente, lo que asegura mantener tanto la eficiencia de operación del sistema como el nivel adecuado de aceite en el cárter. Una de las fallas más comunes en los compresores de refrigeración es la inundación; es decir, el regreso de refrigerante y/o aceite líquidos en grandes cantidades. Esto puede dañar los compresores, desde la dilución del aceite con refrigerante líquido hasta el “golpe de líquido”. Como es sabido, los líquidos no se comprimen y los compresores están diseñados para comprimir vapor únicamente, por lo que tienen muy poca tolerancia para el refrigerante o el aceite líquidos. La mayoría de los sistemas está expuesta a que les llegue por la línea de succión cierta cantidad de refrigerante o aceite líquidos, en especial los de baja temperatura. Si este flujo de líquido es pequeño o no muy frecuente, el compresor puede tolerarlo; pero si el flujo es grande y continuo, acabará con el compresor en muy corto tiempo. Según el punto donde se halle entre estas dos situaciones, el compresor puede estar operando durante meses o años y en forma repentina regresar suficiente líquido y fallar sin motivo aparente. En estos casos, la mejor protección es instalar un acumulador de succión.
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FIGURA 34. ACUMULADOR DEL TIPO DE TUBO EN “U”.
Los acumuladores han sido utilizados por décadas, primero en equipo original, y más recientemente como equipo instalado en el campo. Aunque se han tenido disponibles los datos de aplicación, su significado con respecto al acumulador y al funcionamiento del sistema nunca se ha aclarado. Los fabricantes se han visto obligados a evaluar cada modelo en términos del sistema en el cual se aplicará. La aplicación en el campo se ha basado primordialmente en seleccionar un modelo, cuyas conexiones sean de la misma medida de la línea de succión, y que el tamaño sea lo suficientemente grande para retener cerca de la mitad de la carga de refrigerante. En la actualidad no hay una clasificación estándar para los acumuladores. La exactitud de los datos de clasificación depende de la clase del equipo empleado para determinar dicha clasificación. El acumulador de succión deberá instalarse en la línea de succión, tan cerca como se pueda del compresor (mínimo 15 cm), para permitir una acción venturi completa. En sistemas de ciclo reversible, como el de las bombas de calor, el acumulador debe instalarse entre la válvula reversible y el compresor. En algunos casos, cuando se agrega un acumulador a un sistema ya existente, se presenta el problema de la falta de espacio en el gabinete. Esto tal vez requiera algo de tubería adicional, pero puede instalarse fuera del gabinete. Válvula reguladora IPR. La válvula reguladora de presión de evaporación IPR tiene la función de mantener una presión mínima predeterminada de evaporación sin importar los cambios repentinos de la presión de succión y carga térmica. La IPR también suele llamarse reguladora de flujo ascendente, ya que su función es controlar la presión antes de la válvula. Debido a ello, también se utiliza para el control de la presión de descarga en aplicaciones específicas (figura 35).
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FIGURA 35. VÁLVULA IPR.
Válvula reguladora OPR. La válvula reguladora de presión de salida o flujo descendente OPR tiene como función mantener con precisión una presión máxima predeterminada de salida. Su aplicación tiene la finalidad de proteger el compresor contra sobrecargas, que usualmente se presentan en el arranque inicial, después de un largo periodo de paro o después de un deshielo del evaporador (figura 36).
FIGURA 36. VÁLVULA OPR.
Válvula reguladora EPRB(S). La EPRB(S) es una válvula reguladora de presión del evaporador que se opera mediante piloto. Se surte con conexiones de cobre para facilitar la instalación en el sistema. La operación del piloto depende de la presión del lado de alta del sistema, la cual minimiza la caída de presión a través de la reguladora. Ésta normalmente es de construcción abierta, por lo que no requiere de operador manual para la evacuación del sistema. Hay disponible una versión con solenoide para bloquear la succión. Las reguladoras de la serie EPRB(S) se operan por medio de piloto y se diseñan para mantener una presión mínima predeterminada de entrada. Están disponibles en la versión S para aplicaciones de gas de deshielo (figura 37). 59
FIGURA 37. VÁLVULA REGULADORA EPRB(S).
Filtro deshidratador de succión. Durante mucho tiempo la pregunta era: ¿dónde es mejor instalar un filtro deshidratador, en la línea de líquido o en la línea de succión? Al avanzar en este análisis se hará evidente que sólo hay dos ubicaciones prácticas para la instalación de los filtros deshidratadores: la línea de succión y la línea de líquido. Como ya se mencionó, los componentes que más afectan los contaminantes son el compresor y la válvula de expansión. Es obvio que los filtros deshidratadores deban de instalarse cerca de estos componentes. Hace tiempo, la costumbre había sido instalar un filtro deshidratador en la línea de líquido para proteger la válvula de termoexpansión o el capilar, y en la línea de succión no se instalaba nada, o en algunas ocasiones se instalaba sólo un filtro de cartón o fieltro, pero sin desecante, y sólo temporalmente durante el arranque inicial del sistema, o para limpieza después de una quemadura, y luego era retirado.
6.
Tuberías de interconexión del sistema de refrigeración de la cámara frigorífica
Quizá el primer arte que aprende cualquier principiante de mecánico de refrigeración es el de soldar las tuberías y conexiones. El tendido de tubería es una tarea tan común que con frecuencia se soslaya la importancia crítica que tiene el funcionamiento correcto de cualquier sistema. Parecer elemental que en cualquier sistema de tuberías lo que entra en un lado de la tubería debe salir por el otro; sin embargo, en un sistema con tuberías mal diseñadas no es raro que un mecánico de servicio agregue litros de aceite al sistema y aparentemente desaparezcan sin dejar rastro; por supuesto, el aceite descansa en la parte inferior de los tubos del sistema, por lo general en el evaporador o en la línea de succión. Cuando se corrigen las tuberías o las condiciones de operación, el aceite retornará al compresor y esos mismos litros de aceite deben extraerse del sistema. Los componentes de un sistema de refrigeración están conectados por tres tuberías de refrigerante: la tubería de líquidos, que conecta el evaporador; la tubería de descarga, del compresor hacia el condensador, y la tubería de succión, del evaporador y de vuelta al compresor. La tubería de líquidos transporta el líquido a temperatura templada a alta presión 60
desde el condensador hacia la válvula de expansión termostática. La tubería de descarga por lo general es más pequeña que la de succión. La tubería de descarga lleva el vapor caliente a alta presión del compresor hacia el condensador. La tubería de succión lleva el vapor de baja presión y frío del serpentín del evaporador a la entrada del compresor.
6.1
Principios básicos
Al instalarlas deberán cuidarse ciertas funciones básicas de las tuberías para refrigeración: 1. 2.
3. 4. 5.
6.
6.2
La tubería debe asegurar un suministro apropiado de refrigerante al evaporador. Los tamaños seleccionados deben ser prácticos, sin una caída excesiva de presión y al mismo tiempo mantener una velocidad suficiente para que el aceite vuelva con el vapor refrigerante. La tubería debe impedir que queden atrapadas o se acumulen cantidades excesivas de aceite lubricante en cualquier parte del sistema. En todo momento el compresor debe estar protegido contra la pérdida de aceite lubricante. Pudiera requerirse un separador del lubricante en la tubería de descarga. Debe eliminarse o impedirse la entrada de émbolos líquidos de refrigerante y lubricante al compresor durante la operación o su marcha en vacío. En sistemas armados en el campo se recomienda una unidad de filtro deshidratador en la tubería de líquidos. Es importante conservar un sistema limpio y seco. Pudiera requerirse un acumulador de succión.
Materiales de tuberías de refrigerante
La mayor parte de las tuberías empleadas en los sistemas de refrigeración se fabrica de cobre. En el negocio de la refrigeración el tamaño de las tuberías se expresa en función de su diámetro externo, en tanto que en plomería se identifican con el diámetro interior nominal. La tubería de cobre utilizada en las instalaciones del sistema de refrigeración de las cámaras frigoríficas es del tipo flexible y rígido. Los tubos flexibles no requieren de codos para sus curvas; se requiere de un doblatubo para darles los grados de doblez que se requieran, mientras que los tubos rígidos requieren de conexiones para que tengan dobleces de 45 o 90°.
6.3
Clasificación de las tuberías de cobre utilizadas en refrigeración
La tubería de cobre tiene tres clasificaciones: K, L y M, con base en el espesor de su pared: K: pared gruesa; aprobada para refrigeración. L: pared mediana; aprobada para refrigeración. M: pared delgada; no se utiliza en refrigeración. La tubería de pared delgada tipo M no se utiliza en conductos para refrigerante presurizados, ya que no tiene suficiente espesor de pared para cumplir con los códigos de seguridad. Sin embargo, se emplea en líneas de agua, drenajes de condensados, y otros requerimientos relacionados del sistema.
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La tubería de pared gruesa tipo K está diseñada para uso especial, donde se pudieran esperar condiciones anormales de corrosión y fricción. La de tipo L es más frecuente para uso de refrigeración y se encuentra en el comercio con mayor facilidad.
6.4
Aislamiento de tuberías de succión
El aislamiento en la tubería de succión es un requisito absoluto. Con ello se elimina lo siguiente: 1. 2.
6.5
Sudado de tubería de succión. El agua que se condensa sobre la tubería de succión puede caer sobre los ocupantes y dañar pisos, techos, muebles y equipo electrónico. Alta ganancia en temperatura a la succión. Los conjuntos del compresor con motor hermético y semihermético se enfrían por gas de succión. Así, mientras menor sea la temperatura del gas en la succión de retorno, mejor será la eliminación de calor del motor y más bajas la temperatura de operación del motor y la de descarga del compresor; también, una temperatura inferior del aceite permite una mejor lubricación y eliminación del calor en los cojinetes. Todo esto promueve una vida más larga del compresor.
Aislamiento de la tubería de líquidos
Normalmente no se utiliza aislamiento en la tubería de líquidos, ya que mientras mayor sea la pérdida de calor de la tubería menor será la temperatura del líquido que entra al dispositivo de reducción de presión, y menor gas emergente se producirá en el sistema. Sin embargo, cuando la tubería de líquidos pasa por un espacio caliente, como un ático, puede requerirse aislamiento en la tubería de líquidos para evitar que hierva antes de llegar a la válvula de expansión termostática. Generalmente, la tubería de líquidos no está aislada. Sin embargo, hay excepciones. Si se utiliza un intercambiador de calor de la tubería de líquidos a la succión con el propósito de no perder subenfriamiento, es deseable aislarla. También cuando el condensador cuenta con un serpentín para el subenfriamiento del refrigerante líquido es muy importante aislar la tubería.
7.
Refrigerantes utilizados en cuartos fríos
Un gas refrigerante es una sustancia capaz de absorber y transportar grandes cantidades de calor; lo puede hacer debido a que cambia de estado. El líquido absorbe calor cuando tiene una baja presión y cambia de fase (líquido a vapor), y lo libera cuando está en alta presión y en fase gaseosa. En la refrigeración mecánica se requiere un proceso que pueda transmitir grandes cantidades de calor, económica y eficientemente, y que pueda repetirse en forma continua. Los procesos de evaporación y condensación de un líquido son, por lo tanto, los pasos lógicos en el proceso de refrigeración. Un refrigerante debe satisfacer dos importantes requisitos:
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1. 2.
Debe absorber el calor rápidamente, a la temperatura requerida por la carga del producto. El sistema debe usar el mismo refrigerante constantemente, por razones de economía y para el enfriamiento continuo.
No existe el refrigerante perfecto, y hay una gran variedad de opiniones sobre cuál es el más apropiado para aplicaciones específicas.
7.1
Clases de refrigerantes
Existen muchos tipos de refrigerantes, algunos de ellos se usan en forma habitual. En las primeras instalaciones de refrigeración se empleaban, por lo general, amoniaco, bióxido de azufre, propano, etano y cloruro de etilo, los cuales aún se usan en varias aplicaciones. Sin embargo, debido a que estas sustancias son tóxicas, peligrosas o tienen características no deseadas, han sido reemplazadas por otras creadas especialmente para usarse en refrigeración. En trabajos a temperaturas extrabajas, o en instalaciones con grandes compresores centrífugos, se usan refrigerantes especiales, pero en equipo de refrigeración para cámaras frigoríficas, tal vez se trabaje con clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, mezclas zeotrópicas, mezclas azeotrópicas o hidrofluorocarbonos. Muchos refrigerantes que se usan en la actualidad contienen carbono, flúor, cloro y, en algunos casos, hidrógeno. La excepción son el amoniaco y los HFC (hidrofluorocarbonos). Los clorofluorocarbonoS (CFC). Como su nombre lo indica, los clorofluorocarbonos (CFC) consisten en cloro, flúor y carbono. Como no contienen hidrógeno, los refrigerantes CFC son químicamente muy estables, inclusive cuando se liberan a la atmósfera. Pero como contienen cloro en su composición están dañando la capa de ozono. Permanecen en la atmósfera de 60 a 1700 años. En la actualidad quizás algunas cámaras frigoríficas están trabajando con refrigerante 12 (R-12) o refrigerante 502 (R-502), aunque hoy nuestro país tiene el compromiso de eliminar el consumo al 100% de estas sustancias para el año 2010, ya que dañan la capa de ozono debido a su contenido de cloro. Actualmente se ha reducido en más de 90% el consumo, y un logro importante es que, a partir de septiembre del 2005, en México ya no se producen estas sustancias. Los hidroclorofluorocarbonos (HCFC).- Los refrigerantes hidroclorofluorocarbonos (HCFC) son la segunda categoría que está vigente actualmente. Aunque contienen cloro, que daña la capa de ozono, los refrigerantes HCFC también contienen hidrógeno, que los hace químicamente menos estables una vez que suben a la atmósfera. En países en desarrollo está permitido su uso hasta el año 2040. El R-22 es un ejemplo de un refrigerante HCFC que se ha utilizado en todo el mundo por muchos años. En la actualidad existen muchas cámaras frigoríficas que están trabajando con este refrigerante debido a sus características a bajas temperaturas de evaporación. Mezclas zeotrópicas. Se identifican por un número de tres cifras que comienza con el número 4, seguido de una letra mayúscula para diferenciar diversas proporciones de mezcla. 63
Las forman dos o más sustancias simples o puras, que al mezclarse en las cantidades preestablecidas generan una nueva sustancia, la cual tiene temperaturas de ebullición y condensación variables. Para estas mezclas se define el punto de burbuja como la temperatura a la cual se inicia la evaporación, y el punto de rocío como la temperatura a la cual se inicia la condensación. También se requiere definir otras características, como el fraccionamiento, que es el cambio en la composición de la mezcla cuando ésta cambia de líquido a vapor (evaporación) o de vapor a líquido (condensación), y el deslizamiento de la temperatura, que es el cambio de temperatura durante la evaporación debido al fraccionamiento de la mezcla. Ejemplos: R-404A, R-407C, R-401A, R-401B o R-409A. Mezclas azeotrópicas. Así se denominan las mezclas de dos o más componentes de diferente volatilidad, las cuales, al utilizarlas en un sistema de refrigeración, no cambian su composición ni su temperatura de saturación al hervir en el evaporador, o se condensan a una presión constante. La composición del líquido es la misma que la del vapor. Las mezclas azeotrópicas pueden inclusive destilarse, sin que cambie su composición. El prefijo a antes de la palabra zeótropo es de raíz latina y significa una negación, por lo que la palabra azeótropo se puede interpretar como que “no cambia al hervir”. Al combinar los componentes, la mezcla resultante se comporta en muchas maneras como si fuera un solo refrigerante puro, con una sola temperatura de saturación correspondiente a una presión dada. A las mezclas azeotrópicas que se comercialicen deberá asignárseles un número de identificación progresiva de la serie 500. El refrigerante de mezcla azeotrópica más empleado en cámaras frigoríficas es el R-507. Hidrofluorocarbonos (HFC). Éstos son sustancias que contienen hidrógeno, flúor y carbono. No contienen cloro y por consiguiente no dañan la capa de ozono; su PAO es igual a cero. El HFC de uso habitual en nuestro país es el R-134A. Este refrigerante ha sido seleccionado como el refrigerante alternativo para reemplazar al CFC-12 o al R-12 en cámaras frigoríficas para temperatura media.
7.2
Código de colores para los cilindros de refrigerantes
Los contenedores de refrigerantes, ya sea a granel, en tambores, latas o cilindros retornables o desechables, se codifican con algún color. Hace algunas décadas los fabricantes de refrigerantes no tenían unificados los colores. Luego, se estandarizó un código mundial de colores que los fabricantes adoptaron, aunque no era un método oficialmente reconocido para identificar el contenido del cilindro, como sucedía con otros gases industriales, como el nitrógeno, el acetileno, el oxígeno, etcétera. En años recientes, con el surgimiento de una gran cantidad de nuevos refrigerantes para reemplazar a los CFC y algunos HCFC, la codificación de colores no es arbitraria. La mayoría de los fabricantes se apega a los lineamientos establecidos por el ARI (Air Conditioning and Refrigeration Institute) para la asignación de colores a los contenedores de refrigerantes.
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Esta codificación permite a los técnicos y contratistas identificar rápida y fácilmente el refrigerante por el color del contenedor, lo que evita mezclar accidentalmente diferentes refrigerantes en un sistema. No obstante, siempre debe leerse la etiqueta e identificar el contenido antes de utilizarlo. A continuación, la tabla 2 muestra una lista de los refrigerantes más populares; incluye algunos que ya están descontinuados y también algunos de los nuevos.
•
Sistema comparativo PANTONE.
TABLA 2. CÓDIGO DE COLORES PARA LOS CONTENEDORES DE ALGUNOS REFRIGERANTES COMUNES.
8.
Lubricantes en el sistema de refrigeración de cámaras frigoríficas
Los compresores de refrigeración requieren de un lubricante que, además de mantener aceitadas sus partes mecánicas, sirva como barrera para separar el gas del lado de la descarga del de la succión. También actúa como medio enfriante, transfiriendo el calor de los bujes, y de todos los elementos del mecanismo del compresor, al cárter, de donde es enviado a las paredes del compresor. Generalmente, mientras se tenga una mayor viscosidad en el lubricante, será mejor el sellado y menor el nivel de ruido. En un sistema hermético o semihermético, en donde el motor eléctrico es expuesto al gas refrigerante y al aceite, se requiere de un lubricante con propiedades dieléctricas. El refrigerante va transportando una pequeña porción de lubricante a lo largo del sistema de refrigeración. Este lubricante debe regresar al compresor rápidamente y ser capaz de fluir en bajas temperaturas, estar libre de partículas suspendidas, o de elementos tales como la cera, que pudieran tapar el control de flujo, o quedarse depositadas en el evaporador y afectar la transferencia de calor. En el sistema hermético, el lubricante sólo debe de cargarse una vez y debe durar toda la vida del compresor. La estabilidad química requerida –en la presencia de gas refrigerante, metales, barniz aislante del motor eléctrico del compresor y contaminantes– es tal vez la característica 65
que hace diferentes a los lubricantes para sistemas de refrigeración de los que se usan en otras aplicaciones.
8.1
Lubricantes minerales
Los lubricantes minerales, obtenidos por destilación del petróleo, deben seleccionarse especialmente para: • • • • • •
•
Soportar diversas condiciones de trabajo. Ser un excelente lubricante a altas temperaturas. Permanecer estable en un amplio rango de temperaturas. Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante (miscibilidad) de manera que la proporción de aceite que viaja por el sistema, transportado por el gas refrigerante, permanezca unido a él y regrese al cárter del compresor. Tener un índice de viscosidad alto, sin que al bajar su temperatura en el evaporador aumente su viscosidad y tienda a quedarse atorado en él, separándose del refrigerante que vuelve al compresor. Tener un punto de floculación bajo (temperatura a la cual el componente parafínico de un aceite mineral se solidifica, depositándose como sedimento, lo cual invariablemente se produce en el dispositivo de expansión, creándose, como consecuencia, una restricción al flujo de refrigerante, que puede llegar a convertirse en obstrucción permanente). Tener higroscopicidad, definida como la capacidad de retener humedad mediante la interacción de fuerzas de atracción molecular de una sustancia con el agua.
Éstas son las principales propiedades que se deben buscar en un aceite lubricante de refrigeración. Los sistemas de refrigeración que utilizan refrigerantes CFC y CFC trabajan con aceite mineral.
8.2
Lubricantes sintéticos tipo alquilbenceno
Los lubricantes sintéticos tipo alquilbenceno, debido a sus características sobresalientes en propiedades lubricantes y sobre todo a su alta estabilidad química y térmica, y a la ausencia de parafinas, han sustituido a los aceites minerales en sistemas que funcionan con gases CFC o HCFC. El hecho de que sean altamente higroscópicos es considerado por los fabricantes de compresores como una variable manejable. Esto mediante la implementación de medidas de control de humedad durante la producción y carga del lubricante, así como la creación de las condiciones aceptables en un sistema, para alcanzar niveles de deshidratación máximos, que se logran mediante el empleo de filtros secadores de suficiente capacidad, y un efectivo procedimiento de deshidratado del sistema mediante un proceso de alto vacío.
8.3
Lubricantes sintéticos tipo polioléster
Los lubricantes sintéticos denominados polioléster son muchísimo más higroscópicos que los aceites minerales, aun comparados con los sintéticos tipo alquilbenceno. Sus niveles de saturación de humedad son del orden de 1000 partes por millón (ppm), en comparación con 100 ppm de los aceites minerales y 200 ppm de los alquilbencenos. Por lo tanto, las precauciones 66
necesarias durante su carga, así como los niveles de humedad requeridos, son igualmente estrictos y deben de emplearse métodos controlados con cuidado durante su uso. •
• • •
8.4
Al abrir una lata de aceite polioléster se debe utilizar, de inmediato, todo su contenido, vaciándolo en el interior del sistema sin pérdida de tiempo, y proceder a hacer el vacío al sistema, debido a que el solo contacto del lubricante con el aire atmosférico provoca que sus niveles de humedad aumenten por encima de los valores tolerables para el sistema de refrigeración. No se debe cargar el sistema usando un embudo, sino mediante una bomba de aceite, ya que sólo se dispone de 12 minutos antes de que el aceite se vuelva húmedo. De quedar algo de aceite en el interior de la lata, deberá desecharse. Si se excede el tiempo con el sistema abierto, una vez que el lubricante se vuelve húmedo es irreversible el proceso, ya que el enlace que se forma entre la humedad y el lubricante es a nivel molecular, es decir, que ni con el vacío ni con los deshidratadores se podrá recomponer.
Compatibilidad de refrigerantes con aceites lubricantes
MO: aceite mineral AB: aceite alquilbenceno POE: aceite polioléster
9.
Controles eléctricos usados en cámaras frigoríficas
Los circuitos eléctricos de control pueden ser muy sencillos o extremadamente complicados, dependiendo de los requisitos de control de un sistema en particular. La función básica de la mayoría de los dispositivos de control consiste en conectar o interrumpir un circuito eléctrico que controla un contactor, una bobina solenoide o alguna otra parte eléctrica del sistema. Se encuentran en el mercado controles que conectan o interrumpen un
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circuito al subir o bajar la presión o la temperatura. El tipo de acción requerido depende de la función del control y del medio que ha de controlarse. El punto en el que un control cierra un contacto y establece un circuito se llama punto de conexión. El punto en el que un control interrumpe el circuito (abre su contacto) se llama punto de desconexión. La diferencia entre los puntos de conexión y desconexión se conoce como el diferencial. Un diferencial muy pequeño mantiene un control preciso, pero puede motivar ciclos cortos en el compresor. Un diferencial grande proporcionará un mayor ciclo de funcionamiento, pero tal vez produzca fluctuaciones en la presión o temperatura que está siendo controlada. Por lo tanto, el diferencial de funcionamiento normal debe ser un valor intermedio. El diferencial puede ser fijo o ajustable, según sea la construcción del control. El ajuste varia según el tipo y el fabricante. En ciertos controles, los puntos de conexión y desconexión pueden colocarse en los puntos deseados. En muchos controles de presión, el diferencial es ajustable y ello afecta el punto de conexión y desconexión.
9.1
Controles de voltaje de línea y bajo voltaje
Los controles del voltaje de línea están diseñados para funcionar al mismo voltaje que el que ha sido suministrado al compresor. Comúnmente se utilizan los controles a 110 y 220 voltios, encontrándose también controles a 440 voltios, aunque éstos rara vez se utilizan debido al peligro que representan. Los códigos locales con frecuencia exigen controles de bajo voltaje, para esto se utiliza un transformador en el circuito de control que reduce el voltaje de la línea al voltaje requerido por el control, y que normalmente es de 24 voltios.
9.2
Selección del sistema de control
El tipo de controles seleccionados para cualquier sistema dependerá de muchos factores: antigüedad del equipo, tamaño, ubicación de sus componentes, costo relativo, e incluso las preferencias del diseñador. Las unidades más antiguas en la clase pequeña y de tamaño medio casi siempre utilizan controles eléctricos. Existe una preferencia hacia los controles electrónicos en vista de su costo bajo, precisión y de las características adicionales de rendimiento que son capaces de llevar acabo. Independientemente del tipo de control, la función que se realiza puede ser la misma. Un tipo distinto de control puede realizar la misma función de una manera diferente. La disponibilidad de los chips microprocesadores ha incrementado de manera significativa la popularidad de los controles de estado sólido. Un minúsculo chip contiene todo un sistema de control, el cual reemplaza circuitos completos que antes utilizaban dispositivos electromecánicos. Además, dichos chips son muy eficientes en el uso de la energía y consumen mucho menos energía que los dispositivos que han reemplazado. El técnico que está planeando dar servicio a una amplia variedad de equipo de refrigeración debe estar familiarizado con los sistemas de control eléctrico y electrónico. Ambos tipos de 68
control son comunes en trabajos de tamaños pequeño y mediano, que constituyen la parte más importante del mercado. Termostato. Un termostato actúa para conectar o interrumpir un circuito en respuesta a un cambio en temperatura. Existen numerosos tipos de termostatos mecánicos, que van desde un simple interruptor bimetálico a interruptores múltiples que actúan con la señal de bulbos sensibles remotos. Los termostatos tienen un punto de control fijo o bien son ajustables. Normalmente, un termostato de refrigeración cerrará su circuito con una elevación de la temperatura y lo interrumpirá con un descenso de ésta. Presostato de baja presión. El presostato de baja presión tiene dos aplicaciones en refrigeración: protección contra cargas bajas y control de temperatura en el espacio refrigerado. Este presostato se emplea como protección en una carga baja ajustando el control de modo que se abran los contactos cuando exista un valor por debajo de la presión de funcionamiento normal del evaporador. Este es un control electromecánico, la conexión mecánica se conecta al lado de baja presión del compresor. También se puede conectar a la tubería o válvula de servicio de succión. La conexión eléctrica se conecta en serie con el compresor; el presostato controla el paro y arranque a través de un relevador. Este tipo de control se puede ajustar para que el compresor pare y arranque en respuesta a la presión (para evitar que trabaje en vacío). Algunos técnicos conectan el control de baja presión para realizar el ciclo bomba fuera (recuperar el refrigerante del evaporador cuando el termostato abre sus contactos). En el comercio estos controles se encuentran de tipo individual o dual con el control de alta presión. Presostato de alta presión. Un control de alta presión es sensible a la presión de descarga del compresor y normalmente se utiliza para parar el compresor si se presenta una presión excesiva. Deberá utilizarse el control adecuado de alta presión para el tipo de refrigerante del sistema, puesto que el límite de presión permisible varía según los diferentes refrigerantes. Un control de alta presión cierra un contacto al bajar la presión y lo abre cuando aumenta. Existen controles de restablecimiento manuales o automáticos, dependiendo de la elección del funcionamiento deseado del sistema. Este control también es electromecánico; la conexión mecánica se conecta en el lado de alta presión del compresor; además, se puede conectar en la tubería o válvula de servicio de descarga. La parte eléctrica se conecta en serie con el control de baja presión, termostato y relevador para proteger al compresor de daños probables si presenta altas presiones. Estos tipos de controles se ajustan a la presión que se requiere que abra sus contactos. Control para el ciclo del ventilador del condensador. Con el fin de mantener constante la presión de condensación en unidades enfriadas por aire durante condiciones de baja temperatura ambiente, se utiliza frecuentemente un control de presión que interrumpe el circuito del ventilador del condensador al bajar la presión de condensación y lo conecta al subir ésta. Con frecuencia este control se define como un control de alta presión de acción inversa, puesto que actúa en forma inversa que un control de alta presión normal.
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Control de seguridad de presión de aceite. Se han creado controles especiales de presión con el fin de proteger al compresor contra la pérdida de presión de aceite; el control diferencial electromecánico se muestra en la figura 38.
FIGURA 38. COLOCACIÓN DEL CONTROL DE SEGURIDAD DE PRESIÓN DE ACEITE.
El control actúa mediante la diferencia de presiones de la salida de la bomba de aceite y la presión del cárter. La diferencia entre estas dos presiones es la presión neta del aceite lubricante, puesto que la presión de entrada de la bomba de aceite es siempre la presión del cárter. Los controles de seguridad de presión de aceite son de tipo ajustado o fijo; sin embargo, se prefiere el tipo fijo para evitar dificultades por el ajuste inadecuado. Si la presión del aceite desciende por debajo de los límites de seguridad, el control interrumpe el circuito para detener el compresor. Como una precaución adicional se agrega un circuito de retardo para demorar la acción del control durante un periodo hasta de 2 minutos, lo que permite al compresor levantar la presión del aceite en el arranque sin que se produzca interrupciones. Estos controles se instalan en compresores de altas revoluciones que requieren de una bomba de aceite para lubricar todas las partes en movimiento del compresor abierto y semihermético. La parte eléctrica se conecta en serie con la bobina del contactor del compresor (figura 39).
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FIGURA 39. CONEXIÓN ELÉCTRICA DEL CONTROL ELECTROMECÁNICO DE SEGURIDAD DE PRESIÓN DE ACEITE.
Control electrónico de presión de aceite Sentronic+. El control de seguridad de presión de aceite Sentronic+ utiliza un sensor de presión y un módulo electrónico para medir con precisión la presión diferencial de la bomba de aceite (figura 40). Las fuentes de fuga más comunes (fuelles, tubos capilares y conexiones de presión) se eliminan utilizando el control Sentronic+. El sensor de presión de aceite está montado directamente en la bomba de aceite del compresor. El sensor Sentronic+ mide la presión diferencial de la bomba de aceite y tiene un contacto interno que se abre al producirse bajas presiones de aceite, por lo que el módulo de control electrónico Sentronic+ inicia el conteo del reloj temporizador. Si la presión de aceite llegase a menos de 7 a 9 PSID por un periodo de dos minutos, el módulo Sentronic+ abrirá el contacto normal cerrado del circuito de control y apagará el compresor. El Sentronic+ graba un registro de baja presión de aceite, y también apagará el compresor si la presión de aceite fluctuase entre niveles aceptables y bajos (indicado mediante un LED que se alterna entre rojo y verde), o si la baja presión de lubricación se registrase por un tiempo de 60% o más de un ciclo de funcionamiento. Además, el Sentronic+ tiene una memoria que retiene los niveles de presión de aceite hasta por un minuto durante una caída de energía.
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FIGURA 40. CONTROL ELECTRÓNICO DE PRESIÓN DE ACEITE.
Un disparo del control de seguridad de presión de aceite indica que el sistema ha estado funcionando sin una lubricación adecuada por demasiado tiempo. Los disparos repetidos de este control son una clara indicación de que algo en el sistema requiere de una atención inmediata. En un sistema bien diseñado no deberían ocurrir disparos de este control, y los disparos repetidos no deberían aceptarse como una parte normal de la operación del sistema. Interpretación del LED (diodo emisor de luz). El Sentronic+ cuenta con un LED como ayuda visual para el diagnóstico de problemas de presión de aceite. Esta sección explica la información que dicho LED suministra. LED verde El compresor tiene suficiente presión de aceite. LED rojo El compresor está experimentando insuficiente presión de aceite. LED rojo/verde alternante El compresor está experimentando una presión de aceite errática, lo que indica un posible problema en el sistema. LED apagado El circuito de control no está energizado. Revise si hay tensión entre L y M. La figura 41 muestra un modelo de control Sentronic con la conexión eléctrica que se debe realizar con el resto del circuito eléctrico del equipo.
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FIGURA 41. CONEXIÓN ELÉCTRICA DEL CONTROL SENTRONIC.
Transformador. Un transformador es un dispositivo eléctrico para transferir energía de un circuito a otro a una diferente tensión por medio de inducción electromagnética. Los transformadores se utilizan habitualmente en los circuitos de control para disminuir la tensión de la línea a la requerida para el circuito de control. En el transformador no existen partes móviles y su acción la determina el devanado de sus bobinas. La selección de los transformadores del circuito de control puede afectar vitalmente el funcionamiento y vida de muchos componentes eléctricos de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado. Un transformador inadecuado, que suministre un voltaje anormalmente bajo al circuito de control, producirá un funcionamiento inadecuado de los contactores, arrancadores y motores debido a que los controles vibran o se pegan, las bobinas se queman o fallan los contactos en su cierre. Es importante calibrar bien los transformadores, puesto que cualquiera de estas condiciones puede producir un fallo eventual del sistema y el posible deterioro del compresor. Si el transformador seleccionado es de tamaño adecuado deberá tenerse cuidado en evitar una excesiva caída de tensión en un circuito de control de bajo voltaje. La utilización de un sistema de 24 voltios con un termostato remoto requiere instalar entre el transformador y el termostato un cable de suficiente capacidad para conducir la corriente.
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Relevadores. Un relevador consiste en un juego de contactos junto con un mecanismo de bobina magnética que controla la posición del contacto. Los controles pueden estar normalmente abiertos o cerrados cuando está energizada la bobina. Un relevador dado puede tener de uno a cinco o más juegos de contactos. Cuando la bobina se activa los contactos cierran o abren varios circuitos según se desee. Un relevador puede utilizarse para controlar una carga de gran intensidad por medio de un circuito piloto, lo que permite la combinación de controles de circuitos separados o para cualquier aplicación que requiera un control a distancia. La mayoría de los relevadores es de tipo potencial y actúa cuando se energiza su bobina con el voltaje apropiado. Relevadores de retardo. Algunos relevadores se construyen con una acción de retardo, de modo que se energicen durante cierto tiempo predeterminado sin que la bobina magnética accione los contactos. Normalmente este retardo no es ajustable, sin embargo se fabrican relevadores con periodos variables de retardo. Este tipo de relevadores puede utilizarse en motores de arranque bipartidos, para evitar un corto circuito, o en otras aplicaciones especiales. Contactor. Éste es un dispositivo a través del cual pasa la corriente de carga, y que abre y cierra el circuito para arrancar o detener el motor del compresor, condensador, evaporador, etc. El contactor no dispone de elementos protectores, sólo se compone de unos juegos de platinos y la bobina de retención. La tensión de la bobina de retención del contactor varía según la aplicación que se le dará; en el mercado hay de 24, 120, 220 y 440 voltios. También el tamaño del contactor dependerá de la corriente que pasará a través de los platinos. Los contactores tipo NEMA, para usos generales, se construyen para soportar el empleo industrial más severo y están diseñados para una vida mínima de 2,000, 000 de ciclos. Como estos contactores tienen que adaptarse a cualquier uso, se los dota de un factor de seguridad y, por consiguiente, son grandes y costosos. Para las aplicaciones de refrigeración resulta muy adecuada una vida de 250,000 ciclos, por lo que la construcción puede ser más ligera y por ello más barata. Con el fin de satisfacer las necesidades de la industria de la refrigeración, los fabricantes de equipo eléctrico han diseñado contactores específicos. Estos contactores, calculados en amperios, si se eligen adecuadamente para la carga resultan más económicos que el contactor para usos generales. Dado que los contactores del compresor con frecuencia están sujetos a una rápida repetición de ciclo, los contactores deben ser lo suficientemente grandes para que disipen el calor de forma satisfactoria y así evitar el calentamiento del contactor. El calentamiento de los contactores puede causar que se peguen los contactos, o que operen en una fase, lo que causaría una falla del motor aun cuando los protectores del motor accionen y abran el circuito de control. Arrancadores magnéticos. Un arrancador es sólo un contactor con elementos protectores del motor montados en la misma caja. Es importante reconocer que los fusibles e interruptores con caja de fusibles están diseñados sólo para proteger al circuito y no protegen al motor contra sobrecorriente. Por lo tanto, a menos que el motor esté equipado con protección térmica por sobrecarga, separado de la protección por sobrecorriente, deberá protegerse contra sobrecorriente en el circuito de cada motor. Para satisfacer la necesidad por protección de 74
sobrecorriente, muchos arrancadores magnéticos vienen equipados con relevadores de sobrecarga. El relevador de sobrecarga consiste esencialmente de dos partes: un elemento calentador instalado en el circuito del motor, y un conjunto de contactos instalados en el circuito de la bobina de sostén. Si el motor está sujeto a una sobrecorriente sostenida, la temperatura del elemento calentador rebasará lo normal y el exceso de calor cedido por el calentador causará la combadura de un elemento bimetálico (o la fusión de una aleación especial de un metal), la cual abre los contactos de sobrecarga en el circuito de la bobina de sostén. Esto desenergiza la bobina de sostén, que a su vez desconecta el motor de la fuente de potencia. La acción del relevador de tiempo presente en el relevador de sobrecarga evita tropiezos durante el periodo de arrancado del motor y las sobrecargas momentáneas.
9.3
Servicio monofásico
Prácticamente en todas las residencias se utiliza corriente monofásica. Cualquier aparato eléctrico que opere a 120 V es monofásico. El servicio más común proporcionado a pequeños usuarios residenciales y comerciales es el monofásico de 230 V, 60 Hz. El sistema utiliza tres hilos, dos vivos y uno neutro conectado a tierra. Los equipos de refrigeración se fabrican para que funcionen satisfactoriamente a voltajes de más o menos 10% del voltaje nominal, a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, si el equipo es de 220 V de voltaje nominal, el equipo deberá operar a cualquier voltaje entre 198 y 242 V. El equipo de refrigeración tiende a operar más satisfactoriamente a máximo voltaje que a uno mínimo. La compañía de servicio eléctrico intenta mantener un voltaje en la carga en un margen de más o menos 10%. A la hora de carga pico, es decir, máxima, el voltaje en línea puede reducirse hasta cerca del mínimo permitido. En caso de que haya problemas de voltaje, en ese momento deberán medirse los voltajes de línea en la carga de refrigeración.
9.4
Servicio trifásico
Los sistemas trifásicos suelen utilizarse en grandes instalaciones comerciales e industriales. Ahí los transformadores tienen tres terminales vivas con energía y una terminal neutra. Este tipo de alimentación de energía se obtiene a partir de una conexión del secundario del transformador en delta. Se obtiene energía trifásica a 220 V usando las tres terminales vivas. La energía monofásica a 220 V se obtiene conectándose a dos de las terminales vivas. La energía monofásica a 120 V se consigue al conectarse a cualquiera de las terminales vivas y al neutro en el punto medio.
9.5
Centro de carga
La parte principal de un circuito eléctrico de una cámara de refrigeración es el centro de carga, en él se encuentran todos los accesorios de potencia que controlan el paso de corriente al 75
motor del compresor. Por lo regular, ahí se instalan las líneas eléctricas que se distribuirán entre los accesorios eléctricos que trabajan en una cámara de refrigeración. Es una caja que recibe las tres líneas vivas de corriente eléctrica y las conexión de tierra; en el interior tiene tres placas de donde se derivarán las demás líneas aisladas para maniobrar el paso de corriente.
9.6
Dispositivos de protección de los circuitos eléctricos
Los circuitos eléctricos deben protegerse de la sobrecarga. Si circula demasiada corriente por el circuito, los conductores y componentes se sobrecalentarán, lo que los dañará y favorece la posibilidad de incendio Normalmente, los circuitos se protegen mediante fusibles o disyuntores. Fusibles. Accesorios sencillos, la mayoría contiene en su interior una tira de metal cuya resistencia es superior a la de los conductores en el circuito. Este metal tiene, además, un punto de fusión relativamente bajo. Debido a su elevada resistencia se calienta mucho más rápidamente que el conductor. Cuando la intensidad de la corriente sobrepasa el valor especificado del fusible se funde el metal interior y abre el circuito. Fusible tipo cartucho. En tensiones de 230 V y 60 A se usan los fusibles tipo cartucho. Desde 60 a 600 A se emplean los cartuchos de tipo cuchilla. Los fusibles tipo cartucho están dimensionados en relación con el amperaje para evitar el empleo de fusibles de calibre inadecuado. La mayoría de estos fusibles incorpora un material especial apagaarcos alrededor del elemento, así se evita la formación de un arco eléctrico cuando ocurre un cortocircuito muy fuerte. Este tipo de protección se utiliza en los circuitos de control de bajo voltaje. Disyuntores (cortacircuitos automáticos). Un disyuntor actúa simplemente como interruptor y también abre un circuito eléctrico cuando ocurre una sobrecarga. En las más modernas instalaciones se emplean disyuntores en lugar de fusibles para proteger los circuitos eléctricos. Los disyuntores utilizan dos métodos para proteger los circuitos. Uno es la tira de bimetal que se calienta al soportar una sobrecarga y dispara el disyuntor, lo que abre el circuito. El otro sistema consiste en una bobina magnética que activa el disyuntor abriendo el circuito cuando existe un cortocircuito o una sobrecarga excesiva de intensidad en lapso muy corto.
9.7
Capacitor de arranque
Los condensadores de arranque están diseñados para funcionar únicamente de modo intermitente y tienen una elevada capacidad en MFD. Su construcción es del tipo electrolítico con el fin de obtener una elevada capacidad. A los capacitares de arranque se les debería suministrar una resistencia de descarga firmemente conectada y soldada a sus terminales. El empleo de capacitares sin estas resistencias provoca que se peguen los contactos del relevador y/o un erróneo funcionamiento de éste, en especial cuando es posible que ocurran ciclos cortos. Esto se debe a la descarga del capacitor de arranque a través de los contactos del relevador cuando éstos se cierran, por lo que sigue un ciclo de funcionamiento muy corto. La resistencia
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permitirá que la carga del capacitor se descargue a través de ella rápidamente, evitando que se produzcan arcos entre los contactos y que se caliente el relevador.
9.8
Capacitor de funcionamiento (trabajo)
Los capacitores de funcionamiento están conectados en forma continua al circuito de operación y normalmente son del tipo de aceite. La capacitancia del capacitor de funcionamiento es muy inferior a la del de arranque; primero tiene un voltaje, a través de sus terminales, mayor que el voltaje de la línea, motivado por el voltaje generado en el devanado de arranque del motor. El devanado de arranque de un motor se dañará si se produce un cortocircuito o se conecta a tierra el capacitor de funcionamiento. Normalmente, este daño puede evitarse conectando de forma adecuada las terminales del capacitor de funcionamiento.
9.9
Motores eléctricos utilizados en cuartos fríos
En la industria de la refrigeración se emplean motores de corriente eléctrica (alterna), monofásicos, bifásicos y trifásicos de diferentes tipos para impulsar compresores, bombas y ventiladores. El rango de tamaño de los motores monofásicos y bifásicos va desde cerca de 1/20 de hp hasta 10 hp, mientras que con motores trifásicos los tamaños varía desde aproximadamente 1/3 hp, aunque es raro emplear motores de capacidad menores a 1 hp. Cuando se dispone de línea trifásica resulta preferible usar motor bifásico o trifásico en lugar monofásico cuando no se trata de potencia fraccionaria, esto debido a su gran simplicidad y bajo costo. Prácticamente toda la energía en México está generada a 60 hertz, corriente alterna trifásica, y se suministra al usuario como corriente alterna de una, dos y/o tres fases. Los voltajes disponibles en cada punto de utilización dependen del tipo de conexión del transformador. En áreas donde el consumo de potencia es sobre todo monofásico de bajo voltaje, los transformadores se conectan en estrella, de modo que la carga de bajo voltaje se distribuya equitativamente entre los tres transformadores. Casi todos los motores trabajan con sobrecargas pequeñas por periodos razonables, sin que haya peligro alguno. Sin embargo, ya que el calor generado en el motor aumenta a medida que se incrementa la carga en el motor bajo condiciones de sobrecarga, causará una excesiva temperatura en el devanado y acortará la duración del aislamiento. Los motores pueden clasificarse, según el tipo de cerramiento, como: (1) abiertos, (2) totalmente encerrados, (3) a prueba de humedad y (4) a prueba de explosión. Los motores de tipo abierto están diseñados de tal manera que el aire circula directamente por sobre los devanados, así arrastran el calor generado en el motor. Este tipo de motor puede usarse en cualquier aplicación donde el aire esté relativamente libre de polvo y humedad, el motor no esté sujeto a humedad y no exista el peligro de explosiones. Los motores a prueba de humedad están diseñados para instalaciones exteriores o en cualquier lugar donde estén sujetos a humedades. Los motores totalmente encerrados están diseñados para usarse en lugares donde las condiciones de polvo y humedad son severas. Estos motores no están ventilados y deben disipar su calor. Los motores a prueba de explosión se diseñan para usarlos en instalaciones peligrosas, por ejemplo: en donde haya polvos o gases explosivos suspendidos en el aire. 77
En casi todos los casos los requerimientos del par de arranque del motor dependen de las características de la máquina impulsada. Los motores de bajo par de arranque pueden usarse en cualquier máquina sin carga en el arranque. Por otra parte, los motores de alto par de arranque deben emplearse cuando las máquinas impulsadas empiezan a operar teniendo carga. Debido a que las corrientes para el arranque del motor (rotor protegido) con frecuencia exceden en cinco o seis veces la corriente de la carga total del motor, donde se utilizan motores grandes es deseable tener corriente de características de bajo arranque para reducir la carga de arranque en el devanado. Motores trifásicos de jaula de ardilla. El devanado del rotor de un motor de jaula de ardilla consiste en conductores tipo barras de cobre embebidas en un núcleo de hierro laminado y unidos entre sí (en cortocircuito) en los extremos mediante anillos, lo que da al devanado la apariencia de una jaula de ardilla, de ahí su nombre. El motor de inducción de jaula de ardilla es el tipo más común del motor trifásico. Hay un gran número de diseños, los cuales proporcionan una gran variedad de características de par de arranque y corrientes de arranque. En el equipo de refrigeración se usan mucho dos diseños de motores: los B y C. Los B desarrollan un par de arranque entre 125 y 275% del par que corresponde a la carga total con corrientes de relativamente bajo arranque. La característica normal de corriente de bajo par de arranque de diseño lo hace ideal para usarse como impulsor de sopladores ventiladores y bombas, y para compresores que arrancan sin carga. Los C tienen características de alto par de arranque y corriente de bajo arranque. Por tanto, son muy apropiados para compresores que deben arrancar bajo carga. Los motores del diseño C desarrollan un par de arranque entre 225 y 275% del par que corresponde a la carga total, pero tienen eficiencia ligeramente menor que la que tienen los motores de diseño B. Motores monofásicos. Los motores monofásicos y bifásicos usuales en la industria de la refrigeración son de los siguientes tipos: (1) de fase partida, (2) con capacitor de arranque, (3) con capacitor de arranque y operación, (4) con capacitor permanente y (5) de polos sombreados. Todos son motores de inducción y emplean rotor de jaula de ardilla. El factor principal que distingue a un tipo del otro es el método particular usado para producir el par de arranque. Cuando el devanado del estator monofásico se energiza, el flujo de corriente es simultáneo en todos los polos del estator y no se produce giro en el campo del estator. Además, la corriente inducida en el devanado del rotor de jaula de ardilla es tal que el campo magnético creado en el rotor está exactamente en línea con el campo magnético del estator. La condición que ocurre puede compararse con la condición de “centro muerto” de una máquina de pistón simple. Por lo tanto, esto no produce tendencia de giro del rotor; sin embargo, si el rotor se arranca por otros medios, la corriente inducida en el devanado del rotor atrasará ligeramente la corriente en el devanado del estator. Esto causará un atraso del campo del rotor con respecto al del estator, y producirá un par que conservará girando al rotor. Entonces, una vez que el rotor de un motor monofásico haya arrancado, se produce un campo rotatorio y el motor trabajará en forma similar a un motor trifásico de jaula de ardilla. Motores de fase partida. Con el fin de producir un par de arranque en los motores monofásicos y bifásicos y éstos autoarranquen, se utiliza un devanado estator secundario, llamado devanado estator secundario, “arrancador” o “auxiliar”, además del devanado fase, que se denomina devanado “principal” o de “operación”.
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Debido a que la fase partida máxima que puede obtenerse en un motor de fase partida es de más o menos 30 grados eléctricos, el motor de fase partida tiene un par de arranque relativamente pequeño, y sólo puede usarse con máquinas que arrancan descargadas. Por lo general, estos motores se fabrican en capacidades de 1/20 a 1/3 de hp para funcionamiento, tanto a 127 V como 220 V. Se les usa sobre todo para impulsar ventiladores, sopladores y bombas pequeñas. Motores con capacitor de arranque. El motor con capacitor en el arranque es idéntico al motor monofásico y bifásico, tanto en construcción como en funcionamiento, excepto que se le instala un capacitor en serie con el devanado auxiliar. Además, el devanado auxiliar del motor con capacitor de arranque por lo general es devanado con alambre de mayor tamaño que el que se usa para el devanado auxiliar del motor de fase partida. El uso de un capacitor en serie con el devanado auxiliar causa la corriente en este devanado para producir el voltaje, mientras que la corriente en el devanado principal atrasa el voltaje debido a la alta inductancia del devanado. Con esta disposición, el desplazamiento de la fase entre los dos devanados puede ser casi de 90 grados eléctricos, de modo que efectivamente se logra la partida de las dos fases. Por esta razón, el par de arranque del motor con capacitor es muy alto, circunstancia que lo hace ideal para impulsar compresores pequeños que deben arrancarse a plena carga. Como en el caso del motor de fase partida, el devanado auxiliar del motor con capacitor en el arranque se desconecta del circuito cuando el rotor alcanza aproximadamente 70% de la velocidad máxima, y de ahí en adelante el motor trabaja sólo con el devanado principal. Los motores con capacitor en el arranque por lo general se fabrican en capacidades desde 1/6 hasta ¾ de hp, tanto para 127 V como para 220 V. Motores con capacitor en el arranque y en operación. La construcción del capacitor para el motor con capacitor en el arranque y en operación es idéntica a la del motor con capacitor en el arranque, excepto por un segundo capacitor, llamado capacitor de “operación”, que se instala en serie con el devanado auxiliar, pero en paralelo con el capacitor auxiliar y el interruptor del auxiliar. La operación de este tipo de motor es diferente a la de los motores con capacitor en el arranque y de fase partida, en los cuales el devanado arrancador o auxiliar permanece siempre en el circuito. En el instante del arranque, los capacitores de arranque y operación están en el circuito en serie con el devanado auxiliar, de modo que se utiliza la capacidad de ambos capacitares durante el periodo de arranque. A medida que el rotor se aproxima a 70% de la velocidad máxima, el mecanismo centrífugo abre el interruptor del arrancador y saca al capacitor de arranque del circuito, y el motor continúa trabajando con ambos devanados principal y auxiliar en el circuito. La función del capacitor de operación en serie con el devanado auxiliar es corregir el factor de potencia. En consecuencia, el motor con capacitor en el arranque y en operación no sólo tiene alto par de arranque, sino que además presenta una excelente eficiencia de operación. Estos motores, por lo general, se obtienen en capacidades que varían desde aproximadamente ½ hasta 10 hp, y se usan mucho para impulsar compresores de refrigeración que trabajan con una o dos fases. Motores con capacitor permanente. La construcción de este tipo de motor es similar a la del motor con capacitor en el arranque y en operación, excepto que no se usa capacitor en el arranque o interruptor del arrancador. El capacitor que se muestra en serie con el devanado auxiliar permanece continuamente en el circuito. El tamaño del capacitor corrige el factor de potencia, pero se le usa también como capacitor en el arranque. Sin embargo, ya que el capacitor es muy pequeño para proporcionar un grado grande de desplazamiento de fase, el par de arranque del motor con capacitor permanente es muy bajo. Estos motores sólo se obtienen para valores pequeños de caballos de potencia fraccional. Se los usa sobre todo para 79
impulsar ventiladores pequeños, los cuales están montados directamente en el eje del motor. La principal ventaja de este tipo de motor es que se presta fácilmente en sí mismo para modular el control de la velocidad. Además, no requiere del interruptor arrancador. Motores con polos sombreados. La construcción de este motor difiere en algo de los otros motores monofásicos y bifásicos en que el devanado del estator principal está diseñado para formar polos salientes. El devanado auxiliar consiste de una bobina sombreada, la cual rodea una parte de cada uno de los polos del estator. La bobina sombreada consiste, por lo general, de una simple vuelta de alambre de cobre de tamaño grande, la cual está en cortocircuito y lleva sólo una corriente inducida. En operación, el flujo que genera la corriente inducida en la bobina sombreada distorsiona el flujo magnético en los polos del estator, lo que produce un pequeño par de arranque. Los motores de polo sombreado se emplean mucho para mover ventiladores pequeños, los cuales están montados directamente en el eje del motor. Estos motores se obtienen en capacidades desde 1/125 hasta 1/20 de hp. Además, es fácil controlar la modulación de su velocidad, y sus ventajas principales son su construcción simple y bajo costo.
9.10
El protector electrónico del motor
Los protectores de estado sólido suministran una excelente protección contra las altas temperaturas del motor cuyo origen sea el rotor bloqueado, la pérdida de carga de refrigerante o la sobrecarga del motor (figura 42). La combinación de sensores de bajo voltaje y dispositivo de demora suministra una protección efectiva contra las condiciones de bajo voltaje, las cuales pueden producirse en el circuito de mando si se presenta una condición de falta de fase en un circuito trifásico. La experiencia en el campo indica que en estas condiciones el voltaje de comando puede caer a un nivel que induzca la apertura del contactor. Al salir el compresor de la línea el voltaje podría aumentar lo suficiente como para que el contactor cierre, lo que formaría un ciclo de traqueteo del contactor destruiría el contactor, el compresor o ambos. El dispositivo de protección por bajo voltaje desconecta el compresor de la línea si se presentan condiciones de baja tensión. El módulo se bloquea dejando al compresor fuera de línea hasta que el voltaje aumente a niveles adecuados para su conexión. El dispositivo correspondiente suministra una demora de dos minutos antes de volver a arrancar cada vez que el circuito de fuerza se abre, suministrando protección contra ¨parpadeos¨ en el suministro de energía o traqueteo del circuito de mando. El personal de servicio debe estar advertido sobre la forma de trabajo de este dispositivo, ya que es posible que, durante la revisión del compresor o del sistema, la corriente pueda conectarse, desconectarse y volverse a conectar en menos de dos minutos. En tal caso, el temporizador evitará que el equipo entre en funcionamiento hasta que el tiempo de protección haya transcurrido, y esto puede malinterpretarlo el personal de servicio como una falla del módulo. Si el sistema se diseñó de manera que el lazo de control está conectado al circuito de alimentación de corriente al módulo, el dispositivo de demora suministrará una protección de dos minutos contra el ciclado corto del compresor.
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FIGURA 42. CABLEADO DEL MÓDULO (PROTECTOR ELECTRÓNICO DEL MOTOR).
9.11
Monitor de voltaje trifásico
Un monitor de fase puede usarse con cualquier motor trifásico. Se recomienda instalar un monitor en lugares remotos o donde haya una historia de fluctuaciones adversas de voltaje. Muchas fallas en los compresores las causa un voltaje de línea intolerable. Estas variaciones de voltaje pueden tener diversos orígenes, como la falla del contactor o la interferencia de tierra. Al margen de la causa, las fallas en los compresores generadas por fluctuaciones de voltaje pueden evitarse. Si bien las fluctuaciones en sí mismas pudieran ser inevitables, el daño real al motor si puede evitarse. El monitor de fase revisa la existencia de fallas críticas como: • • • • •
Falta de fase. Inversión de fases. Alto voltaje. Bajo voltaje. Excesivo desbalanceo entre fases.
La inversión de fases produce daños serios en máquinas con un solo sentido de giro, como compresores scroll, compresores a tornillo y motores de ventiladores. La falta de fase puede causar corrientes excesivamente altas que produzcan altas temperaturas en las otras dos fases del motor. El voltaje alto produce temperaturas excesivas dentro del motor. El voltaje bajo aumenta el deslizamiento del motor, lo que produce un calor excesivo. El desbalanceo entre 81
fase se produce cuando el voltaje entre fases no es parejo y, como resultado, algunos bobinados trabajan más que otros, lo que produce su calentamiento excesivo. En los sistemas con contactor individual, conecte el monitor al suministro de energía trifásica de la manera indicada en la figura 43.
FIGURA 43. CONEXIÓN TÍPICA DEL MONITOR DE VOLTAJE TRIFÁSICO.
10.
Controles para el deshielo de evaporadores
10.1
Reloj programador de descongelación
Con frecuencia es deseable detener el funcionamiento del compresor durante cierto periodo para permitir la descongelación. Con el fin de asegurar que esto se lleve a cabo de modo regular y en el momento adecuado, puede utilizarse un reloj que abra o cierre los circuitos a intervalos predeterminados. Se fabrican relojes para ciclos de 24 horas y de 7 días, pudiendo ajustarse, según se desee, el intervalo de descongelación y el momento de comienzo y finalización de éste. Normalmente se utilizan diversos tipos de circuitos de control de descongelación, por ejemplo: momento de comienzo, momento de terminación; momento de comienzo, temperatura de terminación. Es usual que en los circuitos con finalización por presión o temperatura se fije una finalización de tiempo límite si el ciclo de descongelación, por cualquier razón, se prolonga anormalmente.
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10.2
Termostato límite de deshielo con retardo de puesta en marcha de ventiladores
La duración del deshielo se determina ajustando el termostato de terminación de deshielo Inicialmente el termostato debe ajustarse a rango medio. Éste terminará el deshielo aproximadamente a 15.6 °C (60 °F) de temperatura de l bulbo, lo que será satisfactorio para la mayoría de las aplicaciones. Un deshielo mayor o menor puede obtenerse ajustando el control. Éste se gira en el sentido de las manecillas del reloj para un deshielo más corto, y en el sentido opuesto si se desea un deshielo más largo. El ajuste de temperatura del termostato del retardador del ventilador se ajusta de fábrica a –3.9 °C (25 °F). Sin embargo, p uede recalibrarse girando el tornillo cerca al ajuste de duración con un desarmador pequeño. Cada vuelta completa en e! sentido de las manecillas del reloj de este tornillo incrementa el ajuste aproximadamente 1.67 °C (3 °F). Este tornillo no deberá ajustarse más de cuatro vueltas. Al realizar este ajuste también aumentará una cantidad similar la temperatura de terminación de deshielo que tenga ajustada el termostato.
10.3
Disco bimetálico
Un termostato de tipo disco bimetálico se conecta al circuito de control y termina el ciclo de deshielo cuando la temperatura del serpentín alcanza aproximadamente 10 °C (50 °F). Este termostato se conecta al circuito eléctrico de control como medida de seguridad, por si no actuaran el reloj ni el termostato límite de deshielo, y así evitar que se sigan calentando las resistencias eléctricas o el gas caliente el evaporador.
11.
Diez consejos para una instalación exitosa
Una de las principales razones por las que falla un sistema de refrigeración es la incorrecta instalación de los equipos y/o el ajuste de sus sistemas de control. La mejor forma de evitar estos problemas en los sistemas de refrigeración es comprenderlos. Estos consejos están dirigidos a instaladores principiantes y experimentados en el campo de la refrigeración. Según sea el caso, los consejos que a continuación se proporcionan son recomendaciones que se deben de tomar en cuenta en la solución de problemas típicos encontrados en campo, así como la forma de evitarlos:
1.
Leer el manual de instalación de los equipos de refrigeración
Antes de proceder a la instalación lea el manual que viene con el equipo. Este manual contiene información importante que puede ahorrarle tiempo y dinero. Ahí podrá encontrar las instrucciones detalladas, que vienen acompañadas de dibujos, tablas y diagramas que le ayudarán a comprender aún más su equipo de refrigeración. De acuerdo con la experiencia en campo, la mayoría de las preguntas y problemas más frecuentes por lo general pueden resolverse o prevenirse consultando el manual de instalación. Éste además proporciona información específica para situaciones especiales que tal vez no
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haya enfrentado antes. Por esta razón se recomienda leer el manual de instalación, incluso tal vez encuentre algo útil para satisfacer sus necesidades.
2.
Selección y ajuste de la válvula de expansión
Cuando las espreas son un dispositivo de distribución, la válvula de expansión es un dispositivo de medición del flujo de refrigerante. El ajuste ideal de la válvula de expansión termostática para un correcto superheat incrementa la eficiencia del evaporador, proporcionándole un mejor balance en el sistema y una operación más eficiente. La válvula de expansión termostática, básicamente controla el volumen de refrigerante que entra al serpentín del evaporador. Esto se acompañado de un buen control del superheat en él. Una apropiada selección del tamaño y ajuste de la válvula se adaptará a las variaciones de carga del evaporador y a las condiciones de enfriamiento, permitiéndole al dispositivo funcionar a su máxima capacidad. Un ajuste incorrecto en la válvula puede reducir la capacidad y eficiencia del sistema de refrigeración. Por ejemplo, si el sistema funciona con una válvula de expansión termostática muy pequeña, el evaporador fallará por falta de refrigerante, lo que impedirá que el sistema enfríe lo suficiente. Esto también puede suceder con un ajuste incorrecto, lo que permitirá un alto superheat en el evaporador. En contraste, si la válvula de expansión es demasiado grande tenderá a buscar o tendrá un gran cambio brusco en la temperatura del superheat, por lo que dejará desbalanceado al sistema y además afectará negativamente su capacidad y eficiencia. La unidad condensadora dictamina cuál es la capacidad de bombeo y cuál es el calor removido del sistema. Muchos técnicos creen que las válvulas de expansión vienen preajustadas de fábrica; esto no es así, sin embargo, debe ajustarse para cada aplicación específica. Considerando lo expuesto, es importante seleccionar bien la válvula de expansión termostática e inmediatamente después, con la ayuda de su manual de instalación, vaya a las tablas de la válvulas de expansión y seleccione el tamaño y modelo de la válvula de expansión correcta.
3.
Colocación del evaporador
Los equipos de refrigeración enfrían el aire de un recinto aislado; el aire a su vez enfría los productos, de tal modo que la correcta distribución del aire y su circulación es un punto muy importante en el diseño y operación de los sistemas de refrigeración. Cuando una temperatura no se alcanza en un producto dentro de una cámara, casi siempre se responsabiliza a los equipos de refrigeración; a pesar de que la causa real del problema se debe a una pobre distribución y circulación del aire. La mejor forma de prevenir este problema es por medio de una adecuada colocación del evaporador. Desde éste el aire debe circular libremente a través y alrededor del producto y regresar de nuevo a su origen. Usted tiene dos opciones que le ayudarán a realizar la mejor colocación de su evaporador: •
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En el manual de instalación se recomiendan las distancias mínimas requeridas entre la pared y el evaporador. Además, también se proporcionan algunas otras recomendaciones, por ejemplo: evitar siempre la colocación de los evaporadores directamente arriba de puertas y aberturas de éstas.
•
Hable con su cliente final. Asegúrese de que cuenta con la comprensión completa de dónde almacenará (apilará) el producto, dónde estarán localizadas las luces y de dónde colocará los estantes.
Una vez que conoce todo esto, puede ajustar la colocación de su evaporador de tal manera que se obtenga la mejor distribución y circulación del aire en el interior de la cámara. Si no existiese un acuerdo en cuanto a la colocación óptima de los equipos con el cliente final, asegúrese de que se especifique de común acuerdo entre usted y el usuario final, de tal manera que se afecte lo menos posible la buena distribución y circulación del aire en el interior del recinto. Recuerde que su cliente lo llamará si el producto no alcanza la temperatura deseada. También tome en cuenta el acceso a la unidad para futuros servicios y mantenimiento, ya que usted debe tener acceso hasta el último panel, charola del dren, etcétera.
4.
Selección de tuberías
El dimensionamiento correcto de tuberías es esencial para una adecuada operación del sistema y un apropiado retorno del aceite al compresor. En el retorno del aceite la tubería de succión es la más crítica. Ésta debe tener una inclinación hacia el compresor y se debe dimensionar para una mínima pérdida de presión y una velocidad apropiada del refrigerante. Seleccione el tamaño de la tubería adecuadamente, si la selecciona muy grande la velocidad del refrigerante será insuficiente para transportar el aceite en tuberías verticales hasta el compresor, cuando éste se encuentre instalado en un nivel superior al evaporador. El aceite debe pasar libremente hasta la entrada del sistema y alcanzar un estado de equilibrio para mantener estable el nivel del aceite en el compresor. El manual de instalación que acompaña al equipo proporciona una guía para el dimensionamiento de las tuberías de refrigerante. El uso de trampas en las líneas de succión tiene una importancia semejante en el diseño de sistemas de tuberías. La mayoría de los técnicos instaladores coloca las tuberías con cierta inclinación para que el flujo de aceite descienda hacia la unidad condensadora, pero con frecuencia se encuentran en situaciones donde el aceite tiene que ascender por tuberías verticales, por lo que la gravedad es un punto importante que se debe considerar. Por esta razón tiene que instalar trampas, las cuales servirán como un punto de recolección del aceite, que a su vez ayudarán a que fluya por las tuberías verticales hasta llegar directamente a la unidad condensadora.
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Una trampa tipo P se debe usar en la base de cualquier riser o elevador de succión mayor que 0.91 a 1.21 m (3.0' a 4.0') de longitud. Un riser de succión es toda tubería vertical que presenta un flujo de refrigerante ascendente. En risers de succión algo grandes las trampas de succión tipo P deben de usarse para cada 6.0 m (20.0') de elevadores verticales. También es práctica común instalar trampas tipo P en las líneas de conexión de salida de los evaporadores si los elevadores de las líneas de succión están arriba de la base del evaporador. Esta trampa garantizará que el aceite fluya libremente fuera del evaporador. Sin una trampa efectiva usted no conseguirá que el aceite regrese al sistema, a menos que de vez en cuando lo haga en el periodo de deshielo del evaporador y lo regrese al compresor. Esto, a la larga, conduce a problemas de capacidad o paros del motocompresor.
5.
Ajuste del tiempo de deshielo
Los periodos de deshielo del evaporador se deben ajustar de acuerdo con el uso de la cámara refrigerada. Nuevamente, esto es algo que se debe de acordar con el cliente final. ¿Pero cómo puede usted programar este tiempo? En este momento, usted puede hacer una buena estimación de a qué horas del día quiere realizar este deshielo y cuántas veces al día se requiere que se realice. Usted nunca debe ajustar el deshielo en periodos de servicios pesados, por ejemplo: cuando se lleva a cabo la carga y descarga del producto; por lo tanto, debe esperar hasta que la carga esté en el interior de la cámara. Esto se debe a que, cuando se realiza la carga y descarga, las puertas por lo general están totalmente abiertas, lo que permite la infiltración de aire caliente hacia el interior de la cámara. Como regla general, poner en marcha el tiempo de deshielo debe hacerse cuatro veces al día, cada seis horas. Cada vez que abra la puerta en un congelador estará permitiendo que entre humedad al interior de la cámara. En aplicaciones de servicio pesado se requiere de mayor humedad respecto de la que usted emplea normalmente en su sistema. Si en el interior de la cámara no existe mucho movimiento de personas, usted puede reducir a dos o tres los periodos de deshielo por día, lo que se reflejará en un notable ahorro de energía. Otras consideraciones importantes al término del periodo de deshielo. Algunos sistemas requieren de mayor apoyo manual que otros; por ejemplo, muchos de los evaporadores pequeños ya vienen con un tiempo de deshielo ajustado, pero también presentan la opción de realizar los ajustes según los requerimientos de una aplicación en particular. Los evaporadores de deshielo ajustable requieren realizar el ajuste del retardador de los ventiladores; de fábrica éstos vienen preajustados a –6.66 °C (20 °F). Usted necesita esperar en lo que el compresor arranca, se inicia el periodo de deshielo y entran en operación los ventiladores del evaporador. Después de fundir el hielo queda un residuo de agua sobre la superficie del serpentín. Si los ventiladores entran en operación inmediatamente, sólo aspirarán el agua directamente a través de los ventiladores y todo el flujo de aire cubrirá el 86
producto, el techo y todas las partes del sistema. El compresor necesitará operar más tiempo de lo normal para recongelar la humedad que queda sobre el serpentín antes de que los ventiladores sean energizados. Una buena regla para ajustar la interrupción del periodo de deshielo es observar el tiempo de entrada del deshielo de su serpentín. Una vez que todo el deshielo ha terminado, espere un minuto más y entonces ajuste el inicio y terminación del periodo de deshielo para sacarlo del ciclo de refrigeración. Información más detallada sobre el ajuste del inicio y terminación del deshielo se proporciona en el manual de Instalación que suministra el fabricante del equipo.
6.
Instalación eléctrica
Antes de la instalación usted necesita evaluar su sistema y determinar el tipo y calibre de los conductores eléctricos requeridos para la aplicación en particular. Para cada tramo de conductor eléctrico debe considerar todas las cargas que alimentará el circuito, incluyendo relevadores, contactores, microprocesadores y solenoides. Por esta razón debe estar seguro de que se estén considerando todas estas cargas para seleccionar el adecuado calibre de los conductores eléctricos. Además, se debe conocer el tiempo que estarán en servicio y asegurarse de que se cuenta con la suficiente capacidad de conducción de amperaje en su transformador y el calibre del conductor adecuado para el accionamiento del equipo y/o equipos. El tramo de longitud más grande, el calibre del conductor más grande, es lo que usted necesita conocer para conducir este mismo amperaje. El transformador debe también verificarse para asegurar que el rango de los voltios-amperes (VA) sea suficiente. Respecto de tiempos de operación prolongados de bajo voltaje para circuitos de control, como 24 VCA Clase II, la determinación del calibre correcto del conductor y del transformador es un punto esencial para la correcta operación de los accesorios de control a bajo voltaje. Usted tal vez tenga que suministrar energía hacia un microprocesador, relevador y contactores; los conductores y transformadores deben dimensionarse también para la operación de estos componentes, de tal manera que no afecten en absoluto la operación del microprocesador. Una indicación de que no se cuenta con el amperaje suficiente en un microprocesador es el restablecimiento de su pantalla o la oscilación cuando el contactor o relevador se energiza. Esto con frecuencia ocurre como un problema intermitente que usted debería ver sólo al momento en que el contactor se energiza. En este caso se debe comprobar primero el rango de los VA del transformador, y asegurarse de que todas las conexiones estén correctamente conectadas. Si todo lo anterior está conectado en forma correcta, entonces es más probable que necesite un calibre de conductor superior al que está utilizando, además, debe volver a verificar las recomendaciones de conexión del manual de instalación. Corriente de carga total para transformadores de una sola fase. Una vez que conoce el calibre del conductor adecuado para esa aplicación en particular, asegúrese y téngalo disponible en la lista de material que utilizará.
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7.
Herramienta y equipo adecuado para la instalación del sistema de refrigeración
La instalación de los equipos del sistema de refrigeración requiere contar con toda la herramienta necesaria y adecuada para la ejecución del trabajo en particular. Entre las herramientas con que debe contar se encuentran las siguientes: • • • • • •
Una válvula manual de servicio (normal) que obstruirá el paso del flujo. Un soplete con todos sus accesorios. Una bomba de vacío para evacuar el aire y toda la humedad del interior del sistema (asegúrese de darle un buen servicio a su bomba de vacío antes de usarla). Un medidor de voltaje-corriente para asegurarse de que la alimentación eléctrica cuenta con el voltaje y la corriente adecuados para los equipos. Este equipo también es muy importante para salir de cualquier apuro. Manómetros para la medición de las presiones de succión y descarga, y también para ayudar en la medición del superheat. Estos dispositivos también se usan para localizar averías y asegurarse de la adecuada operación del sistema. Un termómetro digital para la medición y ajuste del superheat.
Asegúrese de adquirir instrumentos de calidad y de que estén correctamente calibrados; de reparar o reemplazar todos los instrumentos usados o dañados y de conocer cómo usar estos equipos antes de dirigirse al lugar de la instalación. Usted también necesitará equipo de izaje para la colocación de los evaporadores y unidades condensadoras.
8.
Ubicación de las unidades a la intemperie
Cuando coloque sus unidades condensadoras o condensadores remotos permita que circule bastante aire exterior alrededor de su unidad. Esto incluye suficiente espacio entre paredes, cercas y otras unidades. También asegúrese de efectuar una única salida de escape y que ésta no se localice cerca de cualquier conexión de succión de las unidades.
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Cada unidad debe localizarse de tal manera que el aire circule libremente y no sea recirculado. Un adecuado acceso y flujo de aire requiere que todos los lados de la unidad estén a una distancia mínima igual al ancho de la unidad (W) desde cualquier pared u obstrucción. Es preferible que esta distancia se incremente tanto como sea posible. También conviene asegurarse de que haya suficiente espacio para los servicios de mantenimiento de la unidad. Asegúrese de que todos los paneles puedan abrir libremente y que se cuente con el espacio suficiente para mover los equipos y herramientas de trabajo. No olvide adjuntar toda la información necesaria sobre las recomendaciones para una adecuada y segura circulación del aire. Sin un claro adecuado eventualmente tendrá problemas, como pérdidas de capacidad y altas presiones, las cuales causarán una deficiente operación y la falla potencial del equipo. Información más detallada sobre la ubicación de los equipos, acompañada de dibujos esquemáticos, la encontrará en el manual de instalación del fabricante del equipo.
9.
Selección de espreas
Antes de instalar la válvula de expansión termostática sobre el distribuidor del evaporador se debe seleccionar la esprea adecuada de éste. Todos los evaporadores vienen provistos de dos espreas desde fábrica, una para HCFC-22 y otra para otro refrigerante, normalmente HFC 404A. Las espreas embarcadas con el evaporador se dimensionan de tal forma que reúnan la mayoría de las aplicaciones de campo. Una de estas dos espreas se usará en la mayoría de las aplicaciones. El manual de instalación del fabricante provee fórmulas y recomendaciones para dimensionarlas. Los distribuidores ubicados en los evaporadores requieren de espreas, cuya función es provocar una caída de presión que ayude a la mezcla gas/líquido de refrigerante. Las espreas también ayudan a asegurar que el refrigerante entre al evaporador, desde la válvula de expansión, y se encargue de distribuirlo a todo los circuitos. La esprea del distribuidor se encarga de crear una turbulencia, la cual crea remolinos de refrigerante dentro de todas las tuberías del distribuidor. Esto asegura que el refrigerante entre al serpentín del evaporador y lo alimente uniformemente. Si las espreas se sobredimensionan el refrigerante tenderá a recibir el flujo que desciende, por gravedad a través del orificio sobredimensionado, hasta la base de la tubería. Usted notará una parte más alimentada que otras, el interior del serpentín congelado o sudoración. Sin una alimentación adecuada, el evaporador no puede aceptar una condición de carga total. Usted está básicamente solo originando escarcha en forma desproporcionada hasta tener un serpentín congelado por completo como un efecto de bola de nieve, de baja presión de succión y que inunde el compresor. Si la esprea es muy pequeña, actuará como un obstáculo al paso del refrigerante en el sistema. Esto provocará que disminuya la alimentación de refrigerante hacia el serpentín y, por lo tanto, se tendrá una baja presión de succión, un alto sobrecalentamiento y una alta presión de descarga, la cual puede también sobrecalentar el compresor y por ello eventualmente causar su falla.
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10.
Aislamiento de tuberías
Un sistema de refrigeración comprende un delicado balance entre los volúmenes del fluido, a una temperatura en particular, y la presión a través de un diseño cuidadoso del sistema. En condiciones óptimas, la temperatura del fluido no debe ganar ni perder calor con el medio ambiente circundante. Por consiguiente, después de la prueba de hermeticidad, las líneas de refrigerante expuestas a las altas condiciones ambientales deben aislarse para impedir que pierdan o ganen calor, y prevenir así la formación de condensados de gas en la línea de líquido. Mantener un adecuado aislamiento permite que la válvula de expansión y las espreas trabajen adecuadamente. Asimismo, con un muy pequeño tamaño de la válvula de expansión termostática, tome como base el tamaño de la válvula de expansión sobre una cierta temperatura del líquido. Si se toma la temperatura de líquido, que es la que tiene el tubo de cobre, y se opera en un refrigerador a una temperatura de –12.2 °C (10 °F), a través del tiempo en que viaje el líquido 12.20 m (40 ft), éste puede ir desde 10.0 °C (50 °F) hasta una temperatura tan baj a como –12.2 °C (10 °F). Por lo tanto, los componentes estándar, como la válvula de expansión termostática y la espera, están muy sobredimensionados y no pueden trabajar correctamente. Las líneas de succión deben cubrirse con aislante Armaflex o similar de un espesor de 1.90 m (3/4 "). Las líneas de líquido deben aislarse con aislante de 1.27 m (1/2") de espesor o mayor. Los aislamientos localizados a la intemperie deben protegerse de los rayos ultravioleta (UV) para prevenir el deterioro de las propiedades térmicas del aislante. El aislamiento en la línea de succión asegurará el regreso de gas refrigerante frío; así se mantendrá también frío el compresor. Esto, a su vez, mantendrá frío el motor del compresor. El espesor del aislamiento se determina con base en la temperatura ambiente donde se instale la tubería. Esto puede ser en una cámara caliente, fría o en el exterior de la construcción. El aislante debe ser de suficiente espesor para prevenir la condensación en el exterior de la superficie aislada. El espesor lo determina la temperatura de la línea de succión y la resistencia del material aislante.
12.
Reglas básicas para una buena práctica
Realizar una buena tarea en cualquier línea de trabajo casi siempre involucra seguir algunas reglas de “buena práctica” básicas, y el servicio a sistemas de refrigeración no es una excepción. Conocer y observar tales reglas básicas hasta el punto de que se conviertan en automáticas puede prevenir muchos problemas al detectarlos antes de que sucedan. Aquí se presenta una lista de SÍ con procedimientos que deben seguirse, y una lista de NO que representa los problemas que deben evitarse. El objetivo es promover la adopción, en general, de la práctica de un buen servicio y un mejor entendimiento de los POR QUÉ detrás de ellos. Una revisión rápida ocasional puede servir para reforzar la conciencia y ayudar a que su aplicación sea algo casi automático.
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Ciclo sencillo de refrigeración por compresión Existen dos presiones en el sistema de compresión: la de evaporación o de baja presión y la de condensación o de alta presión. En el ciclo de refrigeración el refrigerante actúa como medio de transporte para absorber el calor del producto ubicado en el evaporador y llevarlo al condensador, donde es disipado a la atmósfera, o en caso de sistemas enfriados por agua, al agua de enfriamiento (sistemas de refrigeración marina). Un cambio de estado líquido a vapor y viceversa permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor en forma eficiente. El ciclo básico opera de la siguiente forma: el refrigerante líquido a alta presión se almacena en el tanque recibidor después de condensarse, enseguida se conduce a través de la tubería de líquido, pasando por un filtro desecante, para llegar al control de flujo refrigerante que separa el lado de alta presión del lado de baja presión en el sistema. Hay varios instrumentos de control que pueden emplearse, pero únicamente se considera la válvula de expansión termostática. Esta válvula controla la alimentación del refrigerante líquido al evaporador, y por medio de un pequeño orificio reduce la presión del refrigerante a la de evaporación o baja presión. La reducción de presión en el refrigerante líquido provoca que éste hierva o se vaporice hasta que el refrigerante alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la de su presión. Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a través del evaporador, el calor fluye a través de las tuberías del evaporador hacia el refrigerante, haciendo que la acción de ebullición continúe hasta que el refrigerante se encuentra totalmente vaporizado. La válvula de expansión termostática regula el flujo de refrigerante hacia el evaporador, de acuerdo con la necesidad para mantener una diferencia de temperatura determinada a cierto sobrecalentamiento deseado entre la temperatura de vaporización y el vapor que sale del 92
evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador varía, el bulbo de la válvula de expansión registra la variación y actúa para modular la alimentación de refrigerante a través de la válvula de expansión y así adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. Éste toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando tanto su presión como su temperatura. El vapor caliente a alta presión es bombeado fuera del compresor, a través de la válvula de descarga, hacia el serpentín o tubería del condensador para que se condense; el gas a alta presión lo enfría un medio externo. En sistemas enfriados por aire se usa, generalmente, un ventilador y un condensador aletado. En sistemas enfriados por agua se emplea, en forma habitual, un condensador de casco y tubo. Al bajar la temperatura del vapor refrigerante, éste alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la alta presión del condensador, entonces el vapor se condensa y fluye al recibidor, repitiéndose nuevamente el ciclo. En el siguiente diagrama se muestra la descripción del ciclo. D I
H
G
F C E
J B K A DIAGRAMA QUE SEÑALA COMPRESOR SEMIHERMÉTICO (A); ELIMINADOR DE VIBRACIÓN (B); CONDENSADOR DE AIRE FORZADO Y REMOTO (C); MOTOR DE LA CONDENSACIÓN (D); DEPÓSITO DE LIQUIDO (E); FILTRO DESHIDRATADOR (F); MIRILLA (G); V. E. T. (H); EVAPORADOR DE CONVECCIÓN FORZADA (I); MOTOR DEL EVAPORADOR (J); Y ELIMINADOR DE VIBRACIÓN DE LA LÍNEA DE SUCCIÓN (K).
Por lo tanto, en un ciclo de refrigeración se llevan a cabo los procesos siguientes:
Los líquidos para evaporarse necesitan calor. La temperatura a la que se evapora un líquido o se condensa un vapor depende de la presión (tabla presión-temperatura). El calor fluye siempre del cuerpo de mayor temperatura al de menor. El aire también es un cuerpo. Saturación. El refrigerante se halla en condición de saturación cuando está en proceso de cambio de estado, ya sea evaporando o condensando. Bajo esta condición, su presión y temperatura permanecen constantes, sólo cambia de estado físico. Sobrecalentamiento del gas. Son los grados de temperatura adicionales que el vapor de salida del evaporador adquiere sobre la temperatura de evaporación del líquido. Estos 93
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grados son sensados por el bulbo para que la V. E. T. pueda regular el flujo de líquido al evaporador. Esto significa que a partir de donde se termina el líquido empieza a sobrecalentarse el vapor. Subenfriamiento del líquido. Son los grados de temperatura que el refrigerante líquido puede disminuir debajo de la temperatura de condensación. El subenfriamiento sólo se puede obtener al final del condensador o en la línea de líquido, después de que todo el vapor se ha condensado. El subenfriamiento del líquido, si lo hay, mejorará la capacidad de la V. E. T.
SUBMÓDULO II CORREGIR FALLAS DEL SISTEMA MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN 1.
Mantenimiento preventivo del sistema mecánico de refrigeración
El equipo de refrigeración tiene elementos separados: compresor, evaporador, condensador y tuberías de interconexión. Los equipos de refrigeración conocidos como sistemas separados tienen sus elementos dos lugares diferentes. El evaporador se encuentra en la cámara y la unidad de condensación, aparte. Los tubos de conexión entre dichos elementos completan el sistema. La parte del evaporador comprende del serpentín en sí, el motor-ventilador (si es de aire forzado), las resistencias de descongelación, la bandeja de desagüe y el tubo que marcha hacia el desagüe en el exterior. Los evaporadores de refrigeración no incorporan filtros, como los de aire acondicionado. Los evaporadores no necesitan una limpieza constante, pero es preciso inspeccionarlos para verificar si ésta resulta necesaria. Los frigoristas no pueden saber siempre si el evaporador está sucio con sólo mirarlo, ya que la grasa o la suciedad tal vez estén depositadas en el centro del serpentín. Si se sigue la norma de limpiar el evaporador cuando menos una vez al año, se podrá conservar limpio su serpentín. Se deben emplear productos de limpieza sanitariamente aprobados cuando existen alimentos. Debe quitarse la corriente cuando se limpie el sistema. Al realizar esta limpieza debe quitarse o cubrirse el motor del ventilador, así como toda conexión eléctrica existente para evitar que caiga agua o detergente sobre ellos. El mueble completo debe limpiarse, desde un punto de vista sanitario, a intervalos regulares, los cuales se dejan al buen criterio de cada usuario. No debe dejarse que la suciedad se apodere del mueble, incluyendo en este aspecto los suelos y las estanterías en las cámaras frigoríficas. Debe quitarse el hielo que pudiera formarse en el suelo de las cámaras para que no ocurran accidentes. La unidad condensadora puede ubicarse en una sala o cuarto de máquinas en el mismo local, o quizá hallarse también en el exterior. Cuando el condensador está dentro de la sala de máquinas debe disponer de una ventilación adecuada. La mayoría de estas salas tiene sistemas automáticos de extracción de aire que ponen en marcha los ventiladores cuando el local alcanza una determinada temperatura. En grandes salas de máquinas la temperatura subirá lo suficiente para que el extractor de aire funcione todo el tiempo. Las unidades condensadoras adquieren bastante suciedad de estos locales, como si estuvieran en el exterior, y deben limpiarse por lo menos una vez al año para asegurar su eficiencia y evitar problemas. Los condensadores pueden limpiarse con un soplador adecuado para ellos que expulse el polvo adherido y lavarse después. Desconéctese la corriente antes de proceder a la limpieza de un sistema. Todos los motores, así como las conexiones eléctricas, deben taparse con el fin de evitar que se mojen. Debe vigilarse el suelo del local para evitar que el aceite y el agua que haya caído lo hagan resbaladizo. El frigorista puede hallar muchos problemas al inspeccionar por completo el local de maquinaria. Las fugas pueden localizarse al observar manchas en las tuberías de interconexión. Tocando los diversos componentes del equipo se podrá observar si el compresor funciona a temperatura demasiado caliente o demasiado fría. Los termómetros de contacto con cinta registradora conectados a las líneas de descarga indican la temperatura más elevada a que éstas pudieran haber llegado.
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La limpieza general del cuarto de máquinas a intervalos regulares dará al técnico frigorista la seguridad de disponer de buenas condiciones de trabajo si ocurre algún fallo. Los tubos de interconexión han de inspeccionarse por si han perdido aislamiento, si existen manchas de aceite (que indicarán una fuga) y tener la confirmación de que están bien seguros. El personal de mantenimiento en ocasiones se pregunta: ¿Cómo puedo encargarme del cuidado de un equipo de refrigeración costoso, ahora que éste ha sido vendido e instalado? El mantenimiento preventivo es necesario si los propietarios esperan que su equipo funcione por muchos años. Cuando el equipo se apaga o detiene constantemente, o no funciona de acuerdo con las especificaciones después de la instalación, a veces se debe a que nunca ha existido algún mantenimiento preventivo, sólo servicio de emergencia. Recuérdese que el equipo sólo es tan bueno como el servicio que recibe. Todos los equipos mecánicos necesitan servicio periódico para mantenerse en las mejores condiciones de operación. Un buen servicio puede significar la diferencia entre un mal funcionamiento mecánico mínimo y un programa de mantenimiento preventivo para crear conciencia entre los propietarios. El mantenimiento apropiado de un sistema requiere que todos los componentes principales estén incluidos en el programa de mantenimiento. Éste incluye el (los) evaporador(es), la unidad compresora y el condensador. En este submódulo sólo se abordarán las unidades condensadoras enfriadas por aire. Las unidades con condensador enfriadas por agua o torres requieren de métodos de inspección específicos, pero los otros componentes de estos sistemas pueden considerarse dentro del contexto de este análisis.
1.1. Unidades motocompresoras Cada seis meses: 1. Apretar todas las conexiones eléctricas. • Comprobar el desgarre del aislamiento en los cables y alambres de la instalación eléctrica y las terminales corroídas. Reemplazar los alambres dañados. • Hacer una cierta revisión del apriete en todas las conexiones. 2. Comprobar todos los componentes eléctricos. • Los contactores eléctricos deben inspeccionarse de cerca para el desgaste y picado en los puntos de contacto. Los puntos deben limpiarse y pulirse. Examinar cualquier decoloración en los conductores, lo cual puede indicar una pérdida del material del alambre o una condición de sobrecorriente peligrosa. Cualquier material extraño que se encuentre en el contactor debe removerse. • Inspeccionar el motor del reloj de deshielo. Limpiar los puntos de contacto y lubricar los engranes del reloj. Asegurarse de que el mecanismo completo del reloj gire libremente. • Comprobar todos los relevadores en sus contactos y reemplazar el relevador si es necesario. • Examinar las conexiones eléctricas dentro de la caja de conexiones eléctricas del compresor.
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3. Verificar la operación del sistema de control. • Examinar en todos los controles de presión que su funcionamiento y ajuste sean los adecuados. Deben seguirse las recomendaciones del fabricante. • Comprobar los controles de seguridad. Asegurarse que los controles de seguridad del aceite y de alta presión estén funcionando. • Asegurarse de la operación del termostato de temperatura del cuarto. Asegurarse que la válvula solenoide de líquido cierre completamente, que cuando se ocurra el ciclo de bombeo el compresor pare enseguida. 4. Revisar el nivel de aceite del compresor. • El nivel de aceite debe estar entre 1/3 y 2/3 de la mirilla de cristal. • Comprobar la operación del calentador del cárter. 5. Comprobar la operación de los controles del deshielo. • Bajo la mayoría de las condiciones, el reloj debe iniciar el deshielo. Asegurarse de que las resistencias de deshielo limpien completamente la escarcha del serpentín del evaporador. El control de temperatura de la terminación del deshielo debe detener el ciclo de deshielo y mantener los ventiladores del evaporador parados aproximadamente dos minutos antes de volver a operar. 6. Examinar las condiciones del aislamiento de la línea de refrigerante. • El aislante húmedo, abierto o deteriorado proporciona pobres beneficios al sistema. Si el aislamiento está en condiciones deplorables, reemplazarlo de inmediato. 7. Revisar que el nivel de refrigerante en el sistema sea el apropiado. • La mirilla de cristal en la línea de líquido debe estar visible y llena de líquido refrigerante durante una operación normal. Si no, encontrar y reparar la fuga para cargar suficiente refrigerante al sistema para mantener visible la mirilla de cristal. 8. Examinar el sobrecalentamiento del sistema en la unidad condensadora. • El sobrecalentamiento de succión debe verificarse en el compresor, como se indica a continuación: A. Medir la presión de succión en la válvula de servicio del compresor y determinar la temperatura de saturación correspondiente a esta presión en la tabla “Presión-Temperatura”. B. Medir la temperatura de succión sobre la línea de succión aproximadamente a un pie (ft) (30.5 cm) antes del compresor usando un termómetro de precisión. C. Restar la temperatura saturada de la temperatura actual de la línea de succión. La diferencia es el sobrecalentamiento. • El sobrecalentamiento en la succión demasiado bajo puede dar como resultado el retorno de líquido al compresor. Esto puede causar disolución del aceite y, eventualmente, fallas en los cojinetes, anillos o, tal vez, fallas en la válvula. • Un sobrecalentamiento muy elevado en la succión dará como resultado temperaturas de descarga excesivas, las cuales pueden provocar que el aceite se degrade y provoque un desgaste en los anillos del pistón, daños al pistón y a las paredes del cilindro. • Para la máxima capacidad del sistema, el sobrecalentamiento de succión debe mantenerse tan bajo como práctico sea. Frigus Bohn recomienda que el sobrecalentamiento en el compresor no sea menor de 30 °F (6.6 °C). Si el sobrecalentamiento en la línea de succión requiere de ajustes, la válvula de
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expansión en el evaporador debe ajustarse. Síganse las recomendaciones del fabricante. 9.
10.
1.2
Verificar todos los capilares y las líneas con mangueras especiales. • Asegurarse de que todos los capilares y las líneas con mangueras especiales sean seguras, y que no tengan roce contra objetos pues pueden provocarse fugas de refrigerante. Reemplazar todos los tapones perdidos de las válvulas y las cubiertas de la unidad.
Condensadores
Cada seis meses –o antes si las condiciones locales provocan la obstrucción o ensuciamiento de los pasos de aire a través de la superficie aletada– efectuar lo siguiente: 1.
El serpentín del condensador debe limpiarse y lavarse. • Limpiarlo periódicamente con un cepillo, aspiradora, agua presurizada o una solución jabonosa limpiadora de serpentines comercial. Si se usa una solución jabonosa limpiadora, ésta no debe ser de base ácida. Seguir las instrucciones en la etiqueta del limpiador adecuado.
2. Verificar la operación de los ventiladores del condensador. • Comprobar que cada ventilador gire libremente. • Apretar todos los tornillos que sujetan el ventilador. • Examinar las aspas del ventilador para cualquier señal de fatiga u otras características de desgaste. Si cualquier desgaste anormal es observado, cambiar las aspas. • Lubricar los motores si es pertinente. (La mayoría de los motores de los condensadores está permanentemente sellada y no requiere de lubricación). Reemplazar cualquier motor que esté dañado.
1.3.
Evaporadores
Revisar los evaporadores mensualmente para mantener un deshielo apropiado. La acumulación de hielo sobre el serpentín del evaporador puede causar ineficiencias en la operación del sistema y perjudicar la superficie del serpentín por sí sola. Cada seis meses: 1.
Apretar todas las conexiones eléctricas del panel. • Examinar el desgarre del aislamiento en los cables y alambres de la instalación eléctrica y hacer una cierta revisión de apriete a todas las conexiones.
2. Comprobar los motores de los ventiladores y las aspas. • ¿Giran libremente las aspas? Verificar las aspas ante cualquier trayectoria de giro inusual o fracturas por fatiga. 98
•
Mantener los motores con la lubricación apropiada; aplicar el lubricante correcto. Reemplazar cualquier motor que presente problemas de giro o que tenga los baleros dañados.
3.
Verificar todas las resistencias de deshielo. • Asegurarse de que las resistencias estén en posición correcta para máxima transferencia de calor en el serpentín del evaporador. Síganse las recomendaciones del fabricante. • Comprobar cada resistencia para un correcto amperaje. • Verificar el voltaje en cada terminal de la resistencia. • Asegurarse de que las terminales de la resistencia estén en buenas condiciones.
4.
Limpiar la charola de drenado y verificar que tenga un drenado apropiado. • Todas las materias extrañas deben removerse de la charola de drenado. El drenado de la charola debe estar libre de cualquier obstáculo. • La línea de drenado debe estar libre de obstáculos y tener una inclinación visible alejándose del evaporador. • Comprobar la línea de la resistencia del tubo dren en aplicaciones de baja temperatura o de congelación.
5.
Limpieza de la superficie del serpentín del evaporador. • El serpentín debe lavarse periódicamente para remover el polvo y otros materiales extraños, los cuales pueden llegar a quedar atrapados entre las aletas. Puede usarse un limpiador de espuma de cierto grado. Síganse las instrucciones para una limpieza apropiada y nunca usar un limpiador de base ácida para limpiar los serpentines de refrigerante.
Importante: llenar la bitácora de mantenimiento y dejar ésta con el propietario o el equipo después de cada inspección periódica. Esta bitácora debe estar disponible para referencias futuras. También es conveniente conservar una copia de los parámetros de funcionamiento de la etapa de inspección. La siguiente forma puede servir como una guía para la toma de datos, y puede emplearse en última instancia para una comparación, si es necesario.
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2.
Mantenimiento correctivo del sistema mecánico de refrigeración
Cualquier equipo mecánico o eléctrico en operación en algún momento necesitará del mantenimiento correctivo. El trabajo de reparación necesario para poner al equipo otra vez en orden es una de las funciones importantes del técnico en refrigeración. El término básico que describe este tipo de trabajo es localizar y reparar las fallas. La localización y reparación de averías es el proceso de determinar la causa del mal funcionamiento del equipo, y llevar a cabo las medidas correctivas. Dependiendo del problema, ello puede requerir un alto grado de conocimientos, experiencia y habilidad. Básicamente existen dos tipos de problemas: (1) eléctricos y (2) mecánicos, aunque hay mucha superposición. Independientemente de la naturaleza del problema, es buena práctica seguir un procedimiento lógico, estructurado y sistemático. De esta manera la solución correcta se encontrará por lo común en el tiempo más corto posible.
2.1.
Localización y reparación de fallas mecánicas del sistema de refrigeración
El procedimiento más eficiente para la solución de problemas mecánicos en la operación de los sistemas de refrigeración es un procedimiento sistemático. Es posible saltarse pasos, dependiendo del problema, del tipo del mismo y de la experiencia del técnico, pero por lo general es útil seguir un procedimiento paso a paso. A continuación se detallan los pasos: 1) Reunir información relacionada con el problema. a. Descripción del problema en el momento de recibir la llamada de solicitud de servicio. b. Información directa sobre el problema mediante una entrevista con el cliente. c. Conducción de una inspección visual preliminar del sistema desconectado. d. Conducción de una inspección preliminar del sistema conectado. 100
2)
Lectura y cálculo de los signos vitales del sistema. a. Lea y registre los signos vitales, incluyendo presiones de succión y descarga, relacionados con el tipo de refrigerante que se está utilizando. b. Calcule el sobrecalentamiento del refrigerante en el dispositivo de medición. c. Calcule el sobrecalentamiento de gas refrigerante en el compresor.
3)
Compare valores típicos contra reales. a. Determine los valores típicos en relación con las condiciones y el sistema. b. Compare las condiciones típicas con las reales.
4)
Consulte las ayudas de localización y reparación de fallas. a. Lleve a cabo un análisis básico del sistema. Utilizando una guía de análisis básico, seleccione problemas posibles en el sistema, en función de la comparación de los cinco valores vitales reales con los típicos que aparecen en la guía. b. Utilizando la información de localización y reparación de fallas del fabricante, lleve a cabo un análisis detallado. Elimine causas probables del problema mediante pruebas u observación, y seleccione aquella causa que se adecue a la situación.
Al usar estos pasos para el diagnóstico de la causa de problemas, la respuesta pudiera encontrarse en los dos primeros pasos, lo que elimina la necesidad de continuar. Un problema difícil pudiera requerir completar los cuatro pasos. Siga los pasos sólo lo necesario hasta determinar la causa del problema.
2.2
Localización y reparación de fallas mecánicas en el compresor
Es de esperarse que los compresores fabricados en la actualidad ofrezcan muchos años de operación constante, silenciosa y libre de problemas. En muchas aplicaciones es necesario que el compresor opere las 24 horas, los 365 días del año. Esta operación continua, sin embargo, con frecuencia no es tan dura para un compresor como lo es una operación por ciclos, cuando las temperaturas cambian constantemente y el aceite no conserva su viscosidad todo el tiempo. El compresor debe estar diseñado para soportar las condiciones normales de trabajo y los estados anormales ocasionales, como el retardo del líquido y una excesiva presión de descarga. Los compresores han sido diseñados para soportar un castigo extra sin dejar de trabajar correctamente. La mayor parte de las fallas de un compresor las causan fallas del sistema y no la fatiga en la operación. El grado de habilidad del técnico para instalar, operar y mantener el equipo determinará, a final de cuentas, la duración esperada del sistema, particularmente de los compresores. Por tanto, ayuda el hecho de repasar algunos de los factores que acortan la vida de un compresor. Pérdida de eficiencia. La pérdida de eficiencia en un compresor por lo general indica que hay un problema con el sistema que está desgastando algunos de los componentes. En una máquina reciprocante esto puede deberse a diversas situaciones: 1. 2. 3.
Si entra líquido en el compresor, su eficiencia y capacidad resultante se verán seriamente afectadas. Un daño físico reduce la eficacia de los componentes internos. Si hay válvulas de descarga con fuga se reduce la eficiencia de bombeo, lo que eleva la presión en el cárter e incrementa la carga de la máquina. Las válvulas de succión con fuga afectan de manera seria la eficiencia del compresor (así como su capacidad), especialmente en aplicaciones de temperatura bajas. 101
4. 5.
6.
La existencia de pistones flojos puede generar excesivo escape por los anillos, así como baja compresión. Los cojinetes desgastados, especialmente bielas y muñones flojos, impiden que los pistones suban todo lo que deben en la carrera de compresión. Esto reduce el volumen útil y genera una excesiva reexpansión. Deslizamiento de las bandas en aquellas unidades movidas por bandas.
Sobrecarga del motor. Cuando el compresor no está funcionando satisfactoriamente, a veces la carga del motor aportará señales del problema. Un motor con una carga excesivamente alta o baja es indicio de una operación inadecuada. A continuación se indican algunas de las causas del sobrecalentamiento del motor: 1.
2.
3.
4. 5. 6.
Problemas mecánicos como pistones flojos, operación inadecuada de la válvula de succión, o un excesivo volumen del cabezal, por lo general generan una reducción de la carga del motor. Otro problema común es una cámara de succión o una malla de admisión obstruida (debido a contaminantes en el sistema). El resultado es un presión real mucho menor en los cilindros al final de la carrera de succión respecto a la presión registrada en la tubería de succión en el manómetro de succión. De ser así, el resultado será una carga anormalmente baja del motor. Una operación inadecuada de la válvula de descarga, puertos parcialmente obstruidos en la plato de válvulas (lo que no aparece en el manómetro de presión de descarga), y pistones demasiados ajustados, por lo común se verán acompañados por una carga elevada en el motor. Temperaturas anormalmente altas en la succión, creadas por un exceso de carga, generarán una carga elevada en el motor. Temperaturas anormalmente altas de condensación, generadas por problemas asociados con el condensador, también llevarán a una carga alta del motor. Un voltaje en compresor bajo, independientemente que el origen esté en la alimentación de energía o por pérdidas excesivas en los conductos, contribuirá a una alta carga del motor.
Operación ruidosa. Una operación de este tipo usualmente significa que algo está mal. Puede tratarse de algún ruido fuera del compresor, o algo defectuoso o muy desgastado en el compresor mismo. Antes de cambiar el compresor, deberá efectuarse una inspección para determinar la causa del ruido. A continuación algunas causas posibles, externas al compresor: 1. 2.
3. 4.
Émbolos de líquido. Asegúrese de que al compresor solamente entra vapor sobrecalentado. Émbolos de aceite lubricante. Tal vez está quedando atrapado aceite en el evaporador o en la tubería de succión, y está volviendo de manera intermitente en forma de émbolo hacia el compresor. Volante suelto (en unidades impulsadas por banda). Montajes del compresor mal ajustados. En compresores de tipo hermético de montaje exterior, los pies del compresor quizá están golpeando los pernos. Las tuercas de sujeción es posible que no estén lo suficientemente flojas, o los resortes demasiados débiles, permitiendo así que el compresor golpee contra su base.
Ruidos en el compresor. Los ruidos provenientes del interior del compresor pueden deberse a lo siguiente:
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1.
2. 3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
3.
Insuficiente lubricación. El nivel de aceite tal vez sea demasiado bajo para la adecuada lubricación de todos los cojinetes. Si tiene incorporada una bomba de aceite, quizá no esté funcionando correctamente, o tal vez haya fallado por completo. Los puertos de aceite pueden haberse obstruido con materias extrañas o con aceite convertido en cieno por presencia de humedad y de ácidos en el sistema. Excesivo nivel de aceite. El nivel tal vez sea lo suficientemente alto como para causar bombeo excesivo del aceite, o embolismo. Pistones o cojinetes apretados. Un pistón o un cojinete apretado puede inducir que otro cojinete golpee, incluso si tiene el juego necesario. Algunas veces en un nuevo compresor éste se “asentará” después de unas cuantas horas de operación. En un compresor ya en operación durante cierto tiempo, un pistón o un cojinete apretado puede deberse a un depósito superficial de cobre, resultado de humedad dentro del sistema. Montajes internos defectuosos. En un compresor montado sobre resortes internos, los montajes pueden haberse torcido, por lo que el cuerpo del compresor golpea contra la carcasa. Cojinetes sueltos. Una biela, muñón o cojinete principal flojo naturalmente creará ruido excesivo. La falta de alineación de los cojinetes principales, de flecha a muñones o a excéntricas, de los cojinetes principales a las paredes del cilindro, también puede causar ruido y desgaste rápido. Válvulas rotas. Una válvula de succión o descarga rota puede incrustarse en la parte superior de un pistón, y golpear el plato de válvulas al llegar al fin de cada carrera del compresor. Partículas o rebabas metálicas, escamación o cualquier material extraño que se deposite sobre la corona del pistón pueden causar ese mismo efecto. Rotor o excéntricas flojas. En compresores herméticos, un rotor flojo sobre la flecha puede causar juego entre cuña y cuñero, lo que produce una operación ruidosa. Si la flecha y la excéntrica no son integrales, un dispositivo de sujeción suelto puede ser la causa del golpeteo. Vibración de las válvulas de descarga. Algunos compresores, bajo ciertas condiciones, especialmente a bajas presiones de succión, generan un ruido inherente, debido a la vibración de la lengüeta o disco de descarga, durante la carrera de compresión. No resultará en un daño, pero si el ruido no es aceptable el fabricante del compresor pudiera tener disponible alguna modificación de la válvula de descarga. Pulsación del gas. Bajo ciertas condiciones, el evaporador, el condensador o la tubería de succión pueden emitir ruido. Pudiera sonar como un golpe y/o un silbido transmitido y amplificado a través de la tubería de succión o del tubo de descarga. De hecho no existirá golpe mecánico, sino simplemente una pulsación causada por succión y carrera de compresión intermitentes, junto con ciertos fenómenos asociados con el tamaño y longitud de las tuberías de refrigerante, el número de dobleces y otros factores.
Recuperar, reciclar y regenerar un gas refrigerante
Recuperar. Significa remover el gas refrigerante en cualquier condición de un sistema y almacenarlo en un contenedor externo, sin analizarlo ni procesarlo. Reciclar. Es limpiar el gas refrigerante para volverlo a utilizar, retirándole el aceite, o haciéndolo pasar por múltiples dispositivos, tales como filtros deshidratadores, que reducen la humedad, la acidez y la presencia de sólidos. El término reciclar usualmente se aplica a los procedimientos que se pueden implementar en el sitio o en el taller de servicio.
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Regenerar (reclaim). Es el reproceso del gas refrigerante hasta que alcance las especificaciones de un gas nuevo. Este proceso utiliza destilación. Se requiere de un análisis químico del gas refrigerante para determinar que alcanzó las especificaciones. El término regenerar o reclaim implica el uso de procesos y procedimientos que solamente se pueden ejecutar en un equipo reprocesador o en la planta del fabricante. Consideraciones de la definición de regenerar o reclaim. El análisis químico es un procedimiento clave al regenerar el gas. La frase “especificaciones de un gas nuevo” significa practicar un análisis químico para asegurar que se alcanzaron las especificaciones de pureza de acuerdo con el Estándar 700 de ARI. A pesar de haber alcanzado los niveles de pureza, después de haber reprocesado el gas, puede decirse que el refrigerante no se regeneró, a menos que se le haya practicado el análisis químico. Recuperación y destrucción. Cuando un refrigerante recuperado de equipos de refrigeración y aire acondicionado está contaminado, o mezclado con otros refrigerantes, no es factible su reciclaje o regeneración y por lo tanto no se podrá volver a utilizar. La mejor opción para un refrigerante contaminado o mezclado es enviarlo a un proceso para su disposición final y destrucción. Actualmente existen muchas tecnologías para la destrucción de refrigerantes CFC y HCFC; estas tecnologías las evaluó y aprobó el Panel de Evaluación Técnica y Económica (TEAP, por sus siglas en inglés) del Protocolo de Montreal. TECNOLOGÍAS EVALUADAS Y APROBADAS POR EL TEAP PARA DESTRUCCIÓN DE CFC Y HCFC
** EL CRITERIO RELATIVO A LA EDE SE REFIERE A LA CAPACIDAD DE LA TECNOLOGÍA POR LA CUAL SE APRUEBA ESA TECNOLOGÍA. NO SIEMPRE REFLEJA EL RENDIMIENTO DIARIO LOGRADO, FACTOR QUE ESTARÁ CONTROLADO POR LAS NORMAS MÍNIMAS NACIONALES.
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Recuperar y reutilizar el gas sin procesarlo. En algunos casos, el gas recuperado de equipos de refrigeración o aire acondicionado puede estar en buenas condiciones y no necesitar reciclarse o regenerarse. En estos casos se recupera el gas, se realiza la reparación del equipo y se vuelve a recargar el mismo gas recuperado. Recuperar y reciclar en sitio. Cuando la operación deficiente de un sistema de refrigeración indica que el refrigerante puede tener un mal desempeño, éste debe procesarse para retirar contaminantes. Este proceso se puede hacer con una recuperadora-recicladora. Métodos para recuperar gases refrigerantes. Recuperar el gas refrigerante es el primer paso para reparar o darle servicio a un equipo de refrigeración. Este proceso significa transferir el gas refrigerante, desde el sistema de refrigeración, hasta un cilindro para recuperar gas. Si 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, después de que se haya terminado la reparación mismote éste. Si el gas recuperado presenta impurezas, antes de recargarlo al sistema debe pasar por un proceso de reciclado en sitio. Existen cuatro formas de recuperar el gas refrigerante: 1. 2. 3. 4.
Recuperar el refrigerante en fase líquida. Recuperar el refrigerante en fase gaseosa. Recuperar líquido y vapor, sin separar el aceite del refrigerante (éste se va al cilindro recuperador tal cual se saca del sistema). Recuperar líquido y vapor, separando el aceite del refrigerante.
Cada una de estas formas tiene sus ventajas y sus desventajas: La manera de sólo líquido es muy rápida 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 requieren de un 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 recuperará R-22 de otro, deberemos utilizar otro tanque recuperador para el R-22, al que deberemos de hacerle un vacío previo de al menos 1000 micrones. También deberemos hacerle un vacío previo de 1000 micrones a nuestra máquina recuperadora. Una vez que ya se preparó el equipo para recuperar gas, se inicia el procedimiento de recuperación. Procedimientos para recuperar gas. Los cilindros recuperadores para refrigerante deben estar completamente vacíos antes de proceder a cargarlos con gas. Esto evita que el gas recuperado se contamine con aire, humedad o remanentes del gas refrigerante que estuvo contenido antes. Como ya se mencionó, se debe hacer un vacío al tanque recuperador de al menos 1000 micrones. Si se desea acelerar la recuperación de gas es preciso mantener frío el tanque recuperador durante todo el proceso. Esto se logra 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 temperatura ambiente, entonces el proceso de recuperación es más lento. 105
Antes de comenzar la recuperación de gas debe revisarse la posición de todas las válvulas y, si aplica, constatar el nivel del aceite del compresor de la recuperadora. Es aconsejable recuperar el gas 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, lo que minimiza la pérdida del mismo. Si el compresor del sistema no funciona, hay que entibiar el cárter del compresor. Esto ayuda a liberar el refrigerante atrapado en el aceite (figura 44).
FIGURA 44. DIAGRAMA PARA RECUPERAR GAS CON COMPRESOR QUE NO FUNCIONA.
Se tienen que instalar dos válvulas removibles, una para alta presión y otra para baja. El refrigerante migra y se condensa en el tanque recuperador. Con este método se recupera 80% del gas y lo aprueba la EPA. • • • •
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Recuperar el refrigerante de ambos lados, alta y baja, para lograr un vacío completo. Esta acción también ayuda a acelerar el proceso de recuperación de gas. Si el compresor del sistema funciona, se debe encender y recuperar el gas del lado de alta presión. Se instala una válvula removible en el lado de alta presión. Se pone en marcha el compresor y se recupera el gas refrigerante. El tanque recuperador frío condensa el gas, recuperado en 90% por este método y lo aprueba la EPA.
FIGURA 45. DIAGRAMA PARA RECUPERAR GAS CON COMPRESOR QUE SÍ FUNCIONA.
Recuperación en fase gaseosa. Este procedimiento, por lo general, es el más lento, ya que el flujo de gas refrigerante es menor en fase gaseosa. En los grandes sistemas de refrigeración esto exige más tiempo que cuando se transfiere líquido. Se debe tener presente que las mangueras de conexión entre la máquina recuperadora, el sistema de refrigeración y el tanque recuperador deben ser de la longitud mínima posible, así como del diámetro interior máximo posible, con la finalidad de contribuir a 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.
107
FIGURA 46. DIAGRAMA PARA RECUPERAR GAS EN FASE GASEOSA.
Hay dos formas de conectar la máquina para recuperar vapor, según sea el caso: • •
En el juego de manómetros de los dos lados del compresor. (sistemas comerciales medianos). Sólo del lado de baja, donde hay que instalar una válvula pinchadora para extraer el refrigerante, y la cantidad que se intenta recuperar es pequeña (refrigeradores domésticos, aires acondicionados de baja capacidad, congeladores pequeños).
Recuperación en fase líquida. Debido a que los compresores reciprocantes sólo pueden trabajar con gas refrigerante en fase gaseosa, es necesario evaporarlo todo y extraerlo del sistema antes de que llegue al compresor. Para evaporar el refrigerante en fase líquida en el sistema es necesario agregarle calor, que debe hacerse mediante prácticas seguras. Ejemplos: • Mantener operando los ventiladores del evaporador. • En el caso de los enfriadores de agua industriales, mantener agua circulando (lo que, adicionalmente, previene que se congele). En caso de que la máquina de recuperación no tenga un sistema de evaporación, se debe proteger contra la llegada de refrigerante líquido utilizando el juego de manómetros para ir dosificando, mediante las válvulas de operación, su ingreso desde el sistema a la máquina (utilizándolas como si fueran un dispositivo de expansión) durante las etapas iniciales de la recuperación. El refrigerante líquido puede recuperarse mediante técnicas de decantación, separación o push/pull (succión y retroalimentación), con el consiguiente arrastre de aceite.
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MÉTODO PUSH/PULL. Las operaciones de push/pull se llevan a cabo usando vapor del cilindro para empujar el refrigerante líquido fuera del sistema.
FIGURA 47. DIAGRAMA PARA RECUPERAR GAS EN CONEXIÓN PUSH/PULL.
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 de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC&R, Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration) desactivada, cuando la máquina recuperadora disminuya la presión del cilindro. El vapor succionado del tanque recuperador por la máquina recuperadora será entonces empujado de vuelta (movimiento push), es decir, comprimido hacia el lado que corresponde al vapor en la unidad de HVAC&R desactivada. Una vez que la mayoría del refrigerante haya sido cargada del sistema al tanque recuperador, la máquina recuperadora comenzará a ciclar, controlada por su presostato de baja presión de succión, removiendo el resto del refrigerante en forma de vapor. Cuando la máquina de recuperación ya no continúe ciclando y se detenga por completo, será la señal de que se ha recuperado todo el refrigerante posible del sistema. No se debe utilizar el método push/pull:
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• • • • •
Si el sistema o equipo tienen una carga menor de 9 kilos o 20 libras de gas refrigerante. Si el equipo es una bomba de calor u otro sistema en donde el refrigerante líquido pudiera quedar aislado. Si el equipo tiene un acumulador entre los puertos de servicio, utilizados para recuperar líquido. Si ha ocurrido una migración de refrigerante líquido y se desconoce su ubicación. Si el diseño de la tubería en el equipo no permite crear una columna sólida de líquido.
Sí se utiliza el método push/pull: • • •
Se necesita una mirilla para saber que se terminó de recuperar todo el líquido. Tener una tercera manguera lista, ya que será necesaria. Después de haber retirado todo el líquido, se deben reconfigurar las mangueras para recuperar vapor, ya que este método no hace un vacío en el sistema.
Método líquido y vapor. Es importante saber el tipo y la cantidad de gas 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 el vapor restante. Esta acción acelera 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 recuperar gas del lado de alta y del lado de baja presión del sistema utilizando mangueras cortas para el servicio. Mangueras largas aumentan el tiempo del proceso.
FIGURA 48. DIAGRAMA PARA RECUPERAR GAS EN CONEXIÓN LÍQUIDO Y VAPOR. 110
Si al comenzar a retirar líquido del sistema el compresor suena, es preciso 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. La utilización de un filtro deshidratador en todos los procesos descritos es una protección para la máquina recuperadora. Esta recomendación adquiere relevancia, en particular, cuando se recupere gas refrigerante de un sistema en que se quemó un compresor. Su posición se observa en la figura 48. Seguridad. Deben tenerse presentes las siguientes recomendaciones, cuando se trabaje con equipo para recuperar gas refrigerante: • • •
• •
•
•
• •
4.
Utilizar cilindros para recuperar gas con la certificación DOT (Department Of Transportation). Estos cilindros se tienen que probar cada cinco años. Utilizar cilindros vacíos y con un vacío de al menos 1000 micrones. No debe cargarse el cilindro más allá de 80% de su capacidad. Si existe la posibilidad de que pueda estar expuesto a una temperatura mayor de 54 °C (130 °F), sólo debe llenarse hasta 60% de su capacidad. Esta acción permitirá que el refrigerante se expanda cuando el cilindro se caliente. Si no se deja el espacio suficiente, cuando el refrigerante se expanda puede ocasionar que el cilindro explote. Dependiendo del equipo para recuperar gas que se tenga, existen diferentes métodos para determinar que se llegó a 80% de su capacidad: o Se puede calcular utilizando una báscula. o También se puede hacer con un tanque con flotador integrado o conectarse al dispositivo de apagado (Shutoff) del tanque. Debe tenerse cuidado de no dejar refrigerante líquido atrapado en las válvulas. No se deben mezclar los refrigerantes. Se debe marcar el tipo del gas refrigerante contenido en el cilindro recuperador y, si se tienen varios, hay que etiquetarlos con el nombre del gas que generalmente tienen. Los cilindros deben manejarse con cuidado. No azotarlos o golpearlos contra el piso. Siempre deben mantenerse en posición vertical. Amarrar o encadenar el tanque para evitar que se caiga. Nunca debe calentarse un cilindro con un soplete de flama abierta.
Ciclaje corto del condensador
Un problema común de aplicación con los condensadores enfriados por aire es el ciclaje corto de su funcionamiento. En lo mejor de este caso, el ciclaje corto es normalmente una indicación de un control de la presión de alta inestable. En el peor de los casos, el ciclaje corto puede acortar la vida del condensador y ocasionar fallas en los motoventiladores o en las aspas de los mismos ventiladores, fugas de refrigerante o fallas en otros componentes.
111
Un condensador opera con mayor eficiencia en condiciones de estado estable. Los condensadores con múltiples ventiladores tienen una gran masa térmica y un gran volumen interno de refrigerante. Éstos necesitan de un lapso para ajustar los cambios en la carga de refrigerante o condiciones ambiente. Cuando los ventiladores ciclan muy rápidamente, el condensador no tiene tiempo suficiente para estabilizarse y a veces los controles se sobredisparan en los puntos de ajuste y no mantienen adecuadamente el control de alta presión. La falta de control de la presión de alta correspondiente a una condición particular puede causar problemas en el resto del sistema de refrigeración. Si la presión de alta es errática o ciclea inadecuadamente, pudiera ocasionar un uso excesivo en otros reguladores de presión en el sistema. El ciclaje por alta presión también puede ocasionar un control de la válvula de expansión deficiente y un retorno de líquido al compresor. El flujo de refrigerante a través de la válvula de expansión es una función de la presión diferencial del refrigerante a través de la válvula. Si la alta presión es inestable, entonces también lo es la presión diferencial y el flujo de refrigerante a través de la válvula. Si el ciclaje es excesivo, la válvula puede perder el control del sobrecalentamiento y permitir que un flujo de líquido regrese al compresor. ¿Qué provoca el ciclaje corto de los ventiladores del condensador? Existen demasiadas razones. Lo más común es lo demasiado cerca del diferencial de un ajuste del control. Cuando esto pasa, el control diferencial es más pequeño de lo normal y da como resultado el ciclaje del ventilador. Por ejemplo, considere un condensador de múltiples ventiladores con ciclaje del ventilador por presión. El ajuste de uno de los ventiladores es 165 psig, con un diferencial de 2 psig. Cuando la presión de alta desciende por abajo de 163 psig (ajuste diferencial), el ventilador está fuera de ciclo. Esto reduce la capacidad del condensador y ocasiona que la presión de alta aumente, asumiendo un valor de 8 psig. La presión de alta rápidamente excede las 165 psig de ajuste y el ventilador del condensador vuelve a ciclar y se inicia el ciclaje corto. Otra causa del ciclaje corto es la diferencia demasiado próxima entre las etapas del ciclaje del ventilador. Usando el mismo ejemplo del condensador multiventilado, se asume que los ajustes del control del ciclaje del ventilador fueron de sólo 2 psig de separación: 165, 163 y 161 psig. El condensador está funcionando con todos estos ventiladores. Existe una reducción en la carga del condensador ocasionada por la descarga del cilindro o algunos otros medios. Bajo condiciones normales de operación, esta reducción en la carga del condensador podría causar que sólo un ventilador esté fuera de servicio. Cuando la presión de alta cae por abajo de 163 psig (ajuste a 165 psig, con 2 psig de diferencial), el primer ventilador está fuera de servicio. Cuando esto pasa, la capacidad del condensador es reducida y normalmente la presión de alta se incrementa. Pero debido a la inercia térmica (masa en el condensador y volumen interno), la presión de alta continuará bajando por cortos periodos hasta que el condensador pueda estabilizarse. Pero dado que los ajustes están demasiado juntos, la inercia térmica controla la presión de condensación abajo de 161 psig (163 psig de ajuste, con 2 psig. de diferencial) y el segundo ventilador está fuera de servicio. De una manera similar, la inercia térmica es normalmente suficiente para también provocar que el tercer ventilador esté fuera de servicio. 112
Ahora el condensador tiene fuera de su ciclo de servicio a los tres ventiladores en lugar de un solo ventilador requerido. La reducción en la capacidad del condensador tiene ahora que vencer la inercia térmica y detener la caída de alta presión. Pero debido a que demasiados ventiladores están fuera de ciclo, existe una capacidad insuficiente del condensador y la presión del lado de alta comienza a incrementarse. El proceso ahora se repite por sí solo, pero en sentido opuesto, ocasionando que los tres ventiladores entren en secuencia rápida. El “paro desproporcionado” es similar a las fluctuaciones de la válvula y lo provoca un ajuste pobre del sobrecalentamiento. El ciclaje o “paro desproporcionado” es a veces exagerado si todos los ventiladores del condensador están desactivados. Por esta razón, el ciclaje para poner fuera de servicio a todos los ventiladores no es recomendable. Otra causa común del ciclaje rápido de un ventilador es el conflicto existente en los controles de presión de alta. Esto es una práctica común al combinar más de un estilo del control de presión de alta en el mismo sistema de refrigeración, tal como el control de la presión de alta por ciclaje de un ventilador o por la inundación de refrigerante en el condensador. Si los ajustes del ciclaje del ventilador están por debajo de los ajustes del control de inundación, los controles lucharán entre ellos. En este caso, los controles del ventilador desactivarán a este de su ciclo, energizando el control de inundación y poniendo de regreso a su ciclo al ventilador, lo que provoca el ciclaje corto. Los ajustes de los controles del ciclaje del ventilador deberán ser siempre mayores que los ajustes del control de inundación. El ciclaje del ventilador por arriba de 3 minutos es considerado como excesivo. Una recomendación inicial para el ciclaje del ventilador debe ser un diferencial de 5 °F-2.7 °C para el ciclo del ventilador ambiente, y a un diferencial mínimo de 20 psig para los controles de presión. Estos ajustes podrían ajustarse si el ciclaje ocurre con una frecuencia menor a tres minutos.
La aplicación en los supermercados típicamente usa condensadores múltiples enfriados por aire, los cuales se conectan con tubería hacia el cuarto de máquinas. El personal de mantenimiento debe poner atención especial al control de los ajustes, de tal manera que el ciclaje corto del ventilador pueda prevenirse.
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5.
Carga de refrigerante a un sistema de refrigeración
La finalidad del técnico de servicio, o del mecánico de mantenimiento, es mantener los sistemas de refrigeración libres de problemas. Para lograrlo, deben conocer la forma correcta de manejar el refrigerante, ya que de ello depende el funcionamiento apropiado de los sistemas. Así, tenemos que una carga baja de refrigerante se evaporará rápido en el evaporador provocando una presión excesivamente baja en la succión del compresor, una pérdida de capacidad y un sobrecalentamiento del compresor. Una sobrecarga de refrigerante inundaría el condensador, lo que resultaría en altas presiones de descarga, regreso de refrigerante líquido al compresor y daños mecánicos a éste. Debemos recordar que no todos los sistemas trabajan con el mismo refrigerante ni con la misma cantidad, aunque sus capacidades caloríficas y eléctricas sean similares. Cada sistema debe considerarse separadamente por el tipo de refrigerante usado y la cantidad requerida para un funcionamiento apropiado. Es importante determinar la cantidad y el tipo de refrigerante de un sistema. Esta información puede obtenerse en la placa del equipo o en los boletines de ingeniería del fabricante. Para cargar refrigerante a los sistemas de refrigeración existen dos métodos, a saber: en fase de vapor y en fase líquida, en ambos casos se deben haber corregido las fugas y el sistema debe estar en vacío y seco. La carga de refrigerante en fase vapor se usa normalmente en sistemas pequeños o cuando se agregan pequeñas recargas a un sistema. La carga en fase líquida se lleva a cabo en sistemas que utilizan mezcla zeotrópicas. Los sistemas de más de tres kilogramos de carga que utilizan refrigerantes puros o mezclas azeotrópicas también se cargan en fase líquida.
5.1
Carga en fase de vapor
La carga en fase de vapor usualmente se hace mediante un manifold o múltiple a través de una conexión en la válvula de succión. Cuando la válvula de succión no tiene esta conexión, como en el caso de los compresores herméticos, es necesario instalar una válvula de carga en la línea de succión, regularmente una válvula Schrader (pivote). Para cargar refrigerante en fase de vapor deben seguirse los siguientes pasos: 1.
2.
3.
114
Comprobar que la válvula de servicio está en su posición toda abierta, bloqueando así la conexión para el manómetro. Quítese el tapón y conecte la línea del lado de baja presión del manifold o múltiple dejando la conexión floja. Conecte la línea común o central del manifold o múltiple de carga al cilindro de refrigerante que debe encontrarse en posición vertical. Si no se tiene la seguridad de que el refrigerante se encuentre limpio, instálese en la línea de carga un filtro deshidratador. Comprobar que la posición de la válvula de servicio de descarga se encuentra en su posición toda abierta; al estar ajustada así quítese el tapón y conecte la línea de alta presión del manifold o múltiple de carga a la válvula de servicio, dejando la conexión floja.
4.
5.
6.
Purgue las líneas del lado de baja y del lado de alta, abriendo la válvula del cilindro y las llaves del manifold o múltiple. Cierre las llaves del manifold o múltiple y apriete las conexiones. El cilindro de refrigerante debe montarse sobre una báscula antes de empezar a cargar el refrigerante, así podrá determinarse la cantidad exacta con que se llena nuestro sistema. Dé presión al sistema abriendo la llave del lado de baja del manifold o múltiple, y cerrando un poco las llaves de servicio del compresor para que los manómetros nos indiquen presiones. Comprobando que no existan fugas, arranque el compresor y espere que la presión de la cabeza y la succión se estabilicen.
Compruebe la presión tope del control de baja presión y cargue refrigerante hasta aumentar la presión manométrica de succión de 0.7 a 1.0 kg/cm2 (de 9.9 a 14.22 psig) por encima del tope. Obsérvese de vez en cuando la presión de succión con las llaves de carga cerradas. Ajuste la entrada de vapor refrigerante a una presión diferencial de 0.7 a 1.0 kg/cm2 (de 9.9 a 14.22 psig). Compruebe constantemente que la presión de descarga no rebase la presión de descarga normal en condiciones de funcionamiento. En sistemas con condensador enfriado por aire, la presión de descarga normal es la presión de saturación, equivalente a la temperatura ambiente más un diferencial de 17 °C. 7.
8.
Una vez efectuada la carga completa de refrigerante, añada una pequeña reserva de acuerdo al tamaño del sistema. Cierre la válvula de carga del manifold o múltiple y la válvula del cilindro de refrigerante. Desconecte la línea de carga o común del cilindro. Compruebe que el sistema trabaja normalmente, abra por completo las válvulas de servicio del compresor y descargue la presión de ambas líneas por el común del manifold o múltiple. Abra completamente las llaves de servicio del compresor, bloqueando así la conexión para el manómetro. Retire las líneas de carga, baja y alta del manifold o múltiple y coloque los tapones en las válvulas de servicio del compresor.
Nota: Si la presión del cilindro desciende demasiado durante la carga del sistema, coloque el cilindro dentro de un cubo de agua caliente (25 a 45 °C) o utilice una lámpara de calor (spot, reflector) para aumentar la presión. Nunca caliente el cilindro con una flama directa ni a más de 50 °C.
5.2
Carga en fase líquida
La carga con refrigerante líquido de un sistema se efectúa más rápidamente que la carga con un refrigerante en fase de vapor, por lo que la carga en fase líquida se emplea más en sistemas instalados en el campo. Para cargar el refrigerante líquido se requiere tener una válvula de carga en la línea de líquido, un proceso adecuado en el lado de alta presión del sistema o una válvula a la salida del tanque recibidor con una conexión para carga. Se recomienda, cuando se cargue refrigerante líquido, que se haga por medio de un filtro deshidratador para evitar que algún contaminante pudiera introducirse al sistema inadvertidamente. Nunca debe cargarse refrigerante líquido al compresor por la succión, ya que esto provoca serios daños en los flappers o laminillas del plato de válvulas.
115
Para instalaciones nuevas, el sistema requiere una evacuación con alto vacío. Si el peso del refrigerante necesario para la carga del sistema es conocido o si la carga es limitada, el cilindro de refrigerante debe colocarse en una báscula y verificar su peso constantemente durante la carga. A continuación se detallan los pasos que deben seguirse para la carga en fase líquida: 1.
2.
3.
4.
5.
5.3
Conecte el cilindro verticalmente, por medio de la conexión común del manifold o múltiple, y la conexión de alta a la línea de líquido. Abra la válvula del cilindro y del manifold o múltiple para purgar la línea de carga. Todo esto con el cilindro en posición vertical; cierre las válvulas y apriete las conexiones después de la purga. Coloque el cilindro en posición invertida, sujeto a un soporte apropiado y colóquelo encima de una báscula. Abra ligeramente la válvula del cilindro para checar fugas en las conexiones de carga. Cierre la válvula de salida del tanque recibidor y abra la línea de líquido. Abra lentamente la válvula del cilindro y ponga en marcha el compresor. Observe la presión de succión del compresor y abra la válvula del cilindro para evitar que el compresor llegue a la presión tope del control de baja presión. Vigile atentamente la presión de descarga en el manómetro, un rápido aumento de esta presión nos indica que el condensador se está inundando de líquido. En este caso se ha excedido la capacidad de bombeo del compresor, suspenda la carga y abra la válvula del sistema que conecta con la línea de líquido. En caso de que se esté todavía en el proceso de carga es aconsejable instalar un depósito auxiliar. Una vez cargada la cantidad de refrigerante apropiada, añada una reserva de acuerdo con el tamaño del sistema. Cierre la válvula del cilindro y deje que el control de baja presión termine el ciclo del compresor. Cierre la válvula de carga al sistema y escurra la línea de carga aflojando la conexión de la válvula de carga. Abra nuevamente la válvula del recibidor y compruebe que el sistema trabaja correctamente.
Cómo se determina la carga apropiada de refrigerante
Existen diferentes maneras de determinar la cantidad apropiada de refrigerante cuando se está cargando un sistema de refrigeración; a continuación señalamos algunos de ellas: a)
b)
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Pesando la carga de refrigerante. En la actualidad, el procedimiento más seguro para cargar apropiadamente un sistema es pesar la carga de refrigerante que entra al sistema. Esto puede sólo puede hacerse cuando se requiere la carga completa del sistema y conociendo la cantidad de refrigerante para la carga. Normalmente, dichos datos se aplican para unidades tipo paquete de refrigeración, en los cuales la carga de refrigerante es poca y se debe recuperar cuando se requiere de alguna reparación. Una vez hecha la reparación se le agrega la carga completa de refrigerante. Uso de visores. El método más común para determinar la carga correcta de refrigerante es por medio de un visor en la línea de líquido. Puesto que la circulación de refrigerante líquido sin gas es esencial para un correcto control de la válvula de expansión, el sistema puede considerarse cargado apropiadamente cuando un flujo transparente de refrigerante líquido es visible en el visor. Burbujas o flasheo comúnmente indican una baja carga de refrigerante. Se debe tener en cuenta que si existe únicamente vapor y no líquido en el visor, también se verá transparente.
Casi siempre, el técnico de servicio y el mecánico de mantenimiento deben estar atentos al hecho de que pueden aparecer burbujas o flasheos de gas aunque el sistema esté cargado completamente. Una restricción en la línea de líquido adelante del visor puede causar la suficiente caída de presión para evaporar el refrigerante. Si la alimentación de la válvula de expansión es errónea o en oleaje, el incremento del flujo cuando la válvula de expansión se abre puede crear la suficiente caída de presión para que el refrigerante se evapore a la salida del recibidor. Rápidas fluctuaciones en la presión de condensación pueden provocar una evaporación repentina. Por ejemplo, en un cuarto con temperatura controlada, la apertura súbita del obturador o el ciclaje de los ventiladores del condensador pueden fácilmente causar un cambio en la temperatura de condensación de 5.5 a 8.33 °C (10 a 15 °F). Cualqui er líquido en el recibidor debe tener una temperatura más alta que la temperatura de saturación, equivalente al cambio en la presión de condensación, y la evaporación ocurrirá mientras que la temperatura del líquido sea menor que la temperatura de saturación. Algunos sistemas pueden tener diferentes requerimientos de carga bajo diferentes condiciones de operación. Sistemas de control de presión en ambientes bajos, para aplicaciones con enfriamiento por aire, dependen normalmente del flujo parcial del condensador para reducir la superficie del área efectiva. Bajo tales condiciones, un sistema que opera con un visor transparente en condiciones de verano puede requerir una carga de refrigerante dos veces para su operación apropiada en condiciones ambientes bajas. Si bien el visor es válido en la determinación de la carga apropiada, el trabajo del sistema debe analizarse cuidadosamente antes del punto confiable de llenado de este indicador positivo de la carga del sistema. c)
Comprobando el subenfriamiento del líquido. En sistemas chicos, si los otros métodos para determinar la carga de refrigerante son inaplicables, puede emplearse la determinación del subenfriamiento del líquido a la salida del condensador. Con la unidad trabajando bajo condiciones estables, compare la temperatura de la línea de líquido a la salida del condensador con la temperatura de saturación equivalente a la presión de condensación. Esto brinda una comparación aproximada entre la temperatura de condensación y la temperatura de refrigerante líquido a la salida del condensador. Continúe cargando refrigerante hasta que la temperatura en la línea de líquido sea aproximadamente 2.77 °C (5.5 °F) debajo de la temperatura de condensación en condiciones de carga máxima. Este método para determinar la carga apropiada de refrigerante se emplea sólo en fábricas de unidades paquete, pero puede utilizarse como un método de emergencia en el campo para verificar la operación correcta de un sistema.
d)
Comprobando el sobrecalentamiento. En sistemas equipados con la válvula de expansión termostática como control de flujo, el sobrecalentamiento representa una manera para determinar la carga apropiada de refrigerante. Si se tiene una conexión accesible en la que sea posible determinar la presión de la salida del evaporador, el sobrecalentamiento puede calcularse determinando la 117
diferencia entre la temperatura de la línea de succión, aproximadamente en donde está colocado el bulbo de la válvula de expansión termostática y la temperatura de saturación equivalente a la presión registrada a la salida del evaporador. Si la presión de la salida del evaporador no puede medirse, el sobrecalentamiento se determina mediante la diferencia entre la temperatura de la línea de entrada y la salida del evaporador. Con la unidad trabajando en condiciones normales de operación, continúe la carga hasta que el sobrecalentamiento sea apropiado para la aplicación del sistema de refrigeración. Un sobrecalentamiento bajo nos indica una condición de sobrecarga de refrigerante, un sobrecalentamiento alto, una falta de refrigerante al equipo. e)
En muchas ocasiones, en sistemas de refrigeración instalados en el campo es imposible realizar cualquiera de los métodos para determinación de la carga apropiada antes señalados, ya sea por falta de instrumentos de medición o accesorios, ya que suponen la comprobación de presión y temperatura en distintas partes del sistema o porque requieren de trabajo extra que supone mayores tiempo y costo. Cuando esto sucede, es posible determinar la carga apropiada de refrigerante desmidiendo el consumo de corriente eléctrica del motor y verificando las presiones de succión de descarga del compresor. El consumo de corriente del motor eléctrico es directamente proporcional a la carga de refrigerante, esto es, cuando la corriente eléctrica consumida por el motor es baja en comparación con la corriente de plana carga (FLA), nos indica una carga baja de refrigerante, por lo que se debe cargar el sistema hasta que el consumo de corriente eléctrica se iguale al valor de la corriente a plena carga, indicándonos así que el sistema tiene la carga apropiada de refrigerante. Cuando el consumo de amperaje del motor eléctrico sobrepasa el valor de la corriente de plana carga (FLA), esto indica una sobrecarga de refrigerante en el sistema. El valor de la corriente de plena carga de los motores viene indicado en la placa del motor eléctrico, en los catálogos, boletines y circulares del fabricante del equipo. La comprobación de las presiones en los manómetros es para compararlas con las presiones equivalentes a las temperaturas de diseño por medio de las tablas presióntemperatura. La temperatura de diseño del cuarto, menos un diferencial de aproximadamente 5 °C, es la temperatura a que se de be encontrar el refrigerante en la succión, y por lo tanto debe tener una presión equivalente. La temperatura ambiente más el diferencial que debe existir para una buena transferencia de calor entre el condensador y el aire ambiente nos da la temperatura de condensación, a la que equivale cierta presión. Cuando la presión de succión y la presión de descarga sean equivalentes a las temperaturas de diseño, y la temperatura interior del cuarto o la temperatura deseada del producto se hayan alcanzado, se puede decir que el sistema tiene la carga correcta de refrigerante. Por otro lado, al verificar la presión de succión y la de descarga durante la carga de refrigerante, tal vez sea posible evitar bajas presiones en la succión o altas presiones en la descarga debidas a una mala alimentación de refrigerante, lo que nos ocasionaría la operación del control de presión dual (alta y baja).
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Cuando las presiones corresponden a las temperaturas de diseño y el amperaje consumido por el motor eléctrico es igual a la corriente de plena carga (FLA), se tiene la plena seguridad de que el sistema tiene la carga apropiada de refrigerante y que se encuentra operando en buenas condiciones. Se debe considerar que en unidades de condensación enfriadas por aire la corriente de plena carga incluye la corriente del motor principal y la de los motores de los ventiladores, y se debe tener en cuenta para trabajar con este dato y no con el del motor principal, ya que podemos sobrecargar el sistema si no tenemos esta precaución.
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120
SUBMÓDULO III CORREGIR FALLAS EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN 1.
Mantenimiento correctivo en los circuitos eléctricos y electrónicos del sistema de refrigeración
Cualquier equipo mecánico o eléctrico en operación necesitará, en algún momento, mantenimiento correctivo. El trabajo de reparación necesario para poner al equipo otra vez en orden es una de las funciones importantes del técnico de refrigeración. El término básico que describe este tipo de trabajo es localizar y reparar las fallas. Dado que la mayor cantidad de problemas por mal funcionamiento son de tipo eléctrico, es práctica común llevar a cabo primero una búsqueda de este tipo de problemas (incluyendo controles). Si el problema es mecánico, el análisis eléctrico por lo general se lo indicará al técnico.
1.1
Solución de problemas eléctricos
En la reparación para el análisis de problemas eléctricos es importante saber o reconocer cuatro puntos de importancia: 1. 2. 3. 4.
La secuencia de operación de la unidad. Funciones del equipo que están operando y las que no lo están. Los instrumentos de prueba eléctrica necesarios para analizar el problema. El circuito de energía que alimenta al sistema.
La secuencia de operación, por lo general, la ha incluido el fabricante en las instrucciones de servicio, o el técnico puede determinarla estudiando el diagrama esquemático de alambrado. Las funciones en operación e inactivas del equipo se determinarán mediante examen y pruebas. Los instrumentos de prueba necesarios incluyen al voltímetro, el amperímetro de mordazas, el óhmetro y el probador de capacitores. El técnico debe estar capacitado para usar estos instrumentos. El primero que debe examinarse es el circuito de energía, ya que para operar las cargas la energía debe estar disponible. Por ejemplo, en un sistema de refrigeración con un condensador enfriado por aire, las dos cargas principales que alimentar son el motor del compresor y los dos motores de los ventiladores. Antes de proseguir con cualquier otra actividad, el técnico debe estar seguro de que se le puede suministrar energía adecuada a la carga. Cada circuito eléctrico tiene uno o más contactos para arrancar o detener la operación de una carga. Esta operación de conmutación se conoce como función de control. En la localización y reparación de fallas, cuando no opera una carga, el técnico debe determinar si el problema está en la carga misma o en los contactos que la controlan. Como ayuda en el análisis de problemas en la operación de la unidad, el fabricante proporciona uno o más de los siguientes elementos:
121
121
1. 2. 3. 4. 5.
Diagrama de alambrado. Instrucciones de instalación y servicio. Tablas para localización y reparación de fallas. Diagramas de eliminación de fallas. Pruebas de diagnósticos.
Los diagramas de alambrado. Generalmente contienen diagramas de conexiones y esquemáticos. El primero muestra los alambres que van a las diversas terminales de cada componente eléctrico, en su localización aproximada dentro de la unidad. Éste es el diagrama que el técnico utilizará para localizar los puntos de prueba. El diagrama esquemático separa cada uno de los circuitos, para indicar con claridad cuál es la función de cada uno de los contactos que controlan cada carga. Éste es el diagrama que el técnico utilizará para determinar la secuencia de operación del sistema. Las instrucciones de instalación y servicio. Éstas incluyen una amplia variedad de información que el fabricante supone necesaria para instalar y darle correctamente servicio al equipo. En el manual del fabricante se incluye el diagrama de alambrado, la secuencia de la operación y cualquier nota o advertencia que deba considerarse en su uso. Las tablas para localización y reparación de fallas. Son útiles como guía para acciones de corrección. Mediante un proceso de eliminación, estas tablas ofrecen una manera rápida de resolver un problema de servicio. El proceso de eliminación permite que el técnico examine cada remedio sugerido, y descarte aquellos que no sean aplicables o prácticos, quedándose sólo con la solución o soluciones que se adecuan al problema. Un diagrama de eliminación de fallas. Empieza con un síntoma de falla y pasa a través de un proceso lógico de acciones y decisiones, con el fin de aislar la falla. Las pruebas de diagnósticos. Pueden efectuarse sobre los tableros de circuito electrónico, en los puntos de revisión de voltajes que el fabricante indique y otra información esencial, crítica o vital para la operación del sistema. En algunos sistemas electrónicamente controlados tienen características automáticas de prueba, que despliegan un número de código si hay mal funcionamiento dentro de la operación del equipo. Normalmente, con el fin de determinar la acción necesaria, se requerirán pruebas adicionales. El procedimiento para la localización y reparación de fallas eléctricas es: 1.
2. 3. 4.
Primero seleccionar el instrumento de prueba adecuado. Si la unidad no funciona, pruebe con un óhmetro. Si alguna sección de la unidad funciona, pruebe con un voltímetro. Seleccione aquellos circuitos con dispositivos eléctricos que no están funcionando. Pruebe los contactos y las cargas de dicho circuito, hasta determinar cuál es el dispositivo con problema. Repare o reemplace el equipo defectuoso.
Es muy importante localizar los orígenes del problema, así como sus causas. Esto, en el caso del técnico novato, se irá haciendo más fácil, con el tiempo y la experiencia.
122
1.2
Análisis de un compresor “muerto”
Este ejercicio supone que se ha verificado el sistema de alimentación de energía y que el termostato está solicitando enfriamiento, y que a pesar de que en el compresor hay energía adecuada disponible, éste no arranca. El compresor ni siquiera zumbará al aplicarle energía, o quizá pueda zumbar y desconectarse por sobrecarga. En cualquier caso, el técnico está obligado a analizar el problema, localizar la causa y poner el remedio. A continuación se indican algunas de las causas de compresores muertos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Contactos de controles abiertos. Contactos de sobrecarga disparados. Alambrado inadecuado. Dispositivo de corte por sobrecarga destruido. Falta de refrigerante. Bajo voltaje. Capacitor de arranque defectuoso o equivocado. Capacitor de marcha defectuoso o equivocado. Relevador de arranque defectuoso o equivocado. Presión alta del cabezal. Devanado del compresor quemado. Obstrucción en tuberías.
Con el fin de localizar la causa, el sistema eléctrico y, de ser necesario, el sistema de refrigeración, deberán probarse exhaustivamente. Por lo general, lo mejor es revisar primero el sistema eléctrico. El procedimiento se explica a continuación. Prepare las pruebas. Desconecte la alimentación de energía y evacue el refrigerante del sistema. Deberán desconectarse todos los dispositivos eléctricos, como relevadores, capacitores y dispositivos de sobrecarga externos. Localice las terminales del motor del compresor. Encuentre las dos terminales que den las lecturas de resistencia más altas. Esta lectura representa la resistencia combinada de dos devanados en compresores bipartidos, R a S. La terminal restante es la terminal n (C). Ponga una punta del óhmetro sobre la terminal C y encuentre cuál de las terminales restantes da la lectura de resistencia más alta. Éste será el devanado de arranque y por lo tanto la terminal S. La terminal restante será la R. Revise los devanados del motor con un óhmetro. Lea la resistencia a través de cada par de terminales. Por ejemplo, un conjunto de lectura típica para un compresor monofásico en buen estado, podría ser como sigue: De C a S = 4 ohms De C a R = 1 ohm De S a R = 5 ohms Advierta que la lectura de S a R es la suma de las otras dos, y que la resistencia de C a S siempre será mayor que la de C a R. Una buena práctica es que la resistencia del devanado de arranque debe ser de tres a cinco veces la del devanado de marcha.
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Si cualquiera de estos pares de lecturas indica “cero”, uno de los devanados está en corto y se trata de un compresor defectuoso. Si alguna indica “infinito”, el devanado está abierto y el compresor defectuoso. Para probar si existe un devanado aterrizado, el óhmetro debe estar preparado para leer una resistencia muy alta. Necesita una escala que se pueda poner en R × 100,000. Una punta del óhmetro se coloca en una de las terminales del compresor y la otra en la carcasa. Para un devanado no aterrizado la resistencia entre devanado y la carcasa será alrededor de 1 a 3 millones de ohms. Al colocar la punta del medidor o del instrumento sobre la carcasa, asegúrese que está obteniendo un buen contacto. Una capa de pintura, de suciedad o corrosión podrían enmascarar un devanado aterrizado. Al probar motores de compresor trifásico, un motor en buen estado dará resistencias iguales entre cada una de las terminales. La prueba de devanados se efectúa igual que en los motores monofásicos. Consejo: una vez efectuada la prueba, asegúrese de volver a conectar los devanados exactamente igual que como estaban. Si en un motor trifásico intercambia cualesquiera dos devanados, se invertirá la dirección de giro. También, al verificar los devanados de un compresor presurizado, haga la conexión del instrumento “corriente arriba” de sus terminales. Los motores de los ventiladores en los evaporadores son normalmente del tipo cerrado y de lubricación permanente. Si no es así, deben engrasarse en los intervalos recomendados, instrucciones que normalmente constan en el motor. Debe observarse la alineación de las aspas del ventilador, así como también el posible desgaste de cojinetes. Esto último puede verificarse levantando el eje del motor. La mayor parte de los motores fraccionarios tiene un juego que no debe interpretarse como desgaste del cojinete. Es recomendable levantar dicho eje para comprobar si existe desgaste. Las aspas del ventilador pueden aumentar de peso por impregnarse de suciedad; por lo tanto llegan a desequilibrarse. Debe inspeccionarse todo el cableado eléctrico del evaporador, y si está deshilachado o gastado, quítese la corriente y cámbiese. No deben olvidarse las resistencias de descongelación y las que se empleen para mantener tuberías de desagüe caliente durante la temperatura invernal. El cárter del compresor no debe estar frío al tacto por debajo del nivel de aceite. Ello es señal evidente de que el refrigerante líquido se encuentra con el aceite en el cárter de algunos sistemas, no precisamente en grandes cantidades, pero sí lo bastante para diluir el aceite. El aceite diluido produce una lubricación marginal y el desgaste de los cojinetes. Deben inspeccionarse los motores de los ventiladores del condensador para comprobar si existe desgaste de cojinetes. Algunos de estos motores deben engrasarse en los intervalos debidos.
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GLOSARIO Abocardar. Agrandar la extremidad de un tubo de forma que la extremidad de otro tubo del mismo tamaño quepa en su interior. Abocinado. Ángulo formado en la extremidad de un tubo. Absorbente. Sustancia con la habilidad de tomar o absorber otra sustancia. Aceite para refrigeración. Aceite especialmente preparado para usarse en el mecanismo de los sistemas de refrigeración. Acondicionador de aire. Dispositivo utilizado para controlar la temperatura, humedad, limpieza y movimiento del aire en el espacio acondicionado, ya sea para confort humano o proceso industrial. Acoplamiento de conexión rápida. Dispositivo que permite la conexión rápida de dos tuberías de fluido. Acoplamiento reductor. Acoplamiento de tubería, diseñado para pasar de un tamaño de tubería a otro. Acumulador. Tanque de almacenamiento, el cual recibe refrigerante líquido del evaporador; esto evitan que fluya hacia la línea de succión antes de evaporarse. Aeración. Combinación de las sustancias con el aire. Agitador. Dispositivo en forma de propela, utilizado para provocar movimientos en fluidos confinados. Aire de retorno. Aire devuelto al evaporador de un espacio refrigerado. Aire de exterior. Aire exterior al espacio refrigerado. Aire normal (estándar). Aire que tiene una temperatura de 20 °C (68 °F), un a humedad relativa de 36%, y una presión de 101.325 kPa (14.7 psia). Aire seco. Aire en el cual no hay vapor de agua (humedad). Aislamiento (eléctrico). Sustancia casi carente de electrones libres; lo anterior hace que sea pobre en la conducción de la corriente eléctrica. Aislamiento (térmico). Material que es pobre conductor de calor; por ellos se usa para retardar o disminuir el flujo de calor. Algunos materiales aislantes son corcho, fibra de vidrio, plásticos espumados (poliuretano y poliestireno), etcétera. Alambre de tierra. Alambre eléctrico que conducirá con seguridad la electricidad de una estructura hacia la tierra.
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Aleta. Superficie metálica unida a un tubo para proporcionar mayor superficie de contacto, con el fin de mejorar el enfriamiento. Las aletas pueden ser circulares, enrolladas en forma de espiral individualmente en cada tubo, o rectangulares en forma de placa, para un grupo de tubos. Se usan extensivamente en condensadores enfriados por aire y evaporadores. Alga. Baja forma de vida vegetal; se encuentra flotando libre en el agua. Allen, llave. Punta hexagonal, usada para adaptarse en tornillos u opresores con cabeza hueca. Alúmina activada. Compuesto químico que es una forma de óxido de aluminio. Se usa como desecante. Amoniaco. Combinación química de nitrógeno e hidrógeno (NH3). También se usa como refrigerante y se identifica como R-717. Amperaje. Flujo de electrones (corriente) de un Coulomb por segundo, que pasa por un punto dado de un circuito. Amperaje a rotor bloqueado. Cantidad de energía que un motor consumirá al estar bloqueado. Ampere. Unidad de corriente eléctrica. Equivale al flujo de un Coulomb por segundo. Amperes de plena carga (FLA). Amperes que consumirá una carga inductiva (motor) a plena carga nominal. Amperímetro. Medidor eléctrico calibrado en amperes, usado para medir corriente eléctrica. Anemómetro. Instrumento utilizado para medir la proporción del flujo o movimiento (velocidad) del aire. Anillo de aceite. Anillos expansibles, colocados en ranuras en un pistón; diseñados para evitar que el aceite pase a la cámara de compresión. Anillo O. Dispositivo sellante circular, usado entre partes donde puede haber algún movimiento. Arco eléctrico. Banda de chispas que se forma cuando una descarga eléctrica de un conductor salta a otro. Armadura. Parte de un motor eléctrico, generador u otro dispositivo movido por magnetismo. Arrancador del motor. Interruptor eléctrico de alta capacidad, normalmente operado por electroimán. Arranque (Cut-In). Término usado para referirse al valor de la presión o temperatura a la cual cierra el circuito eléctrico de un control. Asentada atrás. Posición de la válvula de servicio cuando ha sido girada completamente contra las manecillas del reloj. Asiento. Parte del mecanismo de una válvula, contra la cual presiona la válvula para cerrar. 126
Aspiración. Movimiento producido en un fluido por succión. Aterrizado. Falla en un circuito eléctrico, el cual permite que la electricidad fluya a las partes metálicas del mecanismo. Atmósfera normal (estándar). Véase Aire normal (estándar). Atomizar. Proceso de cambiar un líquido a partículas diminutas de fino rocío. Átomo. La partícula más pequeña de un elemento; puede existir sola o combinada con otros átomos. Autotransformador. Transformador en el cual, tanto el devanado primario como el secundario, tienen vueltas en común. El alza o baja de voltaje se lleva a cabo por derivaciones en el devanado común. Autoinductancia. Campo magnético inducido en el conductor que acarrea la corriente. Azeotrópica, mezcla. Mezcla de dos o más líquidos de diferente volatilidad, que al combinarse se comportan como si fuera un solo componente. El punto de ebullición de la mezcla es menor que el de los componentes individuales. Su composición no cambia al evaporarse ni al condensarse. Un ejemplo de mezcla azeotrópica es el refrigerante 502, el cual está compuesto de 48.8% de R-22 y 51.2% de R-115. Azeótropo. Que tiene puntos de ebullición máximos y mínimos constantes. Banco de hielo. Tanque que contiene serpentines de refrigeración u otras superficies; en él se puede acumular hielo durante los periodos de poca o ninguna demanda de agua helada. Cuando ocurre la demanda, el hielo acumulado se derrite para abastecer agua helada. Banda. Cinta continua tipo hule, colocada entre dos o más poleas, para transmitir movimiento rotatorio. Banda V. Tipo de banda comúnmente utilizada en trabajos de refrigeración. La superficie de contacto con la polea tiene forma de V. Bar. Unidad de presión absoluta. Un bar equivale a 100 kPa (0.9869 atmósferas). Barómetro. Instrumento para medir la presión atmosférica. Puede estar calibrado en mm o pulgadas de mercurio en una columna; o en kg/cm² o en lb/pulg². Barrera de vapor. Hoja delgada de plástico o aluminio, utilizada en estructuras de aire acondicionado, para evitar que penetre el vapor de agua al material aislante. En las cámaras de refrigeración se acostumbra aplicar un material impermeabilizante de algún tipo de pintura o barniz. Bernoulli, teorema de. En una corriente de líquido, la suma de la carga de altura, la carga de presión y la velocidad permanece constante a lo largo de cualquier línea de flujo, suponiendo que no se hace ningún trabajo por o sobre el líquido en el trayecto de su flujo; disminuye en proporción a la pérdida de energía en el flujo.
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Bifenilo policlorinado (PCB). Fluido dieléctrico usado en capacitores y transformadores. Es muy tóxico. El uso del PCB está estrictamente regulado. Biela. Parte del compresor que conecta el pistón con el cigüeñal. Bimetal. Dispositivo para regular o indicar temperatura. Funciona sobre el principio de que dos metales disímiles, con proporciones de expansión diferentes, al soldarlos juntos se doblan con los cambios de temperatura. Bióxido de carbono. Compuesto de carbono y oxígeno (CO2); algunas veces se usa como refrigerante, R-744. Cuando se solidifica, comprimiéndolo en bloques sólidos, se le conoce como “hielo seco”. Su temperatura es de –78.3 °C. Bióxido de nitrógeno (NO2). Gas medianamente venenoso; se encuentra con frecuencia en el humo o escape de los automóviles. Bloqueo por aceite. Situación física cuando una capa de aceite que se ha formado en la superficie del líquido refrigerante evita que se evapore a su presión y temperatura normales. Bobina. Conductor enrollado que crea un poderoso campo magnético con el paso de la corriente. Bomba. Cualquiera de las diferentes máquinas que impulsan un gas o un líquido hacia –o lo atraen de– algo, por succión o presión. Bomba centrífuga. Bomba que suministra velocidad al fluido, convirtiéndola en carga de presión. Bomba de alto vacío. Mecanismo que puede crear un vacío en el rango de 1,000 a 1 micrón. Bomba de condensado. Dispositivo para remover el condensado de agua que se acumula debajo de un evaporador. Bomba de desplazamiento fijo. Bomba en la que el desplazamiento por ciclo no puede variarse. Bomba de tornillo. Bomba con dos tornillos entrelazados que rotan dentro de una envolvente. Bomba de vacío. Dispositivo especial de alta eficiencia, utilizado para crear alto vacío con fines de deshidratación o de pruebas. Bomba reciprocante (un pistón). Bomba de un solo pistón reciprocante (que se mueve hacia delante y atrás, o hacia arriba y abajo). Booster. Término común aplicado a un compresor, cuando se utiliza en un sistema de compresión de doble etapa, para comprimir la etapa baja desde el evaporador hasta la presión intermedia. Bromuro de litio. Elemento químico, comúnmente utilizado como absorbente en un sistema de refrigeración por absorción. El agua puede ser el refrigerante.
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Bulbo húmedo, termómetro. Instrumento utilizado en la medición de la humedad relativa. La evaporación de la humedad disminuye la temperatura de bulbo húmedo, comparada con la temperatura de bulbo seco de la misma muestra de aire. Bulbo seco, termómetro. Instrumento con un elemento sensible para medir la temperatura ambiente del aire. Bulbo sensor. Parte de un dispositivo con un fluido sellado, que reacciona a los cambios de temperatura. Se usa para medir temperaturas o controlar mecanismos. Bulbo sensor de temperatura. Bulbo que contiene un fluido volátil y fuelle o diafragma. El aumento de temperatura en el bulbo causa que el fuelle o diafragma se expanda. Butano. Hidrocarburo líquido (C4H110), comúnmente usado como combustible o para fines de calentamiento. BTU (British Thermal Unit). Cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Fahrenheit, la temperatura de una libra de agua. Caballos de fuerza. Unidad de potencia, igual a 33,000 pies libras de trabajo por minuto. Cabeza de cilindro. Parte que encierra el extremo de compresión del cilindro del compresor. Cabezal. Longitud de tubería o recipiente, al cual se le unen dos o más tuberías, que transportan un fluido de una fuente común, a diferentes puntos de uso. Caída de presión. Diferencia de presión en dos extremos de un circuito o parte de un circuito. Cualquier pérdida de presión en la línea debido a la fricción del fluido, o a una restricción en la línea. Caja de conexiones. Caja o contenedor que cubre un grupo de terminales eléctricas. Calibrar. Posicionar indicadores por comparación, con un estándar o por otros medios, para asegurar mediciones precisas. Calor. Forma de energía que actúa sobre las sustancias para elevar su temperatura; energía asociada con el movimiento al azar de las moléculas. Calor de compresión. Efecto de calefacción que se lleva a cabo cuando se comprime un gas. Energía mecánica de la presión, convertida a energía calorífica. Calor de fusión. Calor requerido por una sustancia, para cambiar del estado sólido al estado líquido, a una temperatura constante. Por ejemplo: hielo a agua a 0 °C. El calor de fusión del hielo es 335 kJ/kg. Calor de respiración. Proceso mediante el cual el oxígeno y los carbohidratos son asimilados por una sustancia; también cuando el bióxido de carbono y agua los cede una sustancia. Calor específico. Relación de la cantidad de calor requerido para aumentar o disminuir la temperatura de una sustancia en 1 °C, comparado con la que se requiere para aumentar o disminuir la temperatura de una masa igual de agua en 1 °C. Se expresa como una fracción decimal. 129
Calor latente. Cantidad de energía calorífica requerida para efectuar un cambio de estado (fusión, evaporación, solidificación) de una sustancia, sin cambio en la temperatura o presión. Calor latente de condensación. Cantidad de calor liberada por un kg de una sustancia para cambiar su estado de vapor a líquido. Calor latente de evaporación. Cantidad de calor requerido por un kg de sustancia para cambiar su estado de líquido a vapor. Calor sensible. Calor que causa un cambio de temperatura en una sustancia, sin que cambie de estado. Calor solar. Calor creado por ondas visibles e invisibles provenientes del Sol. Calor total. Suma del calor sensible y del calor latente. Caloría. Unidad para medir el calor en el sistema métrico. Equivale a la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado. 1000 calorías = 1 kcal. Calorímetro. Dispositivo utilizado para medir cantidades de calor o determinar calores específicos. Calor, intensidad del. Concentración de calor en una sustancia, indicada por su temperatura mediante el uso de un termómetro. Cámara de refrigeración. Espacio refrigerado comercial que se mantiene a temperaturas abajo de la ambiental. Cambio de estado. Condición en la cual una sustancia cambia de sólido a líquido o de líquido a gas debido a la aplicación de calor. O a la inversa, cuando una sustancia cambia de gas a líquido o de líquido a sólido debido a la remoción de calor. Camión refrigerado. Vehículo comercial equipado para mantener temperaturas abajo de la ambiental. Campo magnético. Espacio en el que existen líneas o fuerzas magnéticas. Capacidad. Sistema de clasificación en refrigeración. Medido generalmente en kcal/h o en watts/h (o en btu/h). Capacitancia (C). Propiedad de un no-conductor (condensador o capacitor) que permite almacenar energía eléctrica en un campo electrostático. Capacitor. Tipo de dispositivo de almacenamiento eléctrico, utilizado en el circuito de arranque y/o trabajo de muchos motores eléctricos. Capacitor electrolítico. Placa de superficie capaz de almacenar pequeñas cargas eléctricas. Capacitor seco. Dispositivo eléctrico hecho de metal seco y aislamiento seco, utilizado para almacenar electrones.
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Carbón activado. Carbón especialmente procesado, utilizado en filtros deshidratadores. También se utiliza para limpiar aire. Carga. Véase Carga de refrigerante. Carga cruzada. Contenedor sellado con dos fluidos, que juntos crean una curva de presióntemperatura deseada. Tipo de carga que se emplea, comúnmente, en los bulbos de las válvulas de termoexpansión. Carga de refrigerante. Cantidad de refrigerante colocada en un sistema de refrigeración. Carga térmica. Cantidad de calor medida en watts, kcal o btu que se remueve durante un periodo de 24 horas. Carrene. Nombre comercial dado a algunos refrigerantes como el R-30 (Carrene 1), el R-500 (Carrene 2). Carta psicrométrica. Carta (gráfica) que muestra las relaciones entre las propiedades del aire, tales como presión, temperatura, contenido de humedad, volumen específico, etcétera. Celda solar. También conocida como celda fotovoltaica. Es un dispositivo que convierte radiación solar directamente a electricidad. Centígrada, escala. Escala de temperatura usada en el sistema métrico. El punto de congelación del agua es de 0 °C, el punto de ebulli ción es de 100 °C. Cera. Ingrediente en muchos aceites lubricantes que se puede separar del aceite si se enfría lo suficiente. Cero absoluto (temperatura). Temperatura a la cual cesa todo movimiento molecular (–273 °C y –460 °F). Charola de condensado. Recipiente en forma de charola, utilizado para colectar el condensado del evaporador. Cicleo. Véase Fluctuación. Ciclo. Serie de eventos u operaciones que tienen una tendencia a repetirse en el mismo orden. Ciclo de descongelación. Ciclo de refrigeración en el cual la escarcha y el hielo acumulado se funden sobre el evaporador. Ciclo de paro. Segmento del ciclo de refrigeración cuando el sistema no está operando. Ciclo intermitente. Ciclo que se repite a intervalos variables. Ciclo mecánico. Ciclo consistente en una serie repetida de sucesos mecánicos. Cilindro. 1. Dispositivo que convierte fuerza de un fluido en fuerza y movimiento mecánico lineal. Éste consiste, usualmente, de elementos móviles –pistón, biela y émbolo– que operan dentro de un cilindro. 2. Contenedor cerrado para fluidos.
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Cilindro para refrigerante. Cilindro en el que se almacena y distribuye el refrigerante. El código de colores pintado en el cilindro indica la clase de refrigerante. Cilindro portátil. Recipiente utilizado para almacenar refrigerante. Hay dos tipos comunes: recargables y desechables. Circuito. Instalación de tubería o de alambre eléctrico; permite el flujo desde y hacia la fuente de energía. Circuito abierto. Circuito eléctrico interrumpido que detiene el flujo de electricidad. Circuito cerrado. Circuito eléctrico en el que fluyen los electrones. Circuito en paralelo. Arreglo de dispositivos eléctricos en el que la corriente se divide y viaja a través de dos o más trayectos, y después regresa a través de un trayecto común. Circuito en serie. Alambrado eléctrico. Circuito eléctrico en el que la electricidad que va a operar una segunda lámpara o dispositivo debe pasar por el primero; el flujo de corriente viaja al mismo tiempo por todos los dispositivos conectados juntos. Circuito integrado. Circuito que incorpora transistores múltiples y otros semiconductores sobre un solo circuito, algunas veces llamado chip. Circuito integrado (tablero). Circuito electrónico hecho de transistores, resistores, etc., todos colocados en un paquete referido como chip, puesto que todos los circuitos están sobre una base de material semiconductor. Clutch magnético. Dispositivo operado por magnetismo para conectar o desconectar una fuerza impulsora. Cobrizado. Condición anormal que se desarrolla en algunas unidades, en las que el cobre se deposita electrolíticamente sobre algunas superficies del compresor. Cojinete. Dispositivo de baja fricción para soportar y alinear una parte móvil. Colector. Sección semiconductora de un transistor conectada a la misma polaridad como la base. Colector solar. Dispositivo utilizado para atrapar radiación solar, generalmente usando una superficie negra aislada. Coloides. Celdas miniaturas peculiares a las carnes (res, cerdo, pollo, pescado), las cuales, si se desbaratan, hacen que la comida se vuelva rancia. Las bajas temperaturas minimizan esta acción. Combinador. Grupo de controles automáticamente y con precisión.
y circuitos
utilizado
para
operar
un
dispositivo
Combustible LP. Petróleo licuado usado como gas combustible. Combustibles, líquidos. Líquidos que tienen una temperatura de inflamación de o superior a 60 °C. Se clasifican como líquidos Clase 3. 132
Compresión. Término utilizado para denotar el proceso de incrementar la presión, sobre un volumen dado de gas, usando energía mecánica. Al hacer esto, se reduce el volumen y se incrementa la presión del gas. Compresor. Máquina en sistemas de refrigeración; hecha para succionar vapor –del lado de baja presión en el ciclo de refrigeración– y comprimirlo y descargarlo hacia el lado de alta presión del ciclo. Compresor abierto. Compresor en el que el cigüeñal se extiende a través del cárter, hacia afuera del compresor, movido por un motor externo. Comúnmente se le llama compresor de movimiento externo. Compresor centrífugo. Máquina para comprimir grandes volúmenes de vapor, a una velocidad relativamente alta, usando relaciones de compresión pequeñas. La compresión está basada en una fuerza centrífuga de ruedas giratorias, con hojas tipo turbina. Compresor compuesto (compound). Compresor de cilindros múltiples, en el que uno o más cilindros succionan el vapor del evaporador, y lo descargan, generalmente, a través de un interenfriador y hacia los demás cilindros, donde se comprime hasta la presión de condensación. Compresor de aletas rotatorias. Mecanismo para bombear fluidos por medio de aletas giratorias dentro de un cárter cilíndrico. Compresor de etapas múltiples. Compresor que tiene dos o más etapas de compresión. La descarga de cada etapa es la presión de succión en la siguiente de la serie. Compresor de una etapa. Compresor de una sola etapa de compresión, entre las presiones del lado de baja y del lado de alta. Compresor hermético. Unidad motocompresora en la que el motor eléctrico y el compresor están montados, en una flecha común, dentro de un casco de acero soldado. El motor eléctrico opera en la atmósfera de refrigerante. Compresor reciprocante. Compresor que funciona con un mecanismo de pistones y cilindros para proporcionar una acción bombeante. Los pistones se mueven hacia adelante y hacia atrás dentro del cilindro para comprimir el refrigerante. Compresor rotatorio. Compresor con un cilindro y un rotor excéntrico interior que gira dentro del cilindro. Las aletas deslizables dentro del rotor son las que comprimen el vapor durante la rotación. Compresor semihermético. Unidad motocompresora que opera igual que un compresor hermético, con la excepción de que no está totalmente sellado, sino que se pueden quitar las tapas de los extremos para darle servicio. Condensación. Proceso de cambiar de estado un vapor o un gas a líquido, al enfriarse por abajo de su temperatura de saturación o punto de rocío. Condensado. Líquido que se forma cuando se condensa un vapor.
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Condensador. Componente del mecanismo de refrigeración; recibe del compresor vapor caliente a alta presión, lo enfría y regresa luego a su estado líquido. El enfriamiento puede ser con aire o con agua. Condensador de casco y tubos. Recipiente cilíndrico de acero con tubos de cobre en el interior. El agua circula por los tubos condensando los vapores dentro del casco. El fondo del casco sirve como recibidor de líquido. Condensador de casco y serpentín. Este condensador es muy parecido al de casco y tubos, pero en lugar de tubos rectos tiene un serpentín por el que circula el agua. Condensador enfriado por agua. Intercambiador de calor, diseñado para transferir calor desde el refrigerante gaseoso al agua. Existen tres tipos: de casco y tubos, de casco y serpentín y de tubos concéntricos. Condensador enfriado por aire. Intercambiador de calor que transfiere calor al aire circundante. En estos condensadores el vapor caliente de la descarga del compresor entra en los tubos, y el aire atmosférico circula por fuera de los tubos, los cuales, generalmente, son del tipo aletado. Condensador evaporativo. Condensador que combina un condensador atmosférico con una torre de enfriamiento de tiro forzado. El haz de tubos se encuentra dentro de la torre. El agua se rocía sobre los tubos, y el aire forzado enfría el agua y los tubos. Parte del agua se evapora y enfría el resto del agua, lo que reduce el consumo de ésta. Condensar. Acción de cambiar un gas o vapor a líquido. Condiciones normales. Condiciones que se usan como base para los cálculos en acondicionamiento de aire: temperatura de 20 °C, pr esión de 101.325 kPa y humedad relativa de 30%. Conducción. Flujo de calor entre sustancias por medio de vibración de las moléculas. Conductividad. Habilidad de una sustancia para conducir o transmitir calor y/o electricidad. Conductividad, coeficiente de. Medición de la proporción relativa, a la cual diferentes materiales conducen el calor. El cobre es un buen conductor del calor, por lo tanto, tiene un coeficiente de conductividad alto. Conductor. Sustancia o cuerpo capaz de transmitir electricidad o calor. Conexión para manómetro. Abertura o puerto dispuesto para que el técnico de servicio instale un manómetro. Congelación. 1. Formación de hielo en el dispositivo de control del refrigerante que pudiera detener el flujo del refrigerante hacia el evaporador. 2. Formación de escarcha en un serpentín que pudiera detener el flujo de aire a través del mismo. 3. Cambio de estado de líquido a sólido. Congelación rápida de alimentos. Método que utiliza nitrógeno o bióxido de carbono líquidos para convertir alimentos frescos en alimentos congelados duraderos. Se le conoce también como congelación criogénica de alimentos.
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Congelador de ráfaga. Sistema de congelación en el que grandes cantidades de aire a alta velocidad se circulan sobre el evaporador y el producto que se congelará. Con este sistema se logran temperaturas de –40 °C, y a veces menores. Congelador sin escarcha. Gabinete refrigerado que opera con un deshielo automático durante cada ciclo. Conmutador. Parte del rotor en un motor eléctrico que transmite corriente eléctrica al devanado del rotor. Conmutador cilíndrico. Conmutador con superficies de contacto paralelas a la flecha del rotor. Constrictor. Tubo u orificio utilizado para restringir el flujo de un gas o un líquido. Contacto. Parte de un interruptor o relevador que lleva la corriente. Contactor. Dispositivo para cerrar o abrir contactos que llevan la carga mediante un circuito piloto a través de una bobina magnética. Contaminante. Sustancia, humedad o cualquier materia extraña al refrigerante o al aceite en un sistema. Contraflujo. Flujo en dirección opuesta. Método de transferencia de calor, donde la parte más fría del fluido de enfriamiento se encuentra con la parte más caliente del fluido que se va a enfriar. Control. Dispositivo manual o automático, utilizado para detener, arrancar y/o regular el flujo de gas, líquido y/o electricidad. Control a prueba de fallas. Dispositivo que abre un circuito cuando el elemento sensor pierde su presión. Control automático. Acción de una válvula, lograda a través de medios automáticos que no requieren de ajuste manual. Control de baja presión. Dispositivo utilizado para evitar que la presión de evaporación del lado de baja caiga abajo de cierta presión. Control de deshielo. Dispositivo para operar un sistema de refrigeración de tal manera que proporcione una forma de derretir el hielo y la escarcha formados en el evaporador. Hay tres tipos: manual, automático y semiautomático. Control de escarcha. Véase Control de deshielo. Control de límite. Control utilizado para abrir o cerrar un circuito eléctrico al alcanzarse los límites de presión o temperatura. Control de presión de aceite. Dispositivo de protección que verifica la presión del aceite en el compresor. Se conecta en serie con el compresor y lo apaga durante los periodos de baja presión de aceite.
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Control de refrigerante. Dispositivo que mide el flujo de refrigerante entre dos áreas del sistema de refrigeración. También mantiene una diferencia de presión entre los lados de alta y baja presión del sistema, mientras la unidad está trabajando. Control de seguridad. Dispositivo para detener la unidad de refrigeración si se llega a una condición insegura y/o peligrosa, de presiones o temperaturas. Control de temperatura. Dispositivo termostático operado por temperatura que abre o cierra un circuito automáticamente. Control del motor. Dispositivo operado por presión o temperatura; se utiliza para controlar la operación del motor. Control del motor por presión. Control de alta o baja presión conectado al circuito eléctrico y utilizado para arrancar y parar el motor. Lo activa la demanda de refrigeración o por seguridad. Control digital directo (CDD). Uso de una computadora digital para realizar operaciones de control automático, requeridas en un sistema de manejo de energía total (TEMS). Control primario. Dispositivo que controla directamente la operación de un sistema de calefacción. Control termostático. Dispositivo que opera un sistema, o parte de él, basado en un cambio de temperatura. Controlador remoto. Dispositivo de control de energía, capaz de controlar múltiples dispositivos. Puede instalarse distante de los dispositivos que está controlando. Convección. Transferencia de calor por medio del movimiento o flujo de un fluido. Convección forzada. Transferencia de calor que resulta del movimiento forzado de un líquido o un gas por medio de una bomba o un ventilador. Convección natural. Circulación de un gas o un líquido debido a la diferencia en densidad resultante de la diferencia de temperaturas. Conversión, factores de. La fuerza y la potencia pueden ser expresadas en más de una manera. Un hp equivale a 746 watts, 33,000 pie-lb de trabajo o 2,546 btu/h. Estos valores pueden utilizarse para cambiar de unas unidades a otras. Coples. Dispositivos mecánicos para unir líneas de tuberías. Corriente. Transferencia de energía eléctrica en un conductor por medio del cambio de posición de los electrones. Corriente alterna (CA). Corriente eléctrica en la cual se invierte o se alterna el sentido del flujo. En una corriente de 60 ciclos (Hertz) el sentido del flujo se invierte cada 1/120 de segundo. Corriente directa (CD). Flujo de electrones que se mueve continuamente en un sentido en el circuito. Corrientes Eddy. Corrientes inducidas que fluyen dentro de un núcleo. 136
Corrosión. Deterioro de materiales por acción química. Cortacircuitos. Dispositivo que detecta el flujo de corriente y que se abre cuando se sobrepasa el flujo nominal de la corriente. Cortocircuito. Condición eléctrica donde una parte del circuito toca otra parte del mismo, lo que provoca que la corriente o parte de la misma tome un trayecto equivocado. Coulomb. Cantidad de electricidad transferida por una corriente eléctrica de un ampere en un segundo. Criogenia. Refrigeración que trata con la producción de temperaturas de –155 °C y más bajas. Cuarto de máquinas. Área donde se instala la maquinaria de refrigeración industrial y comercial, excepto los evaporadores. Decibel (dB). Unidad utilizada para medir la intensidad de los sonidos. Un decibel es igual a la diferencia aproximada de la intensidad detectable por el oído humano, cuyo rango es, aproximadamente, 130 dB, en una escala que empieza con uno para los sonidos débilmente audibles. Deflector (baffle). Placa utilizada para dirigir o controlar el movimiento de un fluido dentro de un área confinada. Densidad. Estrechez de la textura o consistencia de partículas dentro de una sustancia. Se expresa como peso por unidad de volumen. Desecante. Sustancia utilizada para colectar y retener humedad en un sistema de refrigeración. Los desecantes comunes son la sílica gel, la alúmina activada y el tamiz molecular. Desengrasante. Solvente o solución que se usa para remover aceite o grasa de las partes de un refrigerador. Deshidratador. Sustancia o dispositivo que se utiliza para remover la humedad en un sistema de refrigeración. Deshielo. Proceso de remover la acumulación de hielo o escarcha de los evaporadores. Deshielo automático. Sistema de remover hielo o escarcha de los evaporadores de manera automática. Deshielo con aire. Proceso de remover el hielo o la escarcha acumulada en el serpentín del evaporador utilizando los abanicos del mismo evaporador, deteniendo previamente el paso de refrigerante líquido. El aire circulado debe tener una temperatura arriba de la de congelación. Deshielo con agua. Uso de agua para derretir el hielo y la escarcha de los evaporadores durante el ciclo de paro. Deshielo eléctrico. Uso de resistencia eléctrica para fundir el hielo y la escarcha de los evaporadores durante el ciclo de deshielo.
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Deshielo por ciclo reversible. Método de calentar el evaporador para deshielo. Por medio de válvulas se mueve el gas caliente del compresor hacia el evaporador. Deshielo por gas caliente. Sistema de deshielo en el que el gas refrigerante caliente del lado de alta es dirigido a través del evaporador por cortos periodos, y a intervalos predeterminados, para remover la escarcha del evaporador. Deshielo, ciclo de. Ciclo de refrigeración en el que la acumulación de hielo y escarcha se derrite en el evaporador. Deshielo, reloj de (timer). Dispositivo conectado a un circuito eléctrico que detiene la unidad el tiempo suficiente para permitir que se derrita la acumulación de hielo y escarcha sobre el evaporador. Deshumidificador. Dispositivo usado para remover la humedad del aire. Desplazamiento del compresor. Volumen en m³, representado por el área de la cabeza del pistón o pistones, multiplicada por la longitud de la carrera. Éste es el desplazamiento real, no el teórico. Desplazamiento del pistón. Volumen desplazado por el pistón al viajar la longitud de su carrera. Destilación, aparato de. Dispositivo de recuperación de fluidos que se usa para recuperar refrigerantes. La recuperación se hace normalmente evaporando, y luego recondensando el refrigerante. Desvío (bypass). Pasadizo en un lado o alrededor de un pasaje regular. Desvío (by pass) de gas caliente. Arreglo de tubería en la unidad de refrigeración, la cual conduce gas refrigerante caliente del condensador al lado de baja presión. Detector de fugas. Dispositivo o instrumento que se utiliza para detectar fugas, tal como lámpara de haluro, sensor electrónico o jabón. Detector de fugas de espuma. Sistema de líquido espumante especial, que se aplica con una brocha sobre uniones y conexiones para localizar fugas de manera similar a la espuma de jabón. Detector de fugas electrónico. Instrumento electrónico que mide el flujo electrónico a través de una rejilla de gas. Los cambios en el flujo electrónico indican la presencia de moléculas de gas refrigerante. Devanado de arranque. Devanado en motores eléctricos que se utiliza brevemente mientras arranca el motor. Devanado de marcha. Devanado eléctrico en motores por el cual fluye corriente durante la operación normal del motor. Diafragma. Material flexible usualmente hecho de metal, hule o plástico.
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Diagrama de Molliere. Gráfica de las propiedades de un refrigerante, tales como: presión, temperatura, calor, etcétera. Diclorodifluorometano. Refrigerante comúnmente conocido como R-12. Diferencial. La diferencia de temperatura o presión entre las temperaturas o presiones de arranque y paro de un control. Difusor de aire. Rejilla o salida de distribución de aire, diseñada para dirigir el flujo de aire hacia los objetivos deseados. Dinamómetro. Dispositivo para medir la salida o entrada de fuerza de un mecanismo. Diodo. Tubo de electrones de dos elementos; permite mayor flujo de electrones en una dirección que en otra dentro de un circuito. Tubo que sirve como rectificador. Dosímetro de ruido. Instrumento usado para medir el sonido en dBA. Ducto. Tubo o canal, a través del cual el aire es movido o transportado. Ducto flexible. Ducto que puede ser guiado alrededor de obstáculos doblándolo gradualmente. Ecología. Ciencia del balance de la vida sobre la tierra. Efecto Peltier. Cuando la corriente directa se pasa a través de dos metales adyacentes, una unión se vuelve más fría y la otra más caliente. Este principio es la base para la refrigeración termoeléctrica. Efecto Seebeck. Cuando dos metales diferentes adyacentes se calientan se genera una corriente eléctrica entre los dos. Este principio es la base para la construcción de termopares. Eficiencia. Capacidad de un dispositivo, sistema o actividad, dividida entre la potencia absorbida necesaria para crear esa capacidad. En un compresor, la eficiencia sería la capacidad de trabajo, medida por un cambio de presión, dividida entre la energía eléctrica consumida. Eficiencia volumétrica. Término utilizado para expresar la relación, entre el funcionamiento real de un compresor, o de una bomba de vacío, y el funcionamiento calculado con base en ese desplazamiento. Electroimán. Bobina de alambre enrollada alrededor de un núcleo de hierro suave. Cuando fluye una corriente eléctrica a través del alambre, el ensamble se vuelve un imán. Electrólisis. Movimiento de electricidad a través de una sustancia, el cual causa un cambio químico en la sustancia o su contenedor. Electrón. Partícula elemental o porción de un átomo, la cual acarrea una carga negativa. Elemento de poder. Elemento sensible de un control operado por temperatura. Eliminadores de vibración. Dispositivo o sustancia suave o flexible, que reduce la transmisión de una vibración. 139
Emisor. Conexión de un transistor marcada con una punta de flecha. Empaque. Dispositivo sellante, consistente de material suave o uno o más elementos suaves que embonan. Empaque magnético. Material para sellar puertas, el cual mantiene las puertas fuertemente cerradas mediante pequeños imanes insertados en el empaque. Empaque, espuma de. Material para sellar uniones, hecho de tiras de espuma de hule o plástico. Endotérmica, reacción. Reacción química en la cual se absorbe calor. Energía. Habilidad real o potencial de efectuar trabajo. Energía electromagnética. Energía que tiene características eléctricas y magnéticas. La energía solar es electromagnética. Energía, conservación de la. Proceso de instituir cambios que resultarán en ahorros de energía, sobre la revisión de los cálculos para determinar las cargas principales. Enfriador. Intercambiador de calor que remueve calor de las sustancias. Enfriador de agua (chiller). Sistema de aire acondicionado, el cual circula agua fría a varios serpentines de enfriamiento en una instalación. Enfriador de aire. Mecanismo diseñado para bajar la temperatura del aire que pasa a través de él. Enzima. Sustancia orgánica compleja, originada por células vivas, que acelera los cambios químicos en los alimentos. La acción de las enzimas disminuye con el enfriamiento. Escala centígrada. Escala de temperaturas usada en el sistema métrico. El punto de congelación de agua a la presión atmosférica normal, es de 0 °C, y el punto de ebullición, es de 100 °C. Escala Fahrenheit. En un termómetro Fahrenheit, bajo la presión atmosférica normal, el punto de ebullición del agua es de 212 °F, y el punto de congelación es de 32 °F arriba de cero. Escala Kelvin (K). Escala de temperatura en la que la unidad de medición es igual al grado centígrado, y de acuerdo con ella, el cero absoluto es 0 K, equivalentes a –273.16 °C. En esta escala el agua se congela a 273.16 K y ebulle a 373.16 K. Escala Rankine (R). Nombre dado a la escala de temperaturas absolutas cuyas unidades son similares a los grados Fahrenheit. El cero (0 °R) e n esta escala equivale a –460 °F. Espacio muerto. Pequeño espacio en un cilindro del cual no ha sido expulsado completamente el gas comprimido. Para una operación efectiva, los compresores se diseñan para tener un espacio muerto tan pequeño como sea posible. Espuma de uretano. Tipo de aislamiento espumado colocado en medio de las paredes interiores y exteriores de un contenedor. 140
Espumado. Formación de espuma en una mezcla de aceite-refrigerante; se debe a la rápida evaporación del refrigerante disuelto en el aceite. Esto es más probable que suceda cuando arranca el compresor y la presión se reduce repentinamente. Estación central. Ubicación central de la unidad de condensación con el condensador, ya sea enfriado por agua o aire. El evaporador se instala donde sea necesario, y se conecta a la unidad de condensación central. Estator. Parte estacionaria de un motor eléctrico. Estetoscopio. Instrumento utilizado en refrigeración para detectar sonidos y localizar su origen, principalmente en los compresores. Estratificación del aire. Condición en la que hay poco o ningún movimiento de aire en un cuarto. El aire permanece en capas de temperaturas. Etano (R-170). Fluido refrigerante de muy poco uso. En la actualidad se agrega a otros refrigerantes para mejorar la circulación de aceite. Eutéctico. Cierta mezcla de dos sustancias que proporciona la temperatura de fusión más baja de todas las mezclas de esas dos sustancias. Eutéctico, punto. Temperatura de congelación para soluciones eutécticas. Evacuación. Remoción de aire (gas) y humedad, de un sistema de refrigeración o aire acondicionado mediante una bomba de vacío. Evaporación. Término aplicado al cambio de estado de líquido a vapor. En este proceso se absorbe calor. Evaporador. Componente del mecanismo de un sistema de refrigeración en el cual el refrigerante se evapora y absorbe calor. Evaporador de casco y tubos. Evaporador del tipo inundado, utilizado principalmente para enfriar líquidos. Por lo general, el líquido circula por los tubos que están dentro del casco cilíndrico o viceversa. Evaporador de expansión directa. Evaporador que utiliza como dispositivo de control de líquido una válvula de expansión automática, o una de termoexpansión. Evaporador inundado. Evaporador que todo el tiempo contiene refrigerante líquido. Evaporador seco. Evaporador en el que el refrigerante está en forma de gotas. Excéntrico. Círculo o disco montado fuera de centro en una flecha. Exhibidor abierto. Refrigerador comercial, diseñado para mantener su contenido a temperaturas de refrigeración, aunque el contenido esté en una caja abierta. Exotérmica, reacción. Reacción química en la que se libera calor.
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Extremo acampanado. Estructura del extremo de la placa de un motor eléctrico donde generalmente se aloja el cojinete. Factor de potencia. Coeficiente de corrección para los valores de la corriente o voltaje cambiante de la fuerza de CA. Faradio. Unidad eléctrica de capacidad. Capacidad de un condensador que cuando se carga con un coulomb de electricidad da un diferencial de potencial de un voltio. Fase. Distinta función operacional durante un ciclo. Filtro. Dispositivo para remover partículas extrañas de un fluido. Filtro de carbón. Filtro de aire que utiliza carbón activado como agente limpiador. Filtro deshidratador. Dispositivo empleado para la limpieza del refrigerante y del aceite en los sistemas de refrigeración. Remueve toda clase de contaminantes, tales como: suciedad, rebabas, ceras, humedad, ácidos, óxidos, etcétera. Flapper, válvula. Válvula de metal delgada, usada en los compresores de refrigeración, la cual permite el flujo del gas refrigerante en un solo sentido. Flare. Agrandamiento (abocinado) que se hace en el extremo de un tubo flexible; por medio de éste el tubo se une a una conexión o a otro tubo. Este agrandamiento se hace a un ángulo de aproximadamente 45°. Las conexiones lo oprimen firm emente para hacer la unión fuerte y a prueba de fugas. Flare, conexión. Extremo de una conexión o accesorio roscado con punta cónica (45°), para recibir el flare de un tubo con su tuerca respectiva. Flare, tuerca. Tuerca utilizada para sujetar el flare de un tubo contra otra conexión. Flotador del lado de alta. Mecanismo para control de refrigerante, que controla el nivel de refrigerante líquido, en el lado de alta presión del sistema. Flotador del lado de baja. Válvula de control de refrigerante, operada por el nivel del refrigerante líquido, en el lado de baja presión del sistema. Fluctuación (hunting). Este término, aplicado a cualquier tipo de mecanismo, significa que el mecanismo primero viaja en extremo en un sentido, y luego se regresa a otro extremo en el sentido opuesto. En refrigeración, particularmente en las válvulas de expansión, si una válvula fluctúa, significa que en forma alternada abrirá excesivamente, permitiendo que entre demasiado refrigerante al evaporador, y luego cerrará demasiado, por lo que no permite suficiente refrigerante al evaporador. Fluido. Sustancia que puede estar en estado líquido o gaseoso. Sustancia que contiene partículas, las cuales se mueven y cambian de posición sin separación de la masa. Fluido criogénico. Sustancia que existe como líquido o como gas a temperaturas ultra bajas (– 157 °C o menores). Fluido dieléctrico. Fluido con alta resistencia eléctrica. 142
Freón. Nombre comercial para una familia de refrigerantes químicos sintéticos, fabricados por E.I. DuPont de Nemours & Company Inc. Frío. La ausencia de calor. Temperatura considerablemente abajo de la normal. Fuelle. Contenedor cilíndrico corrugado que se mueve al cambiar la presión, o proporciona un sello durante el movimiento de partes. Fuerza. La fuerza es una presión acumulada, se expresa en newtons (N) en el Sistema Internacional, o en libras (Lb) en el Sistema Inglés. Fuerza electromotriz (fem). Voltaje. Fuerza eléctrica que causa que la corriente (electrones libres) fluya o se mueva en un circuito eléctrico. La unidad de medición es el voltio. Fundente. Sustancia aplicada a las superficies que se unirán por soldadura para evitar que se formen óxidos y para producir la unión. Fusible. Dispositivo de seguridad eléctrico que consiste de una tira de metal fusible, la cual se funde cuando se sobrecarga el circuito. Fusible, tapón. Tapón o conexión hecha con un metal de temperatura de fusión baja conocida. Se usa como dispositivo de seguridad para liberar presión en caso de incendio. Gabinete para helado. Refrigerador comercial que opera a aproximadamente –18 °C (0 °F); se utiliza para almacenar helado. Galvánica, acción. Desgaste de dos metales diferentes debido al paso de corriente eléctrica entre ambos. Esta acción se incrementa en la presencia de humedad. Gas. Fase o estado de vapor de una sustancia. Un gas es un vapor sobrecalentado, muy lejos de su temperatura de saturación. Gas inerte. Gas que no cambia de estado, ni químicamente, cuando está dentro de un sistema, aunque se exponga a otros gases. Gas instantáneo (flash gas). Evaporación instantánea de refrigerante líquido en el evaporador, lo que enfría el refrigerante líquido remanente a la temperatura de evaporación deseada. Gas licuado. Gas abajo de cierta temperatura y arriba de cierta presión que se vuelve líquido. Gas no condensable. Gas que no se convierte en líquido a las temperaturas y presiones de operación. Golpe de líquido. Condición que se presenta cuando en un sistema de expansión directa, el exceso de refrigerante líquido sale del evaporador y entra al compresor, dañándolo. Gravedad específica. Peso de un líquido comparado con el peso del agua, la cual tiene un valor asignado de 1.0. Halógenos. Grupo de elementos a los que pertenecen el yodo, el bromo, el cloro y el flúor.
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Hertz (Hz). Unidad para medir la frecuencia. Término correcto para referirse a los ciclos por segundo. Hg (mercurio). Elemento metálico pesado color plata. Es el único metal líquido a temperaturas ambiente ordinarias. Hidráulica. Rama de la física relacionada con las propiedades mecánicas del agua y otros líquidos en movimiento. Hidrocarburos. Compuestos orgánicos que contienen solamente hidrógeno y carbono, en varias combinaciones. Hidrómetro. Instrumento flotante utilizado para medir la gravedad específica de un líquido. Hielo seco. Sustancia refrigerante hecha de bióxido de carbono sólido, el cual cambia de sólido a gas (se sublima). Su temperatura de sublimación es de –78 °C. Higrómetro. Instrumento utilizado para medir el grado de humedad en la atmósfera. Higroscópico. Habilidad de una sustancia para absorber y soltar humedad, y cambiar sus dimensiones físicas conforme cambia su contenido de humedad. HP (horse power). Unidad de potencia que equivale a 33,000 pie-lb de trabajo por minuto. Un hp eléctrico es igual a 745.7 watts. Humedad. Vapor de agua presente en el aire atmosférico. Humidificador. Dispositivo utilizado para agregar y controlar humedad. Humidistato. Control eléctrico operado por cambios de humedad. Igualador externo. Es un tubo que se conecta al lado de baja presión del diafragma de una válvula de termoexpansión, y a la conexión de salida del evaporador. Imán permanente. Material que tiene sus moléculas alineadas y tiene su propio campo magnético. Barra de metal que ha sido magnetizada permanentemente. IME (Ice Melting Effect). Cantidad de calor absorbido por el hielo al derretirse a 0 °C. Su valor es de 144 btu/l de hielo o 288,000 btu/TR (80 kcal/kg). Impedancia. Es la oposición en un circuito eléctrico al flujo de una corriente alterna, que es similar a la resistencia eléctrica de una corriente directa. Impulsor. Parte rotatoria de una bomba. Indicador de líquido electrónico. Dispositivo que envía una señal audible cuando al sistema le hace falta refrigerante. Indicador de líquido y humedad. Accesorio que se instala en la línea de líquido, el cual proporciona una ventana de vidrio, a través de la cual se puede observar el flujo del refrigerante líquido. También contiene un elemento sensible a la humedad, cuyo color indica el contenido de humedad. 144
Infiltración. Paso del aire exterior hacia el edificio, a través de ventanas, puertas, grietas, etcétera. Inhibidor. Sustancia que evita una reacción química como la oxidación o la corrosión. Instrumento. Dispositivo que tiene habilidades para registrar, indicar, medir y/o controlar. Intensidad del calor. Concentración de calor en una sustancia, como se indica por la temperatura de esa sustancia mediante el uso de un termómetro. Intercambiador de calor. Dispositivo utilizado para transferir calor de una superficie caliente a una superficie menos caliente. (Los evaporadores y condensadores son intercambiadores de calor). Interenfriamiento. Enfriamiento de vapor y líquido en un sistema de refrigeración de doble etapa. El vapor de la descarga de la primera etapa es enfriado hasta casi su temperatura de saturación, antes de entrar a la siguiente etapa de compresión. También el líquido del recibidor de la segunda etapa puede enfriarse a la temperatura de succión intermedia. Interruptor de presión. Interruptor operado por una disminución o un aumento de presión. Interruptor de presión (alta). Interruptor de control eléctrico, operado por la presión del lado de alta, el cual automáticamente abre un circuito eléctrico si se alcanza una presión demasiado alta. Se conecta en serie con el motor para detenerlo por alta presión. Interruptor de presión (baja). Dispositivo para proteger el motor que detecta la presión del lado de baja. El interruptor se conecta en serie con el motor y lo detendrá, cuando haya una presión excesivamente baja. Interruptor de presión (de aceite). Dispositivo para proteger al compresor y el motor en caso de una falla en la presión del aceite. Se conecta en serie con el motor y lo detendrá durante los periodos de baja presión de aceite. Interruptor SPDT. Interruptor eléctrico con una navaja (hoja) y dos puntos de contacto. Interruptor SPST. Interruptor eléctrico con una navaja (hoja) y un punto de contacto. Inundación. Acto de permitir que un líquido fluya hacia una parte del sistema. IQF (Individual Quick Freezing). Mecanismo de refrigeración; se utiliza para la congelación rápida de alimentos en piezas pequeñas. Consiste de una banda de velocidad variable, la cual transporta los alimentos a través de un túnel, donde cada pieza es individualmente congelada mediante aire frío que circula a alta velocidad. Isoterma. Nombre con el que se conoce la línea o líneas que en una gráfica representan un cambio a temperatura constante. Isotérmica (expansión o contracción). Acción que se lleva a cabo sin un cambio de temperatura. Isotérmico. Cambio de volumen o presión bajo condiciones de temperatura constante.
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Jaula de ardilla. Ventilador que tiene sus hojas paralelas al eje, y mueve aire en un ángulo recto o perpendicular a dicho eje. Joule (J). Unidad de energía del Sistema Internacional (SI). Un Joule equivale al trabajo realizado por la fuerza de un newton, cuando el punto de aplicación se desplaza una distancia de un metro en dirección de la fuerza. Joule-Thompson, efecto. Cambio en la temperatura de un gas al expandirse a través de un tapón poroso, desde una presión alta a una presión más baja. Juego axial. Movimiento ligero de la flecha a lo largo de su línea central. Junta de expansión. Dispositivo que se instala en la tubería, diseñado para permitir el movimiento de la tubería a causa de expansiones y contracciones ocasionadas por los cambios de temperatura. Kelvin. (Véase Escala Kelvin). Kilo volt ampere (KVA). Unidad de flujo eléctrico igual al voltaje, multiplicado por el amperaje, y dividido entre mil. Unidad de fuerza que se usa cuando el circuito de fuerza tiene un factor de potencia diferente a 1.0. (KW = KVA x cos 0). Kilocaloría. Unidad de energía y trabajo, equivalente a mil calorías. Véase Caloría. Kilopascal (kPa). Unidad de presión absoluta equivalente a mil pascales. Véase Pascal. Kilowatt (kW). Unidad de potencia equivalente a mil watts. Véase Watt. Lado de alta. Partes de un sistema de refrigeración que se encuentran bajo la presión de condensación o alta presión. Lado de baja. Partes de un sistema de refrigeración que se encuentran por abajo de la presión de evaporación o baja presión. Lado de succión. Lado de baja presión del sistema que se extiende desde el control de refrigerante, pasando por el evaporador, la línea de succión, hasta la válvula de servicio de entrada al compresor. Lámpara de haluro. Tipo de antorcha o soplete para detectar de manera segura fugas de refrigerantes halogenados en un sistema. Lámpara esterilizadora. Lámpara que tiene un rayo ultravioleta de alta intensidad; se utiliza para matar bacterias. También se usa en gabinetes para almacenar alimentos y en ductos de aire. Lámpara infrarroja. Dispositivo eléctrico que emite rayos infrarrojos; mas allá del rojo en el espectro visible. Ley de Dalton. “La presión de vapor creada en un recipiente, por una mezcla de gases, es igual a la suma de las presiones de vapor individuales de los gases, contenidos en la mezcla.”
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Licor. En refrigeración, se llama así a la solución utilizada en los sistemas de refrigeración por absorción. Línea de descarga. En un sistema de refrigeración, es la tubería que acarrea el gas refrigerante desde el compresor hasta el condensador. Línea de líquido. Tubería que acarrea refrigerante líquido, desde el condensador o recibidor hasta el mecanismo de control de refrigerante. Línea de succión. Tubería que acarrea refrigerante gaseoso, desde el evaporador hasta el compresor. Línea de tierra. Alambre eléctrico que conduce electricidad de manera segura, desde una estructura hacia el suelo. Líquido. Sustancia cuyas moléculas se mueven libremente entre sí, pero que no tienden a separarse como las de un gas. Líquidos inflamables. Líquidos que tienen un punto de encendido abajo de 60 °C (140 °F), y una presión de vapor que no excede los 276 kPa (40 psia) a 38 °C (100 °F). Lubricación forzada. Sistema de lubricación que utiliza una bomba para forzar al aceite hacia las partes móviles. Lubricación por salpicadura. Método de lubricar las partes móviles agitando o salpicando el aceite dentro del cárter. Magnetismo. Campo de fuerza que hace que un imán atraiga materiales ferrosos o de níquelcobalto. Magnetismo inducido. Habilidad de un campo magnético para producir magnetismo en un metal. Manejadora de aire. Abanico-ventilador, serpentín de transferencia de calor, filtro y partes de la cubierta de un sistema. Manifold de servicio (múltiple). Dispositivo con manómetros, mangueras y válvulas manuales interconectados que utilizan los técnicos para dar servicio a los sistemas de refrigeración. Manómetro. Instrumento para medir presiones de gases y vapores. Es un tubo de vidrio (o plástico) en forma de U con una cantidad de líquido (agua o mercurio) y los extremos abiertos. Manómetro compuesto. Instrumento para medir presiones por arriba y abajo de la presión atmosférica. Manómetro de alta presión. Instrumento para medir presiones en el rango de 0 a 500 psig (101.3 a 3,600 kPa). Manómetro de baja presión. Instrumento para medir presiones en el rango de 0 a 50 psia (0 a 350 kPa).
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Manómetro de Bourdon. Instrumento para medir presión de gases y vapores, el cual se basa en el tubo de Bourdon. Son circulares y consisten de carátula y aguja para indicar la presión. Manómetro de compresión. Instrumento usado para medir presiones positivas (arriba de la presión atmosférica) solamente. La carátula de estos manómetros, normalmente va de 0 a 300 psig (101.3 a 2,170 kPa). Manovacuómetro. Véase Vacuómetro. Masa. Cantidad de materia mantenida junta, de tal manera que se forma un cuerpo. MBH. Miles de BTU (14 MBH = 14,000 BTU). Medidor de flujo. Instrumento utilizado para medir la velocidad o el volumen de un fluido en movimiento. Megóhmetro. Instrumento para medir resistencias eléctricas extremadamente altas (en el rango de millones de ohms). Megohmio. Unidad para medir la resistencia eléctrica. Un megohmio es igual a un millón de ohms. Mercoid, bulbo. Interruptor de circuito eléctrico, que utiliza una pequeña cantidad de mercurio en un tubo de vidrio sellado, para hacer o romper contacto eléctrico con las terminales dentro del tubo. MET. Término aplicado al calor liberado por un humano en reposo. Es igual a 50 Kcal/m² h o 58 W/m² (18.4 BTU/ pie² h). Micro. La millonésima parte de una unidad especificada. Microfaradio (MFD). Unidad de la capacidad eléctrica de un capacitor. Un microfaradio es igual a la millonésima parte de un faradio. Micrómetro. Instrumento de medición, utilizado para hacer mediciones precisas hasta de 0.01 mm. Micrón. Unidad de longitud en el sistema métrico, que equivale a la milésima parte (1/1000) de un milímetro. Microprocesador. Componente eléctrico que consiste de circuitos integrados, los cuales pueden aceptar y almacenar información y controlar un dispositivo de capacidad. Mili. Prefijo utilizado para denotar una milésima parte (1/1,000); por ejemplo, milivoltio significa la milésima parte de un voltio. Mirilla. Tubo o ventana de vidrio en el sistema de refrigeración; sirve para mostrar la cantidad de refrigerante o aceite, e indica la presencia de burbujas de gas en la línea de líquido. Miscibilidad. La capacidad que tienen las sustancias para mezclarse.
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Mofle de descarga. Cámara de absorción de ruidos; se usa en compresores de refrigeración para reducir el ruido de las pulsaciones del gas de descarga. Molécula. La parte más pequeña de un átomo o un compuesto, que retiene la identidad química de esa sustancia. Monoclorodifluorometano. Refrigerante mejor conocido como R-22. Su fórmula química es CHClF2. El código de color del cilindro donde se envasa es verde. Monóxido de carbono (CO). Gas incoloro, inodoro y venenoso. Se produce cuando se quema carbón o combustibles carbonosos con muy poco aire. Motor. Máquina rotatoria que transforma energía eléctrica en movimiento mecánico. Motor de cuatro polos. Motor eléctrico de 1,800 rpm, 60 Hz (velocidad síncrona). Motor de dos polos. Motor eléctrico de 3,600 rpm, 60 Hz (velocidad síncrona). Motor de fase dividida. Motor con dos devanados de estator. Ambos devanados están en uso durante el arranque. Uno se desconecta por un interruptor centrífugo, después que el motor adquiere velocidad. Posteriormente, el motor opera sólo sobre el otro devanado. Motor de inducción. Motor de corriente alterna que opera sobre el principio del campo magnético rotatorio. El rotor no tiene conexión eléctrica, pero recibe energía eléctrica por la acción de transformador del campo de los devanados. Motor de polos sombreados. Pequeño motor de CA, diseñado para arrancar bajo cargas ligeras. Motor hermético. Motor que mueve al compresor, sellado, dentro del mismo casco que contiene al compresor. Motor monofásico. Motor eléctrico que opera con corriente alterna de una sola fase. Motor polifásico. Motor eléctrico diseñado para usarse con circuitos eléctricos de tres o cuatro fases. Motor universal. Motor eléctrico que opera ya sea con CA o con CD. Muñón. Parte del cigüeñal (o flecha) que está en contacto con los cojinetes del extremo largo de la biela. Neopreno. Hule sintético, resistente al aceite y gas hidrocarburo. Neutralizador. Sustancia utilizada para contrarrestar ácidos en un sistema de refrigeración. Neutrón. La parte del núcleo de un átomo que no tiene potencial eléctrico; eléctricamente es neutro. Nevera. Véase Gabinete para helado.
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Newton. Unidad de fuerza del Sistema Internacional (SI), equivalente a la fuerza ejercida sobre un objeto que tiene una masa de un kilogramo y una aceleración gravitacional de 1 m/seg². Nitrógeno líquido. Nitrógeno en forma líquida, utilizado como refrigerante de baja temperatura en sistemas de refrigeración sacrificables o químicos. Núcleo de aire. Bobina de alambre que no tiene núcleo metálico. Núcleo magnético. Espacio en el que existen líneas de fuerza magnéticas. Número de Reynolds. Relación numérica de las fuerzas dinámicas del flujo de masa con el esfuerzo puro debido a la viscosidad. Ohm (R). Unidad de medición de la resistencia eléctrica. Un ohm existe cuando un voltio causa un flujo de un ampere. Óhmetro. Instrumento para medir la resistencia eléctrica en ohms. Ohm, ley de. Relación matemática entre el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito eléctrico, descubierta por George Simon Ohm. Esta se establece como sigue: el voltaje (V), es igual a la corriente en amperes (I), multiplicada por la resistencia (R) en ohms; V = I × R. Orgánico. Perteneciente a o derivado de organismos vivos. Orificio. Abertura de tamaño exacto para controlar el flujo de fluidos. Osciloscopio. Es un tubo que tiene un recubrimiento fluorescente que muestra visualmente una onda eléctrica. Ozono. Una forma de oxígeno, O3, que tiene tres átomos en su molécula, generalmente se produce por descargas eléctricas a través del aire. La capa de ozono es la capa externa de la atmósfera de la Tierra, absorbe la luz ultravioleta del sol, y protege a las capas más bajas y a la tierra de los dañinos rayos. En esta capa de ozono han ocurrido agujeros causados por el cloro. Los clorofluorocarbonos (CFC) contienen cloro, y cuando se liberan a la atmósfera deterioran la capa de ozono. Paro (Cut-Out). Término usado para referirse al valor de la presión o temperatura a la cual se abre el circuito eléctrico de un control. Pascal (Pa). Unidad de presión absoluta en el sistema internacional (SI); es igual a la fuerza de un newton ejercida sobre una superficie de un m²; Pa = N/m². Para algunos fines científicos o prácticos, el pascal puede resultar una unidad muy pequeña, por lo que entonces se utiliza el kilopascal (kPa) o el BAR. 1 kPa = 1,000 Pa y 1 BAR = 100 kPa. Pascal, ley de. Esta ley establece que la presión aplicada a un fluido se transmite igualmente en todas direcciones. Para honrar a Pascal, el sistema internacional de unidades (SI) utiliza el término pascal como unidad de presión. Peine para condensador. Dispositivo en forma de peine, de metal o plástico, usado para enderezar las aletas de metal en los condensadores.
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Permanganato de potasio. Compuesto utilizado en filtros de carbón para ayudar a reducir los olores. pH. Medición de la concentración de iones de hidrógeno libres en una solución acuosa. El rango del pH va de 1 (acidez) hasta 14 (alcalinidad). Un pH de 7 es neutral. Piezoeléctrico. Propiedad del cristal de cuarzo que le causa vibración cuando se le aplica un voltaje de alta frecuencia (500 kHz o más alto). Este concepto se utiliza para atomizar agua en un humidificador. Pie-libra. Unidad de trabajo. Un pie-libra es la cantidad de trabajo que se ejerce al levantar un peso de una libra a una altura de un pie. Pirómetro. Instrumento utilizado para medir altas temperaturas. Placa de identificación. Placa comúnmente montada sobre el casco de los compresores y motores, la cual proporciona información relativa sobre el fabricante, número de parte y especificaciones. Plato de válvulas. Parte del compresor ubicada entre la parte alta del cuerpo del compresor y la cabeza. Contiene las válvulas y los puertos del compresor. Polea. Volante plano con ranuras en forma de V. Cuando se instala en el motor y en el compresor proporciona medios para darle movimiento. Polea tensora (loca). Polea que tiene un paso variable, y que puede ajustarse para proporcionar diferentes relaciones de impulso de polea. Poliestireno. Plástico utilizado como aislante en algunas estructuras refrigeradas. Poliuretano. Cualquier polímero de hule sintético, producido por la polimerización de un grupo HO y NCO, a partir de dos diferentes compuestos. En refrigeración se utiliza como aislante y en productos moldeados. Polo del campo. Parte del estator de un motor que concentra el campo magnético del campo del devanado. Polo norte (magnético). Extremo de un imán, del cual fluyen hacia afuera las líneas de fuerza magnéticas. Polo sur (magnético). Extremo de un imán hacia el cual fluyen las líneas de fuerza magnética. Porcelana. Recubrimiento de cerámica aplicado a superficies de acero. Potencial eléctrico. Fuerza eléctrica que mueve o intenta mover electrones a lo largo de un conductor o una resistencia. Potenciómetro. Instrumento para medición o control; funciona al detectar pequeños cambios en la resistencia eléctrica. PPM (partes por millón). Unidad para medir la concentración de un elemento en otro.
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Presión. Energía impactada sobre una unidad de área. Fuerza o empuje sobre una superficie. Presión absoluta. Es la suma de la presión manométrica más la presión atmosférica. Presión atmosférica. Presión que ejerce el aire atmosférico sobre la tierra. Se mide en kPa, mm de Hg, kg/cm², lb/pulg², etc. Al nivel del mar tiene un valor de 101.325 kPa (14.696 lb/pulg²). Presión crítica. Condición comprimida del refrigerante en la cual el líquido y el gas tienen las mismas propiedades. Presión de alta. Término empleado para referirse a la presión a la cual se lleva a cabo la condensación en un sistema de refrigeración. Presión de baja. Presión del lado de baja del ciclo de refrigeración a la cual se lleva a cabo la evaporación. Presión de condensación. Presión dentro de un condensador a la cual el vapor de refrigerante cede su calor latente de evaporación y se vuelve líquido. Esta presión varía con la temperatura. Presión de diseño. La más alta o más severa presión esperada durante la operación. Algunas veces se usa como la presión de operación calculada, más una tolerancia por seguridad. Presión de operación. Presión real a la cual trabaja el sistema bajo condiciones normales. Puede ser positiva o negativa (vacío). Presión de succión. En un sistema de refrigeración se llama así a la presión a la entrada del compresor. Presión de vapor. Presión ejercida por un vapor o un gas. Presión estática. Presión de un fluido, expresada en términos de la altura de columna de un fluido, tal como el agua o el mercurio. Presión piezométrica. En un sistema de refrigeración se llama así a la presión contra la que descarga el compresor. Comúnmente, es la presión que existe en el lado del condensador, y se mide en la descarga del compresor. Presiones parciales. Condición donde dos o más gases ocupan un espacio, cada uno ejerciendo parte de la presión total. Pre-enfriador. Dispositivo que se utiliza para enfriar el refrigerante antes de que entre al condensador principal. Propano. Hidrocarburo volátil, utilizado como combustible o refrigerante. Protector de sobrecarga. Dispositivo, operado ya sea por temperatura, corriente o presión, que detiene la operación de la unidad si surgen condiciones peligrosas. Protector (eléctrico). Dispositivo eléctrico que abrirá un circuito eléctrico si ocurren condiciones eléctricas excesivas. Protón. Partícula de un átomo con carga positiva. 152
PSI. Iniciales de pounds per square inch, se usan para expresar presiones en el sistema inglés. PSIA. Iniciales de pounds per square inch absolute, se usan para expresar presiones absolutas en el sistema inglés. Psicrométrica, medición. Medición de las propiedades del aire: como temperatura, presión, humedad, etc., utilizando una carta psicrométrica. Psicrómetro. Instrumento para medir la humedad relativa del aire. Psicrómetro de aspiración. Instrumento que obliga a circular una muestra de aire, a través de su interior, para medir la humedad relativa. Psicrómetro de onda. Instrumento de medición con termómetros de bulbo seco y de bulbo húmedo. Moviéndolo rápidamente en el aire se mide la humedad relativa. PSIG. Iniciales de pounds per square inch gauge; se usan para expresar presiones manométricas en el sistema inglés. Pulido. Suavizar una superficie metálica, hasta un alto grado de refinamiento o precisión, utilizando un abrasivo fino. Pump down. Acción de utilizar un compresor o una bomba para reducir la presión dentro de un contenedor o sistema. En un sistema de refrigeración es la condición donde se detiene el flujo de refrigerante líquido hacia un recipiente (comúnmente el evaporador), y el vapor formado del líquido remanente en ese recipiente lo bombea el compresor. Esto se hace hasta reducir la presión a cierto valor, o se puede prolongar hasta remover todo el refrigerante. Este método, generalmente, se hace automático conectando la válvula solenoide de líquido con el termostato, y el interruptor de baja presión con el motor del compresor. Punto de congelación. Temperatura a la cual se solidifica un líquido al removerle calor. La temperatura (o punto) de congelación del agua es de 0 °C (32 °F) a la presión normal o atmosférica. Punto de congelación, depresión del. Temperatura a la cual se forma hielo en una solución de agua con sal. Punto de ebullición. Temperatura a la que un líquido hierve bajo la presión atmosférica de 101.3 kPa. El punto de ebullición del agua pura es de 100 °C a nivel del mar. Punto de escurrimiento. La temperatura más baja a la cual un líquido escurrirá o fluirá. Punto de fusión. Temperatura a la cual se derrite o se funde una sustancia a la presión atmosférica. Punto de ignición. En los líquidos es la temperatura a la cual arden, y continúan quemándose, por lo menos durante 5 segundos. Punto de inflamación. En los líquidos es la temperatura más baja, en la cual el vapor que existe sobre la superficie se inflama cuando se expone a una flama, pero que se apaga inmediatamente.
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Punto triple. Condición de presión-temperatura, en la cual una sustancia está en equilibrio (balance) en los estados sólido, líquido y vapor. Purgar. Liberar gas comprimido hacia la atmósfera, a través de una o varias partes, con el propósito de eliminar contaminantes. Quemado. Paso accidental, causando daño, de un alto voltaje a través de un circuito o dispositivo eléctrico. Quemadura de motocompresor. Condición en la cual el aislamiento del motor eléctrico se deteriora debido a un sobrecalentamiento. Quemadura por congelación. Condición aplicada a los alimentos que no han sido debidamente envueltos, y que se han vuelto duros, secos y descoloridos. Radiación. Transmisión de calor por rayos térmicos u ondas electromagnéticas. Rango. Ajuste de presión o temperatura de un control; cambio dentro de los límites. Rankine. Véase Escala Rankine. Reajustar (rehabilitar). Término utilizado para describir el trabajo de actualizar una instalación vieja, con equipo moderno, o para que cumpla con los requerimientos de nuevos códigos. Reactancia. La parte de la impedancia de un circuito de corriente alterna, debida a la capacitancia o a la inductancia, o a ambas. Reactancia inductiva. Inducción electromagnética en un circuito, que crea una fem contraria o inversa, al cambiar la corriente original. Ésta se opone al flujo de la corriente alterna. Recibidor de líquido. Cilindro o contenedor conectado a la salida del condensador para almacenar refrigerante líquido en un sistema. Reciclado de refrigerante. Limpiar el refrigerante para volverlo a usar, reduciendo su humedad, acidez y materia en suspensión. Generalmente, se aplica a procedimientos en el sitio de trabajo o en talleres de servicio locales. Reciprocante. Movimiento hacia adelante y hacia atrás en línea recta. Recocido. Proceso de tratar un metal térmicamente para obtener propiedades deseadas de suavidad y ductilidad. Rectificador (eléctrico). Dispositivo eléctrico para convertir CA en CD. Recuperación de refrigerante. Recoger refrigerante y colocarlo en un cilindro, sin necesariamente efectuarle pruebas. Refrigeración por absorción. Proceso de crear bajas temperaturas, utilizando el efecto enfriador formado, cuando un refrigerante es absorbido por una sustancia química. Refrigeración química. Sistema de enfriamiento utilizando un refrigerante desechable. También conocido como sistema refrigerante sacrificable. 154
Refrigeración termoeléctrica. Mecanismo de refrigeración que depende del efecto Peltier. Una corriente directa, que fluye a través de una unión eléctrica entre dos metales disímiles, produce un efecto de calefacción o enfriamiento, dependiendo del sentido del flujo de corriente. Refrigerador libre de escarcha. Gabinete de refrigeración que opera con deshielo automático durante cada ciclo. Refrigerante. Sustancia utilizada en los mecanismos de refrigeración. Absorbe calor en el evaporador, cambiando de estado de líquido a vapor, y libera su calor en un condensador al regresar de nuevo del estado gaseoso al estado líquido. Refrigerantes halogenados. Grupo de refrigerantes sintéticos, que en su estructura química contienen uno o varios átomos de elementos halogenados, como flúor, cloro o bromo. Relación de compresión. Relación de volumen del espacio muerto con el volumen total del cilindro. En refrigeración también se utiliza como la relación de la presión absoluta del lado de alta, entre la presión absoluta del lado de baja. Relevador. Mecanismo electromagnético movido por una pequeña corriente eléctrica en un circuito de control. Opera una válvula o un interruptor en un circuito de operación. Relevador de arranque. Dispositivo eléctrico que conecta y/o desconecta el devanado de arranque de un motor eléctrico. Relevador de corriente. Dispositivo que abre o cierra un circuito. Está hecho para actuar por el cambio en el flujo de corriente en ese circuito. Relevador potencial. Interruptor eléctrico que abre al aumentar el voltaje, y cierra con bajo voltaje. Relevador térmico. Control eléctrico operado por calor, que se usa para abrir o cerrar un circuito eléctrico en un sistema de refrigeración. Este sistema utiliza una resistencia para convertir energía eléctrica en energía calorífica. Resina epóxica. Adhesivo plástico sintético. Resistencia. Oposición al flujo o movimiento. Coeficiente de fricción. Resistencia eléctrica (R). La dificultad que tienen los electrones para moverse a través de un conductor o sustancia. Resistor. Dispositivo eléctrico y pobre conductor de electricidad, que produce una cierta cantidad de resistencia al flujo de corriente. Resorte doblador. Resorte que se coloca en el interior o exterior de los tubos de cobre para evitar que se colapsen al doblarlos. Restrictor. Dispositivo para producir una caída de presión o resistencia deliberada en una línea, lo que reduce el área de sección transversal del flujo. Rocío. Humedad atmosférica condensada, depositada en forma de pequeñas gotas sobre las superficies frías. 155
Rocío, punto de. Temperatura a la cual el vapor de agua del aire (a 100% de humedad relativa) comienza a condensarse y depositarse como líquido. Rosca hembra. Cuerda interior de las conexiones, válvulas, cuerpos de máquina y similares. Rosca macho. Cuerda exterior sobre la tubería, conexiones, válvulas, etc. Rotor. Parte giratoria o rotatoria de un mecanismo. R-11, tricloromonofluorometano. Refrigerante químico, sintético, de baja presión, que también se utilizaba como fluido limpiador. Actualmente está descontinuado. R-12, diclorodifluorometano. Refrigerante químico, sintético popularmente conocido como freón 12. Actualmente está regulada su producción. R-160, cloruro de etilo. Refrigerante tóxico raramente utilizado. R-170, etano. Refrigerante para aplicación en baja temperatura. R-22, monoclorodifluorometano. Refrigerante para baja temperatura. Su punto de ebullición es de –40.5 °C a la presión atmosférica. R-290, propano. Refrigerante para aplicación en bajas temperaturas. R-500. Refrigerante que es una mezcla azeotrópica de R-12 y R-152a. R-502. Refrigerante que es una mezcla azeotrópica de R-22 y R-115. R-600, butano. Refrigerante para aplicación en bajas temperaturas. También se utiliza como combustible. R-717, amoniaco. Refrigerante popular para sistemas de refrigeración industrial; también es un refrigerante común en sistemas de absorción. Salmuera. Agua saturada con un compuesto químico que puede ser una sal. Salmuera de alcohol. Solución de agua y alcohol, que permanece como líquido a temperaturas debajo de 0 °C. Sangrar. Reducir lentamente la presión de un gas o de un líquido en un sistema o cilindro, abriendo lentamente una válvula. Este término se aplica también a la acción de drenar constantemente una pequeña cantidad de agua de un condensador evaporativo, o de una torre de enfriamiento. El agua nueva que reemplaza al agua “sangrada”, diluye las impurezas que forman el sarro. Saturación. Condición existente cuando una sustancia contiene la mayor cantidad que pueda retener de otra sustancia, a esa presión y temperatura. Sello de fuelle. Método de sellar el vástago de la válvula. Los extremos del material sellante se aseguran al bonete y al vástago. El sello se expande y se contrae con el nivel del vástago. Sello de la flecha. Dispositivo utilizado para evitar fugas entre la flecha y la carcasa. 156
Sello del cigüeñal. Unión a prueba de fugas entre el cigüeñal y el cuerpo del compresor. Sello del compresor. Sello a prueba de fugas entre el cigüeñal y el cuerpo del compresor, en un compresor de tipo abierto. Semiconductor. Clase de sólidos cuya habilidad para conducir electricidad está entre la de un conductor y la de un aislante. Sensor. Material o dispositivo que sufre cambios en sus características físicas o electrónicas al cambiar las condiciones circundantes. Separador de aceite. Dispositivo utilizado para remover aceite del gas refrigerante. Serpentín de aire. Serpentín en algunos tipos de bombas de calor, utilizado ya sea como evaporador o como condensador. SI. Véase Sistema de unidades SI. Sílica gel. Compuesto químico absorbente; se usa como desecante. Sistema de control. Todos los componentes que se requieren para el control automático de la variable de un proceso. Sistema de manejo total de energía. Concepto de conservación donde un edificio es visto en términos del uso de su energía total, en lugar de analizar los requerimientos de sistemas separados. Sistema de recirculación. Sistema en el que el refrigerante líquido se bombea a través del evaporador, en una proporción más rápida de lo que es evaporado; el exceso de líquido ayuda a mantener húmeda la superficie interior del tubo, lo que promueve una mejor transferencia de calor en el evaporador. Esto permite un uso más eficiente de la superficie del lado de baja. El líquido en exceso viaja junto con el vapor, a través de la línea de succión, a un recibidor de baja presión donde se separa del vapor. El líquido es recirculado de nuevo al evaporador, junto con el líquido del condensador. Sistema de recuperación de calor. Sistema que produce y almacena agua caliente, transfiriendo calor del condensador al agua fría. Sistema de refrigerante secundario. Sistema de refrigeración en el que el condensador es enfriado por el evaporador de otro sistema de refrigeración (primario). Sistema de unidades SI (Le Systéme Internacional d' Unitès). Sistema de mediciones creado para usarse internacionalmente. En prácticamente todos los países europeos es obligatorio; algunos países, como Estados Unidos, no lo han adoptado aún por la sabida razón del tiempo y costo que implica el cambio. En nuestro país tampoco se ha impuesto totalmente la influencia del sistema métrico; aunque algunas unidades son comunes a ambos sistemas. Sistema en cascada. Arreglo en el cual se usan en serie dos o más sistemas de refrigeración. El evaporador de un sistema se utiliza para enfriar el condensador del otro. Con los sistemas en cascada se logran temperaturas ultrabajas.
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Sistema hermético. Sistema de refrigeración que tiene un compresor impulsado por un motor, y ambos están contenidos en la misma carcasa. Sistema inundado. Tipo de sistema de refrigeración en el cual el refrigerante líquido llena todo el evaporador. Sistema métrico decimal. Sistema decimal de mediciones. Sistema múltiple. Mecanismo de refrigeración en el que varios evaporadores están conectados a una sola unidad de condensación. Sistema remoto. Sistema de refrigeración en el que la unidad de condensación está alejada del espacio enfriado. Sistema seco. Sistema de refrigeración que tiene el refrigerante líquido en el evaporador, principalmente en una condición atomizada o en forma de gotas. Sistema tipo abierto. Sistema de refrigeración con compresor movido por bandas, o directamente acoplado. Sistema unitario. Sistema de calefacción/refrigeración, ensamblado de fábrica en un solo paquete; es comúnmente diseñado para acondicionar un espacio o cuarto. Sistema split. Instalación de refrigeración o aire acondicionado en el que se coloca la unidad de condensación fuera o lejos del evaporador. También se aplica a instalaciones de bomba de calor. Sobrecalentamiento. 1. Temperatura del vapor arriba de su temperatura de ebullición (saturación) a la misma presión. 2. La diferencia entre la temperatura a la salida del evaporador y la temperatura más baja del refrigerante, el cual se está evaporando en el evaporador. Sobrecarga. Carga mayor a aquella para la cual fue diseñado el sistema o mecanismo. Soldadura con plata. Proceso de soldadura en el que la aleación contiene algo de plata. Soldar. Unión de dos metales con material de aporte no ferroso, cuyo punto de fusión es menor al del metal base. Solenoide. Bobina enrollada alrededor de un material no magnético (papel o plástico). Comúnmente, lleva un núcleo de hierro móvil, el cual es atraído por el campo magnético al energizarse la bobina. Solenoide de núcleo de aire. Solenoide con núcleo hueco, en lugar de un núcleo sólido. Solución. Líquido mezclado con otro líquido o sólido completamente disuelto. Una solución acuosa de bromuro de litio (comúnmente usada en sistemas de absorción), es agua con una cantidad de bromuro de litio disuelta. Las soluciones “fuertes” o “débiles”, son aquellas con concentraciones altas o bajas, respectivamente, de otro líquido o sólido. Subenfriamiento. Enfriamiento de refrigerante líquido abajo de su temperatura de condensación.
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Sublimación. Condición donde una sustancia cambia de sólido a gas, sin volverse líquido. Sustancia. Cualquier forma de materia o material. Tablero de carga. Tablero o gabinete, diseñado especialmente para cargar refrigerante y aceite a los sistemas de refrigeración. Está equipado con manómetros, válvulas y cilindros de refrigerante. Tapón de seguridad. Dispositivo que libera el contenido de un recipiente antes de alcanzar las presiones de ruptura. Temperatura. 1. Intensidad de calor o frío, tal como se mide con un termómetro. 2. Medición de la velocidad del movimiento de las moléculas. Temperatura absoluta. Temperatura medida desde el cero absoluto. Temperatura ambiente. Temperatura de un fluido (generalmente el aire) que rodea un objeto por todos lados. Temperatura crítica. Temperatura a la cual el vapor y el líquido tienen las mismas propiedades. Temperatura de bulbo húmedo. Medición del grado de humedad. Es la temperatura de evaporación de una muestra de aire. Temperatura de bulbo seco. Temperatura del aire, medida con un termómetro ordinario. Temperatura de condensación. Temperatura dentro de un condensador, en el cual el vapor de refrigerante cede su calor latente de evaporación y vuelve líquido. Esta temperatura varía con la presión. Temperatura de ebullición. Temperatura a la cual un líquido cambia a gas. Temperatura efectiva. Efecto global de la temperatura sobre un humano, humedad y movimiento del aire. Temporizador (timer). Mecanismo operado por reloj utilizado para control, abriendo y cerrando un circuito eléctrico. Termistor. Básicamente es un semiconductor que tiene una resistencia eléctrica, la cual varía con la temperatura. Termocople. Dispositivo que genera electricidad usando el principio que si dos metales diferentes se sueldan juntos en un extremo, y esta unión se calienta, se desarrollará un voltaje a través de los extremos abiertos (efecto Seebeck). Termocople, termómetro. Instrumento eléctrico que utiliza el termocople como fuente de flujo eléctrico. Se conecta a un miliamperímetro calibrado en grados de temperatura. Termodinámica. Rama de las ciencias; trata con las relaciones entre el calor y la acción mecánica.
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Termómetro. Instrumento para medir temperaturas. Termómetro kata. Termómetro de alcohol de bulbo grande, usado para medir la velocidad del aire o condiciones atmosféricas mediante el efecto de enfriamiento. Termómetro registrador. Instrumento para medir temperaturas, el cual tiene una plumilla que registra datos sobre una gráfica móvil. Termomódulo. Número de termopares usados en paralelo para lograr bajas temperaturas. Termopila. Número de termopares usados en serie para crear un voltaje más alto. Termostato. Dispositivo que detecta las condiciones de la temperatura ambiente, y a su vez acciona para controlar un circuito. Termostato electrónico. Termostato que utiliza componentes electrónicos para realizar varias funciones, por ejemplo: sensar, interrumpir, temporizar, escalonar y exhibir. Tetracloruro de carbono. Líquido incoloro, no inflamable y muy tóxico, que se utiliza como solvente. No debe permitirse que toque la piel y no deben inhalarse sus vapores. Tinte de refrigerante. Agente colorante que puede agregarse al refrigerante para ayudar a localizar fugas en un sistema. Tonelada de refrigeración. Efecto refrigerante, equivalente a la cantidad de calor que se requiere para congelar una tonelada corta (2,000 lb) de agua a hielo en 24 horas. Esto puede expresarse como sigue: 1 TR= 12,000 btu/h = 3,024 kcal/h. Torque. Fuerza giratoria. Torquímetro. Herramienta que se utiliza para medir el torque o presión que se aplica a una tuerca o tornillo. Torre de enfriamiento. Dispositivo que enfría por evaporación del agua en el aire. El agua es enfriada hasta la temperatura de bulbo húmedo del aire. Trampa de vapor. Válvula automática que atrapa aire, pero permite que el condensado pase, al mismo tiempo que evita el paso de vapor. Transductor. Dispositivo que se enciende por el cambio de fuerza de una fuente, con el propósito de abastecer fuerza en otra forma a un segundo sistema. Transformador. Dispositivo electromagnético que transfiere energía eléctrica, desde un circuito primario, a varios voltajes en un circuito secundario. Transformador delta. Transformador eléctrico trifásico, que tiene puntas de tres devanados conectadas eléctricamente formando un triángulo. Transistor. Dispositivo electrónico comúnmente usado para amplificación. Su uso es similar al tubo de electrones. Depende de las propiedades conductoras de los semiconductores, en los cuales los electrones que se mueven en un sentido son considerados como agujeros de salida, que sirven como transportadores de electricidad positiva en el sentido opuesto. 160
Transmisión. Pérdida o ganancia de calor desde un edificio, a través de componentes exteriores como ventanas, paredes, pisos, etcétera. Transmisión de calor. Movimiento de calor desde un cuerpo o sustancia a otro. El calor puede transmitirse por radiación, conducción, convección o combinación de las tres anteriores. Transmisión externa. Término utilizado para indicar que un compreso, es movido por medio de bandas y polea, o directamente de la flecha, usando un motor externo. Al compresor y al motor se les da servicio por separado. Trifásico. Que opera por medio de la combinación de tres circuitos de corriente alterna, los cuales difieren en fase por un tercio de ciclo. Troposfera. Parte de la atmósfera inmediatamente arriba de la superficie de la Tierra; en ella ocurre la mayoría de los disturbios meteorológicos. Troquelado. Proceso de moldear metales de baja temperatura de fusión en moldes de metal modelados con toda precisión. Tubo de Bourdon. Tubo de metal elástico, aplanado, de paredes delgadas y doblado en forma circular, el cual tiende a enderezarse al aumentar la presión dentro del mismo. Se utiliza en manómetros. Tubo capilar. Tubo de diámetro interior pequeño, que se utiliza para controlar el flujo de refrigerante hacia el evaporador. Se utiliza, generalmente, en sistemas de refrigeración pequeños, como refrigeradores domésticos, unidades de aire acondicionado de ventana, etcétera. Tubo de estrangulación. Dispositivo de estrangulación; se usa para mantener una correcta diferencia de presiones entre el lado de alta y el lado de baja en un sistema de refrigeración. A los tubos capilares algunas veces se les llama tubos de estrangulación. Tubo de Pitot. Tubo utilizado para medir velocidades del aire. Ultravioleta. Ondas de radiación invisible, con frecuencias más cortas que las longitudes de onda de la luz visible, y más largas que los rayos X. Unidad de condensación. Parte de un mecanismo de refrigeración; succiona vapor de refrigerante del evaporador, lo comprime, lo licua en el condensador y lo regresa al control de refrigerante. Unidad de ventana (sistema unitario). Sistema de calefacción/refrigeración ensamblado de fábrica en un solo paquete, diseñado para acondicionar un espacio o cuarto. Comúnmente se instala en la ventana. Unidad paquete. Sistema de refrigeración completo, que incluye compresor, condensador y evaporador ubicado en el espacio refrigerado. Unión. Punto de conexión (como entre dos tubos). Unión caliente. La parte de un circuito termoeléctrico que libera calor.
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Unión fría. Parte de un sistema termoeléctrico que absorbe calor conforme opera el sistema. Vacío. Presión menor que la atmosférica. Vacuómetro. Instrumento para medir vacío muy cercano al vacío perfecto. Válvula. Accesorio utilizado para controlar el paso de un fluido. Válvula de agua (eléctrica). Válvula tipo solenoide (operada eléctricamente); se usa para abrir y cerrar el flujo de agua. Válvula de agua (termostática). Válvula usada para controlar el flujo de agua a través de un sistema, accionada por una diferencia de temperaturas. Se usa en unidades como compresores y/o condensadores enfriados por agua. Válvula de aguja. Tipo de válvula que tiene el asiento del vástago en forma de aguja, y un orificio pequeño en el asiento del cuerpo; sirve para medir flujos bajos con mucha precisión. Válvula de alivio. Válvula de seguridad en sistemas sellados. Abre para liberar fluidos antes de que alcancen presiones peligrosas. Válvula de ángulo. Tipo de válvula de globo, con conexiones para tubo en ángulo recto. Usualmente, una conexión va en plano horizontal y la otra en plano vertical. Válvula de control. Válvula que regula el flujo o presión de un medio, el cual afecta un proceso controlado. Las válvulas de control son operadas por señales remotas de dispositivos independientes, que utilizan cualquier cantidad de medios de control, como neumáticos, eléctricos o electrohidráulicos. Válvula de descarga. Válvula dentro del compresor de refrigeración que permite que salga del cilindro el gas refrigerante comprimido hacia la línea de descarga, evitando que se devuelva. Válvula de dos vías. Válvula con un puerto de entrada y uno de salida. Válvula de escape. Puerto móvil que proporciona salida para los gases del cilindro en un compresor. Válvula de expansión. Tipo de control de refrigerante, la cual mantiene presión constante en el lado de baja del sistema de refrigeración. La válvula es operada por la presión en el lado de baja o de succión. Con frecuencia se le refiere como válvula de expansión automática (VEA). Válvula de expansión automática (VEA). Véase Válvula de expansión. Válvula de flotador. Tipo de válvula que opera con un flotador sobre la superficie del líquido controlando su nivel. Válvula de gas. Dispositivo en la tubería para arrancar, parar o regular el flujo de un gas. Válvula de líquido-vapor. Válvula manual doble; se utiliza comúnmente en los cilindros de refrigerante. Mediante ella se puede obtener refrigerante, ya sea en forma líquida o vapor, del cilindro.
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Válvula de presión de agua. Dispositivo utilizado para controlar el flujo de agua. Ésta es responsable de crear la presión piezométrica del sistema de refrigeración. Válvula de retención (check). Válvula de globo que acciona automáticamente, y que sólo permite el flujo en un solo sentido. Válvula de seguridad. Válvula autooperable de acción rápida, que se usa para un alivio rápido del exceso de presión. Válvula de servicio. Dispositivo utilizado en cualquier parte del sistema donde se desea verificar presiones, cargar refrigerante o hacer vacío o dar servicio. Válvula de servicio de descarga. Válvula de dos vías operada manualmente, ubicada en la entrada del compresor. Controla el flujo de gas de la descarga; se usa para dar servicio a la unidad. Válvula de servicio de succión. Válvula de dos vías operada manualmente; ubicada en la entrada del compresor. Controla el flujo de gas de la succión; se usa para dar servicio a la unidad. Válvula de succión. Válvula dentro del compresor de refrigeración, que permite el ingreso del vapor de refrigerante, proveniente de la línea de succión, al cilindro, evitando que se devuelva. Válvula de termoexpansión. Válvula de control operada por la temperatura y presión dentro del evaporador. Controla el flujo de refrigerante hacia el evaporador. El bulbo sensor se instala a la salida del evaporador. Válvula de tres vías. Válvula de control de flujo con tres puertos para el flujo de fluidos. Válvula reguladora de presión. Dispositivo instalado en la línea de succión, que mantiene una presión constante en el evaporador durante una parte de trabajo del ciclo. Válvula reversible. Válvula utilizada en bombas de calor para invertir el sentido del flujo, dependiendo si se desea refrigeración o calefacción. Válvula sangradora. Válvula con una pequeña abertura interna, que le permite un flujo mínimo de fluido cuando la válvula está cerrada. Válvula solenoide. Válvula diseñada para funcionar por acción magnética, a través de una bobina energizada eléctricamente. Esta bobina acciona un núcleo móvil, el cual abre o cierra la válvula. Válvula termostática. Válvula controlada por elementos que responden a cambios de temperatura. Válvula Schrader. Dispositivo cargado con resorte, que permite flujo en un sentido al presionar un perno en el centro, y en el sentido opuesto cuando existe una diferencia de presión. Vapor. Estado o fase de una sustancia que está en su temperatura de saturación, o muy cercano a ella.
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Vapor saturado. Vapor que se encuentra a las mismas condiciones de temperatura y presión que el líquido del cual se está evaporando. Es decir, si este vapor se enfría, se condensa. Vaporización. Cambio del estado líquido al gaseoso. Velocímetro. Instrumento que mide velocidades del aire utilizando una escala que indica directamente la velocidad del aire. Ventilación. Flujo de aire forzado, por diseño, entre un área y otra. Ventilador (abanico). Dispositivo de flujo radial o axial, usado para mover o producir flujo de gases. Ventilador centrífugo. Algunas veces llamado ventilador de jaula de ardilla. El ventilador o rotor va dentro de una cámara involuta de metal, para dirigir el aire. El ventilador bombea el aire por medio de una fuerza centrífuga, generada por las aspas del rotor al girar. Este tipo de ventilador se utiliza cuando se necesita vencer una resistencia externa para circular el aire. Ventilador del condensador. Dispositivo utilizado para mover aire a través del condensador enfriado por aire. Ventilador del evaporador. Ventilador que incrementa el flujo de aire sobre la superficie de intercambio de calor de los evaporadores. Vibración crítica. Vibración que es notable y dañina a una estructura. Viscosidad. Resistencia a fluir que tienen los líquidos. Voltaje. 1. Término empleado para indicar el potencial eléctrico o fem en un circuito eléctrico. 2. Presión eléctrica que causa que fluya una corriente. 3. Fuerza electromotriz (fem). Voltímetro. Instrumento para medir voltaje en un circuito eléctrico. Volumen específico. Volumen por unidad de masa de una sustancia (m³/kg). Watt (W). Unidad de potencia, equivale a la potencia producida al realizar un trabajo de 1 Joule por segundo (1 Watt = 1 J/s). Yugo escocés. Mecanismo utilizado para cambiar el movimiento reciprocante en movimiento rotatorio o viceversa. Se utiliza para conectar el cigüeñal con el pistón en los compresores de refrigeración. Zeotrópica, mezcla. Mezcla de dos o más líquidos de diferente volatilidad. Cuando se usa como refrigerante, al hervir en el evaporador, se evapora un mayor porcentaje del componente más volátil, y cambia el punto de ebullición del líquido remanente. Zona de confort. Área sobre una carta psicrométrica que muestra las condiciones de temperatura, humedad y, algunas veces, el movimiento del aire, en que la mayoría de la gente se siente confortable.
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FUENTES DE INFORMACIÓN Bohn (2005), Instalación del sistema de refrigeración, Editorial Bohn. Copeland, Gilvert (1981), Boletines de ingeniería, Editorial Gilvert Copeland. Copeland, Gilvert (1992), Manual de refrigeración Gilvert Copeland, partes 1, 2, 4 y 5, (1992), Editorial Gilvert Copeland. Dossat, Roy J. (1990), Principios de la refrigeración, CECSA. Emerson (2006), Guía de ayuda técnica 2006, Editorial Emerson. Instituto de Refrigeración y Aire Acondicionado (ARI) (1999), Manual de refrigeración y aire acondicionado, tomos I, II y III, Prentice Hall Hispanoamérica. Manual técnico de Valycontrol (refrigeración y aire acondicionado) (1997), Editorial Valycontrol. Whitman, William C. y Johnson, William M. (1998), Tecnología de refrigeración y aire acondicionado, tomos 1 y 2, Editorial Marcombo.
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