Tabla Presión Temperatura El uso de la tabla Presión Temperatura (P-T) le permitirá diagnosticar un problema. El objetivo de este artículo es el de ilustrar cuán poderosa puede ser la tabla P-T en el análisis y diagnóstico de un sistema frigorífico . Relación entre la tabla Presión Temperatura y la Eficiencia El factor primario cuando se diseña un sistema frigorífico es la eficiencia energética. Cuando una unidad no opera de acuerdo a los parámetros de recalentamiento / subenfriamiento, la eficiencia del sistema se verá afectada . Una vez que se pierde eficiencia, aumenta el consumo eléctrico debido a que el compresor opera por un mayor período de tiempo (tratando de sobreponerse a las presiones anormales). La clave para mantener la eficiencia energética es manteniendo el correcto recalentamiento y subenfriamiento . Si el recalentamiento excede los límites, el evaporador no será capaz de absorber la máxima carga de calor. Un alto recalentamiento significa un evaporador sin el suficiente refrigerante para absorber calor. Un bajo recalentamiento significa un exceso de refrigerante en el evaporador (no hay lugar para el flash gas) gas). Si el subenfriamiento excede los límites; el dispositivo de expansión no recibirá la correcta calidad (líquido libre de vapor) de líquido. Además, el subenfriamiento por fuera del rango puede resultar en flash gas prematuro en la línea de líquido. líquido. La tabla P-T con su escala definida es la clave para encontrar el recalentamiento y subenfriamiento. Cuando se usa en conjunto con un termómetro y manifold, el nivel de recalentamiento y subenfriamiento puede ser fácilmente medido mediante la utilización de la tabla presión temperatura temperatura.. La clave para mantener la eficiencia energética es manteniendo el correcto recalentamiento recalentamient o y subenfriamiento. Correlación El refrigerante es descrito en términos de presión y temperaturas; un breve repaso del sistema frigorífico debe realizarse. En un sistema con refrigerante, existen tres estados: Vapor Líquido Mezcla de vapor y líquido Cualquier sistema tiene dos lados, el lado de alta y el lado de baja. El lado de baja comienza desde la salida del dispositivo de expansión, pasando a través del evaporador, línea de succión y termina en la cámara de succión del compresor. El lado l ado de alta comienza desde la descarga del compresor (cámara de descarga), a través de la línea de descarga, condensador (tanque recibidor si es que usa), línea de líquido y termina en la entrada del dispositivo de expansión. El lado de baja del sistema típicamente contiene refrigerante en estado gaseoso o vapor (líneas de succión y cámara de succión del compresor) o de una u na mezcla de vapor y líquido (salida del dispositivo de expansión y evaporador). Dentro del lado de alta alt a del sistema, el refrigerante
puede hallarse en los tres estados siguientes: • Solamente vapor en la cámara de descarga del compresor y línea de descarga. • Una mezcla de líquido y vapor en el condensador (y recibidor). • Líquido puro desde aproximadamente el último terci o del condensador hasta la entrada del
dispositivo de expansión. NOTA: visores de líquido o indicadores de humedad deben instalarse lo más cerca posible de la NOTA: entrada del dispositivo de expansión sin ningún accesorio instalado después de ellos. Esto asegura la verdadera calidad del gas que se dirige hacia el dispositivo de expansión. La relación mostrada en la Tabla Presión Temperatura, Temperatura , es válida solamente cuando existe una mezcla de líquido y vapor. La mezcla ocurre durante la temperatura de saturación (la temperatura a la cual el refrigerante cambia de estado). Las tres únicas ú nicas áreas, en un sistema libre de fallas, donde se puede usar la tabla presión temperatura son el evaporador, condensador y recibidor ya que estas áreas contienen una mezcla de líquido y vapor. Por lo tanto, si puede medir la temperatura de cualquiera de estas áreas se puede usar la tabla presión temperatura para localizar la presión y viceversa. Si la l a presión o temperatura medida no representa lo que se muestra en la tabla P-T, entonces tendrá un vapor recalentado o líquido subenfriado. La relación en la tabla presión temperatura, es válida solamente cuando existe una mezcla de líquido y vapor. Refrigerante recalentado o subenfriado Anteriormente se estableció que cuando una mezcla de líquido y vapor existe, el refrigerante está saturado. Ahora, cualquier temperatura que oscile por encima o por debajo de ésta será vapor recalentado o líquido subenfriado respectivamente. El subenfriamiento se define como: cualquier calor removido del refrigerante por debajo de su temperatura de saturación mientras que la presión permanece constante. Recalentamiento se define como: cualquier calor agregado al refrigerante por sobre su temperatura de saturación mientras la presión permanece constante. Armados con estas definiciones, usted puede fácilmente usar la tabla P-T en conjunto con un termómetro y manifold para analizar correctamente el estado del refrigerante en cualquier punto de un sistema. NOTA: se recomienda el uso de un termómetro electrónico para obtener resultados precisos. El NOTA: recalentamiento se encuentra en el lado de vapor del sistema. El subenfriamiento se encuentra en el lado líquido del sistema. Recuerde. En cualquier punto del sistema, si la temperatura y/o presión medida no representa lo que dice la tabla P-T, entonces tendrá ya sea un recalentamiento o subenfriamiento. Procedimiento. Siga estos pasos para medir la eficiencia de un sistema frigorífico usando la tabla Presión Temperatura:
Paso 1: Conecte el manifold en los lados de baja y alta al ta del sistema. Paso 2: Convierta la presión medida a temperatura mediante la tabla Presión temperatura. Paso 3: Anote la temperatura. Paso 4: Coloque un termómetro sobre la superficie de las líneas de alta o baja del sistema. Paso 5: Aísle el termómetro para que la temperatura ambiente no influya en la toma de la temperatura. Paso 6: Anote la temperatura medida. Paso 7: Reste la temperatura convertida de la temperatura medida. Paso 8: Use esta diferencia para determinar si tiene un vapor recalentado o líquido subenfriado. Paso 9: Compruebe el recalentamiento o subenfriamiento recomendado por el fabricante. Paso 10: Si los niveles medidos no concuerdan con los del fabricante, ejecute acciones correctoras y repita los paso 2 hasta el 10 hasta que se alcancen las especificaciones del fabricante.
Relación entre la Presión y la Temperatura Es importante tener una idea de la relación que el refrigerante tiene entre la presión y la temperatura. Debemos recordar que: mientras haya una mezcla de refrigerante líquido y vapor en un sistema, y se mide ya sea su temperatura o presión, podemos predecir el otro valor dentro del sistema. Si se conoce la temperatura temperatura,, se conoce la presión
Si se conoce la presión presión,, se conoce la temperatura temperatura.. Si hubiese un punto en el sistema donde solo vapor o líquido existiese, los valores medidos pueden diferir de los valores encontrados en la tabla t abla Presión – Temperatura. Se puede condensar a líquido, y luego enfriarlo. Se puede evaporar como vapor, y luego calentarlo. Pensemos en el agua. Podemos evaporarla y luego calentarla. También podemos condensar el vapor en agua y luego enfriarla.
El calor adicional para calentar el vapor se denomina recalentamiento. El enfriamiento adicional del líquido se denomina subenfriamiento. La saturación ocurre donde hay una mezcla de líquido y vapor y se puede depende de la tabla Presión – Temperatura del refrigerante. Usando estos principios, podemos lograr tener cierta temperatura dentro de cierto componente mediante la variación de la presión en esa área. Por ejemplo, si deseamos tener en el evaporador una temperatura de 40º F (4,5 ºC), solamente tenemos que asegurarnos que exista una presión de 69 psi (4,76 bar)si usamos R22.
Primera y Segunda Ley de la Termodinámica Introducción Las leyes de la termodinámica que gobiernan el movimiento del calor son explicadas en este breve artículo. Resulta de interés particular para todo aquel estudiante o mecánico que quiera profundizar en el análisis del funcionamiento del ciclo frigorífico. Con la lectura de este artículo podremos establecer los siguientes puntos: * Definición de la Primera Ley de la Termodinámica * Definición de la Segunda Ley de la Termodinámica * Equilibrio en un sistema * Definición de Irreversibilidad
Primera Ley de la Termodinámica La ley de conservación de la energía establece que la energía no puede ser creada ni destruida, pero puede cambiar en varias formas. El calor o energía puede ser solamente movido, pero basados en la ley para cualquier sistema, abierto o cerrado; debe haber un equilibrio de energía. Los sistemas de refrigeración y de aire acondicionados son sistemas equilibrados. El calor total o energía absorbida por el evaporador y la línea de succión, mas el calor o energía que el compresor genera hacia el refrigerante, debe ser expulsado fuera del condensador en orden de mantener el equilibrio en el sistema. Si el evaporador no puede absorber calor o el condensador no puede expulsar calor, el sistema no estará equilibrado y ocurrirá una perdida de eficiencia y capacidad. Segunda Ley de Termodinámica La segunda ley establece que el calor fluye desde una sustancia caliente hacia una sustancia fría. La temperatura relativa de la sustancia determina la dirección del flujo del calor. La
velocidad del flujo del calor está determinada por la diferencia entre esas temperaturas y el valor de aislamiento de la sustancia, provocando que el calor sea transmitido. La cantidad de calor transmitido por un material dividido por la diferencia en temperatura de las superficies del material se denomina Conductividad térmica. Dadas las definiciones anteriores de lo que es la energía y, que se mueve en una dirección, debe considerarse la irreversibilidad. Irreversibilidad puede definirse como la diferencia en temperatura entre el condensador y el evaporador. Por ejemplo, cuanto más grande es la irreversibilidad en un ciclo de refrigeración, operando con una carga dada entre dos niveles de temperatura fijos, resultará en una gran cantidad de energía requerida para operar el ciclo de refrigeración. Para mejorar la performance del ciclo, debe ocurrir una reducción total de la irreversibilidad en el ciclo del refrigerante. Principios básicos de la refrigeración (1º Parte)
La mayoría de las personas generalmente asocian el término refrigeración con el frío y el enfriamiento, aunque en la práctica en refrigeración tiene más que ver con la transferencia del calor. Esta aparente paradoja es uno de los conceptos fundamentales que debe comprenderse para trabajar con un sistema frigorífico. El frío es en realidad la ausencia de calor, tal como la oscuridad es la ausencia de la luz. Termodinámica
Termodinámica es la rama de la ciencia que estudia la acción mecánica del calor. Hay c iertos principios fundamentales de la naturaleza, muy a menudo denominados leyes de la termodinámica, las cuales gobiernan nuestra existencia en la Tierra, algunas de ellas son principios básicos para el estudio de la refrigeración. La primera y más importante de estas leyes es el hecho de que la energía no puede ser creada ni destruida, pero puede convertirse de uno a otro tipo. El estudio de las teorías de la termodinámica no estará contemplado en este tratado, pero los ejemplos que a continuación se publicarán ilustrarán la aplicación práctica de la ley de la energía. Calor
El calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de energía calórica. Por ejemplo, la energía mecánica que hace girar una rueda provoca la fricción lo cual crea el calor. El calor se define muy a menudo también como energía en transferencia, siempre se mueve de un objeto más caliente hacia otro más frío. Gran parte del calor de la Tierra deriva de la radiación solar. Una cuchara dentro de un recipiente con agua helada pierde su calor hacia el agua y se enfría; una cuchara en una taza de café absorbe el calor del café y se calienta. Pero los términos caliente y frío son solo comparativos. El calor existe en cualquier temperatura por sobre el cero absoluto, incluso puede existir en muy pequeñas cantidades. El cero absoluto es el término usado por los científicos para describir la temperatura más baja posible, la temperatura en la cual no existe el calor, la cual es aproximadamente de 238º Centígrados por debajo de cero.
Temperatura
Es la escala que se usa para medir la intensidad del calor, es el indicador que determina en cual dirección se moverá el calor. Existen varias escalas para medir el calor, entre las cuales podemos mencionar: escala Fahrenheit (ºF), usada en algunos países (EEUU, Inglaterra) y la escala en grados Centígrados (Celsius, ºC) m uy usada en otros países del mundo. Am bas escalas tienen dos puntos básicos en común, el punto de congelación del agua, y el punto de ebullición del agua a nivel del mar. El agua se congela a 32 º F y 0º C y hierve a nivel del mar a 212º F y 100º C. En la escala Fahrenheit, la diferencia de temperatura entres estos dos puntos se divide en 180 partes iguales, mientras que en la escala de grados Centígrados la diferencia entre estos puntos se divide en 100 partes o unidades iguales. La relación entre las escalas Fahrenheit y Celsius pueden ser establecidas por medio de las siguientes fórmulas: Fahrenheit 9/5 (grados Centígrados + 32º) Centígrados 5/9 (grados Fahrenheit – 32º) Es importante resaltar, que la temperatura es una magnitud física que indica qué tan caliente o fría está una sustancia y la misma se mide con un termómetro. La temperatura de un cuerpo no depende de la cantidad de materia, pero si del estado o agitación o el movimiento desordenado de las moléculas, es decir de la energía cinética de las partículas.
Principios básicos de la refrigeración (2º Parte)
Medición del calor La medición de la temperatura no tiene ninguna relación con la cantidad de calor. Una llama de fuego puede tener la misma temperatura que una hoguera, pero obviamente la cantidad de calor otorgado es muy diferente. La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la misma que la de la energía y el trabajo: el Joule (unidad de medida). Otra unidad ampliamente utilizada para la cantidad de energía térmica intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura de 14,5 a 15,5 grados Celsius. La caloría también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría (kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición. 1 kcal = 1.000 cal El joule (J) es la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades, (S.I.).
El BTU, (o unidad térmica británica) es una medida para el calor muy usada en Estados Unidos y en muchos otros países de América. Se define como la cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit, y equivale a 252 calorías. Transferencia de calor La segunda ley importante de la termodinámica afirma que el calor siempre viaja desde un objeto caliente hacia otro más frío. La proporción con la cual el calor viaja está en relación directa a la diferencia de temperaturas entre los dos cuerpos. Supongamos que dos objetos estén uno al lado de otro en contacto y en perfecto estado de aislación. Uno de los objetos pesa 500 gramos y tiene una temperatura de 204º C y el otro pesa 450 kilos y tiene una temperatura de 199º C. El calor contenido en el ob jeto de mayor tamaño es tremendamente mayor que el objeto más pequeño, pero debido a la diferencia de temperatura, el calor viajará desde el objeto más pequeño hacia el más grande hasta que se igualen las temperaturas de ambos. El calor puede viajar por medio de cualquiera de los siguientes métodos: radiación, conducción o convección. La radiación es la transferencia de calor mediante ondas, como las ondas de luz o radio. Por ejemplo, la energía del sol es transferida a la tierra mediante la radiación. Hay muy poca radiación a bajas temperaturas, y en escasas diferencias de temperatura, de manera que la radiación es de poca importancia en el proceso de refrigeración. Sin embargo, la radiación del espacio refrigerado o producto desde el ambiente, particularmente el sol, puede ser un factor importante en el diseño de un equipo. Conducción es el flujo de del calor a través de una sustancia. Por este medio, es necesario que los dos objetos estén en contacto físico para que la transferencia de calor tenga efecto. La conducción es un medio muy eficiente para la transferencia de calor. Convección es el flujo de calor por medio de un fluido, ya sea gas o líquido, generalmente aire o agua. En una aplicación típica de refrigeración, el calor viajará generalmente por una combinación de procesos. Mientras que el calor no puede ser transferido sin una diferencia de temperatura, los materiales muestran variación en su habilidad para conducir el calor. El metal es un muy buen conductor. Cambios de estado Las sustancias más comunes pueden existir como sólidos, líquidos o vapor, dependiendo de su temperatura y la presión a la cual están sometidos. El calor puede hacer cambiar sus temperaturas y también puede hacer cambiar sus estados. El calor puede ser absorbido incluso
aunque no se registre un cambio en la temperatura cuando un sólido cambia al estado líquido, o cuando un líquido cambia a vapor. La misma cantidad de calor es otorgada cuando el vapor cambia de vuelta a líquido y cuando el líquido cambia al estado sólido. El ejemplo más común de este proceso es el agua, que existe como líq uido, puede existir como sólido en forma de hielo, y existe como gas cuando se evapora. El hielo, mientras se derrite, absorbe calor a una temperatura constante de 0º C. Si colocamos el hielo en una cacerola, y aplicamos calor, su temperatura comenzará a aumentar hasta que el agua se vuelva vapor. Si n importar la cantidad de calor que se aplica, la temperatura no subirá más allá de los 100º C (a nivel del mar) debido a que el agua se evaporará completamente. Cuando el vapor se condensa nuevamente en líquido, este otorga la misma cantidad de calor que absorbió durante la evaporación. Si tuviese que convertirse el agua en hielo, la misma cantidad de calor que se usó para derretir el hielo debe ser extraída para poder formar el hielo nuevamente.
Principios básicos de la refrigeración (3º Parte)
Calor latente de fusión El cambio de una sustancia de sólido a líquido, o de líquido a sólido involucra al calor latente de fusión. También se le denomina como calor latente de congelación o derretimiento. El calor latente es la cantidad de calor necesario para que cierta sustancia pase del estado sólido a líquido o de líquido a gas sin cambiar su temperatura. Tomando el agua como ejemplo, el calor latente de fusión del hielo es la cantidad de calor que se necesita para que un gramo de hielo pase del estado sólido al líquido sin variar su temperatura en el punto de fusión (273 K). Calor latente de fusión del hielo a 0º C, 80 cal/g Calor latente de evaporación del agua a 100º C, 540 cal/g En el congelamiento de productos alimenticios debe tenerse en cuenta solamente el contenido de agua de éstos para calcular el calor latente de fusión, y generalmente este se calcula mediante la determinación del porcentaje de agua contenido en un cierto producto dado.
Calor latente de evaporación El cambio de estado de una sustancia de líquido a vapor, o de vapor a líquido involucra al calor latente de evaporación. Dado que la ebullición es un proceso de evaporación rápido, puede llamarse también calor latente de ebullición, calor latente de evaporación, o el proceso inverso, calor latente de condensación.
Una definición más concreta acerca del calor latente de evaporación sería: Es la cantidad de calor absorbido por una unidad de masa de un líquido para pasar del estado líquido al gaseoso. Debido a la gran cantidad de calor latente involucrada tanto en la evaporación como en la condensación, la transferencia de calor puede ser muy eficiente durante este proceso. Los mismos cambios de estado que afectan al agua se aplican a cualquier líquid o, aunque a diferentes temperaturas y presiones. La absorción de calor mediante el cambio de líquido a vapor, y la descarga de ese calor mediante la condensación del vapor es la clave de la refrigeración, y el movimiento del calor latente involucrado es la base o principio fundamental de la refrigeración. Calor latente de sublimación El cambio de estado en forma directa de sólido a vapor sin pasar por la fase líquida puede ocurrir en algunas sustancias. El ejemplo más común es el hielo seco o dióxido de carbono en estado sólido para el enfriamiento. El calor latente de sublimación, es entonces, el pasaje del estado sólido a vapor. Temperatura de saturación Es la temperatura / presión en la cual existen simultáneamente el vapor y líquido. Un líquido o vapor saturado es aquel que se encuentra en el punto de ebullición, y para el agua a nivel del mar, la temperatura de saturación es de 100º C. A altas presiones, la temperatura de saturación se verá incrementada, y a bajas presiones, esta disminuirá. Vapor recalentado Luego de que el líquido ha cambiado a vapor, cualquier calor agregado al vapor eleva su temperatura mientras la presión permanece constante. Dado que esto resulta en un aumento en la temperatura, esto es calor sensible. El término recalentamiento o vapor recalentado se usa para describir un gas cuya temperatura está por sobre el punto de saturación o de ebullición. El aire alrededor nuestro está compuesto por vapor recalentado. Líquido subenfriado Cualquier líquido que tenga una temperatura menor que la temperatura de saturación correspondiente a su presión, se dice que está subenfriado. El agua a cualquier temperatura menor a su punto de ebullición (100º C a nivel del mar) estará subenfriado. Presión atmosférica La atmósfera que rodea a la tierra está compuesta por gases, principalmente por oxígeno y nitrógeno, extendiéndose miles de metros por sobre la superficie de la Tierra. El peso de esa
presión atmosférica sobre la Tierra crea la presión atmosférica debajo de la cual vivimos. A un punto dado, la presión atmosférica es relativamente constante excepto por cambios menores debidos a condiciones climáticas. Para propósitos de estandarización y como referencia básica para comparación, la presión atmosférica a nivel del mar ha sido universalmente aceptada, y esta ha sido establecida en un valor de 14.7 libras por pulgada cuadrada, lo cual equivale a la presión ejercida por una columna de mercurio de 29.92 pulgadas de altura. En altitudes por sobre el nivel del mar, la profundidad de la sábana atmosférica que rodea la Tierra es menor, por lo tanto la presión es menor. A 5000 pies de altitud, la presión atmosférica es de solamente 12.2 libras por pulgada cuadrada. Presión absoluta La presión absoluta generalmente expresada en términos de libras por pulgada cuadrada absoluta (psia) de define como la presión existente por encima del vacío perfecto. Por lo tanto en el aire que nos rodea, presión absoluta y presión atmosférica es lo mismo. Presión manométrica La presión manométrica está calibrada en 0 libras por pulgada cuadrada en un manómetro que no está conectado a una fuente de presión. Por lo tanto, la presión absoluta de un sistema cerrado será siempre la presión manométrica mas la presión atmosférica. Las presiones por debajo de 0 son lecturas negativas en el manómetro, y se refieren a pulgadas de vacío. Un manovacuómetro (manifold) para refrigeración, tiene su escala calibrada en lectura de pulgada de mercurio. A partir de 14.7 psi es equivalente a 29.92 pulgadas de mercurio, 1 psi es aproximadamente igual a 2 pulgadas de mercurio en el manovacuómetro. Es importante recordad que las presiones del manifold son solo relativas a la presión absoluta. En presiones muy bajas, es necesario usar una pequeña unidad de medida, dado que las pulgadas de mercurio son muy grandes para una lectura corr ecta. El micrón, una unidad métrica, se usa para este propósito, y cuando hablamos de micrones a la hora de evacuar un sistema, nos referimos a la presión absoluta en unidades de micrón o mercurio. Un micrón es igual a 1/1000 de milímetros y hay 25.4 milímetros por pulgada. Por lo tanto, un micrón, es igual a 1/25.400 pulgadas. La evacuación hasta 500 micrones, significará una evacuación a una presión absoluta de aproximadamente .02 pulgadas de mercurio, o el equivalente a una lectura de vacío de 29.90 pulgadas de mercurio.
Líquidos: relación entre la presión y temperatura. La temperatura a la cual los líquidos hierven depende de la presión a la cual son sometidos. La presión del vapor sobre el líquido, que es la presión ejercida por las pequeñas moléculas buscando escapar del líquido y volverse vapor, se incrementa con un aumento en la
temperatura hasta el punto en que la presión del vapor se iguala a la presión externa, entonces ocurre la ebullición. Si por medio de algún medio, como por ejemplo un compresor, se pudiese variar la presión ejercida sobre la superficie del agua, en un contenedor cerrado, el punto de ebullición puede cambiarse a voluntad. Debido a que todos los líquidos reaccionan de la misma manera, ya sea a diferentes temperaturas y presiones, la presión provee un medio para regular la temperatura de un refrigerante. Si una serpentina forma parte de un sistema cerrado y aislado de la atmósfera y puede mantenerse una presión en el interior equivalente a la temperatura de saturación (punto de ebullición) del líquido, entonces este líquido hervirá a esa temperatura mientras siga absorbiendo calor. Gases: relación entre la presión y la temperatura Uno de los fundamentos básicos de la termodinámica se llama “ley del gas perfecto”. Esta ley describe la relación de los tres factores básicos que controlan el comportamiento del gas: presión, volumen y temperatura. Para propósitos prácticos, el aire y los gases refrigerantes recalentados pueden ser considerados gases perfectos, y sus comportamientos siguen la siguiente relación: Presión x Volumen/Temperatura = Presión x Volumen/Temperatura Uno de los problemas de la refrigeración es la eliminación del calor que fue absorbido durante el proceso de enfriamiento, y una solución práctica es elevar la presión del gas, de manera que la temperatura de saturación o condensación sea suficientemente mayor que la temperatura disponible del medio enfriador (aire o agua), para asegurar suficiente transferencia de calor. Cuando el gas a baja presión, con su baja temperatura de saturación es aspirado por el compresor, el volumen del gas es reducido por la acción de compresión del pistón, y el vapor es descargado como gas a alta presión y temperatura, listo para condensarse debido a su alta temperatura de saturación. Volumen específico El volumen específico es el volumen que ocupa un kilogramo de masa de determinada sustancia. Todos los materiales o sustancias tienen determinado un volumen específico propio. El volumen específico varía como consecuencia de cambios en las temperaturas.
Densidad La densidad de una sustancia está definida como peso por unidad de volumen. Es el peso en gramos de un centímetro cúbico de dicha sustancia. Debido a que por definición la densidad está directamente relacionada al volumen específico, la densidad de un gas puede variar
enormemente con cambios en la presión y temperatura. La densidad es inversamente proporcional al volumen específico, pero al igual que este último, varía con la temperatura.
Entropía y la segunda ley de la Termodinámica La primera de ley de la termodinámica establece que: La energía no puede ser creada ni destruida, pero puede cambiar de una forma a otra . En muchos eventos, el estado de un sistema aislado puede cambiar en una dire cción dada, donde el proceso es imposible de revertir. Por ejemplo, la reacción del oxígeno y el hidrógeno producirá agua, donde la reacción reversible (electrólisis) no puede ocurrir sin ayuda externa. Otro ejemplo es cuando se agrega leche al café caliente. Tan pronto se agrega la leche al café, la acción reversible es imposible de lograr. Estos eventos son explicados por la segunda Ley de la Termodinámica que analiz a los eventos que ocurren alrededor nuestro con respecto al tiempo. Contrario a la Primera Ley de la Termodinámica, la Segunda Ley es sensible a la dirección del proceso. Para un mejor entendimiento acerca de la segunda ley de la termodinámica, debemos introducir la propiedad termodinámica llamada entropía. La entropía de un sistema es simplemente la medida del grado de caos o desorden molecular a un nivel microscópico dentro de un sistema. Cuanto más desorganizado es un sistema, hay menos energía disponible para realizar un trabajo útil; en otras palabras, se requiere de energía para crear orden en un sistema. Cuando un sistema realiza un proceso termodinámico, el estado natural de las cosas dicta que se produce entropía mediante este proceso. En esencia, la Segunda Ley de la Termodinámica establece que, en un sistema aislado, se produce entropía, pero nunca puede ser destruida.
Importancia de la carga correcta de refrigerante R410-A
El correcto funcionamiento de un acondicionador de aire cargado con refrigerante R410-A depende de la cantidad de refrigerante que contiene. Según estudios realizados, se estima que
un 78% de los equipos cargados con refrigerante R410-A posiblemente tengan niveles de carga incorrectos, lo que podría reducir la capacidad y eficiencia en un 20% o más. La cantidad de refrigerante R410-A en un acondicionador de aire es determinada por cada componente del sistema, incluyendo la serpentina del evaporador y del condensador, el compresor, y las líneas de refrigeración que transportan el refrigerante R410-A. La carga de refrigerante correcta y una apropiada selección o dimensionamiento de las líneas de refrigerante protegen al compresor de posibles daños, aseguran una buena eficiencia y mejoran la performance. Siempre se debe verificar la carga correcta de refrigerante R410-A en el acondicionador de aire. Los acondicionadores de aire equipados con refrigerante R410-A deberían ser verificados por posibles fugas durante su instalación y durante el servicio si fuese necesario. Los acondicionadores de aire con refrigerante R410-A que poseen la carga correcta de refrigerante y el flujo de aire correcto trabajan más eficientemente y con mejor performance. Consideraciones para la carga correcta de refrigerante R410-A
Para un correcto desempeño y eficiencia, la carga de refrigerante R410-A debería estar dentro de unos pocos gramos de la carga correcta especificada por el fabricante. Se debe medir el flujo de aire antes de verificar la carga dado que la carga de refrigerante R410-A no será exacta a menos que el flujo de aire sea el correcto. Existen algunos métodos simples utilizados en el campo que permiten estimar el correcto flujo del aire en pies cúbicos por minuto (CFM) a través del evaporador. El flujo de aire debería permanecer entre 350 y 450 CFM para aire acondicionado según las normas del Instituto de Aire Acondicionado y Refrigeración. Cuando la carga de refrigerante R410-a es la correcta, se obtendrán las especificaciones otorgadas por el fabricante sobre las temperaturas y presiones medidas. Siempre verifique estas temperaturas y presiones, y en el caso de que no coincidan con las estipuladas por el fabricante, se deberá agregar o quitar refrigerante. Los acondicionadores de aire cargados en fábrica con refrigerante R410-A son distribuidos con su carga correcta impresa en la unidad. La carga especificada por el fabricante es para aplicaciones típicas de entre 4,5 metros a 8 metros equivalente en largo de tuberías, dependiendo del fabricante. Ocasionalmente, puede que se necesite agregar más o ajustar la carga de refrigerante R410-A en una unidad. El mejor método para estimar la carga correcta de refrigerante es cumplir con la especificada en la placa de datos de la unidad exterior o en el manual proporcionado por el fabricante. Muchos técnicos utilizan como método para calcular la carga de refrigerante R410-A la técnica del recalentamiento (para unidades con capilar u orificio fijo) y la técnica del subenfriamiento (para unidades con válvulas de expansión termostáticas). Los acondicionadores de aire que se instalen a una distancia mayor a 8 metros deberían cargarse siguiendo la instrucciones descriptas en el manual del fabricante, o mediante la técnica del recalentamiento o subenfriamiento si fuese necesario. No es necesario agregar aceite en este tipo de casos.
Carga de refrigerante R410-A mediante la técnica del Recalentamiento
Existen muchas variables que podrían afectar la temperatura y presión de operación de un acondicionador de aire con refrigerante R410-A. Algunas unidades con refrigerante R410-A utilizan un orificio fijo (tubo capilar por ejemplo) como dispositivo de expansión. El siguiente procedimiento es para este tipo de unidades: 1.- Verifique las condiciones de las serpentinas, velocidad de los ventiladores. Mida el flujo del aire. El cálculo del flujo de aire es muy importante debido a que ayuda a determinar la carga del evaporador, y por lo tanto tendría un efecto significativo en las presiones del sistema. El flujo correcto del aire es el paso principal antes de continuar con las demás verificaciones. 2.- Con las dos válvulas abiertas completamente, conecte un juego de manómetros o sistema analizador (manifold) a los puertos de servicios, teniendo cuidado de purgar las mangueras. 3.- Permita que el sistema funcione durante 10 minutos o hasta que las presiones se estabilicen. 4.- De forma temporal, instale un termómetro de contacto en la superficie de la tubería de succión cercana a la válvula de servicio de la unidad condensadora del acondicionador de aire. Asegúrese de que haga buen contacto y que el sensor se encuentre aislado de la temperatura ambiente. 5.- Determine el recalentamiento del sistema de la siguiente manera: a.- Lea y anote la presión de succión en el manifold b.- Mediante el uso de la Tabla Presión Temperatura (P/T) del refrigerante R410-A determine la temperatura de saturación de succión. c.- Lea la temperatura de succión obtenida por el termómetro de contacto. d.- Recalentamiento = Temperatura de la línea de succión – Temperatura del líquido saturado. 6.- Ajuste la carga si es necesario para alcanzar las especificaciones del fabricante mediante el agregado de refrigerante para bajar el recalentamiento, o recuperando refrigerante para elevar el recalentamiento. Las tablas con los recalentamientos recomendados son provistas por el fabricante. Carga de refrigerante R410-A mediante la técnica del Subenfriamiento
En los acondicionadores de aire con refrigerante R410-A equipados con válvula de expansión termostática, no se debe usar el método del recalentamiento. Debe usarse la técnica del subenfriamiento. La válvula de expansión termostática controla la cantidad de refrigerante que ingresa al evaporador manteniendo un recalentamiento constante en el mismo. Con valores de recalentamiento constantes, la condición de la carga de refrigerante R410-A en el sistema no se
puede determinar con la técnica del recalentamiento. Se debe observar el condensador y la línea de líquido para verificar la carga correcta. El siguiente procedimiento es para este tipo de unidades: 1.- Verifique las condiciones de las serpentinas, velocidad de los ventiladores. Mida el flujo del aire. El cálculo del flujo de aire es muy importante debido a que ayuda a determinar la carga del evaporador, y por lo tanto tendría un efecto significativo en las presiones del sistema. El flujo correcto del aire es el paso principal antes de continuar con las demás verificaciones. 2.- Verifique las presiones de operación del sistema. Conecte el manifold en los puertos de las válvulas de servicio de succión y descarga. Mida y registre la presión de descarga y de succión. 3.- Mida y registre la temperatura ambiente. 4.- Mida el bulbo seco y el bulbo húmedo del aire que ingresa a la unidad interior en el ducto de retorno. Este paso es muy importante debido a que ayuda a determinar la carga del evaporador, y por lo tanto tendrá un efecto significativo en las presiones del sistema. 5.- Mida la temperatura de la línea de líquido para que se pueda determinar el subenfriamiento. Coloque la sonda que mide la temperatura a unos 15 centímetros de la válvula de servicio, sobre la tubería de la línea de líquido, luego mida y registre la temperatura. 6.- Mida la presión del lado de descarga desde la válvula de servicio de descarga. Mediante el uso de la Tabla Presión Temperatura para refrigerante R410-A, convierta la presión del lado de descarga a la temperatura de saturación correspondiente. Luego simplemente reste la temperatura de la línea de líquido de la temperatura de saturación del refrigerante en el condensador para determinar el subenfriamiento. Siempre haga uso de las referencias mencionadas por el fabricante para determinar las presiones y temperaturas apropiadas de la unidad. En el caso de que el subenfriamiento sea bajo, existe una cantidad insuficiente de refrigerante. Agregue refrigerante R410-A si es necesario. En el caso de que el subenfriamiento sea alto, existe una cantidad excesiva de refrigerante R410-A. Recupere la cantidad de necesaria de refrigerante. Carga de refrigerante R410-a en estado líquido: ventajas
Los refrigerantes del tipo zeotropo como el R410-A deben ser cargados en estado líquido por la posibilidad de que este se fraccione, ya que está compuesto por varios componentes. Durante la carga de refrigerante R410-A debe considerarse el deslizamiento (glide), lo cual hace referencia al rango de temperaturas en la cual los componentes en un refrigerante blend hierven o se condensan a determinada presión. El deslizamiento del refrigerante R410-A es menor a 0.3º F, por lo tanto, su comportamiento es cercano a un refrigerante azeotrópico. La carga en estado líquido es mucho más rápida que en estado de vapor debido a la densidad del refrigerante líquido. El refrigerante R410-A debe ser cargado en estado líquido en el lado de alta presión de un sistema si es que este se encuentra vacío, de manera que sus componentes
no se separen de la mezcla. La carga por peso es la técnica ideal. Debe tenerse cierta precaución en el manejo del refrigerante R410-A ya que sus presiones son de un 50% a 70% mayor que la del refrigerante R-22. Siempre realice prácticas seguras cuando trabaje con el refrigerante R410-A.
Análisis de la válvula de expansión termostática
Introducción La válvula de expansión termostática es uno de los dispositivos más importantes de un sistema frigorífico. El conocer las principales causas que provocan su mal funcionamiento ayudará al técnico a resolver problemas con la rapidez necesaria. En este artículo técnico, analizaremos los distintos problemas que suelen presentarse y la metodología a seguir para resolver los mismos. Para determinar si el funcionamiento de la válvula de expansión termostática es la correcta, es necesario hacer la medición del recalentamiento de la misma. Hay que recordar que los pasos fundamentales en el análisis sistemático son los siguientes: Paso 1º. Hacer la medición de la temperatura. Paso 2º. Determinar si la temperatura es alta baja, o normal. Paso 3º. Seguir los puntos de inspección apropiados.
Puntos sobre alto sobrecalentamiento 1. Restricción de la línea de líquido. 2. Baja carga de refrigerante. 3. Baja caída de presión a través de la válvula. 4. Taponamiento por hielo o cera. 5. Carga del bulbo térmico.
6. Ajuste incorrecto.
Puntos sobre bajo sobrecalentamiento 1. Fuga en el asiento de la válvula. 2. Ajuste incorrecto. El recalentamiento de la válvula de expansión es la diferencia de temperatura del bulbo de la válvula y la temperatura de evaporación, que puede ser expresada de la siguiente manera: SOBRECALENTAMIENTO = TEMPERATURA DEL BULBO - TEMPERATURA DE EVAPORACIÓN Dado que este recalentamiento es una medida de temperatura, se expresa en grados centígrados o Fahrenheit. Para determinar la temperatura del bulbo, se adhiere a este un termómetro aislado. El aislamiento del termómetro es indispensable, ya que, de otra manera, la medición sería inexacta. Por otro lado, como ya hemos visto, la temperatura de evaporación se determina haciendo la lectura de la presión de succión y convirtiendo ésta a temperatura, empleando para ello una tabla de presión temperatura del refrigerante. En la determinación de la temperatura de evaporación, debe tenerse especial cuidado en hacer la corrección que sea necesaria, debido a la caída de presión en la línea de succión.
Sobrecalentamiento en los sistemas frigoríficos En la mayoría de los sistemas, de aire acondicionado, el recalentamiento o sobrecalentamiento considerado normal es entre 5º y 8º C; mientras que en refrigeración a baja temperatura el sobrecalentamiento normal es de 2º a 5º C. En otras palabras, esto significa que el sobrecalentamiento de la válvula es menor en refrigeración comercial a baja temperatura, que en sistemas de aire acondicionado. Desde luego que, antes de aplicar este criterio basado en la práctica, es conveniente consultar los catálogos o datos de instalación del fabricante de la válvula, cuya información es más exacta. Si el resultado de la determinación del sobrecalentamiento de la válvula es que éste es normal, se analizará el siguiente componente del sistema. En caso contrario, es decir, si el sobrecalentamiento es alto o bajo, es necesario continuar con los puntos de inspección indicados en tal caso. Los puntos de inspección que deben seguirse si el sobrecalentamiento de la válvula de expansión es más alto que lo normal son:
1. Restricción de la línea de líquido. 2. Baja carga de refrigerante. 3. Baja caída de presión a través de la válvula. 4. Taponamiento por hielo o cera. 5. Carga del bulbo térmico. 6. Ajuste incorrecto. Un sobrecalentamiento excesivo nos indica que el flujo de refrigerante es menor que lo normal. Esta reducción en el flujo puede estar originada por una restricción en la línea de líquido. La mayor indicación de una restricción en la línea es la caída de temperatura, que tiene lugar en una válvula solenoide colocada en dicha línea: la temperatura en la parte inferior de la solenoide será considerablemente menor que en la parte superior. Esta observación puede hacerse simplemente palpando la línea de líquido. Por lo que se refiere al punto de inspección número 2, las indicaciones de una baja carga de refrigerante son las siguientes: A. Burbujas en el visor de la línea de líquido. B. Excesivo tiempo de trabajo del compresor. C. Bajo requerimiento de energía. D. Pérdida de la capacidad de enfriamiento. E. Bajo nivel de líquido en el recibidor (si lo hubiera). Es decir, que estas indicaciones son las mismas que deben observarse en el análisis del condensador y evaporador.
Caída de presión a través de la válvula de expansión termostática Otra posible causa de un alto sobrecalentamiento es la señalada por el punto de inspección número tres, o sea una baja caída de presión a través de la válvula. Es necesario tener en cuenta que las válvulas de expansión térmicas están diseñadas para permitir un flujo dado, a una diferencia de presiones previamente determinada. Si dicha diferencia es menor que la de diseño, el flujo de refrigerante a través de la válvula será menor y, se reducirá la capacidad de la válvula.
La caída de presión a través de la válvula se determina por la diferencia de presiones de condensación y evaporación, aplicando la siguiente fórmula: CAÍDA DE PRESIÓN EN LA VET = PRESIÓN DE CONDENSACIÓN - PRESIÓN DE EVAPORACIÓN Como puede verse por la fórmula anterior, la causa de una baja caída de presión en la válvula de expansión es, generalmente, la baja presión de condensación. La presencia de una baja caída de presión a través de la misma es menor que lo normal.
Taponamiento con cera o hielo de la válvula de expansión termostática El punto de inspección número cuatro es el taponamiento por hielo o cera; ambos pueden restringir o evitar el flujo de refrigerante a través de la válvula de expansión, con lo que el evaporador se vería falto de refrigerante y, como consecuencia, el sobrecalentamiento sería alto. El taponamiento causado por hielo puede resolverse de forma momentánea, calentando ligeramente la válvula con un trapo caliente. En cambio, el taponamiento causado por cera o suciedad no puede eliminarse con el sistema cerrado, por lo cual es necesario desarmar la parte afectada. Uno de los objetivos importantes de un análisis sistemático es evitar el trabajo innecesario. Por eso, cuando se sospecha que hay un taponamiento de la VET, lo primero que debe hacerse es colocar un trapo caliente alrededor de la misma. Si después de esta prueba las fallas subsisten, puede asegurarse que el taponamiento es causado por cera u otro tipo de suciedad, en cuyo caso el técnico debe completar el análisis de todos los componentes del sistema antes de proceder a desarmar la válvula.
Importancia del bulbo térmico de la válvula de expansión termostática Para que la operación de la VET sea correcta, también es necesario que el bulbo térmico mantenga su carga. Si el bulbo pierde su carga, la compuerta de entrada de la válvula permanece cerrada, lo que da como resultado un alto sobrecalentamiento. La manera más simple de determinar si el bulbo térmico ha perdido su carga es la siguiente: 1. Apague el compresor. 2. Coloque el bulbo en una cubeta con agua helada. 3. Encienda el compresor. 4. Saque el bulbo del agua helada y caliéntelo con la mano.
5. Compruebe un rápido descenso de la temperatura observando el manómetro de la succión y la temperatura de la línea de succión.
Los gases no condensables en un sistema frigorífico Cuando se fabrica o se repara un sistema frigorífico debe ser cuidadosamente evacuado (quitar el aire del sistema), antes de ser cargado con refrigerante. Esto es necesario para lograr un correcto procedimiento. La presencia de gases no condensables es altamente perjudicial para el sistema. Analizaremos a continuación las consecuencias de la presencia de estos gases y la manera de prevenir su existencia en un sistema frigorífico. Los gases no condensables, tal como su nombre lo indica, no se condensan en el interior del sistema de refrigeración. Esto tiene un impacto muy serio en la eficiencia del sistema, su eficiencia energética y su tiempo de vida. Entre los gases no condensables más encontrados en los sistemas podemos mencionar: oxígeno, argón, nitrógeno y tal vez dióxido de carbono.
La evacuación de los gases no condensables
El principal propósito de la evacuación o vacío de la unidad frigorífica, es reducir la cantidad de gases no condensables en el sistema y eliminar la humedad. La humedad en el sistema puede llegar a provocar el bloqueo del dispositivo de expansión, reacción química con el refrigerante, degradación del aceite, aceleración del proceso de oxidación e hidrólisis en los materiales de aislación. Los gases no condensables en un sistema frigorífico pueden llegar a incrementar la presión de condensación (presión del lado de alta de un sistema) y debido a ello provocar alteraciones en el funcionamiento y un mayor consumo de energía. Es muy importante que el contenido de gases no condensables sea mantenido por debajo del 1%. El procedimiento de vacío realizado con una bomba apropiada para tal fin, puede realizarse de diferentes maneras dependiendo del volumen del lado de descarga y succión de un sistema frigorífico. Si el evaporador y el compresor tienen un volumen menor, puede realizarse la evacuación por un lado, de otra manera, se recomienda el vacío por ambos lados a la vez. El método de evacuación realizado por un solo lado del sistema a través del tubo de servicio o proceso del compresor implica un proceso lento y la posibilidad de que queden remanentes de gases no condensables en el lado de alta presión del sistema. Al realizar el procedimiento de esta manera, el aire alojado en el lado de descarga (lado de alta presión) deberá atravesar el capilar para poder ser eliminado, lo que significa una restricción. El resultado será una alta presión en el lado de descarga como consecuencia del pobre vacío realizado. Eliminación de los gases no condensables por el lado de alta y baja presión
Para evitar la presencia de restos de gases no condensables en el sistema, se recomienda realizar el vacío simultáneo del lado de baja y alta presión. De esta manera, será posible obtener una muy baja presión en un tiempo razonable. El vacío simultáneo por el lado de alta y baja presión nos dará los mejores resultados para la eliminación de la humedad y los gases no condensables.
Eliminación de gases no condensables con la bomba de vacío
Se recomienda el uso de una bomba de vacío de dos etapas para la eliminación de los gases no condensables y humedad. No se recomienda el uso de un compresor hermético para realizar vacío ya que este no es capaz de producir un descenso suficiente de la presión, y además el compresor se sobrecalentará y se dañará.
Aplicación de filtros deshidratadores en bombas de calor
Introducción Para obtener una larga vida del sistema, es importante mantener los contaminantes al mínimo nivel. Esto es particularmente necesario en aplicaciones de trabajo continuo, como bombas de calor. Por lo tanto, todas las bombas de calor deberían tener al menos un filtro deshidratador. Dos filtros deshidratadores convencionales son preferidos, pero en donde la adopción de estos genera problemas de circulación de refrigerante, entonces se hace necesario el uso de filtros deshidratadores reversibles para proveer una adecuada protección.
Uso de dos filtros deshidratadores convencionales Los fabricantes prefieren usar dos filtros deshidratadores convencionales en vez del tipo reversibles. Esto presenta varias ventajas: más material desecante en el sistema, menor cantidad de partes complicadas en el filtro, y bajo costo. El técnico debería seguir las
recomendaciones del fabricante de la unidad. El uso de dos filtros deshidratadores convencionales brinda una protección igual o mayor que el uso de un solo filtro reversible, ver Figura 1. Los filtros deshidratadores convencionales se instalan generalmente antes del dispositivo de expansión, uno en la unidad exterior y otro en la unidad interior.
Figura 1 Otra disposición que se usa generalmente es la de ubicar ambos filtros en la unidad exterior, donde es más fácil de realizar el servicio de los mismos. En este diseño un filtro deshidratador se ubica antes del dispositivo de expansión, y el otro filtro se ubica antes de la válvula check. Cuando ambos filtros se instalan en las ubicaciones anteriormente mencionadas, el flujo de refrigerante es siempre en la misma dirección, ver Figura 2. Los filtros deshidratadores convencionales no toleran el flujo de refrigerante en la dirección opuesta. Cuando se invierte el flujo del refrigerante a través del filtro deshidratador, este termina arrastrando hacia fuera toda la suciedad que previamente se capturó con el filtro, y además, también se genera una excesiva caída de presión.
Figura 2 Cuando se realiza el servicio de una unidad, es aconsejable remplazar el filtro deshidratador original por otro del tamaño siguiente, o el tamaño recomendado por el fabricante. Cuando se carezca de la información necesaria, los filtros Sporlan Catch-All de la serie C-080 son recomendados para el uso en bombas de calor de más 2 toneladas; la serie de filtros Catch-All C-160 son recomendadas para unidades desde 2 hasta 5 toneladas; y la serie de filtros Catch All C-300 son recomendadas para sistemas de entre 5 y 10 toneladas. Cuando se remplaza el filtro original de una unidad, se recomienda el cambio por otro filtro convencional. Si la unidad original no posee filtro deshidratador, se recomienda el uso del filtro reversible HPC-160-HH.
Combinación filtro deshidratador – válvula check Algunas bombas de calor usan un filtro en conjunto con una válvula check ubicada a la salida del filtro deshidratador. Sporlan denomina a estos filtros con una serie de números y letras tales
como CG-033-SV, CG-053-SV, y CG-054- SV. La letra “V” indica la presencia de la válvula check en la salida del filtro. Los filtros deshidratadores de este tipo deben ser remplazados por otro de idénticas características según el fabricante. Si no hubiese un remplazo con idénticas características, entonces será necesario el remplazo del filtro con un filtro convencional y una válvula check por separado.
Uso de los filtros deshidratadores reversibles HPC Los filtros del tipo Sporlan HPC se recomiendan para bombas de calor con capacidad de más de 5 toneladas con refrigerante R-22. Estos filtros deben instalarse en la línea de líquido (donde el refrigerante invierte su dirección) que corre entre la unidad interior y exterior. Los filtros deshidratadores reversibles nunca deben ser instalados en la línea de gas que corre entre la serpentina de la unidad interior y la válvula de cuatro vías, o en la línea de gas (donde el refrigerante invierte su dirección) que corre entre la serpentina de la unidad exterior y la válvula de cuatro vías. La instalación en este lugar no otorgará la protección necesaria a las partes del sistema, y podría resultar en una caída presión excesiva. Si se usa el filtro deshidratador reversible en un sistema altamente contaminado, como por ejemplo luego de la quemadura de un compresor hermético, es esencial que el viejo filtro deshidratador sea quitado, ver Figura 4 y 5.
Figura 4
Figura 5
Ubicación del filtro deshidratador en la línea de succión El filtro deshidratador debería ser ubicado en la línea de succión para limpiar una bomba de calor luego de una severa quemadura de compresor hermético. Primero, asegúrese de que la quemadura es “severa” me diante una prueba de acidez del aceite del compresor quemado usando el kit de acidez necesario para tal efecto. Si la quemadura es severa, instale un filtro
convencional de la serie Catch- All “HH” en la línea de succión. Este filtro puede ser instalado ya sea antes o después del acumulador, pero siempre entre la válvula de cuatro vías y el compresor. Si algún contaminante permanece en el acumulador, entonces la ubicación más adecuada es entre el acumulador y el compresor. Este lugar generalmente es de difícil acceso, e instalar el filtro puede ser dificultoso. En algunos casos, puede que sea necesario modificar el trazado de la línea de succión para poder instalar el filtro en la parte externa del gabinete de la unidad.
El uso de R417A en refrigeración y aire acondicionado
Con la salida del mercado de los refrigerantes HCFC en constante aceleración en algunas regiones del mundo, sobre todo en Europa, se han realizado muchos estudios sobre dos alternativas para remplazar al R-22, por ejemplo el R-407C y R410A. Sin embargo, hay una tercera alternativa emergente como candidato para remplazar al R-22, denominado R417A compuesto por una mezcla de R-125, R-134a y R600. El R417A fue principalmente diseñado para remplazar al refrigerante R-22 en aplicaciones de acondicionamiento del aire pero también ha sido exitosamente utilizado en refrigeración como por ejemplo, Refrigeración Comercial (gabinetes exhibidores). Es el único remplazo que puede utilizarse tanto con aceite mineral y alkylbenceno o sintético . En este artículo se detallarán ejemplos prácticos del uso del R-417A en aplicaciones de aire acondicionado y bomba de calor. Introducción Siguiendo con lo estipulado por el Protocolo de Montreal, acerca de la producción de los refrigerantes clorofluorcarbonados (CFC) en los países “desarrollados” en 1995, el centro de
atención se ha dirigido hacia la próxima categoría de químicos que deterioran la capa de ozono y que la legislación pretende eliminar, como por ejemplo los hidrofluorocarbonados (HCFC), que en refrigeración industrial principalmente implica al diclorofluorometano (R-22). Actualmente el Protocolo de Montreal especifica que la producción de refrigerantes del tipo HCFC será discontinuada en los países desarrollados a partir del año 2020, Pero existe una intensa presión por adelantar esa fecha y algunas autoridades, en su mayoría de la Unión Europea, han proclamado su propia legislación para finalizar la producción en el año 2010.
La búsqueda de refrigerantes alternativos comienza por la selección de componentes simples o azeotropos con propiedades ideales para remplazar los CFC y HCFC, pero la realidad demuestra que, con excepción del R-134a, remplazo del R-12, esto no es fácil. El esfuerzo se ha enfocado en la mezcla de componentes que posean algunas de las propiedades deseadas para producir una mezcla sin las deficiencias de los componentes individuales. La primera mezcla producida fue creada con la intención de remplazar al CFC R12. Las mezclas obtenidas inicialmente utilizaban refrigerantes HCFC, que aún permitían el uso del tradicional aceite lubricante mineral y lubricantes del tipo alkylbenceno, tiempo después se desarrollaron mezclas que no afectaban la capa de ozono para remplazar al R-12, R-502 y R-22 empleando hidrofluorocarbonados (HFC), pero en general requerían del uso de lubricantes sintéticos como el aceite polyolester. Actualmente existen mezclas que han sido desarrolladas como alternativas potenciales, como por ejemplo el R407C (mezcla de R-32, R-125 y r-134a), R410A (mezcla de R-32 y R-125) y R417A (mezcla de R-125, R134a y R600). Todas estas mezclas tienen o cumplen con los criterios necesarios para ser clasificados con el riesgo más bajo en términos de toxicidad e inflamabilidad de acuerdo a su fórmula de composición y en el peor de los escenarios. El refrigerante R407C tiene propiedades físicas similares al R-22 y por lo tanto puede usarse en equipos de diseño similar, pero el R407C debe usarse en conjunto con los nuevos aceites lubricantes sintéticos como el POE (polyolester). El R407C también registra un imp ortante deslizamiento (glide) en la práctica, lo que promueve dificultades operativas (en chillers por ejemplo). El R410A también requiere el uso de lubricantes sintéticos y tiene propiedades físicas que son muy diferentes al R22 (por ejemplo, la presión del vapor saturado para el R410A a 40º C es casi de un 60% mayor que el R22, y por lo tanto, el equipo debe ser diseñado para el uso exclusivo de esta mezcla). Se han identificado un número desventajas cuando se usa R410A, como por ejemplo, un alto e inesperado coeficiente de transferencia de calor y el hecho de que se necesitan un compresor y tuberías más pequeños. Sin embargo, la temperatura crítica de esta mezcla es relativamente baja (72º C), lo que plantea interrogantes en cuanto a la performance bajo condiciones ambientales extremas o en aplicaciones de bomba de calor donde las temperaturas de condensación pueden llegar a alcanzar los 60º C. El R417A tiene propiedades similares al R407C, R410A y R22 mencionados anteriormente, sin embargo ha sido diseñado para permitir su uso con los aceites minerales tradicionales o lubricantes del tipo alkylbenceno. Esta propiedad, hace que el R417A sea ideal para el uso en equipos existentes pero también aconsejable para el empleo en equipos nuevos sin la necesidad de cambiar por aceites del tipo POE, cuyo costo es excesivo, y, además, es muy higroscópico (capacidad de absorber humedad).
Claramente, el R407C y R410A son remplazos potenciales pero ambos necesitan que se realicen cambios y elevan la posibilidad de problemas potenciales en la práctica. Este artículo técnico se concentra en el uso del R417A en equipos existentes diseñados para el uso con R22 y que emplean el aceite mineral tradicional o alkylbenceno. Este artículo además menciona mediciones y resultados de performances en equipos comerciales disponibles tanto para refrigeración como para aplicaciones de aire acondicionado. Pruebas de performance La prueba se realizó con una mezcla compuesta de 46.6 % de R-125, 50.0 % de R-134ª y 3.4 % de R600 (R417A). Dicha prueba tuvo lugar en un instituto en Dresden, Alemania (ILK) en un sistema equipado con un compresor semi hermético Bitzer (tipo 4T-12.2) con aceite mineral, condensador de tubos y evaporador de tubos con calentadores para equilibrar contra la capacidad frigorífica del refrigerante. Tanto el R22 como el R417A se probaron bajo las siguientes condiciones: Temperatura de condensación: 40º C Temperatura de evaporación: -20º C, -10º C y 0º C. La capacidad frigorífica y potencia del compresor se muestran en la figura 1 y puede verse claramente que la capacidad frigorífica del R417A es comparable al R22 con una significativa disminución en la potencia necesaria del compresor. Esto origina un incremento en el Coeficiente de Performance (COP) entre un 12.5 % a 20º C y de 4.5 % a 0º C. Este gran aumento en el COP tiene el beneficio de reducir dramáticamente el consumo de energía del equipo y por lo tanto el impacto ambiental.
Refrigeración Comercial Se realizó una prueba en un gabinete exhibidor comercial de supermercado marca Electrolux, en Holanda. Este tipo de equipo es de carga frontal con una unidad condensadora remota equipada con un compresor DWM Copeland semi hermético (D8-LE-20X) con el lubricante Standard usado con R22. La unidad inicialmente funcionaba con una carga d e 6 Kg. de R22. Luego, esta unidad fue evacuada y cargada con 5.6 Kg. De R417A y se ajustó la válvula de expansión termostática con un giro hacia la derecha con respecto a la configuración original. No se realizaron otros cambios. Los resultados en la Tabla 1 muestran que la distribución de la temperatura es casi idéntica tanto en el R22 como en el R417A. Además, la temperatura del aire de salida y entrada del evaporador son virtualmente idénticas. Luego de un período de 24 horas, el consumo energético del compresor fue el mismo (41 Kw/h) incluso aunque el compresor estuvo funcionando 4 horas más por día con el R417A que con R22. Las condiciones de operación típicas se muestran en la Tabla 1 y también puede verse que el radio de extracción de calor de la unidad funcionando con R417A es de aproximadamente un 4 % menor que el R22. Estos resultados, que prueban la eficiencia del R417A, fueron complementados con más pruebas en un sistema de baja temperatura que generaba una capacidad frigorífica de 20 Kw. El compresor Bitzer alimentaba a cuatro recintos de comida congelada trabajando en un rango de temperaturas de -18º a 22º C. Luego de la reconversión a R417A, la performance de las unidades no fue notoriamente diferente excepto por una marcada reducción de la temperatura de descarga del compresor. Los resultados pueden observarse en la Tabla 2.
Aire acondicionado y bomba de calor El R417A ha demostrado ser particularmente útil cuando se convierten sistemas con compresores herméticos. Esto ha conducido a muchas reconversiones de equipos Split, pero hasta la fecha no se han realizado estudios formales como los anteriormente mencionados.
Un fabricante de origen alemán, especialista en sistemas para el control del clima, realizó un estudio y comparó el R417A con el R407C. La unidad utilizaba tres compresores scroll Copeland y su diseño fue muy compacto. Como resultado de este diseño compacto, la unidad operó en condiciones de alta temperatura de condensación (55 ºC). En la Tabla 3 se pueden apreciar los resultados. Los resultados de la Tabla 3 muestran que las condiciones de operación son virtualmente idénticas para todos los refrigerantes excepto por dos parámetros claves. La presión de condensación del R407C es significativamente mayor que el R22 y el requerimiento de energía para el R417A es significativamente menor que el R22 (-10.9 %) y comparado con el R407C (17.4 %). Incluso aún, la capacidad para el R417A es ligeramente más baja que el R22 (-6.5 %), el COP es más alto para el R417A (3.00) que para el R22 (2.88) ó R407C (2.70).
La Tabla 4 detalla los resultados de estas pruebas realizadas.
La unidad probada con R407C tuvo que ser optimizada para el uso con R407C, sin embargo la unidad probada con R417A fue una unidad equipada originalmente con R22. Las únicas modificaciones realizadas fueron la reposición del control de desescarche. Se puede ver claramente que aunque se use un refrigerante del tipo “aplicación directa” (“drop in”) la capacidad del R417A es menor que el R407C en un sistema optimizado, el COP del R417A es mucho mayor. Esa reducción en la capacidad significará que el sistema funcionará un mayor tiempo para obtener la temperatura deseada, pero la diferencia en el COP es tan grande que el consumo de energía será menor para el R417A. Conclusiones Los ejemplos que se acaban de dar claramente demuestran que el R417A es un candidato aconsejable para el remplazo del R22 tanto para refrigeración como para el acondicionamiento del aire. En todas las pruebas realizadas el R417A fue agregado directamente sin realizar cambios al sistema. Ni siquiera cambio de aceite.
Cuando se usa como remplazo directo, las pruebas de performance demuestran que la capacidad del R417A es típicamente un 5 a 10 % menor que el R22 pero el COP es significativamente mayor que el R22, y particularmente que el R407C.
Gráfico performance
Más datos Sobre un estudio realizado por el Departamento de Ingeniería Técnica de la universidad de Salerno (Italia, Octubre de 2003) “No hay una solución definitiva para el remplazo del R22. Sin embargo el R417A provee una
solución fácil a los requerimientos de la legislación vigente, dado que no representa riesgo alguno para la capa de ozono y además no necesita del cambio de aceite de la instalación o modificaciones en el sistema. El análisis del experimento, ha permitido demostrar que las mejores performances en términos de COP y eficiencia energética se obtienen con R22 en comparación con el R417A. Particularmente, la diferencia de porcentaje entre el COP de los
fluidos probados es, en promedio, cerca de un 15 %. Más aún, la cantidad de energía consumida en los componentes de la planta cuando se usa R417A como fluido frigorífico, en promedio, es un 14 % mayor que la energía consumida por el R22 (energía: es una magnitud termodinámica que indica el máximo trabajo teórico que se puede alcanzar por la interacción espontánea entre un sistema y su entorno. Informa de la utilidad potencial del sistema como fuente de trabajo). Algunos estudios realizados por fabricantes de Split: Toshiba: se realizaron algunas investigaciones con R417A y se encontró una caída de 6 a 10 % en la performance y un 15 a 25 % aumento en el consumo energético. Este fabricante recomienda remplazar el aceite mineral por POE. Actualmente no posee más instalaciones para continuar pruebas o investigaciones. El uso del R417A como remplazo deberá ser decidido por el mecánico. Sanyo: recomienda cambiar por R417A todos los sistemas Sanyo incluyendo equipos VRF. En varios equipos Sanyo cargados con R417A con una antigüedad de más de 10 años no se han conocido efectos significativos en su performance. Mitsubishi Electric: su posición oficial establece no usar el R417A. Este reduce la eficiencia y acorta la vida del compresor ya que sus unidades no han sido diseñadas para los refrigerantes de remplazo “directo” (drop in). Fujitsu: nunca realizó pruebas con refrigerantes “drop in”, por lo tanto no está capacitado para emitir comentario alguno acerca de le eficiencia de un equipo con R417A. Hitachi: todos nuestros sistemas son probados con sus refrigerantes originales, de manera que tanto el COP, durabilidad y otros parámetros son probados y basados en los resultados de las pruebas realizadas con el refrigerante original. No hemos probado nuestros sistemas con otros refrigerantes, por lo tanto no podemos sugerir o recomendar el uso del R417A en nuestros equipos. Daikin: no se han realizado aun pruebas con los refrigerantes “drop in”. Si el cliente desea probar el uso de un equipo Daikin con los nuevos refrigerantes, Daikin no se hace responsable por la performance del equipo. La prueba o reconversión correrá enteramente a riesgo de quien la realice.
Tabla orientativa de capacitores electrolíticos
Entre las diversas aplicaciones en los que se usa el capacitor podemos mencionar: en circuitos eléctricos, en los motocompresores, en el rubro de la refrigeración y el aire acondicionado, ventiladores, etc. Los motores del tipo monofásico el uso capacitor puede mejorar su arranque, ruido, eficiencia y factor de potencia. A continuación, presentamos una tabla que servirá como orientación para la elección del capacitor adecuado. Recomendamos efectuar las pruebas pertinentes antes de realizar el cambio o adaptación definitiva.
Tabla de capacitores electrolíticos para arranque de motores monofásicos en 110 y 220 V.C.A. CAPACIDAD (uf)
APLICACIÓN
60 - 70
Motores de 1/8 HP
70 - 90
Motores de 1/6 HP
80 - 100
Motores de 1/6 HP
100 - 120
Motores de 1/5 HP
120 - 140
Motores de 1/4 HP
140 - 160
Motores de 1/3 HP
170 - 190
Motores de 1/2 HP
190 - 210
Motores de 1/2 HP
210 - 240
Motores de 1/2 HP
240 - 270
Motores de 3/4 HP
270 - 310
Motores de 3/4 HP
320 - 360
Motores de 1 HP
360 - 400
Motores de 1 HP
380 - 420
Motores de 1 1/2 HP
400 -430
Motores de 1 1/2 HP
450 - 500
Motores de 1 1/2 HP
500 - 600
Motores de 2 HP
660 - 700
Motores de 2 HP
700 -800
Motores de 2 HP
El relé PTC Relé PTC: realiza la misma función que el relé de corriente pero de una manera totalmente distinta. La tecnología de estado sólido ha hecho posible la aparición de otro tipo de relé sensible a la corriente: el relé PTC. Algunos materiales cerámicos tienen la singular propiedad de incrementar su resistencia a medida que son calentados por acción de la corriente que los atraviesa. El relé PTC usa un termistor de coeficiente de temperatura positivo para quitar del circuito la bobina de arranque o el capacitor de partida. Un dispositivo de estado sólido PTC se coloca en serie con la bobina de arranque y generalmente posee una resistencia muy baja. En el momento del arranque del motor, cuando la corriente comienza a circular por la bobina de arranque, la resistencia del PTC rápidamente comienza a subir a valores muy altos reduciendo dramáticamente la corriente hacia la bobina de arranque, eliminando la alimentación eléctrica hacia dicha bobina o devanado. La corriente remanente que atraviesa la bobina de arranque es lo que mantiene caliente el PTC. Otro uso para el relé PTC es con un motor del tipo PSC (motor con capacitor de marcha permanente). Estos compresores están diseñados para operar con un capacitor de marcha en el circuito para obtener mayor eficiencia. En ocasiones, estos compresores pueden llegar a necesitar el agregado de un capacitor de arranque para asistir en la partida del motor. Generalmente para este tipo de operación se usa un relé potencial para desconectar el
capacitor y la bobina de arranque del motor. Sin embargo, un relé PTC también puede usarse para el mismo propósito. Hay dos tipos de maneras en las que el relé PTC puede ser usado para asistir en el arranque de un compresor del tipo PSC. Un relé PTC puede ser usado simplemente conectado en paralelo con un capacitor de marcha (ver figura). Durante el arranque, el PTC provoca un corto a través del capacitor de marcha. Esto permite la alimentación de voltaje a pleno de la bobina de arranque durante la partida, dándole al motor un mayor desfasaje y torque de arranque. Una vez que el termistor se calienta, el corto a través del capacitor de marcha es eliminado y el motor comienza a funcionar normalmente. Fotografías del Relé PTC
La importancia de la humedad en la l a Delta T La humedad dentro del cuarto frío, y la velocidad del aire son factores que hay que tomar en cuenta a la hora de diseñar un equipo de refrigeración. Una humedad baja en el cuarto frío hace que productos como la carne, flores, verduras, vegetales etc. se deshidraten excesivamente. Por el contrario, una humedad alta hace que se favorezca el crecimiento de moho y bacterias. Si el producto a conservar está empacada (botellas, latas, empaques al vacío, etc.) el tema de la humedad es irrelevante. La velocidad del aire es importante para la transferencia del calor, calor , si no hay una buena circulación de aire se favorece el crecimiento de moho y bacterias y disminuye la capacidad del evaporador evaporador.. Una circulación de aire muy alta, por el contrario, puede aumentar la deshidratación del producto. producto . El factor más importante que regula la humedad dentro del cuarto refrigerado es el DT (Delta (Delta T) T) del evaporador, mientras más alto el DT menor humedad se va a producir dentro del cuarto. Mientras mas pequeño el DT, mayor será la humedad relativa. Mientras mayor del DT mayor será la capacidad del evaporador, esto significa que un evaporador pequeño puede, con un DT alto, dar la misma capacidad que un evaporador grande con un DT pequeño.
Este punto es importante porque muchas veces, el contratista con el afán de ganar una venta, ve nta, calcula un evaporador más pequeño y así tener el menor precio. El que sale perdiendo es el cliente porque los productos que va a almacenar van a perder peso (carnes) o se deshidratarán (quemarán) en el caso de verduras o frutas. de temperatura entre entre el aire que pasa por el serpentín del evaporador Delta T: es la diferencia de temperatura (temperatura de diseño del cuarto) y la temperatura de evaporación del refrigerante del refrigerante (temperatura de saturación del gas correspondiente a la presión a la salida del serpentín).
¿Cuál es el propósito del recalentamiento y el subenfriamiento? Si hubiese demasiado refrigerante en el evaporador, la capacidad del sistema sufriría y existiría el riesgo de ingreso de refrigerante líquido al compresor, con el consecuente daño al mismo. Si no hubiese demasiado refrigerante disponible en el evaporador, disminuye la transferencia de calor. calor. El subenfriamiento previene le ebullición del refrigerante antes de que ingrese al dispositivo de expansión. Si el líquido abandona la serpentina del condensador a una temperatura cercana a la de saturación, si absorbe cualquier calor antes de alcanzar el dispositivo de expansión, o si experimenta una ligera caída de presión, el líquido comenzará a hervir (flash gas) convirtiéndose en vapor, cuando en realidad debería hacerlo cuando ingresa al evaporador, evaporador , donde absorbe el calor de la habitación y proporciona propor ciona el efecto frigorífico. Mediante el subenfriamiento del líquido por debajo de la temperatura de saturación tratamos de prevenir la ebullición prematura del líquido
Guía para la reparación de equipos frigoríficos herméticos. Capítulo I La reparación de heladeras / neveras y equipos frigoríficos de potencia fraccionaria requieren de la habilidad del mecánico que realiza el servicio y de una gran variedad de diferentes tipos de unidades. En el ámbito de la refrigeración, podemos encontrarnos con dos tipos de equipos frigoríficos frigorí ficos herméticos: • Equipo hermético con capilar como dispositivo de expansión • Equipo hermético con válvula de expansión termostática
El primer tipo de equipo, se encuentra frecuentemente aplicado en el ámbito hogareño y en pequeñas unidades comerciales, como enfriadores de bebidas, expositores, etc. El segundo tipo
de equipo, se usa frecuentemente en aplicaciones comerciales. La reparación y el servicio presentan mayor dificultad que el ensamblaje de una unidad nueva, dado que las condiciones de trabajo en el campo, generalmente no son favorables. Una de las condiciones para un servicio satisfactorio es que los lo s mecánicos o técnicos tengan la pericia adecuada, conocimiento del equipo, precisión e intuición. El propósito de este artículo es el de aumentar el conocimiento del mecánico a través de las reglas más básicas. Se dará especial enfoque solo a los equipos frigoríficos encontrados en aplicaciones hogareñas, pero muchos de los procedimientos se pueden aplicar a equipos comerciales. Localización de fallas Antes de realizar cualquier tipo de reparación en el sistema frigorífico, deben disponerse de las herramientas básicas que permitirán diagnosticar el mismo. Las herramientas típicas y necesarias son las siguientes: manovacuómetro, válvula de servicio o intervención, multímetro (para la medición de voltaje, corriente, resistencia) y detector de fugas. Sin embargo, el técnico debe tener el suficiente conocimiento del funcionamiento del equipo y los recursos adecuados disponibles. No se describirá en este tratado un procedimiento detallado para el diagnóstico de una unidad, sin embargo, se describirán brevemente las fallas más comunes que se pueden encontrar en un sistema frigorífico. Falla mostrada: interruptor principal inhabilitado El origen de esta falla puede ser originada por un fusible fundido, y la razón puede deberse a una falla en los devanados del compresor o en el protector térmico del motor, un cortocircuito, o algún terminal quemado del compresor. Estas fallas requieren que el compresor sea cambiado. Falla mostrada: poca eficiencia del compresor Entre las razones más frecuentes de una reducción en la capacidad frigorífica podemos mencionar: el cobreado, debido a la presencia de humedad o gases no condensables el en el sistema, juntas deterioradas, válvulas deterioradas como resultado del golpe de líquido que puede ser ocasionado por un exceso de refrigerante en el sistema o por una restricción en el tubo capilar. En este escenario, la corriente puede ser muy baja o presencia de alta presión en la succión. Cuando no se da suficiente tiempo a que las presiones pre siones entre el lado de alta alt a y baja se equilibren, el motocompresor intentará arrancar con mucha presión en contra, y esto provocará la actuación del protector térmico, que cortará el suministro de voltaje. Si esta condición condici ón se repite en forma reiterada, provocará el deterioro del o los devanados del motor. Un forzador o ventilador defectuoso también afectará al compresor y puede provocar la actuación del protector de sobrecarga. Antes de comenzar el diagnóstic o de una unidad, se
recomienda interrumpir la alimentación eléctrica al compresor durante por lo menos cinco minutos. Esto nos asegura que el dispositivo de arranque arranq ue PTC (si es que la unidad lo tuviese) se enfríe lo suficiente para poder arrancar el motocompresor. Falla mostrada: actuación del presostato de alta o baja presión La activación del presostato de alta presión puede deberse a una alta presión / temperatura de condensación, probablemente provocada por la falta del forzador del condensador o por presencia de suciedad en la serpentina del condensador. La activación del presostato de baja puede deberse a una insuficiente carga de fluido refrigerante, fuga, o formación de escarcha en el evaporador. El corte por presostato también puede deberse a una falla mecánica, un diferencial incorrectamente configurado, o irregularidades en las presiones del sistema. Falla mostrada: termostato defectuoso Un termostato defectuoso o incorrectamente configurado puede inhabilitar i nhabilitar el compresor.
Si el termostato pierde su carga o si la configuración de la temperatura es muy alta, el compresor no arrancará. La falla también puede ser provocada por una conexión eléctrica incorrecta. Un diferencial muy bajo (diferencia (di ferencia entre el arranque y la parada del compresor) provocará períodos de parada muy cortos en el compresor, y si se trata de un compresor con muy bajo torque de arranque, esto puede pue de originar futuros problemas en el arranque. Una cuidadosa determinación del origen de la falla es necesaria antes de abrir el sistema, y específicamente antes de que se quite el compresor. Remplazo del termostato Antes de remplazar un compresor, es una buena idea verificar las conexiones del termostato. Un simple puente eléctrico en los terminales del termostato, de manera que el compresor arranque en forma directa, nos avisará si se trata de una posible falla en el mismo. Además, el termostato posee un diferencial entre el arranque y la parada de la unidad suficientemente bueno como para permitir el equilibrio de las presiones entre el lado de alta y baja presión de la unidad. Para que el funcionamiento del termostato sea el correcto, por lo menos unos cien milímetros de su sensor o bulbo debe hacer perfecto y fuerte contacto con la superficie del evaporador.
Cuando remplace un termostato, es importante verificar si el tiempo de parada es suficientemente apto para permitir el equilibrio de las presiones en el sistema cuando se usa un compresor de bajo torque de arranque de partida. En la mayoría de los termostatos es posible modificar el diferencial de temperatura a un valor mayor mediante el ajuste de un tornillo. Sin embargo, antes de realizar esta modificación (si es es que fuese necesaria), se recomienda consultar la documentación del fabricante. Otra manera de obtener un diferencial mayor, se obtiene colocando un plástico entre el sensor y el evaporador, ya que un espesor de un milímetro de plástico resulta en aproximadamente 1º C de diferencial agregado. Remplazo de componentes eléctricos La causa de la mayoría de las fallas, puede encontrarse en los componentes eléctricos del compresor, donde es posible remplazarlos remplazarlos,, ya sea el Relé / PTC de arranque, protector térmico del motor, capacitor de arranque o de marcha. Un capacitor de arranque dañado puede ser originado por un diferencial del termostato muy bajo, dado que este capacitor está diseñado para trabajar hasta 10 veces en el lapso de una hora. Si la falla se encuentra en el protector de sobrecarga interno del compresor, deberá remplazarse el mismo. Cuando se remplaza un compresor, deben remplazarse todos sus accesorios eléctricos, ya que el usar dispositivos viejos con el nuevo compresor, puede pu ede provocar fallas a futuro. Remplazo del compresor
Si la falla se encontrase en el compresor, el técnico debe tomar las precauciones necesarias para seleccionar un compresor con las características cor rectas para la aplicación. Si se cuenta con un compresor de remplazo con las mismas características, y está diseñado para ser usado con un refrigerante no regulado, no existen demasiados problemas. Sin embargo, en muchos casos es imposible conseguir el mismo compresor que el original, y es en este caso que el técnico deberá tener en cuenta algunos factores. Si la cuestión es cambiar de un fabricante de compresor a otro, es difícil de seleccionar el compresor adecuado, y por lo tanto deberán considerarse diferentes parámetros. El voltaje y frecuencia del compresor deberán corresponder al original. El área de aplicación deberá ser considerada (baja, media o alta temperatura de evaporación).
La capacidad frigorífica deberá corresponder al compresor original, pero si se desconoce la capacidad, deberá aplicarse una comparación en el desplazamiento del compresor original. Será apropiado seleccionar un compresor ligeramente superior al original. Para equipos con tubo capilar con igualación de presión durante el período de parada, (compresor de bajo torque de arranque) pueden usarse compresores LBT (Low Backup Temperature = Baja presión de retorno), y para una unidad equipada con válvula de expansión termostática o sin igualación de presión, deberá seleccionarse un compresor con alto torque de arranque. Además, si el nuevo compresor seleccionado posee enfriador de aceite, deben realizarse las conexiones correspondientes para habilitar el enfriador antes mencionado. En una situación en la que se use un nuevo compresor sin enfriador de aceite, y el compresor original tenía conexiones para el enfriador, se puede usarse sin problemas, ya que no es necesario el enfriador, dado que este nuevo compresor estará diseñado para trabajar sin él. Remplazo del refrigerante La mejor solución para una reparación es seleccionar el mismo refrigerante que se usaba en la unidad. Los refrigerantes R12 y R502, pueden usarse solo en algunos países, y estos refrigerantes, eventualmente no se fabricarán. Para las bombas de calor, actualmente se usa el refrigerante R407C que remplaza al R22 y R502. Los refrigerantes más aceptados ambientalmente son el R134a que remplaza al R12, y el refrigerante R404A y R507 que remplazan al R22 y R502 en muchas aplicaciones. R290 y R600a La cantidad máxima de carga de estos refrigerantes en un sistema es de 150 gramos de acuerdo a los estándares actuales, y deben ser aplicados solamente en equipos fri goríficos familiares. Mezclas refrigerantes (blends) Al mismo tiempo que se introdujeron los nuevos refrigerantes ambientalmente aceptables (R134a y R404A), algunos fluidos compuestos por la mezcla de varios refrigerantes en distintas proporciones, fueron introducidos para su uso solamente en servicio o reparaciones. Estas mezclas, mejor conocidas como blends, poseen parámetros más aceptables que los refrigerantes CFC (R12 y R502). En muchos países, los blends son permitidos sólo por un corto período de tiempo. El uso de estos refrigerantes no es recomendado para producciones de unidades en serie, pero pueden usarse para la reparación o servicio en muchos casos. Existen algunos términos de origen anglosajón, que son usados frecuentemente para describir ciertas acciones referentes al uso de los blends. A continuación, describiremos tres de ellos:
“ADD IN”: esta designación se usa cuando se llena un sistema frigorífico existente con otro
refrigerante que el originalmente cargado. Este tipo de procedimiento se puede encontrar, por ejemplo, cuando se agrega a un sistema equipado con R22, una pequeña cantidad de R12, con el objeto de mejorar el retorno de aceite al compresor. En algunos países no está permitido el agregado de refrigerantes CFC en las unidades existentes. “DROP IN”: este término significa que durante el servicio de un sistema frigorífico existente, el
90 % del aceite mineral existente es retirado y remplazado por aceite sintético, y se coloca un nuevo filtro deshidratador. Además, el sistema es cargado con otro fluido refrigerante compatible. “RETROFIT”: este término se usa durante el servicio de un sistema frigorífico cuando se
remplaza el refrigerante original CFC por otro ambientalmente aceptable como un HFC. El sistema frigorífico es limpiado mediante un barrido, y el compresor es remplazado por otro compatible con refrigerante HFC. Alternativamente, el aceite del compresor es remplazado por otro más adecuado (ester). El aceite deberá cambiarse varias veces en un corto período de tiempo, y también debe remplazarse el filtro deshidratador.
Guía para la reparación de equipos frigoríficos herméticos. Capítulo II Cuando se ensambla un sistema nuevo, estos requerimientos son relativamente fáciles de alcanzar, pero cuando se repara un equipo frigorífico con antecedentes de fallas, el proceso es más complicado. Además de otros factores, esto se debe a que las fallas en las unidades pueden generar procesos químicos, y además, la apertura del circuito frigorífico crea una posible contaminación. Si se desea llevar a cabo una buena reparación, son necesarias una serie de medidas preventivas. Antes de comenzar cualquier detalle sobre la reparación, deben entenderse algunas reglas y condiciones. Para realizar una razonable reparación de un sistema frigorífico hermético, deben quitarse o mantenerse en un nivel muy bajo el contenido de impurezas, humedad y gases no condensables. Intervención del sistema frigorífico Si el equipo frigorífico contiene refrigerante inflamable como por ejemplo R600a ó R290, el servicio y reparación de tales equipos demanda personal correctamente entrenado. Esto implica conocer las herramientas necesarias. Cuando se trabaja con refrigerantes como el R600a y R290 existe el riesgo de incendio. En la siguiente fotografía, se muestra una válvula de intervención para colocar en el tubo de proceso
Válvula de intervención
De un compresor hermético, logrando con ello, la apertura del sistema para realizar vacío y / o recuperar el refrigerante de la instalación. Antes de cortar cualquier tubo de la instalación o equipo, se recomienda limpiar la porción del tubo, para posteriormente realizar soldadura sobre el mismo. Siempre use un cortador de tubos y no una sierra para cortar un tubo de un equipo frigorífico. Soldando bajo la protección de un gas inerte Un sistema cargado con refrigerante nunca debe ser calentado o soldado, mucho menos cuando el refrigerantes es inflamable. Realizar una soldadura en una unidad que contiene refrigerante provocará la formación de productos de descomposición. Una vez que se retiró el refrigerante, debe agregarse al sistema un gas inerte. Esto se logra haciendo un barrido con nitrógeno. Antes de realizar el barrido, el sistema debe ser abierto en varios lugares. Si el compresor resulta ser obsoleto, será apropiado cortar los tubos de succión y descarga, sin abrir el tubo de proceso. Sin embargo, si el compresor está operativo, es recomendable cortar el tubo de proceso. El barrido con nitrógeno debe realizarse primero a través del evaporador y luego por el condensador. Una presión de entrada de 5 Bar y un barrido de 1 a 2 minutos será satisfactoria. Filtro deshidratador El filtro deshidratador absorbe una pequeña cantidad de humedad durante la vida de la unidad. Por lo tanto, actúa como una trampa previniendo el bloqueo del tubo capilar y problemas de suciedad en la válvula de expansión termostática.
Filtro deshidratador
Si un sistema frigorífico ha sido abierto, debe remplazarse siempre el filtro para asegurar la deshidratación del mismo. El remplazo del filtro deshidratador siempre debe realizarse sin el uso de la antorcha o equipo para soldar. Cuando se calienta el filtro deshidratador existe el riesgo de transferir la humedad absorbida hacia el sistema, además debe considerarse la posibilidad de que exista refrigerante inflamable. Generalmente el filtro deshidratador puede absorber una cantidad de humedad de aproximadamente el 10 % del peso del material desecante. En la mayoría de los sistemas, esta capacidad no es usada, pero en caso de dudar sobre el tamaño correcto del filtro, es mejor sobredimensionar el mismo antes que colocar uno de menor tamaño. Penetración de humedad durante la reparación Toda reparación deberá realizarse lo más rápido posible, y ningún sistema frigorífico deberá exponerse a la atmósfera por más de 15 minutos para evitar la penetración de humedad. Por lo tanto, es una buena regla tener todos los repuestos listos antes de abrir el sistema. Preparación del compresor y dispositivos eléctricos Los amortiguadores de goma deben ser montados mientras el compresor está colocado en su base. Nunca deberá invertirse el compresor con el objeto de colocar los amortiguadores, ya que el aceite del mismo, ingresará por los tubos, lo cual trae aparejado problemas en el momento de soldar las tuberías. Nunca se deben usar los amortiguadores de goma de otro compresor defectuoso, ya que estarán desgastados y endurecidos, a diferencia de los nuevos. Si por algún motivo, la reparación sufre una demora, y el compresor estuviese abierto, deberán soldarse todos los tubos del compresor, inclusive el filtro deshidratador. Nunca usar componentes eléctricos de otro compresor defectuoso Se recomienda siempre usar componentes eléctricos nuevos con el compresor nuevo, ya que de lo contrario, podrían aparecer problemas en el mismo. El compresor no debería arrancarse nunca sin el kit eléctrico completo. Debido a que parte del circuito de arranque se basa en el dispositivo de arranque, arrancar el compresor sin este elemento no proveerá un buen torque de arranque y puede ocasionar el rápido calentamiento de la bobina de arranque, provocando su deterioro. El compresor no debe arrancarse en vacío. El arranque en vacío del compresor puede provocar el deterioro de sus parte internas.
Evacuación Cuando se fabrica una unidad frigorífica, esta debe ser cuidadosamente evacuada (quitar el aire del equipo), antes de cargar con un nuevo refrigerante. Esto es necesario para lograr una buena reparación. El principal propósito de la evacuación es la de reducir la cantidad de aire con gases no condensables en el sistema y eliminar la mayor cantidad de humedad. La humedad en el sistema, puede provocar el bloqueo con hielo del capilar, reacción química con el refrigerante, envejecimiento del aceite, aceleración del proceso de oxidación e hidrólisis. Los gases no condensables alojados en un sistema frigorífico, principalmente incrementan la presión de condensación. La evacuación puede realizarse de diferentes maneras dependiendo de las condiciones del volumen del lado de baja presión y descarga del equipo. Si la evacuación se realiza “por un solo lado” (a través del tubo de proceso), este método significará u n vacío de baja calidad y con una
ligera presencia de nitrógeno en el lado de alta presión. Dado que la bomba de vacío deberá aspirar los gases alojados en el condensador a través del tubo capilar, la restricción provocada por este, impide una evacuación efectiva del lado de alta del sistema. Además la restricción por parte del tubo capilar, impone mayor tiempo de evacuación para obtener buenos resultados. Con la evacuación “por los dos lados” del sistema frigorífico, es posible obtener un buen vacío
en un tiempo razonable. El vacío por ambos lados del sistema es el que mejor resultados otorga y es altamente recomendado. Bomba de vacío y vacuómetro
Para poder obtener un buen vacío es necesaria la utilización de una buena y adecuada bomba de vacío. Para aplicaciones estacionarias debe usarse una bomba de dos etapas de 20 milímetros cúbicos por hora, pero para aplicaciones más pequeñas, una bomba de dos etapas de 10 milímetros cúbicos por hora es la mejor elección debido a su bajo peso. Un compresor hermético no es aconsejable para realizar vacío ya que no es capaz de desarrollar la suficiente baja presión, y además, el uso del compresor como bomba de vacío provocará que este se recaliente y se dañe. La misma bomba de vacío puede usarse para todos los tipos de refrigerantes. No es suficiente con tener una buena bomba de vacío si el vacío obtenido no puede ser medido.
Por lo tanto es altamente recomendado usar un vacuómetro para medir presiones por debajo de 1 milibar.
Reparación de heladeras / neveras con los nuevos refrigerantes blends Consideraciones a tomar en cuenta con la reparación de heladeras / neveras empleando los nuevos refrigerantes blends o mezclas . Cambios en el sistema e importancia de la adecuada selección del aceite a usar con el nuevo refrigerante. Dentro de un futuro no muy lejano, los refrigerantes del tipo CFC (clorofluorocarbonados) no se podrán obtener en el mercado. Esta situación afectará a las unidades que utilicen R12 como refrigerante en aplicaciones de refrigeración hogareña. Los nuevos equipos frigoríficos hogareños estarán equipados con los nuevos refrigerantes R134a o R600a. Desde la introducción del refrigerante R134a, han aparecido varias sustancias de “transición”. Estas sustancias tienen un nivel bajo de ODP (potencial de degradación de la capa de ozono) y han sido diseñadas solamente para el servicio de unidades. Estos refrigerantes son interesantes debido a que no presuponen el uso de aceite polyolester. Para asegurar la miscibilidad satisfactoria entre el refrigerante y el aceite, la aplicación del refrigerante R134a presupone el uso de un compresor diseñado para R134a cargado con aceite polyolester (POE). Esto complica el servicio en los equipos familiares equipados con R12 que deben ser cambiados con R134a, ya que es difícil prevenir la contaminación del aceite con residuos del sistema frigorífico original, típicamente aceite mineral o alkylbenceno. La presencia de residuos de aceite mineral o del tipo alkylbenceno sería inapropiado ya que este no se vuelve parte de la mezcla R134a – POE pero sí circula independientemente a través del sistema. El efecto puede ser negativo si existen partes importantes de este aceite ya que al atravesar el tubo capilar lo hace de forma relativamente más lenta. Esto afectaría momentáneamente la inyección de refrigerante hacia el evaporador. En principio no hay necesidad de remplazar el refrigerante si el equipo hermético es operacional. La única condición aplicable es la que dictan las leyes correspondientes al país correspondiente. Sin embargo, el cambio por un refrigerante alternativo no es problemático. Deben tenerse en cuenta algunas consideraciones del tipo económicas para proceder en esta tarea. También es apropiado saber qué es lo que el cliente espera en términos de operación y duración del equipo reparado. La elección del refrigerante para realizar el servicio en una unidad equipada con R12 está dada entre los refrigerantes de transición y el R134a. Entre los refrigerantes blends o mezclas están el R401A y R401B comercializados por la empresa Dupont. Estas mezclas son del tipo ternarias (no azeotropas) fabricadas en base a la mezcla de tres componentes, R22, R152a y R124. Las mezclas correspondientes son también comercializadas por la empresa Atochem, R409A (Forane FX56) y R409B (Forane FX57). Estos están basados en los componentes R22, R142B y R124. Estas mezclas son interesantes ya que
no presuponen el uso de aceite polyolester en el compresor. Poseen un bajo nivel de ODP y pueden ser usados para el servicio cuando el refrigerante R12 está prohibido. Las mezclas mencionadas anteriormente pueden ser usadas para el servicio teniendo en cuenta las siguientes reglas: * Puede usarse el compresor original tal como es. Pero el aceite de mismo debe ser del tipo alkylbenceno. * Si el compresor original contiene aceite mineral debe ser cambiado por alkylbenceno. El aceite alkylbenceno debe tener más o menos la misma viscosidad que el aceite original. * Una viscosidad de alrededor de 30 cSt es una elección aconsejable para compresores de refrigeradores familiares. Si el compresor original no sirve, la elección estará entre un compresor para R12 y un compresor para R134a. La capacidad frigorífica del compresor nuevo deberá ser lo más cercana posible al compresor original. El aceite del compresor para R12 deberá cambiarse por aceite alkylbenceno ya que el mismo tendrá aceite mineral. Para el compresor que usa R134a puede usarse el aceite con el cual viene cargado, ya que este es POE. El filtro deshidratador siempre debe cambiarse. El nuevo filtro deshidratador deberá ser del tipo XH9 (UOP) o Siliporite H3R (CECA). Los componentes del sistema, especialmente el evaporador, siempre tendrán residuos del aceite original del compresor. Esto no es crítico si el compresor nuevo contiene aceite alkylbenceno. Pero si el compresor nuevo posee aceite POE, los residuos de aceite deben mantenerse lo más bajo posible. Normalmente, el límite es de un 10% de la carga original. Para asegurar que el sistema está cargado con la composición adecuada de refrigerante, la carga deberá realizarse en estado líquido. La composición en los refrigerantes blends o mezclas, cambia durante la fase de evaporación y condensación. Esto conlleva a un cambio en la temperatura a presión constante. Esta condición se denomina “deslizamiento de la temperatura” (glide). Este fenómeno puede dar como
resultado una diferente distribución de temperatura en la aplicación comparada con la distribución del R12. La temperatura a la salida del evaporador siempre será mayor a la temperatura de la entrada del evaporador. A pesar de que el uso de mezclas de refrigerantes da el procedimiento menos complicado, la posibilidad de usar el R134a también es valorada. El principal problema de cambiar de R12 a R134a es el aceite. Cualquier mezcla con residuos de aceite provocará problemas en el funcionamiento del sistema, como se describió anteriormente. Las condiciones a tener en cuenta para cambiar por R 134a son: * El compresor debe ser remplazado con un compresor original para R134a equipado con aceite aprobado del tipo POE. * Debe remplazarse el filtro deshidratador por uno nuevo del tipo HX7 (XH9) o Siliporite H3R
(CECA) * Los residuos de aceite deben mantenerse lo más bajo posible. Como máximo un 5% de aceite residual es aceptable. * Los equipos frigoríficos de poca potencia son los más sensibles debido al uso de tubo capilar. Por lo tanto el objetivo a lograr es mantener la menor cantidad posible de aceite residual . Los residuos de aceite en equipos hogareños son generalmente menores al 5% de la carga total de aceite. Una cantidad mayor puede aparecer si el sistema contiene alguna trampa de aceite o equivalente. Si esto ocurre será necesaria la limpieza cuidadosa del sistema barriendo estos residuos con un agente de limpieza y nitrógeno.
El tubo capilar en refrigeración y aire acondicionado
El tubo capilar como dispositivo de expansión El tubo capilar es un dispositivo de control de refrigerante. Se trata de un simple tubo de cobre con una longitud específica que depende de la aplicación o unidad donde se lo use, y en cuyo interior posee un orificio de diámetro muy reducido, que actúa como restricción al paso del refrigerante que ingresa al evaporador de un frigorífico o sistema de refrigeración. A la entrada del tubo capilar, suele instalarse un filtro deshidratador, con el fin de prevenir la obstrucción del tubo capilar, ya que su orificio interior, de pequeño diámetro, es propenso a bloquearse con impurezas o humedad. La longitud del tubo capilar es lo que hace posible la resistencia necesaria para crear la diferencia de presión entre el lado de alta y baja presión de un sistema frigorífico. Una de las ventajas del tubo capilar, es que equilibra las presiones tanto del lado de alta como de baja presión cuando el sistema frigorífico se detiene. Esto es, debido a que mientras el sistema está detenido, la presión de alta y de baja tiende a buscar el equilibrio a través del tubo capilar. Cuando el compresor vuelve a arrancar, las presiones en ambos lados son prácticamente las mismas. De esta manera, no se somete al compresor a un arranque con una gran presión en contra. Esta característica del tubo capilar, es lo que permite el empleo de compresores más económicos y con bajo torque de arranque en pequeñas unidades frigoríficas.
A diferencia de la válvula de expansión termostática, el tubo capilar no opera eficientemente sobre un amplio rango de condiciones. Sin embargo, es su bajo costo de fabricación lo que lo hace tan popular en aplicaciones de pequeñas potencias frigoríficas.
Ventajas del uso del tubo capilar Los sistemas frigoríficos que emplean tubo capilar como dispositivo de expansión, no requieren el empleo de tubo o tanque recibidor ya que todo el refrigerante en estado líquido es almacenado en el evaporador. Sin embargo, pueden encontrarse en la línea de baja presión un acumulador de succión que previene la posible entrada de refrigerante en estado líquido al compresor. Los acumuladores de succión evitan la entrada de refrigerante líquido al compresor, el cual no está diseñado para comprimir refrigerante en estado líquido.
¿Cómo funciona el tubo capilar? El tubo capilar puede describirse como un tubo de longitud fija y con orificio muy pequeño que conecta el lado de alta presión (condensador) y de baja presión (evaporador) de un sistema frigorífico. El tubo capilar funciona ofreciendo cierta resistencia al flujo del refrigerante en estado líquido, manteniendo la diferencia de presión necesaria entre el condensador y el evaporador. Debido a la fricción y aceleración generada dentro del tubo capilar, la presión desciende a medida que el refrigerante atraviesa la longitud del tubo capilar. Con el objeto de reducir la temperatura del líquido a la temperatura de saturación del evaporador, una parte del líquido debe convertirse en vapor dentro del tubo capilar.
Consideraciones importantes a la hora del empleo del tubo capilar Dado que las presiones del lado de alta y de baja se equilibran a través del tubo capilar durante la parada del compresor, no se debe sobrecargar el sistema frigorífico con refrigerante. Es por esta razón que no se instalan recibidores de líquido en las unidades que emplean tubo capilar como elemento de expansión. Si la unidad es sobrecargada con refrigerante, la presión de descarga será mayor y el compresor se sobrecalentará. Por lo tanto, la carga de refrigerante en sistemas frigoríficos que empleen tubo capilar es muy crítica. Se recomienda realizar la carga de refrigerante siguiendo las instrucciones del fabricante de la unidad. Si sabemos la cantidad de refrigerante que lleva la unidad, deberemos cargar usando balanza para minimizar el riesgo de una sobrecarga de refrigerante. El técnico deberá tener especial cuidado durante la soldadura del tubo capilar. Dado que el diámetro del tubo capilar es muy pequeño, el tubo capilar puede llegar a bloquearse con material de soldadura si no se toman las precauciones adecuadas. La soldadura del tubo capilar requiere de cierta paciencia y experiencia.
En aquellos escenarios, en donde por distintas razones deba cambiarse el tubo capilar, debe remplazarse por otro de las mismas características que el original, con el fin de que el sistema frigorífico alcance la misma performance. En el caso de no disponer las medidas originales del tubo capilar, será la experiencia del técnico y las distintas pruebas con distintas longitudes la que determinará el largo ideal.
El acumulador de succión en las unidades con tubo capilar El acumulador de succión es un pequeño recipiente con forma cilíndrica hecho de cobre. Se instala entre el evaporador y el compresor de un sistema frigorífico. Algunas veces, el refrigerante circula con pequeñas partículas de este en estado líquido. Estas partículas quedan separadas en el acumulador. El refrigerante en estado líquido alojado en el acumulador lentamente se evapora y luego es aspirado por el compresor. Además, el acumulador previene la entrada de refrigerante en estado líquido al compresor cuando la carga en el evaporador disminuye de manera drástica.
Problemas de bloqueo u obstrucción del tubo capilar Durante el servicio o reparación de unidades equipadas con tubo capilar, el técnico puede llegar a encontrarse con un tubo capilar bloqueado. Entre las causas que provocan esta falla podemos mencionar:
Presencia de humedad en el sistema frigorífico que al intentar atravesar el tubo capilar se congela y obstruye el mismo. Presencia de impurezas generadas por la degradación del aceite que se acumulan en el tubo capilar y lo obstruyen. Malas prácticas durante la reparación de la unidad que provocan la obstrucción del tubo capilar. Degradación de las moléculas del filtro deshidratador que se acumulan en el tubo capilar impidiendo el paso de refrigerante.
Cómo un condensador bloqueado o sucio afecta a la eficiencia de un sistema
Condensador sucio o bloqueado es una de las causas de fallas más reiterativas en unidades frigoríficas. En este artículo técnico, se explica con simplicidad cuáles son los efectos generados en un condensador debido a la suciedad o bloqueo
del mismo , y cómo repercute en el funcionamiento de un sistema frigorífico el estado del
mismo. Con la lectura de este artículo, se responden las siguientes interrogantes: ¿Qué efectos produce en un sistema la suciedad o bloqueo del condensador? ¿Qué es Delta T? ¿Qué es subenfriamiento, donde se mide? ¿Qué es el espacio neutro? ¿Cuáles son los efectos de una alta temperatura de descarga? Introducción Uno de los principales componentes de cualquier sistema frigorífico es el condensador. Es más grande que el evaporador debido a que no solamente tiene que eliminar el calor absorbido, si no que también debe eliminar cualquier recalentamiento absorbido a la salida del evaporador. El condensador además, debe eliminar la energía térmica que el compresor agrega al sistema durante el trabajo de compresión . A menudo esto se denomina calor de compresión o trabajo de compresión. Tal como su nombre lo describe, su principal función es la de condensar el refrigerante enviado por el compresor . Sin embargo, el condensador también tiene otras funciones. El desrecalentamianto y subenfriamiento son funciones importantes para el condensador. En síntesis, el condensador tiene tres funciones:
Eliminar el recalentamiento
Condensar
Subenfriar La principal función es la de condensar el refrigerante enviado por el compresor. Eliminación del recalentamiento Las primeras vueltas del condensador eliminan el recalentamiento de los gases de la descarga. Esto prepara a los vapores o gases recalentados a alta presión proveniente de la descarga del compresor para su condensación, o el cambio de fase de vapor a líquido. Recuerde, estos vapores recalentados deben perder todo su recalentamiento antes de alcanzar la temperatura de condensación para cierta presión de condensación. Una vez que la fase inicial del condensador ha eliminado suficiente recalentamiento y la temperatura de condensación ha sido alcanzada, estos gases se denominan vapor saturado. Podemos decir entonces que el refrigerante ha alcanzado en un 100% el punto de vapor saturado. Condensación Como se mencionó anteriormente, una de las principales funciones del condensador es la de condensar el refrigerante de vapor a líquido. La condensación depende del sistema y generalmente toma lugar en las últimas dos terceras partes del condensador. Una vez que se
alcanza la temperatura de condensación en el condensador y el vapor ha alcanzado en un 100% su condición de vapor saturado, la condensación puede tomar lugar si se quita más calor. Cuanto mas calor es eliminado del vapor saturado, esto lo obliga a convertirse en líquido (condensación). Cuando se condensa, el vapor gradualmente cambia al estado líquido hasta que solo queda un 100% de líquido. Este cambio de fase, o cambio de estado, es un ejemplo de un proceso de eliminación de calor latente, dado que el calor eliminado es calor latente, no calor sensible. Este cambio de estado ocurrirá a una temperatura constante incluso si el calor está siendo eliminado. Esta temperatura constante es la temperatura de saturación correspondiente a la presión de saturación en el condensador. Esta presión puede medirse en cualquier lugar del lado de alta presión de un sistema frigorífico, dado que la caída de presión debido a las líneas o válvulas son despreciables. (Nota: la excepción a esto son las mezclas casi azeotropicas. Con estas mezclas, hay un deslizamiento en la temperatura cuando esta cambia de fase.). Subenfriamiento La última función del condensador es la de subenfriar el refrigerante en estado líquido. El subenfriamiento se define como cualquier calor sensible quitado del refrigerante en estado 100% líquido. Técnicamente, el subenfriamiento esta definido como la diferencia entre la temperatura de la línea de líquido y la temperatura del líquido saturado a una presión dada. Una vez que el vapor saturado en el condensador ha cambiado de estado a líquido saturado, se ha alcanzado el punto de 100% de líquido saturado. Si se elimina mas calor, el líquido experimentará un proceso de eliminación de calor sensible y perderá temperatura y al mismo tiempo calor. Cuando el líquido es más frio que el líquido saturado en el condensador, se dice que es un líquido subenfriado. El subenfriamiento es un proceso importante debido a que este comienza a descender la temperatura del líquido a la temperatura de evaporación. Esto reduce la posibilidad de la presencia de flash gas en el evaporador, de manera que mas cantidad de líquido en estado de evaporación puede aumentar la eficiencia para el enfriamiento de la carga. Condensador sucio o bloqueado Si un condensador se presenta sucio, se reduce la transferencia de calor desde el refrigerante hacia el agente condensante (aire o agua). Los condensadores sucios o bloqueados son una de las causas de problemas con mayor frecuencia vistas en el rubro de refrigeración comercial y aire acondicionado en verano. Si se reduce la transferencia de calor hacia el ambiente en un
condensador enfriado por aire, el calor comenzará a acumularse en el condensador. Esta acumulación de calor en el condensador provocará que aumente la temperatura de condensación. Ahora que la temperatura de condensación comienza a aumentar, habrá un punto en que la diferencia de temperatura entre la temperatura de condensación y la del ambiente exterior (Delta T) será suficientemente alta para quitar calor del condensador.
Recordemos, la diferencia de temperatura es un factor potencial para que tome lugar la transferencia de calor entre dos elementos cualesquiera. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, mayor es la transferencia de calor. El condensador ahora estará eliminando suficiente calor a una Delta T elevada para mantener el sistema en funcionamiento con un condensador sucio. Sin embargo, el sistema ahora estará funcionado muy ineficientemente ya que una alta temperatura y presión de condensación provocan un alto radio de compresión. Los condensadores sucios o bloqueados son una de las causas de problemas con mayor frecuencia vistas en el rubro de refrigeración comercial y aire acondicionado en verano.
Espacio neutro Los compresores del tipo pistón tienen un espacio neutro entre el plato de válvulas y la parte superior del pistón para evitar la colisión entre estos dos. Los compresores con tecnología moderna tienen este espacio mas reducido, pero siempre existe algo. Cuando el pistón se encuentra en la posición media, los gases de la descarga quedan atrapados en este espacio. Cuando el pistón comienza a descender, este gas atrapado de la descarga debe re -expandirse hacia la línea de succión antes de que se abra la válvula de succión. Si el condensador estuviese funcionando con una alta presión de descarga, el gas a alta presión quedará atrapado en el espacio muerto. Esto requerirá una mayor re-expansión del gas que deberá tomar lugar antes de que su presión alcance la presión de la línea de succión, lo que permitirá que se abra la válvula de succión. Esto provocará baja eficiencia volumétrica. El sistema funcionará por más tiempo, será menos eficiente, y aumentará el valor del amperaje. Altas temperaturas del líquido subenfriado Con un condensador sucio o bloqueado, incluso la temperatura del líquido subenfriado que sale del condensador tendrá una alta temperatura. Esto significa que la temperatura del líquido que sale del condensador será mayor que la temperatura de evaporación. Esto provocará más flash gas un bajo efecto frigorífico en el evaporador. Altas temperaturas de descarga. La temperatura de descarga del compresor también será caliente debido a la alta temperatura y presión de condensación provocando altos radios de compresión. El compresor ahora tendrá que poner más energía en comprimir los vapores de la succión a la alta presión de condensación o presión de descarga. Esta energía agregada es reflejada en las altas temperaturas de descarga y altos consumos de corriente (amperaje). La temperatura de descarga del compresor nunca debería exceder los 107º C medida a unos 15 centímetros del compresor. Una temperatura de descarga mayor a 107º C provocará un futuro fallo del compresor.
Cómo detectar fallas en unidades frigoríficas por medio de las presiones y temperaturas A continuación, se detallan las diferentes posibilidades o síntomas que se pueden llegar a encontrar en el campo del servicio de un equipo frigorífico. Como primera medida, y para que las mediciones sean lo más certeras posibles, se deberán seguir las siguientes condiciones:
1.- Poner en funcionamiento la unidad a diagnosticar durante un período mínimo de 15 minutos. 2.- Determinar los valores de los siguientes parámetros: Presión de succión Presión de Descarga Recalentamiento Subenfriamiento
Una vez obtenido estos parámetros, nos guiaremos en el diagnóstico de la unidad mediante la comparación de las siguientes posibilidades: Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más bajo que lo normal 2. Presión de descarga: Más bajo que lo normal 3. Recalentamiento: Más bajo que lo normal 4. Subenfriamiento: Más bajo que lo normal
Causa: Insuficiente flujo de aire a través del evaporador. Verificar filtro, velocidad del ventilador, motor del ventilador, rodamientos y capacitor. Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más bajo que lo normal 2. Presión de descarga: Más bajo que lo normal 3. Recalentamiento: Más alto que lo normal 4. Subenfriamiento: Más bajo que lo normal
Causa: Insuficiente carga de refrigerante. Verificar por fugas en la unidad. Recupere el refrigerante, repare la fuga, evacue el sistema hasta 500 micrones y re cargue con refrigerante. Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más bajo que lo normal 2. Presión de descarga: Más bajo que lo normal 3. Recalentamiento: Más alto que lo normal 4. Subenfriamiento: Más alto que lo normal
Causa: Restricción en la circulación del refrigerante. Observe por una significativa diferencia de temperatura en el punto donde se encuentra la restricción. Posible orificio incorrecto o válvula de expansión cerrada.
Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más alto que lo normal 3. Recalentamiento: Más alto que lo normal 4. Subenfriamiento: Más alto que lo normal
Causa: Excesiva carga para la serpentina del evaporador. Excesiva circulación de aire a t ravés del evaporador. Verificar velocidad del ventilador.
Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más alto que lo normal 3. Recalentamiento: Más bajo que lo normal 4. Subenfriamiento: Más bajo que lo normal
Causa: Insuficiente circulación de aire a través del condensador. Verificar limpieza de la serpentina del condensador. Verificar el motor del ventilador, paletas y condensador del motor.
Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más alto que lo normal 3. Recalentamiento: Más bajo que lo normal 4. Subenfriamiento: Más alto que lo normal
Causa: Excesiva carga de refrigerante. Recupere el refrigerante de la unidad y recargue la carga correcta, o ajuste la carga usando el método de recalentamiento o subenfriamiento.
Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más alto que lo normal 3. Recalentamiento: Más bajo que lo normal 4. Subenfriamiento: Puede ser más alto o más bajo que lo normal
Causa: Presencia de aire o no condensables en el equipo. Recupere el refrigerante del equipo, evacue la unidad hasta 500 micrones y recargue. Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más bajo que lo normal 3. Recalentamiento: Más bajo que lo normal 4. Subenfriamiento: Más bajo que lo normal
Causa: Dispositivo de expansión incorrecto o sobre alimentado. Verifi que la correcta selección del orificio, el estado del bulbo remoto del mismo. Válvula de expansión trabada en posición abierta. Parámetros obtenidos: 1. Presión de succión: Más alto que lo normal 2. Presión de descarga: Más bajo que lo normal 3. Recalentamiento: Puede ser más alto o más bajo que lo normal
4. Subenfriamiento: Puede ser más alto o más bajo que lo normal
Causa: Válvulas del compresor defectuosas (funciona pero no comprime), consumo de corriente anormal por debajo lo nominal. Puede presentarse alta temperatura del compresor
Tips sobre cómo hacer un buen vacío Realizar un buen vacío antes de cargar un sistema nuevo con refrigerante o después de reparar uno, es esencial para la correcta operación de un sistema frigorífico. Una operación correcta, significa longevidad, y el tiempo que usted pasa en el lugar de trabajo se transformará en dinero en sus bolsillos. En adición a la bomba de vacío, un medidor de micrones es una herramienta esencial. Más abajo está la descripción de cómo el medidor funciona y porqué se lo usa en la industria de la refrigeración. Anticipándose a los problemas Realizar un buen vacío antes de cargar un sistema nuevo con refrigerante o después de reparar uno, es esencial para la correcta operación de un sistema frigorífico. Un medidor de micrones mide la cantidad de aire o “no condensables” y humedad en un sistema. La unidad de medida es el “micron”. El medidor se ubica entre la bomba de vacío y el
puerto medio de su manifold. Cuanto más baja es la lectura del medidor, más profundo es el vacío. Con un vacío profundo, menor es la cantidad de aire y humedad en un sistema dado. ¿Por qué es necesaria esta herramienta? Porque puede ayudarle a prevenir probl emas como los siguientes. Problema potencial #1 Si se deja humedad en el sistema, algo de ella se convertirá en hielo cuando el refrigerante se introduce en el sistema. Si se deja suficiente humedad, se formarán grandes partículas de hielo y pueden bloquear el capilar o el pistón. Problema potencial #2 Si la humedad y el aire se dejan en el sistema, pueden formar ácidos cuando se combinan con cloro (el cual es un componente de los refrigerantes CFC o HCFC como el R-12 y el R-22) y aceites (del compresor). Con el tiempo, estos ácidos “devoran” el bobinado del compresor y provocan fallas prematuras en el mismo. Problema potencial #3 Si la humedad y el aire se dejan en el sistema, pueden provocar presiones más altas que lo normal. Estas presiones pueden desorientar a un técnico y provocar altas temperaturas de descarga en la válvula, lo que de nuevo, puede llevar a una falla prematura en el compresor.
Problema potencial #4 Si no se usa un medidor de micrones, una pequeña fuga nunca podrá Bomba de vacío Ser detectada usando medidores convencionales. El manifold usa pulgadas de mercurio (Hg) para medir vacío. La mayoría de los manifold llegan hasta las 30 pulgadas de Hg. Si una pulgada de Hg (a 32º F) es aproximadamente igual a 25.400 micrones de Hg (a 32º F), usted puede ver cuanto más exacta puede ser la medición usando el medidor de micrones. Es recomendable hacer vacío en sistemas nuevos con menos de 400 micrones o incluso menos si el tiempo lo permite. Dinero en su bolsillo Tomarse el tiempo para usar el medidor de micrones para revisar estos problemas potenciales no solamente es una medida preventiva, puede beneficiar su reputación como contratista. La mayoría de los medidores de micrones pueden ser comprados por U$S 100-U$S 400 dependiendo del modelo. Una pequeña inversión a afrontar que puede hacerle ahorrar mucho dinero a largo plazo. Dos cosas más. Pero todavía usted no ha terminado. Dos otras prácticas son recomendadas en conjunto con el uso del medidor de micrones. Lo primero es purgar el sistema de una a tres veces con nitrógeno antes de evacuarlo. El nitrógeno absorbe la humedad y puede ser liberado a la atmósfera sin ningún peligro. Lo segundo, cambiar el aceite de su bomba de vació con regularidad. Los fabricantes de bombas de vacío sugieren cambiarlo después de cada uso. Si la bomba de vacío se satura con humedad, reducirá su eficiencia e incrementará el tiempo en su lugar de trabajo. Como pudo leer, realizar un buen vacío antes de cargar es esencial por muchas razones. Estas mismas razones son las que generan pérdidas económicas para su bolsillo. Aquellos que usan medidor de micrones y practican un buen vacío saben de esto. Desafortunadamente, aquellos que no, eventualmente aprenderán de la manera más difícil.
PROTECTORES TÉRMICOS (T/S/M/F/B)
Dispositivo eléctrico con disco bimetálico que actúa por temperatura y corriente eléctrica con rearme automático o manual. Son destinados a la protección de motores eléctricos y compresores herméticos.
CARACTERÍSTICAS Protectores térmicos son dispositivos eléctricos normalmente usados para proteger motores eléctricos y compresores herméticos. Los protectores Compela poseen contactos de plata soldados en un disco bimetálico de acción rápida (Snap Action) por donde pasa la corriente. Si ocurre una condición de sobre calentamiento o sobre corriente, la temperatura en el disco bimetálico aumentará por sobre su punto de ajuste determinado, el protector abrirá automáticamente e interrumpirá el circuito. Después de que el motor alcance un nivel de operación seguro el protector rearma automáticamente para los modelos T y S. En los modelos manuales M, F y B el rearme es hecho presionando un botón localizado en la parte superior del protector.
VENTAJAS
Modelos con rearme manual o automático Sensibles a la corriente y temperatura Disponibles en los tamaños: ¾” y 1” Pueden ser proyectados específicamente para su motor Aplicados en un amplio rango de corriente
A prueba de polvo – en los montajes con tapa Disponibles en varios montajes y conexiones Asegura protección a plena carga bajo las peores condiciones
APLICACIONES T PICAS Compresores herméticos para refrigeradores, freezer, deshumidificadores, acondicionadores de aire, bombas hidráulicas, trituradores de alimentos, cortadoras de papel, cargadores de batería, motores eléctricos monofásicos de hasta 100A, enfriadores de agua y equipos similares.
RAZONES PARA UTILIZAR UN PROTECTOR TÉRMICO
Un supercalentamiento en las bobinas de un motor eléctrico puede causar:
Causa de supercalentamiento:
Deterioro precoz de la aislación de la bobina Falla en la aislación Incendio Fluctuación en el voltaje
Características Técnicas
Arranques de larga duración o muchos nuevos arranques en tiempo corto Trabamiento mecánico del rotor Conexiones eléctricas incorrectas Temperatura ambiente alta
T/F/M
S/B
250V / 50-60Hz
250V / 50-60Hz
Corriente Máxima
220V-37A / 50-60Hz 115V-50A / 50-60Hz
220V-60A / 50-60Hz 115V-80A / 50-60Hz
Rango de Temperatura de Apertura
+90°C a +165°C (+194°F a +329°F)
+90°C a +165°C (+194°F a +329°F)
T: 5°C ( 9,0°F) M e F: 7°C ( 12,6°F)
S: 5°C ( 9,0°F) B: 7°C ( 12,6°F)
Rango de la Temperatura de Cierre
+52° a +97°C (+125°F a +206°F)
+52°C a +97°C (+125°F a +206°F)
Tolerancia de la Temperatura de Cierre
T: 9°C ( 16,2°F) F: 10°C ( 18,0°F)
S: 9°C ( 16,2°F) B: 10°C ( 18,0°F)
6,5 a 16,0s
5,5 a 17,0s
3 a 50A
10 a 100A
Tensión Máxima
Tolerancia de la Temperatura de Apertura
Time-check Rango de Corriente con Rotor Trabado
Carcaza contra tierra: 2.000 V Entre contactos abiertos: 2.000 V
Rigidez Dieléctrica Certificaciones
UL / CSA / VDE
MONTAJES 3/4"
1"
CÓDIGO DEL PROTECTOR
P - Tipo de Protector T - 3/4" Automático
S - 1" Automático F or M - 3/4" Manual B - 1" Manual
xxx - Código numérico que define la temperatura de operación y de rearme (3 dígitos)
ww - Montaje VISTA INTERNA
hh - Código del calentador
MONTAJES
Montaje 14
Montaje 23
Cable 74 mm Pala Hembra 6,3mm/90º Sin Tapa
Cable 86 mm Pala 6,3mm Terminal Pin Con Tapa
Montaje 15
Montaje 58
Cable 74 mm Pala Hembra 6,3mm/90º Con Tapa
Cable 86mm Pala 6,3mm Terminal Pin Sin Tapa
Montaje 24
Montaje 44
Cable 86mm Terminal Tornillo 6-32" Terminal Pin Con Tapa
Cable 74mm Pala Hembra 6,3mm Terminal Tornillo 6-32" Sin Tapa
Montaje 42
Montaje 54
Cable 86mm Terminal Tornillo 6-32" Terminal Pin Sin Tapa
Cable 74mm Pala Hembra 6,3mm Terminal Tornillo 6-32" Con Tapa
Montaje 69 Cable 55mm Pala Hembra 6,3mm Sin Tapa
Montaje 77 Cable 55mm Pala Hembra 6,3 mm Con Tapa
Montaje 85 Terminales de Tres Soldaduras Con Tapa
Procedimiento de reconversión de R22 a 427A
Procedimiento de reconversión 1. Recupere cuidadosamente la totalidad de la carga de R22 en unas botellas de recuperación adecuadas. Arkema recomienda no mezclar R22 con Forane® 427A. 2. Vacíe el aceite original del sistema. En la sustitución de R22 por Forane® 427A, se recomienda remplazar el aceite original (mineral o alquilbencénico) por un aceite poliolester (POE). Sin embargo, debido a la alta tolerancia de Forane® 427A respecto al aceite original residual, en la mayoría de los casos, es suficiente sólo con el vaciado del aceite y su sustitución por el aceite POE. 3. Recupere cuidadosamente el aceite vaciado, para su posterior destrucción. 4. Analice, si es posible, el aceite vaciado (humedad, acidez, partículas): este análisis le proporcionará una idea del estado de funcionamiento de la instalación. 5. Recargue la instalación con aceite POE: utilice la misma cantidad de aceite POE que la que había de aceite original. 6. Cambie el filtro deshidratador. 7. Haga el vacío en la instalación. 8. Recargue la instalación con Forane® 427A. Forane® 427A debe ser cargado en fase líquida. Se recomienda introducir, en una primera etapa, una carga de Forane® 427A igual al 95% en peso de la carga nominal de R22 para posteriormente, si es necesario, completar al 100%. Siendo Forane® 427A un fluido zeotrópico, algunas burbujas pueden aparecer en el visor de nivel de líquido, sin que sean sinónimo de carga baja. 9. Ponga en marcha la instalación y registre los parámetros de funcionamiento. Compárelos con los obtenidos con R22. Atención: la relación presión-temperatura de Forane® 427A es diferente a la de R22. 10. Un reglaje del regulador puede ser necesario para ajustar el sobrecalentamiento. 11. Coloque una etiqueta en la instalación para indicar que esta funciona ahora con Forane® 427A y con aceite POE.
Propiedades y Rendimiento R-427A ha sido diseñado para cumplir muchas de las necesidades referentes a sistemas nuevos y existentes de aire acondicionado y refrigeración. El R-427A es una mezcla HFC zeotrópica la cual posee una calificación A1 según ASHRAE (Bajos niveles de toxicidad e inflamabilidad) y un potencial destructor de la capa de ozono nulo. El R-427A tiene un rendimiento similar al del R-22 y una mejor efi ciencia que otros sustitutos. Las temperaturas de descarga son hasta 10 ºC inferiores a las del R-22 y tiene el más bajo potencial de calentamiento global (GWP) del mercado si lo comparamos con productos de reconversión para el R-22.
Lubricante El aceite mineral y alquilbenceno aceptan el nuevo producto R-427A siempre y cuando el sistema posea un separador de aceite. De lo contrario, el aceite debe ser cambiado a POE. Si es necesario el cambio normalmente solo es necesario un vaciado del aceite original que contiene la instalación. Esto es debido a que el R-427A puede tolerar altos niveles de aceite mineral o alquilbenceno.
Carga Debido a la naturaleza zeotrópica de la mezcla R-427A esta debería ser cargada en fase líquida para evitar el fraccionamiento (cambios en la composición del refrigerante). Nunca introducir líquido en un sistema en funcionamiento ya que el compresor puede resultar dañado. El material usado para R-22 (envases, máquinas de recuperación...) es compatible con este gas, siempre que hayan sido limpiados para evitar la mezcla de los dos gases.
Guía para la reparación de equipos frigoríficos herméticos. Capítulo I La reparación de heladeras / neveras y equipos frigoríficos de potencia fraccionaria requieren de la habilidad del mecánico que realiza el servicio y de una gran variedad de diferentes tipos de unidades. En el ámbito de la refrigeración, podemos encontrarnos con dos tipos de equipos frigoríficos herméticos: • Equipo hermético con capilar como dispositivo de expansión • Equipo hermético con válvula de expansión termostática
El primer tipo de equipo, se encuentra frecuentemente aplicado en el ámbito hogareño y en pequeñas unidades comerciales, como enfriadores de bebidas, expositores, etc. El segundo tipo de equipo, se usa frecuentemente en aplicaciones comerciales. La reparación y el servicio presenta mayor dificultad que el ensamblaje de una unidad nueva, dado que las condiciones de trabajo en el campo, generalmente no son favorables. Una de las condiciones para un servicio satisfactorio es que los mecánicos o técnicos tengan la pericia adecuada, conocimiento del equipo, precisión e intuición. El propósito de este artículo es el de aumentar el conocimiento del mecánico a través de las reglas más básicas. Se dará especial enfoque solo a los equipos frigoríficos encontrados en aplicaciones hogareñas, pero muchos de los procedimientos se pueden aplicar a equipos comerciales. Localización de fallas
Antes de realizar cualquier tipo de reparación en el sistema frigorífico, deben disponerse de las herramientas básicas que permitirán diagnosticar el mismo. Las herramientas tí picas y necesarias son las siguientes: manovacuómetro, válvula de servicio o intervenció n, multímetro (para la medición de voltaje, corriente, resistencia) y detector de fugas. Sin embargo, el técnico debe tener el suficiente conocimiento del funcionamiento del equipo y los recursos adecuados disponibles. No se describirá en este tratado un procedimiento detallado para el diagnóstico de una unidad, sin embargo, se describirán brevemente las fallas más comunes que se pueden encontrar en un sistema frigorífico. Falla mostrada: interruptor principal inhabilitado El origen de esta falla puede ser originada por un fusible fundido, y la razón puede deberse a una falla en los devanados del compresor o en el protector térmico del motor, un cortocircuito, o algún terminal quemado del compresor. Estas fallas requieren que el compresor sea cambiado. Falla mostrada: poca eficiencia del compresor Entre las razones más frecuentes de una reducción en la capacidad frigorífica podemos mencionar: el cobreado, debido a la presencia de humedad o gases no condensables el en el sistema, juntas deterioradas, válvulas deterioradas como resultado del golpe de líquido que puede ser ocasionado por un exceso de refrigerante en el sistema o por una restricción en el tubo capilar. En este escenario, la corriente puede ser muy baja o presencia de alta presión en la succión. Cuando no se da suficiente tiempo a que las presiones entre el lado de alta y baja se equilibren, el motocompresor intentará arrancar con mucha presión en contra, y esto provocará la actuación del protector térmico, que cortará el suministro de voltaje. Si esta condición se repite en forma reiterada, provocará el deterioro del o los devanados del motor. Un forzador o ventilador defectuoso también afectará al compresor y puede provocar la actuación del protector de sobrecarga. Antes de comenzar el diagnóstic o de una unidad, se recomienda interrumpir la alimentación eléctrica al compresor durante por lo menos cinco minutos. Esto nos asegura que el dispositivo de arranque PTC (si es que la unidad lo tuviese) se enfríe lo suficiente para poder arrancar el motocompresor. Falla mostrada: actuación del presostato de alta o baja presión La activación del presostato de alta presión puede deberse a una alta presión / temperatura de condensación, probablemente provocada por la falta del forzador del condensador o por presencia de suciedad en la serpentina del condensador. La activación del presostato de baja puede deberse a una insuficiente carga de fluido refrigerante, fuga, o formación de escarcha en el evaporador. El corte por presostato también puede deberse a una falla mecánica, un diferencial incorrectamente configurado, o irregularidades en las presiones del sistema.
Falla mostrada: termostato defectuoso Un termostato defectuoso o incorrectamente configurado puede inhabilitar el compresor.
Si el termostato pierde su carga o si la configuración de la temperatura es muy alta, el compresor no arrancará. La falla también puede ser provocada por una conexión eléctrica incorrecta. Un diferencial muy bajo (diferencia entre el arranque y la parada del compresor) provocará períodos de parada muy cortos en el compresor, y si se trata de un compresor con muy bajo torque de arranque, esto puede originar futuros problemas en el arranque. Una cuidadosa determinación del origen de la falla es necesaria antes de abrir el sistema, y específicamente antes de que se quite el compresor. Reemplazo del termostato Antes de reemplazar un compresor, es una buena idea verificar las conexiones del termostato. Un simple puente eléctrico en los terminales del termostato, de manera que el compresor arranque en forma directa, nos avisará si se trata de una posible falla en el mismo. Además, el termostato posee un diferencial entre el arranque y la parada de la unidad suficientemente bueno como para permitir el equilibrio de las presiones entre el lado de alta y baja presión de la unidad. Para que el funcionamiento del termostato sea el correcto, por lo menos unos cien milímetros de su sensor o bulbo debe hacer perfecto y fuerte contacto con la superficie del evaporador. Cuando remplace un termostato, es importante verificar si el tiempo de parada es suficientemente apto para permitir el equilibrio de las presiones en el sistema cuando se usa un compresor de bajo torque de arranque de partida. En la mayoría de los termostatos es posible modificar el diferencial de temperatura a un valor mayor mediante el ajuste de un tornillo. Sin embargo, antes de realizar esta modificación (si es que fuese necesaria), se recomienda consultar la documentación del fabricante. Otra manera de obtener un diferencial mayor, se obtiene colocando un plástico entre el sensor y el evaporador, ya que un espesor de un milímetro de plástico resulta en aproximadamente 1º C de diferencial agregado. Reemplazo de componentes eléctricos La causa de la mayoría de las fallas, puede encontrarse en los componentes eléctricos del
compresor, donde es posible reemplazarlos, ya sea el Relé / PTC de arranque, protector térmico del motor, capacitor de arranque o de marcha. Un capacitor de arranque dañado puede ser originado por un diferencial del termostato muy bajo, dado que este capacitor está diseñado para trabajar hasta 10 veces en el lapso de una hora. Si la falla se encuentra en el protector de sobrecarga interno del compresor, deberá reemplazarse el mismo. Cuando se reemplaza un compresor, deben reemplazarse todos sus accesorios eléctricos, ya que el usar dispositivos viejos con el nuevo compresor, puede provocar fallas a futuro. Reemplazo del compresor
Si la falla se encontrase en el compresor, el técnico debe tomar las precauciones necesarias para seleccionar un compresor con las características cor rectas para la aplicación. Si se cuenta con un compresor de reemplazo con las mismas características, y está diseñado para ser usado con un refrigerante no regulado, no existen demasiados problemas. Sin embargo, en muchos casos es imposible conseguir el mismo compresor que el original, y es en este caso que el técnico deberá tener en cuenta algunos factores. Si la cuestión es cambiar de un fabricante de compresor a otro, es difícil de seleccionar el compresor adecuado, y por lo tanto deberán considerarse diferentes parámetros. El voltaje y frecuencia del compresor deberán corresponder al original. El área de aplicación deberá ser considerada (baja, media o alta temperatura de evaporación). La capacidad frigorífica deberá corresponder al compresor original, pero si se desconoce la capacidad, deberá aplicarse una comparación en el desplazamiento del compresor original. Será apropiado seleccionar un compresor ligeramente superior al original. Para equipos con tubo capilar con igualación de presión durante el período de parada, (compresor de bajo torque de arranque) pueden usarse compresores LBT (Low Backup Temperature = Baja presión de retorno), y para una unidad equipada con válvula de expansión termostática o sin igualación de presión, deberá seleccionarse un compresor con alto torque de arranque. Además, si el nuevo compresor seleccionado posee enfriador de aceite, deben realizarse las conexiones correspondientes para habilitar el enfriador antes mencionado. En una situación en la que se use un nuevo compresor sin enfriador de aceite, y el compresor original tenía conexiones para el enfriador, se puede usarse sin problemas, ya que no es necesario el
enfriador, dado que este nuevo compresor estará diseñado para trabajar sin él. Reemplazo del refrigerante La mejor solución para una reparación es seleccionar el mismo refrigerante que se usaba en la unidad. Los refrigerantes R12 y R502, pueden usarse solo en algunos países, y estos refrigerantes, eventualmente no se fabricarán. Para las bombas de calor, actualmente se usa el refrigerante R407C que reemplazar al R22 y R502. Los refrigerantes más aceptados ambientalmente son el R134a que reemplaza al R12, y el refrigerante R404A y R507 que reemplazan al R22 y R502 en muchas aplicaciones. R290 y R600a La cantidad máxima de carga de estos refrigerantes en un sistema es de 150 gramos de acuerdo a los estándares actuales, y deben ser aplicados solamente en equipos fri goríficos familiares. Mezclas refrigerantes (blends) Al mismo tiempo que se introdujeron los nuevos refrigerantes ambientalmente aceptables (R134a y R404A), algunos fluidos compuestos por la mezcla de varios refrigerantes en distintas proporciones, fueron introducidos para su uso solamente en servicio o reparaciones. Estas mezclas, mejor conocidas como blends, poseen parámetros más aceptables que los refrigerantes CFC (R12 y R502). En muchos países, los blends son permitidos sólo por un corto período de tiempo. El uso de estos refrigerantes no es recomendado para producciones de unidades en serie, pero pueden usarse para la reparación o servicio en muchos casos. Existen algunos términos de origen anglosajón, que son usados frecuentemente para describir ciertas acciones referentes al uso de los blends. A continuación, describiremos tres de ellos: “ADD IN”: esta designación se usa cuando se llena un sistema frigorífico existente con otro
refrigerante que el originalmente cargado. Este tipo de procedimiento se puede encontrar, por ejemplo, cuando se agrega a un sistema equipado con R22, una pequeña cantidad de R12, con el objeto de mejorar el retorno de aceite al compresor. En algunos países no está permitido el agregado de refrigerantes CFC en las unidades existentes. “DROP IN”: este término significa que durante el servicio de un sistema frigorífico existente, el
90 % del aceite mineral existente es retirado y reemplazado por aceite sintético, y se coloca un nuevo filtro deshidratador. Además, el sistema es cargado con otro fluido refrigerante compatible. “RETROFIT”: este término se usa durante el servicio de un sistema frigorífico cuando se
reemplaza el refrigerante original CFC por otro ambientalmente aceptable como un HFC.
El sistema frigorífico es limpiado mediante un barrido, y el compresor es reemplazado por otro compatible con refrigerante HFC. Alternativamente, el aceite del compresor es reemplazado por otro más adecuado (ester). El aceite deberá cambiarse varias veces en un corto período de tiempo, y también debe reemplazarse el filtro deshidratador.
Tipos de compresores para refrigeración
En este artículo técnico, se describen los distintos tipos de compresores que se pueden llegar a encontrar en el campo de la refrigeración. El trabajo del compresor en un sistema frigorífico es el de comprimir el refrigerante en estado de vapor y hacerlo circular a través del circuito frigorífico. Es necesario para poder circular el refrigerante por el circuito y para mantener el proceso de enfriamiento durante tiempo prolongado. Para comprenderlo de una manera más sencilla, su función se asemeja al corazón humano, encargado de bombear la sangre por todo el cuerpo. El compresor necesita comprimir el vapor proveniente del evaporador y aumentarle su presión. Este aumento en la presión ayuda a que el refrigerante retorne a su estado líquido dentro del condensador. Desde allí el líquido ingresa al dispositivo de expansión, y luego al evaporador. A partir de ese momento este puede comenzar a hervir en un entorno de baja presión absorbiendo calor latente proveniente del espacio a refrigerar. Tipos de compresores La mayoría de los equipos frigoríficos usados hoy en día emplean compresores del tipo reciprocantes a pistón, los cuales son fabricados en tres diferentes tipos: Compresores reciprocantes: este tipo de compresor hermético se emplea generalmente en equipos de pequeña y media potencia. Este tipo de compresor puede ser visto en las heladeras o neveras familiares. Estos vienen en tres tipos diferentes: Compresor hermético: el compresor está contenido en un cárter de acero, es empleado generalmente en heladeras / neveras familiares, aire acondiciona do y unidades de poca potencia
Compresor Semi hermético: el compresor está contenido en un cárter metálico pero sus partes son accesibles y están equipados con válvulas de servicio. Este tipo compresor se instala en aplicaciones donde se realizará mantenimiento en forma frecuente.
Compresor abierto: este tipo de compresor es muy usado en aplicaciones industriales y en equipos que trabajan con amoníaco como fluido refrigerante. Es muy práctico para mantenimiento rutinario del motor, ya que este no forma parte del circuito frigorífico en sí, si no que por medio de un acople acciona el compresor.
El nitrógeno seco como ayuda en refrigeración y aire acondicionado Introducción El nitrógeno seco, es un fluido de gran ayuda para las aplicaciones de la refrigeración desde hace muchos años. Éste fluido es componente del aire y por tanto un producto nada perjudicial para el Medio Ambiente; muy fácil de destilar del propio aire y fácil de utilizar sin merma de las medidas de seguridad que hay que disponer en su uso por razones de su transporte y usos desde recipientes de alta presión.
Normalmente el nitrógeno seco está disponible en estado de gas (no reversible), es decir, que se encuentra por encima de la Isoterma Crítica, y por tanto, no se puede licuar fácilmente. Cuando el fluido se encuentra por debajo de la isoterma crítica, cuyo proceso es costoso y difícil, se emplea como agente para congelar productos que precisan por su proceso de calidad, realizarse en muy poco tiempo para evitar la formación de cristales de gran tamaño que rompan la estructura de los productos a congelar. Esta aplicación en congelación con gasto de producto se llama “Congelación IQF” y contribuye a la obtención de la máxima calidad en la
congelación. Sin embargo, debido al coste de este producto/Kg. de producto congelado, no se usa con regularidad. Este proceso en tal caso y debido al punto bajísimo de ebullición del producto a la presión atmosférica hace que la eficacia en la calidad del producto reciclado es magnífica. Volviendo de nuevo al uso del nitrógeno seco que conocemos, éste se encuentra envasado en botellas de alta presión y así comprimiéndolo somos capaces de introducir gran cantidad de materia dentro del mismo recipiente para ser usado a presiones mucho más bajas que las existentes en las botellas, dentro de los circuitos frigoríficos. Es conveniente saber que el nombre de nitrógeno seco, significa que ha sido tratado en su origen para minimizar la cantidad de agua en su contenido, no es que esté totalmente seco sino que la Humedad Relativa(HR) del producto, ha sido minimizada, quitándole una gran parte de la Humedad Específica, que cuando se separa del aire dispone entre sus moléculas. Ya que hemos comentado el concepto de HR, se podría decir que igual que el aire (producto primo-hermano), el nitrógeno seco as así denominado así, siempre que es capaz de tomar agua para saturarse a esa Tª en la que estamos tratando el producto, y que al igual que el aire podría saturarse a esa Tª de la que tratamos y por tanto no absorber más agua de la existente en el ambiente en el que estamos introduciendo el producto. El nitrogeno seco es un producto que nos ayuda en la refrigeración, debido a que es inerte y no reacciona con otros fluidos. Por tanto será en todo momento un buen aliado para nuestro sistema frigorífico para realizar muchas operaciones que enunciaremos más adelante. Usos casi imprescindibles para la refrigeración 1º) Realización de pruebas de presión de los circuitos frigoríficos. Aquí es imprescindible, no podemos usar el agua para las pruebas de estanqueidad a que estamos obligados por las leyes de la Seguridad, ya que el agua es un enemigo de los circuitos frigoríficos y además tampoco existen otros fluidos que sin crear problemas de seguridad y/ó afectación al medio ambiente pudieran sustituirlo. 2º) El nitrógeno seco, como producto para evitar la formación de cascarilla que se produce en el interior de los tubos frigoríficos debido a la existencia de Oxígeno en el interior de los mismos cuando se calienta el tubo con el soplete, así, se hace circular el nitrogeno seco por el interior del tubo en tanto se está soldando por el exterior, y al desplazar el oxigeno, se evita la formación de esa cascarilla. Sin embargo, y a pesar de que es verdad que la mejor forma de limpiar la cascarilla es no produciéndola, existen otros métodos como Fri3Oil System, que ahorran el gasto del producto que en tanto se hace pasar por el interior del tubo, pero que hay que enviar de vuelta a la atmósfera de donde se sacó, se suelda normalmente y después con un circuito cerrado sin Emisiones, y aportando la tecnología del sistema Fri3Oil System, se
realiza fácilmente la limpieza después de haber soldado. Estos procedimientos ya han sido desarrollados con máquinas similares por firmas como Daikin, ó Mitsubishi Electric, además de otras en Japón, para los tratamientos de las instalaciones que se imponen poco a poco en la climatización: los llamados VRV ó similares. El sistema Fri3Oil System viene a aportar una solución en la evitación del gasto de nitrogeno y ya es una práctica habitual para numerosos usuarios del sistema a nivel internacional. 3º) Uso de nitrógeno seco para producir un primer barrido de agua en una instalación inundada por esa sustancia, que por rotura de un intercambiador de calor u otras menos frecuentes se pueden producir en los circuitos frigoríficos. Sin embargo, sólo sirve para empujar el agua que se pueda encontrar por encima de los rebosaderos y no para el total de la existente en el circuito. Cuando se encuentra agua en un circuito frigorífico, y después de un primer soplado con el nitrogeno hay que extraer el aceite, que se encuentra por diferencia de densidad, por encima del agua y otras sustancias de mayor densidad en los remansos de líquido (sifones, recipientes, etc.) para que el agua pueda quedar libremente al ambiente del interior de los propios circuitos, para ser extraída con mayor facilidad. 4º) Las gotitas de agua que después de limpiar con el sistema Fri3Oil System quedan en el circuito frigorífico es necesario sacarlas mediante: * Un “buen vacío” prolongado. Mientras se produce el vacío, lo que está pasando en el interior
del circuito es que se baja la tensión de vapor del circuito, y por tanto el punto de ebullición de esas gotitas de agua que aún permanecen en el mismo. Pero, para hacerlas cambiar de estado y pasarlas al estado de vapor, es necesario aportar calor donde existan esas gotitas, es decir es necesario calentar con medios potentes las zonas donde se presuma que existen esas gotitas, para que se trasmitan y se evapore el agua residual que tratamos de extraer del interior del circuito. * Una vez que ya estamos seguros de haber aportado calor de la forma expresada, hay que romper ese vacío con nitrógeno seco para que el mismo, entre ávido de vapor de agua y las admita dentro de sus moléculas para tratar de saturarse. Realizada ésta operación 2/3 veces, podremos comprobar que soplando nitrógeno seco por una punta del circuito y dejándola salir por la otra y con la prueba del Papel, comprobando que sale complemente sin mancha de agua, estaremos seguros que habremos sacado el agua completamente. 5º) Como agente para detectar fugas una vez extraídos los refrigerantes, aumentando la presión para que se puedan detectar fugas muy pequeñas que se hacen más grandes con la presión del producto y la hace más visibles. Otros usos del Nitrógeno seco No se recomienda el uso simple de barridos en la creencia de que se limpian circuitos solo con empujar el producto por una punta y sacarlo por la otra, puesto que un fluido en estado gas como el nitrógeno sólo empuja sustancias que se encuentren por encima de los sifones, remansos de líquido y por supuesto de los rebosaderos, y tampoco es garantía de salida de las sustancias que hay adheridas a las paredes de los circuitos. Una forma NO ACEPTABLE, sería introducir refrigerantes en estado líquido y después empujar con el nitrogeno seco, ya que las
sustancias de los refrigerantes sean del punto de ebullición que sean, irán a la atmósfera y producirán efectos indeseables en el Medio Ambiente. Cualquier otro uso del nitrógeno seco, no aporta ninguna seguridad para ser un medio ni en la limpieza de circuitos frigoríficos, ni en el secado de los mismos. Conclusiones Expuesto el objeto y utilidad del uso de nitrógeno seco, espero que los profesionales que usen el producto y que pudieran tener alguna duda, les sea de utilidad para apreciar su correcto uso y no las ilusiones de que un simple empuje de un gas sea capaz de limpiar ó secar el circuito, ya que hoy es muy importante para el mantenimiento de las instalaciones frigoríficas y/ó su puesta en servicio.
LUBRICACIÓN DE COMPRESORES Los métodos de lubricación de un compresor varían con el tipo y tamaño del mismo, así como también del fabricante del compresor. Sin embargo, para casi todos los casos, los métodos de lubricación pueden agruparse en dos tipos generales: salpique y alimentación forzada. El método de lubricación por salpique, la caja del cigüeñal o carter actúan como bomba de sumidero y es llenada hasta el nivel de las bancadas o soporte de eje. Con cada vuelta del cigüeñal, la biela y el cigüeñal se sumergen en el aceite, haciendo que el aceite sea salpicado hasta las paredes del cilindro, bancadas y otras superficies en movimiento. Generalmente se tienen cavidades pequeñas localizadas en cada extremo de la carcasa del carter inmediatamente sobre los soportes de eje o bancadas. Estas cavidades colectan aceite el cual baja por gravedad hasta las chumaceras principales y sellos del eje. En algunos casos, las bielas tienen ranuras para hacer llegar por el mismo aceite a las bancadas o chumaceras de los pernos de las articulaciones. También en algunas bielas se tiene en las mismas salientes o cucharones para aumentar el efecto de la salpicadura y / o para ayudar a forzar al aceite a que pase a través de los conductos practicados en la biela. Con el método de lubricación por alimentación forzada, el aceite es forzado a pasar a través de los tubos de aceite y /o a los conductos practicados al eje cigüeñal y bielas para hacerlo llegar a las diferentes partes móviles. Después de realizar su función lubricadora, el aceite cae por gravedad al sumidero localizado en el cárter del compresor. El aceite circula bajo presión desarrollada por una bomba pequeña de aceite localizada en el cárter, generalmente unidas por engranes, cadenas o directas al eje, debido a que casi todas las bombas de aceite son automáticamente reversibles. Sin embargo, esto no es cierto para todos los compresores. Cuando la rotación de la bomba es crítica, por lo general, se indica con una flecha la dirección de giro apropiada, esta flecha está marcada sobre la carcasa del compresor.
MÉTODOS DE DESESCARCHE EN REFRIGERACIÓN COMERCIAL - 1º PARTE Introducción al desescarche de evaporadores Los refrigeradores comerciales, exhibidores , gabinetes y cámaras para el almacenamiento de mercadería generalmente emplean los cinco siguientes métodos de desescarche: • Apagado de la unidad condensadora permitiendo el desescarche natural del evaporador. • Desescarche por gas caliente. • Desescarche eléctrico. • Desescarche con agua. • Otra fuente externa de calor para desescarche.
Los sistemas frigoríficos que se describen en este artículo son usados en modernos mercados para la exhibición de mercadería perecedera como vegetales, carnes, productos lácteos, helados y alimentos congelados. Los exhibidores pueden utilizar un evaporador de flujo de aire por gravedad o aire forzado mediante un ventilador. El factor más importante a la hora de diseñar un sistema de desescarche, es el mantenimiento de la temperatura en el refrigerador. Las unidades destinadas a la exhibición de cremas heladas deben operar en el rango de temperaturas entre -23 º y -28º C. El refrigerante se evapora a una temperatura de alrededor de -40º C bajo estas condiciones. Las unidades destinadas a la exhibición de alimentos congelados operan en temperaturas comprendidas entre -17º a -23º C con una temperatura de evaporación de entre -34º a -37º C. Las unidades destinadas a refrigerar carnes rojas operan a temperaturas de entre -2º y 0º C y con una temperatura de evaporación de -13º C. Los exhibidores destinados a exponer vegetales frescos y productos derivados de la leche operan en temperaturas de entre 2º y 6º C con el evaporador a una temperatura aproximada de -11º C. Las cámaras frigoríficas destinadas al congelamiento de mercadería deben mantener la temperatura del producto dentro de un rango aproximado o igual a la temperatura con la que se va a exhibir la mercadería en un exhibidor al público; sin embargo, la temperatura de evaporación de una cámara frigorífica generalmente es de 10 grados mayor que las unidades exhibidoras debido a la escasa diferencia de temperatura entre el producto y el refrigerante. En el diseño de un sistema de desescarche eficiente debe considerarse otro factor, que está vinculado estrechamente con la temperatura de diseño, es el medio que se usará para drenar la humedad condensada como consecuencia del desescarche. Cuando el agua es sometida a temperaturas menores a 0º C, debe proveerse otro mecanismo para calentar el sistema de drenaje. Otros factores de gran importancia en la selección del método de deshielo son los efectos en el producto durante el período de desescarche, el tamaño de la unidad condensadora, la simplicidad del sistema y la economía del mismo. Ciertos productos se estropean si se exponen a temperaturas por encima de su temperatura de conservación durante un tiempo prolongado. Las cremas heladas y alimentos congelados corren el riesgo de estropearse sin son expuestas por encima de -17º C durante más de una hora. Las carnes rojas comienzan a tomar un color
oscuro cuando son expuestas a temperaturas mayores a 2º C durante más de una hora y media. Dado que el oscurecimiento de la carne toma lugar en los períodos de desescarche del evaporador, será muy ventajoso tener la menor cantidad de deshielos durante el día. La leche que se almacena durante 48 horas a 10º C tendrá un excesivo crecimiento de bacterias en una proporción de unas 150 veces más que si fuese almacenada a 3º C durante el mismo período de tiempo. Por lo tanto, se deduce que períodos prolongados de desescarche dañan la leche y otros productos lácteos. Durante el período de desescarche se agrega calor al aire, a las paredes del producto a conservar y al evaporador; es por esta razón, que la unidad condensadora debe ser dimensionada para extraer el calor de la manera más rápida posible. Algunos sistemas de desescarche agregan más calor que otros para derretir la misma cantidad de hielo. Numerosos períodos de desescarche por día hacen necesario que la unidad condensadora extraiga este calor añadido muchas veces durante el día. El método más eficiente de desescarche es aquel que requiere la menor cantidad de interrupciones en la operación del equipo. En realidad, los períodos de desescarche limitan la capacidad del equipo tal como se demuestra en la siguiente ecuación:
Donde Cd es la demanda de enfriamiento diario del sistema; N es el número de períodos de desescarche por día y T es al duración de cada desescarche en horas. Todos los factores deben ser cuidadosamente considerados para obtener un sistema económico y capaz de generar los resultados deseados. Apagado de la unidad condensadora para permitir el desescarche natural Este tipo de desescarche es quizás el más simple dado que se requiere el mínimo de dispositivos para realizarlo. En este método, simplemente se apaga la unidad condensadora durante todo el período de desescarche de las tuberías del evaporador. Dado que no se agrega calor por ninguna fuente externa para derretir el hielo, y solamente se usa la circulación del mismo aire que rodea al evaporador, este método se caracteriza por ser más lento, y como resultado de ello, se recomienda su uso para aplicaciones de media temperatura (por sobre -2º c). Las cuatro maneras de controlar este tipo de desescarche son: manual; con control de presión de succión; iniciado y terminado por reloj; e iniciado por reloj y finalizado por control de presión de succión. El control manual consiste simplemente en la apertura del circuito eléctrico que alimenta al motor del compresor cuando el evaporador está lleno de escarcha y se espera hasta que el hielo se derrita en su totalidad antes de volver a alimentar el motor. Otra variable de control del deshielo es mediante el ajuste del control de la presión de succión de manera que el deshielo entre en acción en cada parada del sistema. Este método se limita a refrigeradores que normalmente trabajan entre los 3º y 5º C. Este método se usa
frecuentemente en unidades destinadas a la refrigeración de vegetales y lácteos donde el aire que rodea al evaporador se hace circular con la ayuda de ventiladores o forzadores. El método de deshielo durante el ciclo de parada del sistema, tiene la ventaja de generar un poco de efecto frigorífico, ya que el aire circula alrededor del hielo que se derrite. Otra ventaja es que la tubería, libre de hielo la mayor parte del tiempo, puede operar más cerca de su temperatura de diseño.
Relés PTC
El relé de arranque PTC es un componente de estado sólido, es decir, carece de contactos o cualquier tipo de elemento móvil y que es llamado a sustituir a los relés electromagnéticos para el arranque de compresores de pequeña y mediana potencia. Su funcionamiento se basa en el hecho de que algunos materiales cerámicos tienen la singularidad de incrementar su resistencia óhmica a medida que son calentados por acción de la corriente eléctrica que los atraviesa. El relé PTC usa un termistor de coeficiente de temperatura positivo para sustituir del circuito la bobina de arranque.
Un dispositivo de estado sólido PTC se coloca en serie con la bobina de arranque y generalmente posee una resistencia muy baja comportándose como una continuidad del conductor entre el cual se encuentra conectado. En este ejemplo del conexionado RSIR, en el momento del arranque del motor, cuando la corriente comienza a circular por la bobina de auxiliar o de arranque la corriente de arranque es muy alta y debido a ello la temperatura en la PTC sube rápidamente, mientras tanto la resistencia óhmica del relé PTC rápidamente comienza a subir a valores muy altos reduciendo drásticamente la corriente hacia la bobina de arranque, eliminando la alimentación eléctrica hacia dicha bobina o devanado comportándose así como prácticamente un contacto que ha
pasado de estado cerrado a abierto. La corriente remanente que atraviesa al bobina de arranque es lo que mantiene caliente el PTC. Existen un amplio catálogo de estos relés que diversifican rangos de corriente, tiempos de respuesta, número de terminales. Como veremos en los siguientes capítulos este relé se puede sustituir en todas las conexiones de arranque para motores de compresores de baja y media potencia. Componentes internos del Relé PTC
A. Terminales de conexión B. Disco de material cerámico PTC C. Bastidores de presión D. Chasis
Verificar bobinados Comprobación rápida del estado de los devanados Para realizar una comprobación rápida del sistema eléctrico del motor-compresor, se puede realizar siguiente procedimiento:
Continuidad del devanado de marcha. Verificar continuidad entre el punto común y punto de marcha (muestra el valor de la resistencia de la bobina de marcha).
Continuidad del devanado de arranque. Verificar continuidad entre el punto de arranque y punto común (muestra el valor de la resistencia de arranque)
Continuidad entre el terminal de arranque y marcha. Verificar continuidad entre el punto de arranque y el punto de marcha. (muestra la suma de la resistencia de la bobina de marcha y la resistencia de la bobina de arranque).
Presencia de fugas de corriente a tierra. Verificar si cada punto (común, marcha y arranque) esta en circuito abierto con tierra o la carcasa exterior del motor-compresor. NO DEBE existir continuidad eléctrica entre la carcasa o tierra con ninguno de los puntos de conexión de alimentación a los bobinados.
Para una verificación más fiable se hace necesaria la utilización de equipos de medida específicos para la comprobación de compresores herméticos. Estos equipos son capaces de verificar el estado de los bobinados midiendo su resistencia y corriente de circulación, arrancar el compresor incluso de forma breve y en sentido contrario por si se hubiese producido un agarrotamiento leve de alguno de sus componentes mecánicos, comprobar el estado del condensador y del relé de arranque, comprobar la existencia de fugas de corriente a tierra, etc.
Comprobador de motores para compresores herméticos
Bobinado Descripción Como todos los motores monofásicos de inducción en su estator estos motores tienen dos devanados internos formados por bobinas las cuales en este caso están conectadas entre si tal como aparecen en los siguientes esquemas.
De forma general, estos motores tiene tres puntos de conexión: El punto común entre los dos bobinados (C), el punto de arranque (A) perteneciente al bobinado de éste y el punto de marcha que corresponde con un extremos del bobinado principal.
(P)
El devanado de auxiliar o de arranque: Su hilo esmaltado es de menor diámetro y por tanto presenta mas resistencia eléctrica (se puede determinar con un polímetro midiendo la resistencia de dicha bobina). Los puntos de conexión de esta bobina está entre el punto común (C) y el punto de arranque o auxiliar (A o S). Como su nombre lo indica, dicha bobina se activa para el momento de arranque, y cuando el motor alcanza el 75% de su velocidad, se desconecta (para algunos sistemas de arranque) por muchos motivos entre los cuales:
Consume energía. Se calienta rápido con el gravamen que se pueda quemar cuando funciona por mucho tiempo. No es necesario cuando el rotor en revolución.
El devanado principal o de marcha: Al soportar la circulación de corriente perteneciente a la potencia nominal del compresor, el hilo que lo compone tiene más diámetro que el de arranque y por tanto presenta menos resistencia eléctrica (al igual que el caso anterior se pude determinar con un polímetro midiendo la resistencia de sus bobinas). Los puntos de conexión de dichas bobinas esta
entre el punto común (C) y el punto de marcha o principal (P, M o R). Esta bobina permanece activa durante todo el funcionamiento del motocompresor.
Denominación de terminales:
P, M o R: Principal, Marcha o Run. A o S: Auxiliar-Arranque o Starter. C: Común.
Relé de arranque electromecánico. Introducción. Cumplen la misión de conectar y desconectar de forma automática distintas secciones del circuito eléctrico de alimentación del compresor, concretamente la o las secciones pertenecientes a su arranque. Los hay de dos tipos, de corriente y tensión. Cumplen la misma función y se emplea uno u otro en función del tipo de arranque y compresor. El accionamiento en los dos casos es electromecánico, su bobina ya sea por corriente o tensión genera un par electromagnético que desplaza un vástago que hace de núcleo magnético. Este a su vez lleva solidarios los contactos eléctricos que se desplazan abriendo o cerrando el circuito eléctrico.
Relé de intensidad. Al conectarse en serie con el bobinado de marcha o principal, este relé dispone de una bobina de relativamente pocas vueltas y un diámetro de hilo suficiente para soportar la circulación de corriente que atraviesa el devanado del motor. Normalmente dispone de contactos NA (NO) normalmente abiertos, es decir abiertos mientras se encuentra en reposo. Cuando el motor es puesto en marcha, la corriente que pasa por la bobina del relé desplaza hacia arriba un vástago que se encuentra en el interior de la bobina. Este vástago tiene solidarios los contactos eléctricos móviles cerrando el circuito eléctrico perteneciente a la alimentación del devanado de arranque. Cuando el motor alc anza el 75% de la veloci dad del motor del compresor, disminuye la intensidad de la corriente de la bobina de arranque y por tanto el campo electromagnético que genera haciendo que el vástago caiga por gravedad con lo que sus contactos se abren de nuevo abriendo su circuito de arranque.
Relé de arranque Relé de arranque instalado junto al compresor Relé de arranque electromecánico de intensidad
Relé de tensión. La diferencia de los de intensidad los relés de tensión disponen de una bobina formada por un arrollamiento de muchas vueltas e hilo de diámetro más fino que el relé de intensidad. Este relé trabaja durante el tiempo que lo hace el motor del compresor y habitualmente sus contactos son NC, normalmente cerrados en reposo y permaneciendo abiertos durante el tiempo de su funcionamiento. Normalmente se utilizan para desconectar el condensador de arranque en los compresores con arranques CSR los cuales disponen además de otro condensador de marcha que se encuentra conectado durante la conexión del motor.
El protector contra sobrecargas bimetálico (Klixon).
Es un componente de seguridad y protección que actúa frente a la aparición de sobrecargas que provocan incrementos excesivos de corriente eléctrica que generan i ncrementos elevados y peligrosos de temperatura en los conductores eléctricos. En nuestro caso se utiliza como protección de los devanados de los motores de los compresores herméticos pero también se utiliza como protección de transformadores, otros motores, bobinados eléctricos en general y en pequeños aparatos eléctricos. El klixon está formado por dos electrodos en contacto íntimo a través de los cuales puede circula la corriente eléctrica.
Uno de estos electrodos es fijo y otro móvil constituido de un bimetal. Un bimetal esta formado por la unión íntima de dos metales con distintos coeficientes de dilatación. Cuando en este bimetal se incrementa la temperatura y se alcanza un valor tarado la diferencia de coeficiente de dilatación hace que este se deforme conllevando su separación del electrodo fijo e interrumpiendo el paso de corriente eléctrica.
Arranques LST Arranques con bajo par de arranque (LST, Low starter torque) •RSIR (Resistant Start Induction Run): Motor de inducción de arranque por resistencia. •PSC: (Permanent Split Capacitor) Motor de inducción con arranque de condensador
permanente o de marcha. Los compresores con motores de sistemas RSIR y PSC se utilizan en aparatos de refrigeración con tubos capilares, en los que la igualación de presión tiene lugar antes de cada arranque. • El sistema RSIR, Arranque resistivo-marcha inductiva con relé de corriente. El arrollamiento
de arranque posee una resistencia elevada, y queda conectado temporalmente en paralelo con el arrollamiento de marcha. Para acoplarlo o desacoplarlo se usa un relé con bobina, conectado en serie con el arrollamiento de marcha. El par de arranque de estos motores es bajo, y se los usa acoplados a los compresores que se emplean en los sistemas de tubo capilar (fácil equilibrio de las presiones de impulsión y aspiración, y bajas presiones de condensación). Su par de arranque se encuentra entre el 125% y 150% del par nominal. Este sistema incorpora un termistor PTC o un relé de intensidad como equipamiento de arranque. La creciente aplicación de termistores PTC ha resultado en una considerable reducción del número de dispositivos de arranque. En cualquier caso, la PTC debe mantenerse un periodo desactivada de unos 5 minutos para permitir su enfriamiento antes de que pueda volver a arrancar. •El sistema PSC posee un alto rendimiento y una conexión extremadamente simple. El
arrollamiento de arranque, en serie con el condensador, queda siempre conectado aún después que el motor se ponga en marcha. Por ello, el condensador es muy inferior a la de los que se usan en los motores CSIR de HST con condensadores que trabajan solo en el arranque. El esquema de conexiones es igual que el de los motores CSIR, pero sin el relé de arranque. Los motores poseen un par de arranque muy bajo, tan solo el 25% del par nominal y se emplean en sistemas de tubo capilar.
Compresor hermético seccionado con motor monofásico
Tipos LST más frecuentes. Los motocompresores monofásicos HST pueden montar diferentes sistemas de protección y arranque, que dependen principalmente de la potencia, par necesario y coste del mismo. Los sistemas de arranque que trataremos ahora son: RSIR: ( Resistor Start lnduction Run ) Para motores de inducción con arranque con relé de intensidad y protector térmico (klixon).
PSC: ( Permanent Split Capacitor ) Para motores con arranque de co ndensador permanente o de marcha y protector térmico o klixon.
Arranques HST Arranques con alto par de arranque (HST, Hight starter torque)
•CSIR (Capacitor Start Induction Run): Motor de inducción con condensador de arranque. •CSR (Capacitor Start Run): Motor de inducción con condensador de ar ranque y condensador
de marcha. Los compresores con motores del tipo CSIR y CSR de los cuales nos vamos a ocupar en esta unidad tienen un alto par de arranque y pueden ser utilizados en aparatos de refrigeración con tubos capilares, así como en sistemas con funcionamiento por válvula de expansión (sin igualación de presión). •CSIR. Arranque capacitivo-marcha inductiva con relé de corriente en serie con el arrollamiento
de arranque hay intercalado un condensador. Dicho arrollamiento se acopla y desacopla del mismo modo que en el caso del sistema RSIR, con relé de intensidad. El par de arranque de estos motores es muy elevado, entre el 200% y el 350% del nominal, y son particularmente indicados para accionar compresores herméticos en sistemas con válvula de expansión. Absorben una corriente de marcha aproximadamente la tercera parte menor que los RSIR de igual potencia. Además, sufren menos la influencia de los efectos debidos a las disminuciones de la tensión de la red. •Sistema CSR. Arranque y marcha capacitivos con relé de tensión. Se obtiene a partir del
sistema PSC conectado, en paralelo con el condensador de marcha otr o condensador de arranque mediante un relé cuya bobina se alimenta con la tensión presente en los extremos del arrollamiento de arranque. El par de arranque de los motores que adoptan este sistema no es tan grande como el arranque CSIR pero es mucho mayor que el de los PSC llegando a superar con creces al RSIR. Su valor se encuentra entre el 150 y 175% de su par nominal, y se comporta muy bien en el caso de que disminuya la tensión de la red. Se utilizan para acoplarlos a compresores herméticos en los sistemas con válvula de expansión.
Conexionados HST Tipos LST más frecuentes. Los motocompresores monofásicos HST pueden montar diferentes sistemas de protección y arranque, que dependen principalmente de la potencia, par necesario y coste del mismo. Los sistemas de arranque que trataremos ahora son: CSIR: ( Capacitor Start lnduction Run ) Para motores de inducción con arranque con rele de intensidad protector térmico (klixon) y condensador de arranque.
Conexión CSIR CONEXION DE COMPRESORES MONOFASICOS CON RELE ELECTROMECANICO Y CONDENSADOR DE ARRANQUE. CSIR (Capacitor Start Induction Run): Motor de inducción con condensador de arranque. Para mejorar sustancialmente el par en el momento de la conexión del motor, es necesario adaptarle un condensador de arranque. Este sistema proporciona al compresor un alto par de arranque y puede emplear en sistemas equipados con válvulas de expansión. El conductor de fase (L) se conecta con el a la protección contra sobrecargas (Klixon) y ésta última con el punto común (C) del compresor. La función de un condensador de arranque es la de aumentar el ángulo entre el campo magnético de la bobina de arranque y la principal, el resultado es un aumento en la fuerza de repulsión aplicada al rotor. Si el condensador es electrolítico se conecta el positivo del mismo al punto de arranque A; si el condensador es cerámico, no importa la polaridad en que se conecte al punto de arranque ( A ). El punto negativo del condensador se conecta a la línea de neutro o al terminal del relé de intensidad. Generalmente el condensador de arranque se emplea para compresores mayores de 1/4 CV. Los condensadores de arranque son de tipo electrolítico normalmente fabricados con su carcasa de color negro; están diseñados para trabajar en cortos periodos de tiempo y sus valores de capacidad son expresados en MFD o microfaradios.
MUY IMPORTANTE Los condensadores de arranque electrolíticos NO SE CONECTAN PERMANENTEMENTE a corriente alterna. Debido a que los condensadores de arranque electrolíticos son componentes polarizados (Diseñados para trabajar con corriente continua) y trabajamos con ellos con corriente alterna, estos se encuentren inversamente polarizados a lo largo de uno de los semi ciclos de corriente alterna. Si no se interrumpe a tiempo mediante el relé de intensidad su alimentación se provoca en el interior del condensador un incremento peligroso de la temperatura que a su vez provoca un incremento en la presión y acaba reventando de forma peligrosa la carcasa del condensador.
Ventajas y desventajas. Entre las ventajas de emplear el relé de intensidad están:
Funcionamiento instantáneo. Tiempo de conexión depende del arranque del motor. Puede trabajar con condensador de arranque. Fácil instalación (Conexión Fast-On).
Entre sus desventajas están:
Posee partes móviles. Sus contactos eléctricos se desgastan. Emite interferencias electromagnéticas. Demasiados modelos diferentes en el mercado.
Con el siguiente vídeo interactivo comprueba el funcionamiento de este circuito. Con un clic de ratón acciona los pulsadores de Marcha-Paro y las etiquetas que fuerzan determinadas acciones en el circuito.
CSR: ( Capacitor Start and Run ) Para motores de inducción con condensador de marcha, condensador de arranque, protector térmico con relé de tensión para su arranque.
Conexión CSR CONEXIÓN DE COMPRESORES MONOFÁSICOS CON RELÉ ELECTROMECÁNICO Y CONDENSADORES DE ARRANQUE Y MARCHA. CSR (Capacitor Start Run): Motor de inducción con condensador de arranque y condensador de marcha. Este arranque posee dos condensadores uno de arranque y otro de marcha o s ervicio. En el proceso de arranque los dos condensadores se encuentran conectados en paralelo entre si a través del relé de intensidad y su vez conectado en serie con el bobinado de arranque del motor del compresor. Como ya sabemos la capacidad en microfaradios resultante de la conexión en paralelo entre dos condensadores es la suma aritmética de estos. Por tanto en el momento de la conexión la capacidad aplicada al arranque es la máxima. Una vez arrancado el motor el relé de intensidad desconecta el
condensador de arranque dejando el condensador de marcha conectado de forma permanente mientras el motor se encuentre trabajando. La capacidad del condensador de marcha se calcula para conseguir el ángulo de fase más conveniente entre la tensión y la intensidad para la carga estipulada para el motor.
CSR-PTC: Para motores con arranque de resistencia PTC, protector térmico y condensadores de arranque y permanente.
Conexión CSR-PTC CONEXIÓN DE COMPRESORES MONOFÁSICOS CON RELÉ ELECTROMECÁNICO, CONDENSADORES DE ARRANQUE Y MARCHA Y CONTROL DE TEMPERATURA MEDIANTE TERMISTOR PTC. CSR (Capacitor Start Run): Motor de inducción con condensador de arranque, condensador de marcha con control mediante PTC. Este arranque es una versión ampliada del anterior. La resistencia PTC conectada en serie con las bobinas de arranque e intensidad del relé se calienta por efecto Joule la PTC la cual va incrementando su valor de resistivo hasta que la intensidad no es suficiente para crear el campo magnético suficiente para mantener los contactos del relé.
Arranque Part Winding Control local mediante pulsadores Potencia Este tipo de motores arrancan en dos etapas, la primera de las cuales utiliza solo la mitad del devanado del motor aportando la mitad de la potencia total. El seccionador portafusibles de cabecera se puede sustituir por un disyuntor automático. Nótese la necesidad en este tipo de motores de instalar dos protecciones contra sobrecargas puesto que existen consumos nominales diferentes en cada una de las etapas del arranque. Se r ecomienda el uso de dos relés térmicos y un disyuntor magnético en cabecera. El calibre de los relés térmicos es la mitad de la intensidad nominal (In / 2)
Control Se ha omitido una protección contra cortocircuitos del circuito de control, necesaria individualmente o colectivamente para varios circuitos de control, mediante fusibles o mediante aparatos magnetotérmicos. El arranque se realiza mediante un pulsador de marcha y en paralelo un contacto de cierre para mantener accionado el contactor de la primera etapa una vez soltemos el pulsador. La segunda etapa del arranque se produce transcurrido un tiempo ajustable mediante un temporizador neumático montado mecánicamente encima del contactor de la primera etapa.
Arranque Estrella Triángulo Control local mediante pulsadores Potencia Este tipo de motores arrancan en dos etapas mediante la aplicación de la conmutación del conexionado de estrella a triángulo del bobinado del motor, usando así la tensión mayor de diseño en la primera etapa para reducir las puntas de corriente de arranque. Es por esta razón, que el uso de este tipo de arranque está imprescindiblemente ligado a la tensión de diseño de la conexión en triángulo del motor, que debe ser siempre la misma que la tensión de la red, es decir que para arrancar un motor en estrella-triángulo en una red de 380V trifásica será imprescindible disponer de un motor diseñado para conectarse en estrella a 660V y en triángulo a 380V (380V/660V) no siendo válidos otros motores diseñados por ejemplo para 230V/380V, puesto que la tensión mayor siempre corresponde a la conexión estrella y por consiguiente la conexión triángulo quedaría a 220V en una alimentación de red de 380V, que nos conduciría al deterioro inmediato de los devanados. Para este tipo de arranque se utilizarán siempre tres contactores denominados comunmente según su función como "contactor de línea o de red" (KM2), "contactor estrella" (KM1) y "contactor triángulo" (KM3). La secuencia de activación de los tres contactores será siempre en el orden: KM1, KM2 y KM3. El contactor KM1 debe entrar primero para conectar el punto neutro de la estrella en vacío (sin tensión en el motor), por ello
y por la menor intensidad de la conexión estrella dicho contactor se dimensiona con un calibre menor que los otros dos (habitualmente se toma In motor / 3). Para el calibre de los dos contactores restantes (KM2 y KM3) se toma In motor / = (0,58 x In). Para el calibre del relé térmico se toma también In motor / = (0,58 x In). El relé térmico se puede situar indistintamente bajo el circuito de los contactores de estrella-triángulo o bien bajo el contactor de línea. Se puede eliminar el uso del relé térmico siempre y cuando se use en la protección de cabecera un disyuntor magnetotérmico con función de regulación térmica ajustada en este caso a la intensidad nominal del motor.
Control Se ha omitido una protección contra cortocircuitos del circuito de control, necesaria individualmente o colectivamente para varios circuitos de control, mediante fusibles o mediante aparatos magnetotérmicos. El arranque se realiza mediante un pulsador de marcha y en paralelo un contacto de cierre del contactor de línea (KM2) para autoalimentarse una vez soltemos el pulsador. Básicamente existen dos maneras de realizar la secuencia de la siguiente fase del arranque; una mediante temporizador neumático colocado físicamente encima del contactor de línea y otra mediante un temporizador electrónico con un contacto inversor. En ambos casos el circuito se diseña para activar primero el contactor de estrella (KM1) y un contacto de cierre (N.O.) del mismo activa el contactor de línea (KM2), quedándose éste autoalimentado por un contacto de cierre (N.O.). Transcurrido el tiempo de aceleración del motor, el temporizador conmutará la activación del contactor de estrella (KM1) al contactor de triángulo (KM3), manteniéndose siempre activado el contactor de línea (KM2).
Esquema con circuito de mando para temporizador neumático acoplado en el contactor de línea
Esquema de mando con temporizador electrónico estrella-triángulo
Arranque del motor de inducción de rotor devanado. El par de arranque de estos motores se puede ajustar mediante una resistencia externa al rotor para dar pares de arranque que puedan llegar hasta el par máximo del motor. Como limita la corriente en el circuito del rotor y como da un mayor factor de potencia y par en el instante de arrancar, se reduce considerablemente la corriente de línea del estator. Característica par motor - velocidad de cargas mecánicas. Para un sistema dotado de movimiento de rotación P = C * w Donde: P es la potencia desarrollada C es el par del motor desarrollado w es la velocidad angular del movimiento ( en el sistema MKSI, P en W, C en N*m y w en rad/seg.). Matemáticamente existen varias combinaciones de C y w de modo que den el mismo valor de P; físicamente sin embargo, una carga mecánica específica asocia a un único par (C, w) a la carga de la potencia P. La curva en C, en función de w muestra tal dependencia, y es una característica fundamental para el proceso de selección del motor adecuado al accionamiento, con vistas a un funcionamiento estable, económico y satisfactorio. En función de sus características par - velocidad, se pueden dividir las cargas mecánicas en seis grandes grupos: 1. Par constante, prácticamente independiente de la rotación, ejemplos grúas, cabrestantes, guindastes, transportadores de correas bajo cargas constantes.
2. Par que varía linealmente con la rotación. Ejemplos molinos de rodillos, bombas de pistón, cepillos y sierras para madera. 3. Par que varía con el cuadrado de la velocidad de rotación (variación parabólica) ventiladores, mezcladoras, centrifugadoras, bombas centrífugas, bombas de vacío, compresores. 4. Par que varía inversamente con la rotación, resultando potencia constante. Ejemplos máquinas - herramientas. 5. Par que varía de forma no uniforme con la rotación, no siendo suficientemente exactas las aproximaciones por funciones matemáticas. Ejemplo: horno rotativo de altas prestaciones 6. Cargas que no solicitan pares (volantes). El propósito del volante es liberar la mayor parte de la energía cinética en él almacenada para los picos de demanda de energía por parte de la máquina accionada. El motor accionado debe por tanto dejar de actuar, esto es dejar de transferir, energía en condiciones de altos pares, pero teniendo la misión de restaurar al volante su velocidad original, lo cual se lleva a cabo entre los picos de carga. Las prensas de perforación no de estampado profundo, no hidráulicas constituyen ejemplos de cargas que utilizan volantes según este principio.
El recalentamiento es la diferencia de temperatura entre el punto donde está ubicado el bulbo de la válvula de expansión termostática y un punto de la tubería de aspiración a 6 pulgadas de la válvula de servicio ,el procedimiento para obtenerlo es el siguiente: tomas la temperatura en el punto donde esta ubicado el bulbo, la presión que te da el manómetro conectado a la válvula de servicio de baja, la vas habitúeselos convertir a temperatura, apoyándote con la tabla de presión- temperatura del refrigerante que tenga el sistema, ahora restas ambas temperaturas( la que te dio en la válvula de servicio - la temperatura en el bulbo)el resultado son los grados de recalentamiento, en algunos textos lo llaman superheat, otra información es que en los manómetros tienes tu tabla de presión-temperatura, son las escalas de colores que están por todo el borde exterior, cada escala dice para que refrigerante aplica, no hay un valor de recalentamiento específico para cada refrigerante, mas bien es un valor que se origina del funcionamiento del sistema, la función del recalentamiento es el máximo aprovechamiento de la capacidad y superficie del evaporador para lograr su óptimo desempeño frigoríf ico, absorbiendo calor y evaporando todo el refrigerante que ingresa a al evaporador, según algunos autores como Dossat,Alarcon Creus etc, los valores de recalentamiento deben ubicarse en tre 6ºC Y 10ºC. El subenfrimiento lo calculas tomando la presión de condensación y conviniéndola a temperatura con el apoyo de la tabla presión-temperatura, luego tomas la temperatura de la tubería que sale del condensador y restas este valor al primer valor de temperatura que obtuviste, la diferencia será los grados de subenfriamiento, su función es lograr que a la válvula de expansión termostática, solo llegue refrigerante en estado líquido, logrando así el funcionamiento óptimo de la misma
