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Capítulo I

Identificación de instalaciones frigoríficas de climatización-ventilación y de sus componentes:

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MÓDULO 0039

CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE FRÍO Y CLIMATIZACIÓN.

U.D. 1 IDENTIFICACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y DE SUS COMPONENTES

M 0039 / UD 1

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... 7 OBJETIVOS............................................................................................................................. 8 1. IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES ................ 9

1.1. Instalaciones tipo. Clasificación. ............................................................................... 9 1.2. Clasificación de los sistemas de refrigeración según el método de producción

frigorífica ................................................................................................................. 11 1.3. Elementos constituyentes y características técnicas. ............................................. 15

2. Instalaciones de compresión en varias etapas. Tipos. ............................................... 116 2.1. Principios de la obtención de bajas y muy bajas temperaturas ............................ 116 2.2. Máquinas frigoríficas de compresión por etapas .................................................. 116 2.3. Máquinas con inyección parcial ............................................................................ 118 2.4. Máquina de inyección total ................................................................................... 119 2.5. Fabricación de hielo carbónico (hielo seco).......................................................... 120 2.6. Máquinas en cascada ........................................................................................... 121

3. Instalaciones de absorción. Aplicaciones. .................................................................. 123 3.1. Equipos de absorción y difusión ........................................................................... 123 3.2. Equipo difusor ....................................................................................................... 124 3.3. Agregado de una sola temperatura ...................................................................... 125 3.4. Agregado de dos temperaturas ............................................................................ 126 3.5. Fuentes de calor y automatismo........................................................................... 127 3.6. Ventajas de los equipos de absorción .................................................................. 127 3.7. Inconvenientes de los equipos de absorción ........................................................ 128 3.8. Construcción y capacidades ................................................................................. 128 3.9. Puesta en marcha y servicio................................................................................. 128 3.10. Refrigeración termoeléctrica ................................................................................. 129 3.11. Refrigeración solar “El bote Zeer” ......................................................................... 130

RESUMEN........................................................................................................................... 131 Cuestionario de autoevaluación .......................................................................................... 132 Bibliografía........................................................................................................................... 135

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INTRODUCCIÓN Refrigeración es el proceso de transportar calor de un lugar a otro utilizando un refrigerante en un  ciclo  frigorífico  cerrado.  El  control  del  aceite,  la  separación  del  gas  y  del  líquido,  el subenfriamiento, el recalentamiento, la conducción de refrigerante líquido y gaseoso, además del flujo en dos fases, forman parte de la técnica frigorífica.

Los campos de aplicación de estas técnicas frigoríficas abarcan desde el acondicionamiento del aire hasta la refrigeración comercial y la refrigeración industrial.

Dentro de  los  límites de esta unidad didáctica, el concepto de  refrigeración significa cualquier uso de maquinaria de refrigeración mecánica para aplicaciones distintas del confort industrial y humano.

Los sistemas de acondicionamiento del aire para el confort humano trabajan generalmente en un  estrecho  margen  de  temperaturas  de  evaporación,  típicamente  entre  2 ºC  y  13 ºC, aproximadamente.  A  causa  de  estas  condiciones  de  funcionamiento  limitadas  y  del  gran mercado existente para los equipos acondicionadores de aire, es práctico para los fabricantes el normalizar  los equipos y producirlos en grandes cantidades, abaratando así  los costes de fabricación.

Dentro  del  campo  de  la  refrigeración  comercial  encontramos  un  margen  de  temperaturas también  reducido;  hablamos  de  temperaturas  domésticas  de  funcionamiento,  positivas  de conservación para neveras, negativas utilizadas en los congeladores de los mismos aparatos, lo que se denomina “línea blanca”, y dado que las condiciones del mercado son muy similares a  las  de  los  sistemas  de  acondicionamiento  de  aire,  encontramos  una  amplia  gama  de modelos a bajo coste de producción.

Sin embargo, los sistemas de refrigeración industrial, a menudo proyectados a medida, tienen condiciones de diseño que engloban un amplio margen de temperaturas, tantas como campos abarcan.

En cuanto al dimensionado de los elementos, irá en función de las necesidades térmicas o potencia frigorífica de las máquinas.

Los problemas energéticos y climáticos actuales, obligan a un constante desarrollo de las técnicas de producción y de los materiales utilizados en las instalaciones, así como un constante estudio e investigación para diseñar instalaciones que cumplan con los parámetros actuales energéticos y medioambientales.

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OBJETIVOS

1. Seleccionar la información técnica y reglamentaria, analizando normativa, catálogos, planos, esquemas, entre otros, para elaborar la documentación de la instalación (técnica y administrativa).

2. Calcular las características técnicas de las instalaciones y equipos que las componen, aplicando la normativa y procedimientos de cálculo para configurar y dimensionar las instalaciones.

3. Seleccionar y comparar los equipos y elementos de las instalaciones, evaluando las características técnicas con las prestaciones obtenidas de catálogos, entre otros, para configurar las instalaciones.

4. Elaborar esquemas de las instalaciones, utilizando la simbología, los procedimientos de dibujo y tecnologías adecuadas para configurar las instalaciones.

5. Obtener y valorar el coste de los materiales y de la mano de obra, consultando catálogos y unidades de obra, entre otros, para elaborar los presupuestos de montaje mantenimiento.

6. Identificar y marcar la posición de equipos y elementos, interpretando y relacionando los planos de la instalación con el lugar de ubicación, para replantear la obra.

7. Analizar y utilizar los recursos existentes para el «aprendizaje a lo largo de la vida» y las tecnologías de la comunicación y de la información para aprender y actualizar sus conocimientos, reconociendo las posibilidades de mejora profesional y personal, para adaptarse a diferentes situaciones profesionales y laborales.

8. Aplicar técnicas de comunicación adaptándose a los contenidos que se van a transmitir, a su finalidad, y a las características de los receptores, para asegurar la eficacia del proceso.

9. Analizar y aplicar las técnicas necesarias para dar respuesta a la accesibilidad universal y al «diseño para todos».

1. IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES

1.1. Instalaciones tipo. Clasificación. Clasificación de los sistemas de refrigeración Según el Real Decreto 138/2011, de 4 de febrero, por el que se aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias.

En su instrucción IF-03 los sistemas de refrigeración se clasifican en: o Sistema directo.

o Sistemas indirectos.

Sistema indirecto abierto.

Sistema indirecto abierto ventilado.

Sistema indirecto cerrado.

Sistema indirecto cerrado ventilado.

Sistema doble indirecto abierto.

A efectos de lo dispuesto en el artículo 6 del Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas, los sistemas de refrigeración se clasifican en:

1.1.1. Sistema directo El evaporador o el condensador del sistema de refrigeración están en contacto directo con el medio a enfriar o calentar.

1.1.2. Sistema indirecto. El evaporador o el condensador del sistema de refrigeración enfrían o calienta un fluido secundario que se hace circular para enfriar o calentar el medio a tratar. Nota - En general el equipo productor de frío estará situado en un local distinto al de utilización, pero no tiene porqué ser siempre así, por ejemplo en una nave industrial destinada a la producción de bebidas de consumo puede necesitar el uso de un fluido secundario como el propilenglicol o similar, el cual puede ser enfriado en la misma sala por una planta enfriadora.

1.1.2.1. Sistema indirecto abierto. El evaporador enfría o el condensador calienta el fluido secundario, el cual es puesto en contacto directo, por ejemplo, mediante atomizadores o medios similares con el medio a tratar.

1.1.2.2. Sistema indirecto abierto ventilado. El sistema es similar al definido en el apartado 1.1.1., exceptuando que el evaporador y el condensador están situados en un tanque abierto o ventilado.

1.1.2.3. Sistema indirecto cerrado. El evaporador enfría o el condensador calienta el fluido secundario, el cual circula a través de un circuito cerrado en contacto directo con la sustancia a tratar.

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1.1.2.4. Sistema indirecto cerrado ventilado. Sistema indirecto cerrado ventilado. Este sistema es similar al descrito en el apartado 1.2.3., exceptuando que el evaporador o el condensador están situados en un tanque abierto ventilado. Este sistema es similar al descrito en el apartado 1.2.3., exceptuando que el evaporador o el condensador están situados en un tanque abierto ventilado.

1.1.2.5. Sistema doble indirecto abierto. 1.1.2.5. Sistema doble indirecto abierto. El sistema es similar al descrito en el apartado 1.2.1., exceptuando que el fluido secundario circula a través de un segundo intercambiador de calor situado en el exterior del lugar, como se describe en el apartado 1.2.3. y enfría o calienta a otro fluido secundario que es puesto en contacto directo, por ejemplo, mediante atomizadores o medios similares con la sustancia a tratar.

El sistema es similar al descrito en el apartado 1.2.1., exceptuando que el fluido secundario circula a través de un segundo intercambiador de calor situado en el exterior del lugar, como se describe en el apartado 1.2.3. y enfría o calienta a otro fluido secundario que es puesto en contacto directo, por ejemplo, mediante atomizadores o medios similares con la sustancia a tratar.

 

1.1.1 

1.1.2.1 

1.1.2.2 

 

 

 

1.1.2.3

1.1.2.4

1.1.2.5

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1.2. Clasificación de los sistemas de refrigeración según el método de producción frigorífica

1.2.1. Generalidades Una instalación está formada por componentes, mecánicos y eléctricos que se disponen de una determinada manera en un dispositivo, atendiendo a las necesidades del mismo, aplicando la metodología del dimensionado de todos sus componentes a través del cálculo y selección de los mismos.

De ahí que instalaciones tipo existen tantas como soluciones a los problemas planteados por los campos industriales que abarca la refrigeración industrial. Por tanto una forma de comenzar en su configuración es el método de producción frigorífica empleado en las instalaciones, ya que en función de este punto, la configuración habrá de llevar unos u otros elementos, que la permitan ser eficiente.

Existen tres métodos principales para la producción de frío:

1. Mezclas refrigerantes.

2. Expansión de un gas comprimido.

3. Evaporación de un líquido puro.

Este tercer método es el único utilizado para las necesidades industriales en refrigeración, congelación y acondicionamiento de aire.

Mezclas refrigerantes La disolución de determinadas sales en ciertos líquidos requiere una absorción de calor. Esta disolución produce frío (tabla 2.1).

Expansión de un gas comprimido La compresión de un gas eleva su temperatura; contrariamente, la expansión de un gas comprimido reduce la temperatura del gas expansionado; bajo este principio trabajan los sistemas que permiten la licuefacción de los componentes del aire (nitrógeno, oxigeno, neón, etc.).

Evaporación de un líquido puro o de una mezcla de líquidos puros La aplicación de este fenómeno da lugar a tres tipos de maquinas frigoríficas.

1. Maquinas de evaporación y compresión de un gas licuable En la practica, son las únicas que se usan en refrigeración domestica y comercial. La evaporación de un líquido, llamado fluido frigorígeno, produce el frío. En la práctica, se recupera el vapor del fluido evaporado y, por compresión y enfriamiento, se convierte al estado líquido para que pueda ser evaporado de nuevo.

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Agua Nitrato de amonio

1 parte en peso 1 parte en peso

Reduce de +10 °C a -15 °C

Agua Nitrato de amonio Carbonato de sosa

1 parte en peso 1 parte en peso 1 parte en peso

Reduce de +10 °C a -22 °C

Nieve Cloruro de sodio

2 partes en peso 1 parte en peso

Reduce de 0 °C a -20 °C

Nieve Cloruro de sodio Nitrato de amonio

12 partes en peso 5 partes en peso 5 partes en peso

Reduce de 0 °C a -32 °C

Nieve Cloruro de calcio

4 partes en peso 5 partes en peso

Reduce de 0 °C a -40 °C

Nieve Potasa

3 partes en peso 4 partes en peso

Reduce de 0 °C a -46 °C

Hielo seco con: Cloruro de etilo Cloruro de metilo

Puede reducir hasta -60 °C Puede reducir hasta -82 °C

2. Máquinas de absorción

Se basan en el principio de que la solubilidad de un gas en un líquido “sobre el cual no se ejerce acción química alguna” disminuye con el aumento de temperatura. De este modo, el agua a 0 °C absorbe mil veces su volumen de gas amoníaco, liberando la mayor parte de este gas absorbido si la mezcla se calienta a una temperatura alrededor de 120/130 °C.

El gas liberado se licua y después se evapora, produciendo de esta forma frío, para retornar al absorbedor donde se disuelve de nuevo dentro del agua.

3. Máquinas de evaporación de agua (a título anecdótico) El agua posee un elevado calor de evaporación, y era normal, en los sistemas frigoríficos, intentar utilizar el frío producido por la evaporación de agua.

En la cercanía de los 0 °C, la vaporización del agua absorbe 2 511 kJh> (es decir, produce 2511 kj), mientras que, a la misma temperatura, la vaporización de 1 kg de amoníaco no pasa de 1322,5 kj. La dificultad de utilización del agua como fluido frigorígeno consiste en el gran volumen que ocupa el vapor de agua en las condiciones en que se produce la vaporización. Para una misma producción de frío, este volumen es alrededor de mil veces mayor que el de los vapores de amoníaco en un sistema de compresión.

Para mover los vapores provenientes de la evaporación del agua en un sistema de este tipo, se precisaría un compresor cuya dimensión seria inaceptable. El problema se resuelve con el empleo de eyectores.

El conjunto de una máquina para la evaporación del agua es voluminoso, aunque presenta ciertas ventajas. El fluido frigorígeno (el agua) no es tóxico ni caro (según la comarca o el país). Además, la alimentación de los eyectores puede obtenerse por medio del vapor de agua expansionado, que proviene del escape de otras máquinas (turbinas de vapor).

El sistema de evaporación de agua ha venido utilizándose en la marina para el enfriamiento de los pañoles de municiones y la refrigeración de las cámaras frigoríficas.

1.2.2. Elementos constituyentes de los sistemas de refrigeración

Refrigeración automática Todo lo que precede tiene por finalidad hacer comprender el funcionamiento de una instalación frigorífica.

Sistema simple de refrigeración El sistema de refrigeración más simple se representa en la figura 2.1. En un refrigerador compuesto por una caja con paredes aislantes, se coloca un gran recipiente conteniendo el fluido frigorígeno. Una chimenea provista de una válvula estranguladora que comunica dicho depósito con la atmósfera.

Dentro del refrigerador el aire está en contacto con el recipiente de fluido frigorígeno y provoca la ebullición del líquido que se evapora, constituyendo el calor necesario para dicha evaporación el calor sensible que poseen los productos almacenados. El aire enfriado a su contacto con el recipiente provoca a su vez el enfriamiento del género.

Este sistema creará el enfriamiento mientras exista líquido en el recipiente y esta refrigeración será más o menos acentuada en relación con la apertura de la chimenea de evacuación.

Figura 2.1. Sistema simplificado de refrigeración bajo ciclo intermitente.  

Sistema de refrigeración a base de un ciclo continuo. El problema que debe resolverse es el siguiente: regular la ebullición del fluido frigorígeno a fin de obtener y mantener la temperatura deseada en el interior del refrigerador y recuperar el fluido frigorígeno evaporado.

Un sistema de refrigeración comercial comprende cuatro elementos principales:

- El refrigerador, llamado comúnmente armario o cámara fría. Es el espacio aislado dentro del cual se mantiene una temperatura baja;

- El evaporador en cuyo interior se evapora el fluido frigorígeno, absorbiendo en el refrigerador el calor que procede de los productos que se han de enfriar.

- El grupo compresor, que es la máquina encargada de comprimir los vapores del fluido frigorígeno que procede del evaporador y que, por la acción de compresión, permite la condensación del fluido comprimido;

- El dispositivo de expansión que regula la cantidad de fluido frigorígeno que ha de admitir el evaporador.

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Ciclo continuo de refrigeración 1. Evaporación. El calor penetra en el refrigerador, como ya se ha indicado:

a) Por radiación sobre las paredes exteriores del refrigerador;

b) Por conducción, a través del aislamiento;

c) Por convección, transportado por el aire en el interior del refrigerador y aportado por los productos que han de enfriarse.

Esta aportación de calor se efectúa en forma de calor sensible y provoca la ebullición del líquido refrigerante en el interior del evaporador, quedando absorbido por el fluido frigorígeno bajo la forma de calor latente de vaporización (fig. 2.2).

2. Compresión. Los vapores que se han formado durante la evaporación son aspirados por el compresor, que los descarga al condensador.

Figura 2.2. Sistema de refrigeración de ciclo continuo (fluido R12), 

La cantidad de calor contenida en este vapor aumenta, así como también su temperatura, por el hecho mismo de la compresión. La presión aumenta al mismo tiempo que la temperatura.

3. Condensación. La temperatura de condensación es superior a la del medio de enfriamiento (aire o agua).

El vapor comprimido cede el calor que contiene (marcha siempre del cuerpo más caliente hacia el cuerpo más frío) y se condensa en el condensador.

El líquido se vierte en el depósito de donde sale para iniciar un nuevo ciclo (término que califica la serie de operaciones que se repiten).

A través de la condensación del fluido frigorígeno el medio de condensación debe absorber (bajo forma sensible) el calor latente de condensación correspondiente a la temperatura de condensación del fluido frigorígeno en cuestión.

El fluido frigorígeno se expele a baja presión. Por otra parte, los vapores que emite un fluido en su ebullición no pueden licuarse si no se mantiene una presión elevada en el condensador.

Por tanto, tenemos dos presiones bien distintas en un circuito frigorífico (fig. 2.3):

- La parte de baja presión, que comprende la parte del sistema después de la salida del dispositivo de expansión, el evaporador, la tubería de aspiración y el compresor, justo hasta la válvula de aspiración del mismo.

- La parte de alta presión, desde la válvula de descarga, el condensador, el depósito de líquido hasta la entrada de la válvula de expansión.

Figura 2.3. Circuito frigorífico. Reparto de las zonas de «alta» y «baja» presión. 

Los cilindros del compresor y la válvula de expansión son los dos elementos que separan los lados de alta y baja presión de un circuito frigorífico.

1.3. Elementos constituyentes y características técnicas.

1.3.1. El Compresor

Misión en el circuito Su misión es aspirar los vapores a baja presión procedentes del evaporador, a la misma velocidad que se van produciendo y comprimirlos, disminuyendo así su volumen y aumentando en consecuencia la presión y temperatura del gas.

Variación de la capacidad del compresor con la temperatura de aspiración.

El factor más importante que regula la capacidad de un compresor, es la temperatura de vaporización del líquido en el evaporador.

Las grandes variaciones de capacidad de un mismo compresor, debidas a los cambios de temperatura de aspiración, son principalmente resultado de la diferencia de volúmenes específicos que se tienen en el vapor de aspiración a la entrada del compresor.

A mayor temperatura de vaporización del líquido en el evaporador, mayor será la presión vaporizante y menor el volumen específico en la aspiración.

Por la diferencia existente en el volumen específico en la aspiración, cada volumen de vapor comprimido por el compresor, presenta una masa mayor de refrigerante cuando la temperatura de aspiración es mayor, que cuando la temperatura de aspiración es menor, o sea, por cada carrera de compresión del pistón, la masa de refrigerante comprimida aumentará a medida que aumenta la temperatura de aspiración.

La variación real en la capacidad del compresor debido a cambios de temperatura en la aspiración es mayor que la indicada por los cálculos teóricos, y esto es debido a que la relación de compresión cambia al cambiar la temperatura de aspiración.

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Cuando aumenta la temperatura de vaporización permaneciendo constante la temperatura de condensación, la relación de compresión disminuye y se mejora el rendimiento volumétrico. por tanto con una aspiración a temperatura elevada, además de comprimir una gran masa de refrigerante por unidad de volumen, ese volumen de vapor comprimido por el compresor, se aumenta debido a que se mejora el rendimiento volumétrico.

Como se ha visto anteriormente se llama relación de compresión a la relación entre la presión absoluta de la descarga, y la presión absoluta de la admisión.

Para un compresor con un espacio muerto determinado, el rendimiento volumétrico varía inversamente con la relación de compresión.

Según la temperatura de evaporación a la que tiene que trabajar la instalación, requiere que el compresor sea de:

ALTA TEMPERATURA desde + 10 °C a - 10 °C

MEDIA TEMPERATURA " 0 °C a - 20 °C

BAJA TEMPERATURA " -10 °C a - 30 °C

Aunque algunos fabricantes toman la temperatura de -15 °C. corno frontera, entre los compresores de alta o baja temperatura de evaporación.

Puede resultar peligroso emplear un compresor de alta temperatura con una temperatura de evaporación baja, ya que el funcionamiento en estas condiciones correrá el riesgo del insuficiente enfriamiento del motor eléctrico por los vapores fríos aspirados, dando como resultado el anormal y peligroso calentamiento del motor a pesar de la débil intensidad absorbida, intensidad que será excesivamente baja para que accione el protector térmico.

A la inversa, el empleo de un compresor de baja temperatura en alta temperatura de evaporación motivará a causa de ser insuficiente el motor, una sobrecarga del mismo con el resultado inmediato de un calentamiento anormal que provocará la acción intempestiva del protector térmico.

Los compresores que se utilizan en las máquinas frigoríficas se clasifican según el principio de su funcionamiento en:

a) Alternativos. b) Rotativos. c) Inverter d) Scroll e) De tornillo. f) Centrífugos.

En todos los compresores, salvo en los centrífugos, el vapor se comprime como consecuencia ce la disminución de su volumen. En los compresores centrífugos, el vapor se comprime bajo la fuerza centrífuga que se genera con la rotación de la turbina, y que por medio de los álabes impulsa e vapor desde el centro de la turbina a la parte periférica. El vapor, que entra con gran velocidad a difusor, reduce su velocidad y por lo tanto aumenta la presión.

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Además de la clasificación de los compresores por su principio de funcionamiento, ellos pueden ser clasificados también por sus distintas características tales como en:

Potencia frigorífica: a) Pequeños, hasta 12 KW. b) Medianos, de 12 a 120 KW. c) Grandes, más de 120 KW.

Refrigerantes: - CFC, HCFC, amoníaco, HFC, etc.

Temperaturas: a) Altas tempera., de 10 a -10°C b) Medianas, de -10 hasta -30°C c) Bajas, de -25 hasta -100°C

Etapas de compresión: - Una, dos o tres etapas.

Sistemas de lubricación: - Forzada o barboteo.

Accionamiento: a) Motor eléctrico. b) Motor de combustión interna. c) Máquina de vapor, etc.

Hermeticidad: a) Herméticos. b) Semiherméticos. c) Abiertos.

En dependencia de las condiciones de funcionamiento, potencia frigorífica, condiciones de explosión y otros parámetros, se elige en cada caso, el compresor más idóneo.

Tipos de compresores en función de su “hermeticidad” En las instalaciones frigoríficas encontraremos normalmente tres tipos de compresores

HERMETICOS.- Si todo el conjunto motor - compresor va dentro de una carcasa soldada sin accesibilidad, normalmente están instalados en equipos de pequeñas potencias, siendo de menor coste y ocupan menor espacio.

SEMIHERMETICOS.- Si el eje del motor es prolongación del cigüeñal del compresor y están en una misma carcasa accesible desde el exterior. Se utilizan en potencias medias y eliminan los problemas de alineamiento entre el motor y el compresor.

ABIERTOS.- Si el cigüeñal es accionado por un motor exterior al compresor. Se utilizan para medias y grandes potencias y son los más versátiles y accesibles.

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Los compresores herméticos pueden ser ALTERNATIVOS o de pistón, ROTATIVOS que a su vez pueden ser de paletas o de excéntrica, INVERTER, SCROLL, DE TORNILLO Y CENTRIFUGOS.

COMPRESOR ALTERNATIVO El mecanismo de compresión consta fundamentalmente de un cilindro ( parte fija) y un émbolo o pistón (parte móvil) que se desliza interiormente por el primero, es movido por un motor a través de una biela, que produce sobre el émbolo un movimiento alternativo. El émbolo absorbe, comprime, y expulsa el gas a través de las válvulas de admisión y escape.

Los segmentos colocados en el émbolo aseguran la estanqueidad entre éste y el cilindro, separando la alta presión reinante en el interior del cilindro, de la parte de baja presión reinante en el cárter.

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En los compresores pequeños en lugar de segmentos se utilizan pistones con ranuras, que aseguran la estanqueidad por las importantes perdidas de carga que sufre el gas al atravesarlas. A esta estanqueidad también colabora la película creada por el aceite de lubricación.

El émbolo o pistón es el elemento compresor, que reduce el volumen de gas contenido en el cilindro. El movimiento descrito por el pistón es por tanto alternativo, nombre que reciben este tipo de compresores.

El motor que acciona la biela es un motor eléctrico de inducción, monofásico o trifásico, con el rotor en jaula de ardilla. y amortiguado su movimiento a través de muelles. La carcasa inferior es a su vez el cárter del motor, conteniendo el aceite necesario para su lubricación. Todo el conjunto queda encerrado en una carcasa metálica formada por dos piezas de acero embutido y soldado por la zona de cierre, por lo que se denominan compresores de tipo hermético.

Cuando el eje del motor gira, una cazoleta situada en la parte inferior del mismo, recoge el aceite durante el giro, y por efecto de la fuerza centrífuga, lo hace subir hacia arriba a través de un canal existente en el interior de dicho eje; este aceite sale por la parte superior del eje, rociando las diferentes partes del compresor.

El refrigerante, entra en el compresor a través de la tubería de aspiración, a una temperatura más o menos fresca ya que los gases provienen del evaporador, y recorre las diferentes partes del compresor, hasta que entra en la cámara de compresión a través de la válvula de admisión, por lo que hace el efecto de refrigerar el compresor.

De no ser así, en la parte más caliente del compresor (parte superior) se alcanzarían temperaturas muy elevadas. Por este motivo se construyen este tipo de compresores de tal manera que prácticamente todas las partes del compresor están comunicadas con la aspiración.

Una vez comprimido el refrigerante, sale de la cámara de compresión a través de la válvula de escape, a otra cámara que hace efecto de silenciador de descarga, para insonorizar el compresor y evitar al mismo tiempo las vibraciones que pudieran ocasionar en la descarga del refrigerante. Con esta misma cámara silenciadora, se coloca una válvula de seguridad, ya que la presión en el interior de esta cámara, es la presión de alta del circuito.

No conviene inclinar o tumbar la unidad condensadora, donde va alojado el compresor, ya que el aceite podría escaparse a través de la tubería de aspiración, lo que provocaría el agarrotamiento del mecanismo de transmisión del motor, con su posterior quemado de las bobinas, o la perdida de rendimiento de la máquina, al ser una mezcla de aceite y refrigerante lo que circula por el circuito frigorífico de la misma. En este caso conviene dejar la unidad en su posición normal (12 horas aproximadamente) para que por gravedad el aceite retorne al cárter del compresor.

Los parámetros que caracterizan a un compresor alternativo son, el n° de cilindros, diámetro y carrera de los mismos, velocidad de rotación, relación de compresión y rendimiento volumétrico.

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COMPRESOR ROTATIVO DE PALETAS Los compresores rotativos pueden ser de paletas o de excéntrica, también llamados de rodillo

En los compresores de paletas y de rodillo, la compresión se produce por la reducción del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotativo, cuyo eje no coincide con el eje de la carcasa (ejes excéntricos ). En estos compresores rotativos no son necesarias válvulas de admisión, ya que como el gas entra de forma continua en el compresor, la pulsación de gas es mínima.

El compresor de paletas monta unas hojas rotatorias que se instalan a distancias iguales alrededor de la periferia de un rotor ranurado.

Compresor rotativo de paletas

La flecha del rotor está montada excéntricamente en un cilindro de acero, de manera que el rotor toca casi la pared del cilindro en un lado, estando ambos separados en este punto solamente por una película de aceite. En el punto opuesto a este, el claro entre el rotor y la pared del cilindro es máximo.

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Las paletas se mueven hacia dentro y hacia fuera, en forma radial en las ranuras del rotor al seguir el contorno de la pared del cilindro, debido a la fuerza centrífuga desarrollada por el rotor al girar.

El vapor de succión arrastrado al cilindro a través de las lumbreras de succión en la pared del mismo, queda atrapado entre dos paletas adyacentes. El vapor es comprimido al girar las paletas del punto de máximo claro del rotor, al punto de mínimo claro, y una vez comprimido es descargado por las lumbreras correspondientes.

COMPRESOR ROTATIVO DE RODILLO El compresor de rodillo emplea como su nombre indica un rodillo cilíndrico de acero, que gira sobre una flecha excéntrica montada concéntricamente en un rodillo.

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Compresor rotativo de rodillo

Debido a la excentricidad de la flecha, el anillo cilíndrico es excéntrico con el cilindro y toca la pared de éste en el punto de claro mínimo. Al girar la flecha, el rodillo se desliza alrededor de la pared del cilindro, en contacto con la pared y en el mismo sentido de la rotación de la flecha.

Una hoja empujada por un resorte, montada en una ranura de la pared del cilindro, hace contacto fuertemente con el rodillo en todo momento. La hoja se mueve hacia dentro y hacia fuera de la ranura del cilindro, siguiendo el rodillo conforme gira éste alrededor de la pared del cilindro.

La forma de comprimir el vapor de refrigerante, sigue los pasos que se muestran en las siguientes figuras.

COMPRESOR INVERTER Se trata de un compresor rotativo de C.A. que mediante un sistema electrónico, regula las revoluciones del motor a través de la frecuencia y hace que se adapten a las diferentes necesidades de la instalación, modulando el flujo de refrigerante en cada momento.

Cuando el local a enfriar está con la máxima carga de calor, el compresor estará rindiendo al 100 % de sus posibilidades, dando por ejemplo 6.000 Kcal/h; cuando el local está más frío el compresor rendirá mucho menos, dando únicamente por ejemplo 3.000Kcal/h, esto quiere decir que es un compresor de rendimiento variable, adaptándose a las necesidades ambientales.

La diferencia del sistema de control, para el resto de equipos que utilizan exclusivamente el termostato como dispositivo de control de temperatura, produciéndose lo que se llama sistema ( todo o nada ), es decir, que el equipo está funcionando al 100 % de sus posibilidades o está parado, no existiendo en este caso una opción intermedia. Con el sistema Inverter se consiguen unas temperaturas más homogéneas, y sin variaciones de temperatura apreciables en comparación con el resto de los equipos.

El principio de funcionamiento se basa en que para regular la capacidad de la instalación, se necesita un control de frecuencia con el fin de poder variar la velocidad de rotación del compresor.

La alimentación eléctrica proveniente de la red con la que se alimenta el aparato, se convierte en fuente de energía de corriente continua. La fuente de energía de corriente continua se reconvierte en fuente de energía de corriente alterna trifásica con frecuencia variable.

Cuando la frecuencia aumenta, la velocidad de rotación del compresor aumenta, lo que a su vez produce un aumento de circulación de refrigerante. Consiguiendo un mayor intercambio de calor.

Cuando la frecuencia disminuye, la velocidad de rotación del compresor disminuye, lo que a su vez produce una reducción de la circulación de refrigerante, consiguiéndose un menor intercambio de calor.

Debido a que el funcionamiento de estos sistemas varía con respecto a los empleados en los aparatos convencionales y su participación en el mercado es cada vez mayor, se está confeccionando un tomo que tratará exclusivamente sobre el funcionamiento y detección de averías en este tipo de instalaciones.

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COMPRESOR CENTRÍFUGO Las máquinas centrífugas, se crearon para obtener grandes capacidades de enfriamiento, y constan de un compresor centrífugo, que da nombre al conjunto, propulsado por un motor eléctrico, (aún cuando puede utilizarse también una turbina de vapor u otro tipo de motor de gas) un condensador y un evaporador.

El compresor centrífugo consiste esencialmente, en una o varias ruedas impulsoras, montadas sobre una flecha (eje) de acero y encerradas en una cubierta de hierro fundido.

El número de impulsores (turbinas) que puede montar depende principalmente de la magnitud de la presión que queremos desarrollar durante el proceso de compresión.

Los compresores de un solo impulsor se llaman de "una sola etapa o monoetapa", los de dos impulsores "de dos etapas o bietapa" etc.

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Las ruedas impulsoras rotativas son esencialmente las únicas partes móviles del compresor centrífugo y por tanto son la fuente de toda la energía impartida al vapor durante el proceso de compresión.

La acción del impulsor es tal, que tanto la columna estática como la velocidad del vapor, aumentan por la energía que se imparte al mismo.

La fuerza centrífuga aplicada al vapor confinado entre los álabes del impulsor y que gira con los mismos, causa la autocompresión del vapor en forma similar a la que se presenta con la fuerza de gravedad, que hace que las capas superiores de una columna de gas compriman a las inferiores.

Los compresores centrífugos son turbo máquinas o máquinas generadoras de flujo continuo, que transmiten la energía mecánica del motor al que van acoplados, al refrigerante que circula a su través. Las velocidades rotatorias comunes varían entre 3.000 y 8.000 r.p.m., usándose en algunos casos velocidades más altas.

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COMPRESOR SCROLL El compresor tipo Scroll también llamado de espiral, se asemeja al rotativo pero con grandes diferencias en cuanto a su mecanismo. El motor es del mismo tipo de los anteriores, sin embargo el mecanismo de compresión es totalmente distinto.

Consiste en dos piezas metálicas en forma de espiral llamadas volutas. La superior es fija, y la inferior esta accionada por el eje del motor, pero no describe un movimiento rotativo, sino que se trata de un movimiento giratorio de traslación.

Sección de la cámara compresor scroll de compresión

7.

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El centro del cojinete de la espiral y el centro del eje del cigüeñal del conjunto motriz están desalineados, lo que produce una excentricidad o movimiento orbital de la espiral móvil.

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Entre ambas piezas forman la cámara de compresión. El refrigerante entra en la cámara formada por las dos volutas, y es comprimido sucesivamente hasta que es expulsado.

Fases del ciclo

COMPRESOR DE TORNILLO El mecanismo de compresión lo componen dos rotores ó husillos, que giran el uno contra el otro, a través de dos ejes paralelos. Los rotores pueden ser endurecidos y no endurecidos.

Si el compresor está equipado con rotores endurecidos, el motor se puede conectar tanto al rotor macho como al hembra y el extremo del eje no utilizado se ciega con una tapa. En los rotores de diseño no endurecido, los motores solamente pueden acoplarse al rotor macho.

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Sobre el eje al cual se conecta el motor, va normalmente instalado un prensa del tipo de aro deslizante el cual sella el volumen interior del compresor de la atmósfera.

Estos compresores acostumbran a montar una válvula de retención, que evita el giro inverso de los rotores cuando se corta la alimentación eléctrica del motor. Dicha válvula de retención está controlada por la presión de aspiración interna del compresor, y de este modo durante el funcionamiento se mantiene abierta sin causar una innecesaria caída de presión en la aspiración del gas.

La capacidad del compresor puede regularse de manera continua desde aproximadamente el 10% hasta el 100% por medio de un sistema de corredera situado debajo de los rotores. Un pistón desplaza el sistema de corredera, estando influenciado por la presión del gas en el lado de descarga del compresor y por la presión del aceite de lubricación controlada por válvulas solenoide.

Hay compresores de tornillo que tienen además otro sistema de control, por medio del cual se puede controlar el sistema de relación de volumen. Ello significa que el compresor siempre funciona al máximo de su eficiencia, aún cuando la planta frigorífica esté sometida a variaciones en la presión de funcionamiento.

Estos controles son particularmente efectivos con el compresor trabajando al 100% y actúa como un tope mecánico de la corredera de capacidad antes mencionada. De este modo la corredera de capacidad adapta el tamaño de la puerta de descarga del gas, manteniendo en el compresor la misma relación de compresión que existe en la planta frigorífica entre el lado de descarga y el de aspiración.

La relación de volumen se puede regular de dos maneras: Regulación manual de la posición de la corredera: Esta se efectúa girando el vástago bajo el eje del rotor, y para ello es aconsejable seguir las instrucciones del fabricante.

Regulación automática: El tope de la corredera se desplaza o queda activada, por medio de la presión de aceite y las dos válvulas solenoides controladas por un transmisor de posición entre ambas piezas.

El compresor no puede contener los dos sistemas simultáneamente. En cuanto a la regulación automática diremos que el transmisor ó transductor de posición se utiliza para controlar a distancia ( control remoto ) la capacidad del compresor, por ejemplo, integrando interruptores electrónicos de límite dentro del control de max. y min., puede señalizarse la capacidad del compresor.

El sistema de regulación tiene como finalidad regular la relación de volumen interior del compresor, de manera que su relación de compresión sea igual a la relación de compresión entre la presión de condensación y la presión de evaporación de la planta frigorífica.

El sistema funciona interceptando la corredera de tope, y por medio de la corredera de regulación modificar el tamaño de la puerta de descarga del compresor. Esta modificación del tamaño de la puerta de descarga, aumenta o disminuye la cámara de compresión y consecuentemente la relación de compresión.

El sistema regulador de capacidad regula la capacidad del compresor mediante el suministro o el vaciado del aceite del cilindro de capacidad. El sistema está conectado a la presión de aceite en el ramal (B), y el aceite fluye hacia atrás el cilindro a través del ramal (A). El ramal (C) está conectado al cilindro de capacidad.

El propósito de estas válvulas es el de proporcionar un movimiento regular al pistón de capacidad, adaptándolo a las condiciones de funcionamiento. Cuando los vástagos se giran en el sentido de las agujas del reloj, el flujo de aceite se reduce.

Las dos válvulas solenoide son una NC (normally closed) y otra NO (normally open), lo cual significa que para tener el paso abierto la bobina no necesita recibir energía.

Para describir básicamente su funcionamiento diremos que a capacidad constante ambas solenoides están cerradas, ya que una recibe tensión y la otra no. Cuando la capacidad está subiendo, la válvula solenoide normalmente cerrada recibe tensión, con lo que las dos solenoides quedan entonces con tensión. Una solenoide abre el paso del aceite al cilindro de capacidad, y la otra solenoide se mantiene cerrada.

Cuando la capacidad está bajando, la tensión de ambas solenoides queda cortada. Con ella una válvula solenoide cierra y corta el paso de aceite al cilindro de regulación, y la otra solenoide abre y permite que el aceite salga del interior del cilindro, debido a la fuerza del resorte.

Cuando el compresor se detiene, se corta la tensión en ambas solenoides. El pistón de capacidad se desplaza hasta la posición del 0%, y el compresor queda descargado para el próximo arranque.

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Para reducir el nivel sonoro de los motores eléctricos, estos a menudo están equipados con palas de ventilador de forma especial, que obligan a que el motor gire en un determinado sentido, por consiguiente es esencial que el sentido de giro recomendado para el motor, sea el mismo que el del compresor.

El sentido de giro del compresor difiere según la transmisión se efectúe en el rodillo macho ó hembra, y normalmente está indicado por medio de una flecha moldeada en el interior de la tapa de aspiración del compresor.

El aceite de refrigeración es una parte vital en este tipo de compresores, ya que no solamente efectúa su lubricación, sino que también evita la entrada de partículas abrasivas en los cojinetes de los rotores, por lo que es muy importante realizar periódicamente análisis del aceite y para ello es conveniente tomar una muestra en una botella limpia, aproximarla a una fuente de luz, y valorar la calidad de esta muestra, comparándola con otra muestra de aceite nuevo y limpio de la misma marca y grado.

Bajo un análisis visual el aceite tiene que ser claro y brillante, no contener particulas visibles, y notar su viscosidad, suavidad y engrase al frotar una gota entre los dedos. Si al realizar el análisis visual surgen dudas, se puede optar por el cambio total del aceite y del filtro ó filtros de aceite, o bien enviar la muestra tomada a un laboratorio.

1.3.2. VÁLVULAS Y LLAVES DE SERVICIO (válvulas de intervención rápida)

Los compresores de pequeña potencia salen de fábrica con el tubo de servicio sellado herméticamente, en el caso de querer tener acceso a la instalación tendremos que instalar una válvula de intervención rápida que se ajuste a la medida del tubo de servicio, en el mercado encontraremos diferentes válvulas de intervención rápida que se acoplan a través de diferentes calzas a tubos de 3/16", 1 / 4 ", 5/16" y 3/8", o bien exclusivas para un solo diámetro de tubo.

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La válvula consta de dos partes que abrazan al tubo y se fijan a través de 1 ó 3 tornillos según el tipo de válvula, hasta que esta no tenga movimiento giratorio.

Seguidamente instalaremos la manguera del manómetro de baja a la boca de toma de presión de la válvula y pincharemos el tubo con el clavo central que tiene acceso al exterior, a través de una llave "alíen". Para leer la presión existente en la zona, solo bastará aflojar el clavo central y realizar la lectura de presión.

En caso de querer recargar de refrigerante una instalación, sólo bastará abrir la llave del puente de manómetros, introducir el refrigerante y comprobar que el funcionamiento de la instalación es el correcto. Una vez finalizada la intervención se tendrá que entrar el clavo al máximo para evitar posibles fugas de refrigerante, y seguidamente retirar la manguera de carga dejando la válvula instalada con un tapón equipado con junta tórica.

Realmente el cometido prioritario de esta válvula es el de poder dar un diagnóstico de la avería a través de las presiones detectadas en los circuitos de alta y baja presión, de seguir la reparación instalaríamos válvulas de servicio fijas del tipo obús, bien para ir soldadas ó roscadas a través de una tuerca de unión.

Válvulas de aspiración y de descarga Los compresores herméticos, semi herméticos, y abiertos de mediana y gran potencia acostumbran a llevar instaladas válvulas de servicio tanto en la aspiración como en la descarga, tal como se muestra en la figura.

Estas válvulas constan de un cuerpo de latón estampado y un vástago o eje de forma especial de latón o acero, susceptible de deslizarse dentro del cuerpo de la válvula mediante un paso de rosca; este vástago termina en una cabeza prismática cuadrada, a la que se aplica una llave de maniobra para hacerlo girar. En el otro extremo hay una expansión en forma de dos troncos de cono unidos por sus bases mayores. Las superficies laterales de estos dos troncos de cono, se adaptan perfectamente a dos asientos cónicos, permitiendo, por la maniobra del vástago, dirigir el paso de refrigerante.

Una tuerca de presión tiene la misión de apretar la estopada del vástago en el lado del prisma de maniobra para asegurar la hermeticidad del conjunto.

Ciertas válvulas de servicio están provistas de 2 orificios para la toma de presión, en el segundo orificio podría ir instalado algún componente que dependiera de esta presión como elemento de control, por ejemplo, un presostato de baja presión.

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En los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, además de las válvulas de control automáticas operadas por presión, por temperatura o eléctricamente, también se utilizan válvulas manuales, de las cuales hay una variedad ilimitada de tipos y formas y hechas de diferentes materiales. Estas válvulas son de tipo totalmente cerradas o totalmente abiertas.

Los cuerpos de las válvulas pueden ser de fundición, forjados, o maquinados de barras. Los materiales que se utilizan para la fabricación de válvulas manuales para refrigeración son: acero, bronce, latón y cobre.

Las conexiones pueden ser: roscadas (Flare, F.P.T.), soldables (con o sin extensión) y bridadas.

Por su forma, las válvulas manuales pueden ser de globo, de esfera, de diafragma, de ángulo, de retención, de acceso, pinchadoras, etc.

En un sistema de refrigeración o aire acondicionado, se puede instalar cualquier cantidad de válvulas manuales, tantas como lo permita el tamaño del sistema o la caída de presión. Algunas de las características que se requieren en las válvulas manuales son: confiabilidad, baja caída de presión, diseño a prueba de fugas, materiales compatibles con el refrigerante y el aceite.

En los sistemas de refrigeración las válvulas manuales se instalan en puntos claves, y sirven no sólo para regular el flujo de líquido, sino también para aislar algún componen- te o parte del sistema para darle mantenimiento, sin tener que interrumpir otros componentes o accesorios. El diseño de la válvula deberá ser tal, que sus superficies sellantes no se distorsionen o se desalineen con los cambios de temperatura, la presión y el esfuerzo de la tubería a la que está conectada. Las superficies sellantes (asientos) deberán ser de diseño y materiales, tales que la válvula permanezca cerrada herméticamente, por un período de servicio razonable.

A continuación se describen e ilustran los tipos principales de válvulas manuales, indicando sus principales características y aplicaciones.

Válvulas de Paso

Su función principal es controlar el flujo de líquido y la presión. Las válvulas de paso instaladas en un sistema, deben estar totalmente abiertas o totalmente cerradas. Se utilizan para aislar componentes en el sistema. Las válvulas de paso que más comúnmente se utilizan en refrigeración, son las de tipo globo. Existen dos tipos de válvulas de globo: con empaque y sin empaque. Las válvulas de paso deben ser de un diseño que evite cualquier fuga de refrigerante. En la figura 8.1, se muestra una válvula de paso típica con empaque, con diseño de globo, recta, y en la figura 8.2, se muestra una válvula de globo angular. Puesto que los refrigerantes son difíciles de retener, las válvulas con empaque generalmente están equipadas con tapones de sellamiento. Algunos de estos tapones están diseñan para que al quitarlos, sirvan de herramienta para abrir o cerrar la válvula.

Figura 8.1 - Válvula de paso tipo globo típica.

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En la figura 8.3, se muestra una válvula de paso con diseño de globo sin empaques, normalmente conocidas como válvulas de diafragma. A continuación, examinaremos con más detalle los componentes de las válvulas de globo.

Cuerpo - Es la parte más grande de la válvula. Actúa como la porción de la válvula que contiene la presión. En la válvula de globo que se muestra, un armazón separa la entrada y salida del cuerpo de la válvula.

Cualquier falla en el cuerpo puede causar que pare el sistema, o posiblemente una pérdida total. Consecuente- mente, el cuerpo debe tener un diseño que cumpla con los códigos y normas de seguridad existentes. El diseño debe soportar variaciones en la presión y temperatura del sistema. Debe evaluarse la resistencia a un ataque químico o a la corrosión, tanto en el interior como en el exterior.

Figura 8.2 - Válvula de paso tipo globo angular.

Al diseñar los cuerpos de las válvulas de paso, se considera generalmente un valor de 5; esto es, el cuerpo debe resistir 5 veces la presión de diseño sin fallar. Por ejemplo, una válvula clasificada para 400 psi (2,860 kPa), no debe fallar abajo de 2,000 psi (13,890 kPa).

Los materiales con que se fabrican los cuerpos de las válvulas de paso para refrigeración son variados. Para refrigerantes halogenados, generalmente se usan de bronce fundido, de latón forjado, de barra de latón maquinada y de barra de acero maquinada. Para amoníaco, se hacen generalmente de hierro gris fundido (semi-acero) o de hierro dúctil (nodular). Las válvulas soldables se hacen parcial o totalmente de acero, esto permite que la válvula sea soldada directamente a la línea.

Figura 8.3 - Válvula de paso tipo globo sin empaque (tipo diafragma). Figura 8.4 - Diferentes tipos de cajas de empaques.

Bonete - El bonete al igual que el cuerpo, es un componente para contener la presión. Dentro del bonete están contenidos el vástago y todos los componentes sellantes alrededor del vástago.

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Los bonetes pueden ser atornillados (figura 8.1) o rosca- dos (figura 8.3). Esta designación se refiere al método de fijarlo al cuerpo de la válvula. Los diseños roscados se usan generalmente en válvulas hasta de una pulgada (25.4 mm). Los bonetes atornillados, como su nombre lo implica, utilizan tornillos para fijarlos al cuerpo. General- mente se usan cuatro tornillos, aunque pueden ser más.

Para refrigerantes halogenados, el material más común es el latón forjado. Para amoníaco el material empleado es el hierro, ya sea fundido, dúctil o maquinado de barra.

Vástago - Esta es la parte mediante la cual se opera la válvula. Este transmite una fuerza que imparte movimiento al disco del vástago, cerrando o abriendo la válvula. Puede ser operado por una llave (figura 8.1) o por un volante (figura 8.3). La clase de vástagos mostrados en estas figuras son del tipo que se elevan; esto es, al abrir la válvula el vástago sube. Al cerrar la válvula, el vástago baja hacia el cuerpo de la misma. Existen válvulas que emplean un sistema con vástago que no se eleva externamente, y se les llama simplemente diseños de vástago no saliente.

Los materiales con que se fabrican los vástagos son de suma importancia, deben ser resistentes a la corrosión para que en cualquier momento que se requiera abrir o cerrar la válvula, el vástago no se pegue.

Para refrigerantes halogenados, los vástagos salientes se fabrican de latón o hierro, con un recubrimiento de cromo o níquel. Para uso en amoníaco, en algunos casos se rolan en frío con recubrimiento de acero; aunque el material preferido es el acero inoxidable, por su excelente resistencia a la corrosión.

Caja de Empaques - En las válvulas de paso con empaque, éste es el término general que abarca todas las partes requeridas para sellar el vástago y evitar fugas de refrigerante.

Se utilizan varios arreglos para sellar el vástago. En la figura 8.4 se muestran las tres variaciones de caja de empaques más comunes. Dos se pueden llamar empaques convencionales, mientras que una utiliza sellos a base de anillos "O".

Figura 8.5 - Diferentes tipos de conexiones de válvulas de paso.

Al cambiar los empaques o anillos "O", asegúrese de haber reducido la presión del sistema hasta 0 psi (101.3 kPa). Algunas válvulas se fabrican con vástago con asiento superior (doble asiento), lo que permite reempacar las válvulas bajo presión en la línea (ver figura 8.1). Debe saberse qué tipo de empaque tiene la válvula antes de proceder a reempacar.

Los empaques se pueden fabricar de una amplia variedad de materiales: asbestos grafitados, asbestos impregnados de teflón, trenza de teflón, teflón, etc.

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Los anillos "O" y empaques de hule se han llegado a utilizar también como material de empaque.

Si se detecta una fuga en el área del empaque, intente apretar el opresor. Si esto no resuelve el problema, entonces se necesita cambiar el empaque o los anillos "O".

Algunas veces como reparación temporal, puede agregarse un poco de aceite de refrigeración al empaque o a los anillos "O". Sin embargo, esto debe considerarse temporal y el sello debe repararse.

En las válvulas de paso sin empaques (tipo diafragma), el vástago no va empacado, ya que el sello contra fugas lo hacen los diafragmas, mismos que a su vez sirven para transmitir el movimiento al disco del asiento, para que abra o cierre la válvula.

Configuración de la Conexión - Este es un término general que designa cómo se va a fijar la válvula a la tubería del sistema. Estas configuraciones varían con el diseño de la válvula. En la figura 8.5 se muestran diferentes tipos de configuraciones de conexiones, tanto para refrigerantes halogenados, como para amoníaco.

Las conexiones integrales son las que llevan maquinados los extremos del cuerpo de la válvula, figura 8.5 A, B, C, D, y E. En esta última, a la conexión para brida se le pueden unir bridas removibles por medio de tornillos y tuercas, figura 8.5 G, H, I y J. Las extensiones soldables de tubo de cobre, se utilizan generalmente en válvulas de paso soldables, en las que un exceso de calor pudiera dañar alguna de las partes internas (figura 8.5 F).

Las válvulas de paso convencionales pueden ser de diseño integral o con bridas. La gran mayoría de válvulas de paso son de globo. Donde sea posible y lo permita la configuración de la tubería, se puede usar una válvula angular. El tipo de válvula de ángulo recto ofrece menos resistencia al flujo (menor caída de presión).

Asientos - Los asientos en las válvulas de paso empacadas, pueden ser sólidos o de piezas múltiples, con asiento sencillo o doble, figura 8.6. Al asiento de piezas múltiples, se le conoce también como disco giratorio y se compone de varias piezas, con el objeto de que al cerrar la válvula, el disco se alinee solo, sin girar, haciendo el sello sobre el asiento del cuerpo de la válvula. Figura 8.6 -Asientos de válvulas de paso empacadas. (A) de múltiples piezas y (B) vástago sólido.

El asiento sólido se maquina completo al vástago y, generalmente, este tipo de asiento se usa en válvulas pequeñas de hasta una pulgada (25.4 mm).

Los materiales que se usan en los asientos para cerrar la válvula, pueden ser acero, plomo (babitt), nylon o teflón.

El teflón se ha vuelto más popular gracias a su facilidad para cerrar. En válvulas con asiento de teflón, debe tomarse la precaución de no sobre apretar al cerrarla.

El teflón fluye en frío, así que tenga cuidado.

Los asientos de las válvulas de paso con diafragma, también son de piezas múltiples (figura 8.3), y el material sellante, generalmente, es de nylon.

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Instalación - Se recomienda que las válvulas de paso se instalen con la presión debajo del asiento. Esto proporciona una acción limpiadora, que mantiene al asiento libre de partículas extrañas. Las válvulas funcionan mejor en posición normal, con el vástago hacia arriba. Cualquier otra posición del vástago, desde vertical hasta horizontal, es satisfactoria y es un compromiso. Instalar una válvula con el vástago hacia abajo, no es una buena práctica.

En esta posición invertida, el bonete actúa como una trampa para el sedimento, lo que puede cortar y dañar el vástago. Dicha posición para una válvula en una línea de líquido sujeta a temperaturas de congelación, es mala, porque el líquido atrapado en el bonete puede congelarse y romperlo.

Válvulas de Retención Este tipo de válvulas se utilizan en los sistemas de refrigeración, para evitar que refrigerante (en forma líquida o gaseosa) y el aceite fluyan en sentido contrario. Estas válvulas sólo permiten el flujo de refrigerante y aceite en un sólo sentido.

Las hay de muchas formas y tamaños, para aplicaciones desde refrigeración doméstica hasta industrial, incluyendo aire acondicionado y bombas de calor.

Su aplicación es muy variada. Algunos tipos de válvulas de retención se utilizan en líneas de succión, para evitar que se regrese refrigerante o aceite al evaporador u otros dispositivos, donde pudiera condensar o alojar durante los ciclos de paro. Con frecuencia se utilizan en instalaciones de evaporadores múltiples, conectados a una sola unidad de condensación y los evaporadores a diferentes temperaturas.

Algunos sistemas de bombas de calor utilizan dos válvulas de retención, en combinación con dos válvulas de termo expansión, para que opere una u otra cuando se invierta el ciclo de refrigeración a calefacción o viceversa. (Ver figura 7.18).

Las válvulas de retención también se utilizan en algunos sistemas de deshielo por gas caliente.

Una de las aplicaciones más comunes, tanto en refrigeración comercial como industrial, es en la línea de descarga (gas caliente), entre el separador de aceite y el condensador, con el objeto de evitar que en los ciclos de paro o en los cambios repentinos de presión, se regrese refrigerante al separador de aceite y se condense, sobre todo en lugares de baja temperatura ambiente.

Por su construcción, las válvulas de retención pueden ser de disco, de esfera o de pistón. También operan de diferentes maneras, algunas usan un imán o un resorte para mantener la válvula contra el asiento. Otras se montan de tal forma, que el peso mismo de la válvula, la mantiene contra el asiento.

Los materiales de construcción del cuerpo de la válvula pueden ser bronce fundido, latón forjado y fierro fundido.

Los bonetes pueden ser de latón forjado; la barra de acero o latón maquinado o de fierro fundido. Estos bonetes van unidos al cuerpo de la válvula ya sea mediante tornillos (figura 8.7) o pueden ser roscados (figura 8.8) .

Figura 8.7 -Válvulas de retención de globo tipo de pistón operadas por resorte, A - recta y B - angular, con bonete atornillado.

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Las válvulas de la figura 8.7, pueden utilizarse tanto en la línea de descarga, como en la línea de succión. Este tipo de válvulas, por lo general son de conexiones soldables que van desde 7/8" (22.2 mm) hasta 3-1/8" (79.4 mm).

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Figura 8.8 -Válvula de retención de globo tipo pistón, operada por resorte, inclinada, con bonete roscado.

Pueden desarmarse para soldarlas, pero se recomienda que no se instalen con el bonete hacia abajo. Las válvulas de la figura 8.8, son del tipo que se utiliza en la línea de succión en los evaporadores más fríos, en sistemas de evaporadores múltiples.

Esta válvula de retención debe de tener el asiento fuertemente apretado y debe abrir fácilmente. Si la válvula es muy pequeña o si abre con dificultad, funcionará como un dispositivo de expansión y ocasionará demasiada caída de presión. El resultado será una pobre refrigeración en el evaporador más frío.

En la figura 8.9 se muestra una válvula de retención pequeña con conexiones roscadas flare, de las que se utilizan en las bombas de calor. Se pueden instalar en cualquier posición. Su construcción es de latón y el asiento es de hule sintético.

Figura 8.9 -Válvula de retención recta tipo pistón, para sistemas pequeños.

Figura 8.10 - Válvula de retención de globo tipo de pistón con bonete roscado (amoníaco).

En la figura 8.10, se muestra una válvula de retención para uso en refrigeración industrial con amoníaco. El cuerpo es de fundición de fierro dúctil, el bonete puede ser roscado, como el que se muestra de acero, o atornillado de fierro dúctil. Las conexiones pueden ser de rosca hembra, como la de la figura, o pueden ser conexiones para brida. Son del tipo de pistón, pero además, el vástago permite levantar manualmente el pistón para abrir la válvula en contra de la presión de la línea, e invertir el flujo.

Estas válvulas deben de instalarse en posición horizontal, con el bonete hacia arriba.

Otro tipo de válvula de retención para uso en refrigeración industrial, es la que se muestra en la figura 8.11. Se trata de una válvula de disco, y su aplicación más común es en la línea de gas caliente, para evitar el regreso de refrigerante al separador de aceite.

Las válvulas de retención en general, pueden ser una fuente de ruido en un sistema de refrigeración, al abrir o cerrar, con un ruido o golpe metálico. También hay ruido asociado con la operación ineficiente de la válvula. Si la válvula no cierra completamente al invertirse el flujo, se podrá escuchar un ruido como martilleo. Actualmente, las válvulas se diseñan para reducir este problema del ruido. Figura 8.11 - Válvula de retención tipo disco con conexiones bridadas.

Válvulas de Servicio En los sistemas de refrigeración, los técnicos de servicio deben estar familiarizados con las válvulas manuales de servicio. Estas válvulas le permiten sellar partes del sistema mientras conectan manómetros, se carga o descarga refrigerante o aceite, se mete un vacío, etc.

Existen varios tipos de válvulas de servicio. Dichas válvulas pueden tener volantes en sus vástagos, pero la mayoría requieren de una llave para girarlos. Los vástagos de las válvulas son hechos de acero o de latón, mientras que el cuerpo está hecho de latón o fierro forjado. Por lo general, son del tipo empacado.

Las válvulas de servicio pueden ser de dos tipos: válvulas de servicio para compresor, o válvulas de servicio para tanque recibidor.

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Válvulas de Servicio Para Compresor - Los compresores abiertos y semi-herméticos, generalmente vienen equipados con válvulas de servicio. Estas válvulas van atornilladas al cuerpo del compresor, una en la succión y otra en la descarga. Dependiendo del tamaño del compresor, pueden ser de dos o de cuatro tornillos. En la figura 8.12, se muestran dos válvulas típicas de servicio para compresor.

Figura 8.12 - Válvulas de servicio para compresores

abiertos y semiherméticos de 4 y 2 tornillos.

Algunos compresores herméticos también usan válvulas de servicio, pero éstas no van atornilladas, sino soldadas a la succión y descarga del compresor, como se muestra en la figura 8.13.

Las válvulas de servicio para compresor son de doble asiento, fabricadas de tal forma que el vástago sella contra el asiento, ya sea que esté totalmente cerrado o totalmente abierto.

En sistemas con refrigerantes halogenados, hay válvulas de servicio de uso común de una vía, y de dos vías. Las válvulas de "dos vías" tiene dos puertos, uno puede estar abierto mientras que el otro está cerrado, o ambos pueden estar abiertos.

Figura 8.13 - Válvula de servicio para compresor hermético, soldable.

Figura 8.14 - Diseño típico de una válvula de servicio para compresor.

La válvula de dos vías, usualmente cierra el flujo de refrigerante en el sistema, cuando el vástago es girado totalmente en el sentido de las manecillas del reloj. Cuando el vástago es girado totalmente en el sentido contrario de las manecillas del reloj, cierra el puerto de servicio. Cuando el vástago es girado a un punto intermedio, ambos puertos están comunicados, permitiendo que fluya el refrigerante como se muestra en la figura 8.14. En esta figura, el número 1 es la conexión de servicio, el 2 es la conexión a la línea de refrigerante, y el número 3 es la conexión al compresor. La conexión a la línea puede ser roscada (flare) o soldable.

La posición "B" es la normal cuando la unidad está operando. En esta posición se puede quitar o poner el manómetro, o el tapón, sin pérdida de refrigerante. También se puede conectar la manguera del múltiple, y es posible reempacar la válvula, sin interrumpir el servicio.

La posición "C" se usa cuando se desea medir la presión, cargar refrigerante, hacer vacío, etc., sin interrumpir la operación.

En la posición "A" (válvula cerrada), es posible desconectar y retirar el compresor del sistema, sin pérdida de refrigerante.

Válvula de Servicio Para Tanque Recibidor En sistemas con refrigerantes halogenados, se conoce este tipo de válvulas más comúnmente como "Válvulas de Ángulo".

En la figura 8.15, se muestran algunas de estas válvulas.

Están diseñadas para varios otros usos, además de su aplicación en tanques recibidores. Cuando se instalan adecuadamente, proporcionan acceso al sistema para servicio. Se fabrican de doble asiento, igual que las de compresor, y con asiento sencillo.

Los materiales con que se fabrican los cuerpos de estas válvulas son variados; los hay de latón forjado, fierro forjado, maquinados de barra de latón o de acero. Generalmente son del tipo empacado.

Figura 8.15 - Válvulas de servicio de ángulo, de asiento sencillo y doble

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Los materiales con que se fabrica el vástago son, normalmente, acero inoxidable o acero con un recubrimiento de níquel o cromo. Los hay de asiento sencillo o de doble asiento.

La caja de empaques consiste, generalmente, de la tuerca opresora, anillos "O" y rondanas de acero o latón.

Sus conexiones inferiores pueden ser roscadas para tubo (F.P.T.) o soldables, con o sin extensión de cobre. Estas últimas, permiten que sean soldadas con plata, sin temor a que se dañe el empaque.

La conexión lateral también puede ser roscada (flare) o soldable, con o sin extensión de cobre. En las de doble asiento, el puerto de servicio es de 1/4" flare.

En las figuras 8.16 y 8.17, se muestran dibujos ilustrando las partes internas de una válvula de ángulo con asiento sencillo, y otra de doble asiento, respectivamente.

Figura 8.16 - Válvula de ángulo de asiento sencillo.

Figura 8.17 - Válvula de ángulo de doble asiento.

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de codo.

La aplicación principal de este tipo de válvulas, es en tanques recibidores de refrigerante líquido, los cuales llevan dos de estas válvulas. Una va ubicada sobre el tanque, después del condensador (válvula de entrada), y la otra se ubica sobre el recibidor, antes de la línea delíquido (válvula de salida). Estas dos válvulas permiten al técnico desconectar el tanque recibidor del sistema, cargar refrigerante en forma líquida, colectar todo el refrigerante del sistema en el recibidor (pump down), etc. Algunos recibidores están equipados con una sola válvula de servicio, la de salida, con la entrada en forma de una conexión ordinaria

Cuando se vaya a abrir una válvula de cualquier tipo de los mencionados hasta ahora, quite el tapón sellador - si lo tiene - y afloje una vuelta la tuerca opresora. Enseguida, limpie el vástago antes de girarlo. Es buena práctica primero abrir ligeramente, no más de 1/8 de vuelta. Esto evita un golpe de presión, el cual puede dañar mecanismos, manómetros, salpicar aceite en cantidades anormales o inclusive, perjudicar al técnico. Otro propósito al abrir ligeramente, es evitar que la válvula se "congele" contra su asiento. Esta condición, algunas veces conduce a que se rompan los vástagos. Para abrir ligeramente el vástago, es preferible hacerlo con una llave fija (tipo española), en lugar de la "matraca". Esto con el fin de que la válvula pueda cerrarse rápidamente, en caso de ser necesario.

Apriete la tuerca opresora y coloque el tapón.

Asegúrese que el vástago de la válvula esté limpio, antes de girarlo hacia adentro. Un vástago de válvula sucio, rayado u oxidado, arruinará el empaque de la válvula. Los vástagos tienden a oxidarse. Siempre limpie y lubrique un vástago antes de girarlo.

Una buena manera de reducir esta corrosión, especialmente en lugares húmedos, es llenar el cuerpo de la válvula con aceite limpio y seco para refrigeración, antes de reemplazar el tapón cada que se usa la válvula de servicio.

Las válvulas de servicio en instalaciones comerciales e industriales, deben mantenerse en buenas condiciones.

El técnico puede hacer tres cosas para asegurar un buen servicio y prolongar la vida útil de la válvula.

1. Girar siempre el vástago con la herramienta adecuada. 2. Mantener el empaque de tal manera que la válvula no fugue. 3. Lubricar la rosca de las conexiones para manómetro cada vez que las use.

Ocasionalmente, después de un período de uso, las válvulas de servicio deberán ser reemplazadas. Con el uso frecuente, la rosca para tubo y manómetro se puede gastar y fugar. Es posible eliminar este problema si a las conexiones que se insertan en este puerto, se les da un recubrimiento delgado de soldadura.

En ocasiones se va a encontrar con válvulas de servicio en tan malas condiciones, que ya no sean útiles. En dichos casos, remueva o aisle el refrigerante en otra parte del sistema, y cambie la válvula.

Cuando instale un tapón en el puerto de servicio de una válvula de compresor, apriételo firmemente. Nunca apriete un tapón frío en una válvula caliente. Esto puede resultar en el congelamiento del tapón con su asiento.

Si el tapón está "congelado" en la válvula de servicio, puede aflojarse calentando con la flama de un soplete por fuera del cuerpo de la válvula. Tenga cuidado de no sobrecalentar. Este calor causará que el cuerpo de la válvula se expanda y que afloje el tapón.

Válvula de Acceso (de Pivote) Los sistemas de refrigeración herméticos, también conocidos como unidades selladas, normalmente no tienen válvulas de servicio en el compresor. En su lugar, tiene un tubo de proceso o de servicio, al cual se le puede instalar una conexión o válvula de acceso para operaciones de servicio. Generalmente, estas válvulas se retiran cuando se ha completado el trabajo o servicio.

Las válvulas de acceso en los sistemas herméticos tienen varios propósitos:

1. Medir la presión interna. 2. Cargar o descargar refrigerante. 3. Agregar aceite. 4. Evacuar el sistema.

Otras formas de tener acceso a un sistema hermético, es mediante adaptadores al tubo de proceso y mediante válvulas perforadoras. En este capítulo, sólo se verán las válvulas de acceso de pivote; pero se mencionarán brevemente las otras dos.

El tubo de proceso que algunos fabricantes de equipos dejan en el compresor, es el que ellos utilizan para hacer vacío y probar y cargar la unidad nueva. Este tubo puede ser usado por el técnico para efectuar un servicio, soldándole una extensión y montando un adaptador, montando una válvula perforadora o creándole un abocinamiento para conectar una válvula de acceso.

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En la figura 8.18 se muestra como se monta el adaptador.

En este caso, no es necesario soldar una extensión ni hacerle el abocinado (flare). Se corta el extremo del tubo de proceso que está sellado, para dejar escapar el refrigerante, y se monta el adaptador de acuerdo a las instrucciones. Después de hacer el servicio y cargar nuevamente el refrigerante, se sella el tubo utilizando una herramienta prensadora ("pinchadora"). Se quita el adaptador y se suelda el extremo del tubo de proceso.

Figura 8.18 - Adaptador para tubo de proceso. asiento. En la figura 8.19, se muestran dos tipos de válvulas perforadoras, una forma muy conocida de tener acceso al sistema. Estas pueden montarse en el tubo de succión o el de descarga, y también en el de proceso.

Existen dos tipos: atornilladas (A) y soldables (B). Se deben montar en un tramo de tubo recto y redondo. Una vez instaladas, se coloca la válvula de servicio, cuyo vástago en forma de punta de desarmador, encaja perfectamente en la cabeza de la aguja perforadora. Al girar el vástago en el sentido de las manecillas del reloj, la aguja perfora el tubo.

Figura 8.19 - Válvulas perforadoras típicas. (A) atornillada, (B) soldable.

Las válvulas de acceso más comúnmente utilizadas en los sistemas de refrigeración, son las de pivote o válvulas de núcleo. Este tipo de válvulas son similares a las que se usan en las llantas de los automóviles, como la que se muestra en la figura 8.20.

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e.

Figura 8.20 - Válvula de acceso de pivote.

Normalmente, el cuerpo de este tipo de válvulas se fabrica de barra hexagonal de latón, aunque también se hacen de acero o aluminio. El núcleo es de acero y el empaque es de material compatible con los refrigerantes y el aceit

El puerto de acceso (superior) la mayoría de las veces va a ser de 1/4" con rosca flare (SAE).

Las conexiones inferiores son las que varían, y se fabrican con rosca para tubo FPT macho de varias medidas, como la mostrada en la figura 8.21 (A). Si no desea utilizarse la rosca de la conexión inferior, el orificio está maquinado para aceptar conexiones de diámetro exterior (ODS) de tubos de cobre de varias medidas. Este tipo de válvula de acceso, es la que comúnmente se utiliza en las válvulas de servicio de los compresores, tanto de succión como de descarga. También se emplea en los filtros deshidratadores del tipo recargable de bloques desecantes. Ambos accesorios originalmente traen un tapón macho, el cual se reemplaza por la válvula de acceso. "A"

Se fabrican también en conexión inferior soldable (B), y al igual que en todas las demás, también se puede usar el puerto inferior para soldar tubo de cobre de diferentes medidas.

"B"

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"C" Otro tipo de válvula de acceso se fabrica con la conexión inferior soldable en forma escalonada (C), para diferentes diámetros de tubo de cobre.

El otro tipo de válvula de acceso es la que se muestra en la figura 8.21 (D), la cual ya viene con una extensión de tubo de cobre, para facilitar la soldadura al instalarla al sistema.

Figura 8.21 - Diferentes tipos de conexiones de válvulas de acceso tipo pivote.

Es importante mencionar que cuando se vaya a soldar una válvula de acceso al sistema, ya sea con bronce o soldadura de plata, se debe remover el núcleo, para evitar que éste se dañe por el calor. Este núcleo debe reponerse hasta que esté fría la válvula. Todos los tipos de válvulas de acceso vienen con su tapón, el cual trae un anillo "O" de neopreno para sellar en caso de una fuga.

1.3.3. COMPLEMENTOS DEL SISTEMA Resistencia de cárter Esta resistencia se utiliza en aquellos casos en que la unidad exterior va a estar expuesta a temperaturas muy bajas, y se utiliza por un doble motivo:

Si la temperatura del ambiente exterior es muy baja, el aceite del cárter del compresor está muy viscoso ya que la viscosidad varía con la temperatura, y al arrancar el compresor no se repartiría muy bien por todas sus zonas internas quedando algunas partes de su mecanismo con lubricación deficiente, que a la larga acortan considerablemente la vida del compresor.

El gas refrigerante contenido en el interior del compresor en reposo, al estar expuesto a una temperatura muy baja, se condensará y pasará a estado líquido, pudiendo ser aspirado por el compresor en el momento del arranque, produciéndose el llamado "golpe de líquido".

Para solucionar este problema se coloca alrededor del cárter del compresor una resistencia eléctrica que aún siendo de muy bajo consumo (su valor puede oscilar entre 80 y 300 W, en función de la potencia del compresor), es suficiente para mantener la viscosidad del aceite en un grado aceptable antes del arranque del compresor, y evitar la existencia de refrigerante líquido en el interior del mismo. Debido al bajo valor de la resistencia, se suele instalar conectada permanente-mente a la red.

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Eliminadores de vibraciones

Los eliminadores de vibraciones están formados por un tubo metálico flexible ondulado de acero inoxidable, o de una aleación de cobre, cuyas ondas paralelas se extienden en un tubo soldado de extremo a extremo.

Este tubo flexible ondulado se recubre de un tejido de hilo de acero inoxidable.

Silenciadores de descarga Estos silenciadores reducen los ruidos provocados por las pulsaciones del gas en la tubería de descarga en las instalaciones de refrigeración y de climatización. Para ello se emplean técnicas diferentes: laberintos, mallas metálicas, etc.

1.3.4. SEPARADORES DE ACEITE La lubrificación de los órganos de los compresores no puede llevarse a cabo sin una superabundancia de aceite, por una parte, y la miscibilidad de los fluidos clorofluorados con el aceite por otra parte; esto, junto cl riesgo de provocar emulsiones de aceite en el arranque de los compresores, hacen que sea inevitable la inclusión de sistemas mecánicos para la conducción del aceite.

Este aceite que el compresor dirige hacia los órganos de la instalación es de efecto especialmente perjudicial en los intercambiadores térmicos (condensador y, especialmente, en el evaporador), en los que hace disminuir su eficacia con el riesgo de que se acumule si el fluido frigorígeno tiene poca miscibilidad con el aceite a baja temperatura, como es el caso del R22 y el R502.

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Por consiguiente, existe interés en separar el aceite del fluido frigorígeno a partir de la salida de los vapores comprimidos del compresor reintegrándolo al cárter del compresor lo más rápidamente posible a fin de mantener una lubrificación correcta de los órganos en movimiento.

La separación del aceite de los vapores de fluido se obtiene promoviendo una fuerte caída en la velocidad de los vapores polucionados con aceite en los numerosos cambios de dirección del flujo de dichos vapores comprimidos; esta acción se obtiene por medio de elementos que actúan como desvíos (deflectores) o de filtros de tela metálica dispuestos en el circuito de los vapores. El aceite así separado se envía al cárter a través de un tubo de retorno cuyo orificio está controlado por la aguja de un mecanismo unido a un flotador colocado en el cuerpo del separador.

Con objeto de asegurar al máximo la desgasificación del aceite que retorna al compresor se calienta el depósito de reserva de aceite haciendo llegar los vapores calientes que vienen del compresor por debajo de este depósito, tal como se representa en la figura 3.40. Una vez que el aceite ha adquirido un determinado nivel en el fondo del separador, el flotador levanta la aguja de su asiento y el aceite retorna al cárter del compresor a través de un tubo de diámetro reducido. Después de haber retornado dicho exceso de aceite, la aguja, mandada por el flotador vuelve a su asiento, obturando de nuevo el paso de aceite.

El separador de aceite debe ser de dimensiones convenientes, en relación con la potencia del compresor, a fin de que la velocidad de los gases de descarga sea tal que la separación del aceite pueda hacerse fácilmente (w 0,5 m/s). La dimensión del separador depende, además de la potencia frigorífica de la instalación, de la naturaleza del fluido frigorígeno empleado. Cuando se instala un separador de aceite no debe omitirse la previa introducción(1) de la cantidad de aceite incongelable necesaria para mantener el dispositivo del flotador en posición de funcionamiento. Desde luego, queda bien entendido que la calidad del aceite que se añade debe ser idéntica a la del que se utiliza para la lubrificación del compresor. (1) Dependiendo de la capacidad de reserva.

1.3.5. CONDENSADORES El condensador sirve para transmitir al medio de enfriamiento (aire o agua) el calor contenido en los vapores descargados por el compresor. La cantidad de calor que ha de evacuarse comprende:

a) el calor sensible de los vapores sobrecalentados;

b) el calor latente de licuefacción;

c) el calor sensible del líquido hasta una temperatura que se aproxima todo lo posible a la del medio de enfriamiento.

Condensadores de aire En su construcción deben considerarse tres parámetros.

1. La superficie de intercambio, comprendiendo:

a) la superficie interna del tubo serpentín (o superficie primaria);

b) la superficie de las aletas, o superficie secundaria. La cantidad de aletas queda limitada por la necesidad de dejar entre ellas un espacio suficiente para el paso del aire a la mayor velocidad posible.

Es de todo punto indispensable un contacto íntimo entre las superficies primaria y secundaria.

2. La naturaleza del metal que constituye las superficies primaria y secundaria es el segundo parámetro. En general, se emplea tubo de cobre para la superficie primaria y de láminas de aluminio para la superficie secundaria. En casos especiales, se emplea tubo de cobre con aletas de latón o de cobre.

Estos metales, que constituyen el conjunto, se utilizan particularmente por su buena conductibilidad térmica.

3. El coeficiente de transmisión global del condensador, que se halla en función de la velocidad del aire a través del haz de condensación, constituye el tercer parámetro.

La circulación del aire se obtiene por medio de un ventilador independiente (grupos motocompresores herméticos y herméticos accesibles) o por una hélice fijada en el extremo del eje del motor sobre la tapa de la polea motriz.

Esta hélice puede aspirar el aire sobre el condensador descargándolo sobre el motor de accionamiento, o al contrario descargar el aire sobre el condensador.

La primera solución tiene la ventaja de ayudar al enfriamiento del motor de accionamiento. Es el único sistema utilizado en los grupos de motocompresores herméticos y herméticos accesibles, implicando una rejilla o carcasa de aspiración en la parte trasera del condensador. En el montaje soplante no existe interés alguno en en-volver la hélice dentro de un conducto de canalización, ya que entonces el efecto de la hélice queda disminuido por la fuga de aire en los extremos de las palas que trabajan en sentido radial.

Figura 3.20. Condensador de aire con ventilador centrifugo.

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La eficacia de un condensador depende: a) de la construcción del conjunto (forma, dimensiones, cantidad de hileras, diámetro del

tubo; cantidad, forma y disposición de las aletas, su contacto con el tubo, así como de la clase de metales empleados en su fabricación);

b) de la temperatura ambiente;

c) de la ventilación (perfil de la hélice, paso, diámetro, velocidad y centrado sobre la superficie que ha de ventilarse);

d) del estado de limpieza del condensador;

e) de las condiciones de funcionamiento del grupo frigorífico.

Tabla 3.1. Valores del coeficiente 0/φφkk = en relación con las condiciones de trabajo de la máquina frigorífica

θ0-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 +5

θk +10

+25 1,507 1,444 1,386 1,336 1,292 1,250 1,203 1,175 1,143 1,112 1,084 1,057

+30 1,512 1,450 1,394 1,346 1,300 1,260 1,225 1,188 1,157 1,126 1,101 1077

+35 1,514 1,455 1,400 1,350 1306 1,269 1,232 1,200 1,168 1,141 1,114 1,091

+40 1,518 1,460 1,407 1,358 1,314 1,275 1,240 1,205 1,177 1,152 1,126 1,106

Ejemplo: para θ0 = -10°C, θk = +35°C

si Φ0 =10.000 W tendremos: Φk =1,2 Φ0 o sea 12.000 W.

La superficie de un condensador de aire (*) debe calcularse no sólo en función de la potencia frigorífica de la máquina sino igualmente en función de sus condiciones de utilización. La potencia térmica que debe evacuarse en el condensador se puede expresar por la fórmula:

Φk = Φ0 x k

en la que Φ0 representa la potencia frigorífica desarrollada en la evaporación.

k representa, teniendo siempre en cuenta las condiciones de funcionamiento (Φ0, Φk), el equivalente del trabajo de compresión.

El valor del coeficiente global de transmisión de un condensador de aire está comprendido entre 22 y 30 W/m2 °C. La temperatura de condensación del fluido es de 12 a 15 grados superior a la temperatura ambiente.

(*) O de un condensador de agua.

Observación La potencia térmica del condensador puede también determinarse por la fórmula: Φk = Φ0 + P (P es la potencia del motor eléctrico).

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Condensadores de refrigeradores domésticos Los refrigeradores de tipo doméstico, equipados con grupos motocompresores herméticos, no emplean condensadores con tubo y aletas. Se han adoptado diversas soluciones que permiten la obtención de una mejor condensación de los vapores comprimidos, suprimiendo el inconveniente que presentan los condensadores con aletas cuyo rendimiento queda a menudo reducido por causa del depósito de polvo sobre los mismos.

1. solución: consiste en una tubería que forma un serpentín aplicada sobre una simple hoja metálica con la que mantiene un perfecto contacto;

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2. solución: el mismo dispositivo anterior, pero con la chapa perforada para evitar cualquier resonancia producida por ruidos y vibraciones;

3. solución: con el mismo objetivo anterior el serpentín está fijado sobre un enrejado de hilos de acero.

Todos estos condensadores se emplazan en la pared trasera del mueble, a una distancia de 5 a 6 cm de la misma.

Observación

Cualquiera que sea el tipo de condensador, deberá ser suficientemente grande para contener toda la carga de fluido en el caso de que se produzca una obstrucción en el tubo capilar, ya que no existe recipiente de líquido en este tipo de equipos.

Condensadores de agua En las máquinas frigoríficas de tipo comercial se utilizan tres tipos de condensa-dores de agua.

Condensadores de inmersión Son los conjuntos de condensador-recipiente reunidos en un solo elemento. En el interior de la envolvente, que sirve de depósito para el fluido frigorígeno condensado, va colocado el haz tubular en forma de serpentín y por el cual circula el agua de enfriamiento (fig. 3.21). A su contacto con el tubo por cuyo interior circula el agua, el vapor comprimido cede su calor y se condensa.

El consumo de agua de circulación está, por tanto, en función de la cantidad de calor que debe evacuarse y de la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del agua. Para un funcionamiento normal, se admite un recalentamiento de 8 a 12°C del agua de circulación, lo cual se obtiene merced a la regulación de una válvula presostática de admisión de agua, cuyo caudal es función de la presión del vapor des-cargado y, por consiguiente, de la temperatura de condensación del fluido frigorígeno. Estos condensadores se utilizan en máquinas de 1 200 a 3 500 W.

Condensadores de doble tubo. Se utilizan conjuntamente con los condensadores de inmersión, para las potencias indicadas para estos aparatos, y para las superiores hasta unos 8 000 W.

Están formados por dos tubos concéntricos dentro de los cuales el fluido frigorígeno y el agua que sirve para su condensación circulan a contracorriente. Se construyen con tubos de cobre rojo estándar en diámetros de 8 x 10, 10 x 12, 12 x 14 mm, etc., que corresponden a los de 3/8",1/2", 5/8" etc., en las series en pulgadas.

Figura 3.22. Condensador de agua a contracorriente. R: fluido frigorigeno.

Estos condensadores son construidos a base de dos tubos introducidos uno dentro del otro y curvados mediante un utillaje especial, evitando la formación de codos (fig. 3.22). La longitud de los tubos está limitada por la longitud estándar de los rollos de tubo normalmente suministrados, lo cual pone un límite —para cada pareja de tubos adoptados— a la superficie del condensador y, por tanto, a la potencia calorífica que ha de evacuarse. Requieren necesariamente un recipiente que sirva de depósito al líquido condensado.

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En este tipo de condensador, el vapor se comprime en el interior del espacio anular formado por los dos tubos concéntricos, aunque sobre este punto no existe unanimidad entre los fabricantes ya que algunos emplean el espacio anular para la circulación del agua, pasando el fluido frigorígeno por el tubo interior. El calentamiento del agua es del orden de 8 a 12°C.

Condensadores multi tubulares Estos condensadores solamente son utilizados, debido a su elevado coste, en máquinas cuya potencia sea superior a los 12 000 W, o bien, en el caso de potencias inferiores, en determinadas instalaciones que justifiquen su empleo (fig. 3.23). Están formados por una virola de acero cerrada en sus extremos por dos placas tubulares sobre las cuales se mandrina un haz de tubos que constituye la superficie de inter-cambio térmico. Estos tubos son generalmente de cobre rojo con aletas laminadas en su exterior. La virola está realizada generalmente con tubo de acero estirado sin soldaduras y las placas tubulares en los extremos son también de acero. Las tapas son de fundición estancas al agua, y su zigzagueo asegura sobre cada tubo del haz interior una velocidad de paso de agua comprendida entre 1 y 2 min., teniendo en cuenta el caudal de agua necesario para la condensación del fluido frigorígeno. Estas tapas que, además, han de ser fácilmente desmontables, permiten la limpieza del circuito de agua.

La condensación del fluido se lleva a cabo en el espacio libre entre la virola y el haz tubular. El espacio situado entre el haz de condensación y la parte inferior de la virola sirve de depósito para el líquido condensado. Este tipo de condensador está perfectamente adaptado a las instalaciones de tipo marino. Los materiales empleados en su fabricación son entonces, generalmente aleaciones de cobre y níquel, particularmente resistentes a la corrosión tanto del agua de mar como a los vapores salinos.

Los condensadores de agua, cualquiera que sea su tipo, se utilizan en todos los casos en que la transferencia al aire ambiente de la energía calorífica que proviene de la condensación del fluido frigorígeno se convierta en un inconveniente para el usuario. Ejemplo: un local de reducida superficie con una clase de género que no soporta bien una temperatura algo elevada, o que no disponga de una renovación suficiente de aire, corre el riesgo de elevar la temperatura del aire admitido en el condensador a una temperatura por encima de los 25 o 30°C.

La temperatura del agua sufre menos variaciones que la del aire durante el período estival, razón por la cual el rendimiento de un grupo compresor con condensador enfriado por agua es siempre mejor. En estos casos hace falta que la puesta en marcha de la máquina con condensación por agua tenga la seguridad de que la temperatura del local donde se instala el grupo no descienda por debajo de los 0°C, lo que ocasionaría la congelación del agua en el interior de los tubos de circulación durante los períodos de paro de la máquina.

El consumo de agua de condensación aumenta los gastos de explotación, pero en muchos casos puede recuperarse para las necesidades industriales del usuario.

Tubos para los condensadores de agua Los tubos empleados para la fabricación de los condensadores de agua pueden ser de dos tipos:

Tubas con aletas moleteadas El tubo posee un aleteado exterior, obtenido por moleteado del tubo liso (fig. 3.24). El aumento en la calidad del intercambio térmico que se consigue permite disminuir el tamaño del condensador.

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Tubos con aletas postizas En este caso, las aletas, generalmente de cobre, son insertadas bajo la forma de una banda ondulada colocada de forma helicoidal sobre un tubo central. El conjunto se emplaza en el interior de una cubierta tubular que constituye el tubo exterior (fig. 3.25).

Observación Cualquiera que sea el tipo de condensador utilizado, la temperatura de condensación es sensiblemente igual a la temperatura de salida del agua del condensador, con un aumento de 5 a 6°C, o sea:

θk°C= θws + 5°C

siendo θws la temperatura de salida del agua del condensador.

El Condensador evaporativo Entre los posibles métodos de enfriar el condensador, tenemos básicamente tres; la condensación por aire, condensación por agua o bien el condensador evaporativo.

Dados los problemas operativos de corrosión e incrustaciones que presenta el condensador evaporativo, y a pesar de que teóricamente es un buen sistema, su implantación ha sido muy escasa

Los condensadores Evaporativos pueden ser interesantes cuando la temperatura del medio ambiente es tal, que una temperatura de condensación satisfactoria no puede obtenerse con un condensador enfriado por aire, y cuando no hay disponibilidad de agua suficiente para emplear Ios condensadores por agua.

En este tipo de condensadores se emplean simultáneamente el aire y el agua.

El principio de funcionamiento de estos condensadores es similar al de una torre de refrigeración.

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Hay una doble transferencia de calor. El calor del refrigerante es transferido al agua, que se pulveriza sobre la superficie exterior del serpentín y luego se transfiere al aire cuando el agua se evapora.

1.3.6. RECIPIENTES DE LÍQUIDO Los recipientes (o botellas) de líquido reciben el fluido frigorígeno líquido que viene del condensador. Estos depósitos, de chapa de acero, tienen las dimensiones que les permitan contener la mayor parte de la carga de fluido de la instalación.

Se montan en posición vertical u horizontal, provistos siempre de una válvula de salida del Líquido con un tubo sumergido, que asegura la alimentación de líquido aunque su nivel dentro del recipiente sea muy bajo.

En los grupos frigoríficos herméticos domésticos que funcionan con tubo capilar, este recipiente se suprime. El fluido licuado va directamente del condensador al evaporador. En este caso particular, el condensador debe tener capacidad suficiente para contener la carga de fluido, evitando así las sobrepresiones que podrían resultar de una obstrucción del tubo capilar.

1.3.7. FILTROS Filtros de impurezas

Los fluidos clorofluorados son detergentes y, a pesar de todas las precauciones que se tomen en el curso de fabricación de las piezas mecánicas y durante el montaje de la instalación, dichos fluidos pueden arrancar y arrastrar partículas de metal o pequeñas cantidades de impurezas. Por lo tanto, es necesario doblar los filtros incorporados en el compresor y en los accesorios de automatismo, con una pequeña superficie filtrante, colocando filtros más grandes en las tuberías de líquido o de aspiración. Estos filtros intercalados en las tuberías de líquido comportan un tamiz filtrante de bronce o tela niquelada, cuya superficie filtrante está relacionada con la potencia frigorífica de la máquina.

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El conexionado en la tubería se efectúa por medio de racores con cuellos cónicos, o por bridas según las dimensiones de dichas tuberías (fig. 3.42).

Una flecha en el cuerpo de fundición indica el sentido del paso del fluido, sentido que permite que las impurezas se depositen en el interior del cartucho que actua de filtro, evitando que circulen por el circuito con el fluido. La tapa del fondo permite el desmontaje y recambio del cartucho por uno nuevo si llega a taponarse.

Los filtros de aspiración se presentan en forma de un cuerpo cilíndrico incorporando en uno de sus extremos una brida desmontable solidaria del cartucho filtrante.

Filtros deshidratadores La finalidad de los deshidratadores o filtros secadores (fig. 3.50) es mantener la cantidad de agua que contiene el fluido por debajo de un valor máximo que depende de la propia naturaleza de este fluido; en el caso del R12 es de 15 ppm, en el R22 de 60 ppm, en el R502 de 30 ppm y en el R134a de 75 ppm (mg H2O/kg de fluido). La eficacia de un deshidratador depende, en primer lugar, de la naturaleza del producto deshidratante utilizado en el mismo y, asimismo, de la velocidad con que el refrigerante atraviesa este producto; también, de que el diámetro del deshidratador sea siempre relativamente grande, a fin de que, entre otras ventajas, puedan obtenerse pérdidas de carga bajas. El deshidratador se compone de un filtro dispuesto a la entrada del refrigerante; un anillo que, bajo la acción de un resorte, comprime la materia des- hidratante a fin de evitar que los granos de la misma choquen unos con otros llegando a formar un polvo que pueda ser transportado fuera del deshidratador. El sentido de circulación del fluido sirve, asimismo, para comprimir la materia deshidratante. A la salida del deshidratador hay una tela metálica de mallas gruesas que sujeta otra tela de mallas muy finas, construida de latón niquelado o Monel.

El cuerpo del deshidratador es de cobre o acero y las tapas de los extremos incorporan las correspondientes tomas para los racores de conexión.

Materias deshidratantes Las materias deshidratantes más utilizadas son:

— Alúmina activada (puede dejarse permanentemente).

— Gel de sílice (puede dejarse permanentemente). — Tamiz molecular («molecular sieve»).

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Alúmina activada Adsorbe alrededor del 10% de su propio peso en humedad. Es un adsorbente de calidad que no se transforma en polvo ni en salmuera, aunque la presencia de humedad puede formar un ligero lodo. Hace falta, pues, prever un buen filtro en el interior del deshidratador. Cuando la alúmina activada se halla saturada de aceite, se re- duce su poder de adsorción.

Posee un poder muy fuerte para la neutralización de ácidos.

Gel de sílice Posee las mismas propiedades que la alúmina activada. Su eficacia es mayor si actúa sobre líquido que sobre gas, aunque su poder de adsorción es menor que el de la alúmina activada.

Tamiz molecular La sustancia activa está compuesta de cristales de aluminosilicatos presentando, merced a un tratamiento apropiado, una porosidad molecular uniforme que, de hecho, presenta un poder absorbente muy selectivo. Una de las variedades más corrientes está calibrada para una porosidad de 4 angstroms (1 Å = 10-4 μm, o sea 10-7 mm). Por ello este producto muestra una afinidad excepcional ante las más finas moléculas de agua a la vez que permite el paso sin retención de las moléculas de refrigerante y aceite cuyo volumen es sensiblemente superior. Esta sustancia puede absorber hasta un 20% de su peso en vapor de agua.

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Deshidratadores de funciones múltiples Después de algunos años los deshidratadores de funciones múltiples han aparecido en el mercado. La materia activa se presenta en forma de un cuerpo sólido de aspecto análogo al de las materias sinterizadas, conteniendo los tres agentes químicos descritos anteriormente. La unión de estos productos no puede motivar la formación de granos de polvo, por lo que no resulta posible que se altere por la acción del fluido. Estos cartuchos permiten, no sólo la deshidratación del circuito, sino también la retención de lodos, así como de las partículas provenientes del circuito y los productos que se derivan de la descomposición de los aceites. Asimismo, fijan los ácidos que pueden formarse en el seno del fluido. Estos deshidratadores se utilizan en los circuitos que trabajan con fluidos clorofluorados.

Filtro deshidratador para aceites polyol-esteres (POE)

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Montaje de los deshidratadores Su montaje se efectúa en la tubería de líquido, antes de otros órganos de control y de seguridad (válvulas de expansión, válvulas magnéticas, etc.) El sentido de montaje viene indicado en cada deshidratador.

El deshidratador debe colocarse preferentemente en un ambiente frío; los absorbentes retienen más humedad a baja temperatura que en un ambiente caliente como es, generalmente en verano, la cercanía del grupo compresor. En este caso la capacidad de absorción queda reducida, dándose entonces el caso de que parte de la humedad existente, que se ha retenido en la época fría, sea restituida al circuito por causa de este recalentamiento. Ello se produce particularmente cuando el filtro deshidratador está cargado con un adsorbente (gel de sílice o alúmina activada) en el que la humedad se fija por capilaridad en la superficie en los poros de los granos. De forma diferente a los productos químicos tradicionales, el poder adsorbente de los tamices moleculares no queda afectado prácticamente por las variaciones de temperatura.

El deshidratador debe estar siempre perfectamente cargado y montado preferentemente en posición vertical (entrando el fluido por la parte superior) a fin de que el fluido atraviese totalmente el agente deshidratador. Es también preciso que el filtro haya estado bien tapado hasta el momento de su montaje. El tiempo durante el cual un filtro debe mantenerse en el circuito es variable. Depende particularmente de la cantidad del agente deshidratante que contiene y de la cantidad de agua que se halle presente en la instalación.

Capacidad de un deshidratador A pesar de las dimensiones idénticas de filtros deshidratadores éstos pueden con- tener una carga más o menos importante de agente deshidratante. Para determinar el tipo de filtro que ha de emplearse en una instalación, debe tenerse en cuenta la cantidad de fluido refrigerante que circula en la instalación y no la potencia frigorífica del compresor. Los catálogos de los suministradores ofrecen información completa sobre este punto.

Deshidratación de origen en fábrica El procedimiento consistente en intercalar un filtro deshidratador en el circuito de una instalación solo puede realizarse cuando se efectúa su montaje. En todos los conjuntos herméticos sellados que no incorporan un filtro deshidratador en el circuito y todos los aparatos de la instalación desde los compresores y motocompresores, los evaporadores y los condensadores pasando por todos los elementos anexos antes descritos, la deshidratación se efectúa en fábrica después de la producción, utilizando un proceso físico que consiste en el estufado de compresores, circuitos ensamblados, etc., durante varias horas a temperaturas que varían —según los materiales— desde 120 a 150°C, a la vez que se mantiene un vacío de 150 a 250 micras; la circulación de aire caliente y seco permite acelerar el establecimiento de dicha temperatura en los órganos internos.

Filtros deshidratadores especiales Su función consiste en la limpieza del circuito y en evitar el «quemado» de los bobinados de los motocompresores. Se instalan temporalmente en las líneas de aspiración, asegurando la limpieza, la descontaminación y la ausencia de polución en los circuitos (fig. 3.51).

Un imán permanente en la entrada asegura la captura inmediata de cualquier partícula de acero. Un cartucho filtrante especial garantiza un filtrado inferior a 10 µm.

La presencia de tamiz molecular, gel de sílice, alúmina activada y carbón activo permite absorberla humedad, neutralizar los ácidos, retenerlos residuos y lodos de aceite y fijar asimismo, las ceras. Las dos válvulas de tipo Schrader facilitan controlarla pérdida de carga al regular el grado de saturación del filtro.

El sentido de circulación debe respetarse imperativamente, tal como está ya indicado en cada aparato. Estos filtros no deben dejarse en la instalación más que el tiempo necesario para «descontaminar» el circuito.

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Filtros deshidratadores que actúan de depósito Se trata de la combinación de dos componentes en un solo aparato: el filtro deshidratador mono bloque antiácidos y el depósito o recipiente de líquido. Este componente, generalmente, va soldado. Su montaje interno se describe en la figura 3.52. Se verá que, en la parte superior, se encuentra el filtro deshidratador. Este se pro- longa con un recipiente de líquido cuyo volumen depende de la aplicación de la instalación. Por su concepción, este elemento constituye una economía apreciable en la gama de accesorios, mano de obra y espacio, especialmente si se aplica a instalaciones de pequeña potencia. El montaje del filtro es absolutamente necesario que se haga en sentido vertical, con la entrada del fluido frigorígeno por la parte superior.

Filtros deshidratadores de doble sentido Tienen las mismas características en cuanto al filtrado, deshidratación y neutralización de ácidos que los otros filtros ya mencionados (fig. 3.53). Permiten además la circulación del fluido en los dos sentidos. Son recomendables particularmente en las instalaciones que cuentan con inversión de ciclos. Puede ir con racores roscados o bien soldados.

Figura 3.53. Filtro deshidratador de doble sentido.

Filtros de aspiración Estos filtros con cartuchos filtrantes reemplazables permiten, en servicio, el recambio de las partes activas (cartuchos).

Al proteger el compresor aseguran, además de su función primaria de filtrado, la limpieza y descontaminación de los circuitos en función de los cartuchos utilizados(fig. 3.43).

Filtros de aceite Concebidos para obtener un filtrado fino (del orden de 12 micrones) garantizan, gracias a su elemento filtrante (celulosa, encolado, plegado), el retorno al cárter de los compresores de un aceite limpio. Su empleo en la instalación es permanente

Cartuchos filtrantes Existen varios tipos de cartuchos que pueden emplearse en función de los resultados que se desean obtener (fig. 3.45). Pueden colocarse de forma temporal o quedar fijos en los circuitos de fluido.

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Cartuchos de fieltro Aseguran un filtrado del orden de 10 micrones. Se instalan temporalmente (algunos días) en los filtros de aspiración, retienen las partículas sólidas y participan eficazmente en la limpieza del circuito después de la carbonización de los arrollamientos del motor (compresores herméticos o herméticos accesibles), o bien durante la puesta en marcha de una instalación.

Cartuchos de tela y rejillas inoxidables Su poder de filtrado es del orden de 140 micrones. Instalados permanentemente en los filtros de aspiración, pueden limpiarse empleando simples disolventes.

Los cartuchos de limpieza con telas múltiples permiten la descontaminación del circuito, una deshidratación reforzada, la neutralización de los ácidos, el filtrado de ceras, paramidas y resinas, y un filtrado micrónico.

Se intercalan de forma temporal en el tubo de aspiración, aunque pueden, asimismo, emplearse en el de líquido.

1.3.8. Visores de líquido Sirven para indicar el estado físico del fluido frigorígeno que circula en una instalación, o bien para controlar el nivel de líquido de un recipiente. Determinados visores instalados en las tuberías de líquido incorporan una pastilla impregnada de una sal química y permiten la verificación del estado de sequedad del fluido frigorígeno para deducir, en consecuencia, la eficacia del deshidratador (fig. 3.46). El cambio de color es reversible y si el color verde que señala la sequedad del fluido cambia a amarillo significa que existe una cantidad anormal de agua en el fluido; después de haber colocado un nuevo filtro secador o deshidratador, dicho color amarillo cambia a verde indicando con ello que la cantidad de agua admisible en el fluido se encuentra ya por debajo de su punto máximo.

En la siguiente tabla se indica la cantidad de agua expresada en partes por millón (ppm) bajo las cuales puede cambiar el color de las pastillas.

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1.3.9. Intercambiador de calor El intercambiador de calor (fig. 3.48) permite la mejora del rendimiento de una instalación frigorífica al subenfriar el líquido que admite la válvula de expansión. Por otra parte implica que el sobrecalentamiento de los vapores que llegan al compresor sea más importante.

El intercambiador de calor debe montarse en el interior de la cámara fría inmediatamente después del bulbo de la válvula de expansión. Los vapores fríos que salen del evaporador pueden circular por el espacio anular del intercambiador y el líquido por el interior del tubo central o, inversamente, el líquido por el espacio anular y los vapores fríos por el interior del tubo central. Cualquiera que sea la solución adoptada, los dos flujos de fluido deben circular siempre a contracorriente. Puede montarse en cualquier posición a condición:

1. De respetar siempre la circulación a contracorriente de los dos flujos. 2. De no constituir un rincón para atrapar el aceite.

Figura 3.49. Montaje correcto y erróneo de un intercambiador de calor.

En la figura 3.49 se muestra la disposición de un montaje correcto y otro incorrecto. En los sistemas herméticos de tipo doméstico, el intercambiador de calor se efectúa soldando, en la mayor longitud posible, el tubo capilar que sirve como válvula de expansión con el tubo de aspiración. El empleo de un intercambiador de calor no se limita solamente a su instalación a la salida de un evaporador, sino que puede utilizarse cada vez que se desee obtener un intercambio de calor entre dos fluidos, o entre dos fases diferentes de un mismo fluido.

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1.3.10. Dispositivos de alimentación La alimentación de fluido frigorígeno debe estar asegurada por un órgano cuya capacidad de suministro, regulada automáticamente, debe responder en todo momento a las necesidades del evaporador, las cuales dependen únicamente de la carga de calor exterior que se aporta. Para ello disponemos de:

a) Expansionadores capilares (o tubos capilares);

b) Válvulas de expansión termostáticas.

Expansionador capilar El expansionador capilar o tubo capilar se utiliza en todos los refrigeradores de uso doméstico y en ciertos muebles frigoríficos comerciales como son, por ejemplo, los conservadores de helados. Está formado por un tubo de cobre cuyo diámetro interior varia entre 0,6 y 2,8 mm y de longitud perfectamente determinada para crear una pérdida de carga (es decir, una caída de presión del fluido admitido por el evaporador) suficiente para equilibrar la diferencia de presión entre la descarga y la aspiración. La cantidad del flujo o caudal del tubo capilar está relacionada con esta diferencia de presión. Si aumenta, la capacidad del capilar crece en forma igual; si la temperatura ambiente es poco elevada, la condensación se efectúa a baja temperatura y disminuye en consecuencia el flujo de salida del capilar.

La condición ideal del funcionamiento consiste en que el equilibrio entre la capacidad del condensador y del capilar sea constante. Se obtendrá una junta líquida a la entrada del capilar y el sistema funcionará al máximo de rendimiento. No ocurre siempre así, por lo que se debe establecer un capilar que permita una alimentación satisfactoria para un margen poco extendido de diferentes condiciones de funcionamiento. En el montaje de sistemas en serie, todos los capilares son prefabricados, siendo importante que la mezcla de aceite con el refrigerante sea constante, ya que el aceite puede modificar la viscosidad de la mezcla. Por consiguiente, debe introducirse en el motocompresor la cantidad exacta de fluido frigorígeno y el aceite justo necesario para la lubrificación del mecanismo; un 20% en más o en menos de la carga correcta redunda en que la expansión del capilar sea superabundante o in-suficiente.

Es importante subenfriar el fluido liquido que sale del condensador por medio de los vapores aspirados que vienen del evaporador. El capilar debe hallarse en buen contacto térmico, en la mayor longitud posible, con el tubo de aspiración; el trozo restante debe arrollarse introduciéndolo, si es posible, en el aislamiento y nunca en el evaporador. El arrollamiento del capilar aumenta muy poco la pérdida de carga. El diámetro de este enrollamiento no debe ser inferior a 25 mm. Es muy difícil calcular la extensión exacta de un capilar, por lo que hace falta siempre contar con la experiencia.

El caudal está relacionado con numerosos factores: a) diámetro interior del tubo capilar, b) longitud del mismo, c) estado de las paredes interiores, d) contacto térmico con el tubo de aspiración e) naturaleza del fluido frigorígeno, f) viscosidad de la mezcla fluido-aceite, g) diferencia de presiones entre la aspiración y la descarga, h) volumen desplazado por el compresor.

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Fabricación en serie de tubos capilares La fabricación en serie de los tubos capilares consiste en medir el valor de la pérdida de carga comparándola con un capilar patrón de la misma sección colocado en idénticas condiciones de trabajo. Los dispositivos que se utilizan para este fin son numerosos. Citaremos a continuación un dispositivo fácil de realizar que proporciona unos resultados precisos (fig. 4.1).

Figura 4.1. Dispositivo para contraste de tubos capilares.

A partir de una botella de nitrógeno provista de un mano reductor a fin de obtener una presión constante: 14 bar por ejemplo, se coloca el tubo capilar C1 entre dos manómetros de precisión M1 y M2, siendo dicho tubo de dimensiones similares al que debe comprobarse, y que servirá de patrón. El capilar C1 que sirve de referencia para la fabricación, se monta a la salida del manómetro M2. Después de regular el mano reductor se anotan las presiones indicadas, por ejemplo:

Manómetro M1= 14 bar,

Manómetro M2 = 6,8 bar.

Estas dos presiones constituirán las presiones de referencia. Reemplazando entonces el capilar de referencia por el capilar a comprobar C2 que se ha cortado más largo que el de referencia, y conservando el reglaje inicial del mano reductor de forma que la presión que se lea en el manómetro M1 sea siempre de 14 bar, la presión que señalará el manómetro M2 será entonces superior a 6,8 bar, por lo que el capilar que se está comprobando resulta más resistente que el capilar de referencia. Disminuyendo progresivamente su longitud se obtendrá de nuevo en el manómetro M2 la presión inicial de 6,8 bar. Los dos tubos capilares tendrán entonces la misma pérdida de carga y pueden utilizarse para usos idénticos.

A título indicativo, el aumento de la longitud del capilar en un 10% significa la elevación de la temperatura de condensación en 5 K. Por otro lado, a fin de conseguir el equilibrio de las presiones en la parada durante un funcionamiento cíclico, se recomienda limitar la longitud de los capilares a 5.000 veces su diámetro interior.

Ventajas del empleo de tubos capilares en la fabricación en serie — Reducción del coste de fabricación. — Ausencia de averías si se han observado todas las condiciones de buen

funcionamiento, a saber: 1) Pérdida de carga bien controlada. 2) Sistema bien limpio y perfectamente

deshidratado. 3) Filtrado eficaz. 4) Cargas de fluido y aceite rigurosamente

correctas, arranque del motor facilitado por el equilibrio de las presiones de aspiración

y descarga a la parada del grupo. 5) Supresión del recipiente de líquido, lo cual,

como consecuencia, representa una reducción de la carga de refrigerante.

6) Simplicidad de montaje. 7) Fiabilidad (no hay piezas en movimiento). 8) Equilibrio de las presiones a la parada.

Observación Recordamos que el condensador debe poder contener toda la carga de fluido frigorígeno por si ocurre una obstrucción del capilar.

Válvulas de expansión termostáticas El funcionamiento de las válvulas de expansión termostáticas se basa en el recalentamiento de los vapores de fluido frigorígeno que salen del evaporador, noción que es indispensable definir.

Figura 4.2. Demostración del recalentamiento.

Veamos un evaporador (fig. 4.2) alimentado con R22 por una válvula de expansión manual que permite modificar el reglaje; admítase, como hipótesis, que las pérdidas de carga en el evaporador son insignificantes y que el liquido llega a la válvula de expansión a +25°C debiendo expansionarse hasta -10°C.

En el punto 4 tenemos el liquido a +25°C y a una presión en el manómetro de 9,4 bar. En el punto 5, a la entrada del evaporador, tenemos una temperatura de -10°C a la presión de 2,5 bar en una mezcla líquido/vapor que contiene alrededor de un 20% de vapor y 80% de líquido. Bajo la influencia de las aportaciones exteriores de calor, el líquido se vaporiza y, a medida que la mezcla liquido/vapor progresa en el interior del evaporador, ésta se empobrece de líquido enriqueciéndose de vapor. Los vapores emitidos por el fluido son vapores saturantes, por lo que la presión y la temperatura de la mezcla permanecen constantes.

En cierto punto del evaporador (F) la última gota de liquido se vaporiza, los vapores saturantes se vuelven secos, siendo la presión y temperatura en este punto igual que en 5. Entre F y C, a la salida de la cámara fría, los vapores secos reciben siempre las aportaciones de calor exterior provenientes de la cámara fría, y la temperatura de dichos vapores se eleva para convertirse θ' = 0°C (por ejemplo), en el punto C, manteniéndose siempre la presión al mismo valor de 2,5 bar. Los vapores se hallan recalentados.

Si se cierra la válvula de expansión manual comprobaremos que el punto F regresa hasta F1 y se produce el final de la evaporación delante del punto S a la salida del evaporador, del cual no se ha aprovechado totalmente su superficie. Por el contrario, si abrimos la válvula de expansión, el punto F desborda el punto S llegando a F2, con el consiguiente riesgo de entrada de líquido en el compresor. No existe más que un posible reglaje —con aportaciones de calor constantes— para que el punto F coincida con el punto S y se utilice al máximo la superficie del evaporador bajo la certeza de aspirar vapores secos en el compresor. A fin de combinar la alimentación óptima del evaporador con la no emisión de golpes de líquido al compresor, hará falta limitar los desplazamientos del punto F más allá del S. Si se logra mantener solidario el recalentamiento de los vapores en S y el caudal de la válvula de expansión, se obtendrá un «recalentamiento constante» frente a la aportación de calor proveniente del exterior. Esta es la alimentación que asegura la válvula de expansión termostática.

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Válvula de expansión termostática con equilibrado interno de presión Su finalidad consiste en asegurar la alimentación automática de fluido frigorígeno al evaporador con objeto de obtener un llenado al máximo en función de las aportaciones de calor exteriores (fig. 4.3)

El órgano de mando (fuelle o diafragma) está influido exteriormente por la presión de un fluido volátil contenido en el interior del bulbo del elemento térmico unido al fuelle (o diafragma) a través de un tubo capilar, con la presión del fluido frigorígeno en el interior del evaporador actuando sobre el órgano de mando. Este dispositivo de mando solicitado por la acción de la presión del fluido en el interior del bulbo, tiende a separar de su asiento la aguja de la cual es solidario a través del vástago de unión. Un resorte de tensión regulable efectúa al contrario la impulsión de la aguja sobre su asiento.

El bulbo del elemento térmico está fijado a la salida del evaporador, cuya temperatura será la de los vapores que salen del evaporador, transmitiendo entonces al órgano de mando una presión que es función de dicha temperatura. La tensión del resorte de regulación debe estar ajustada de modo que la aguja cierre el paso de alimentación de fluido cuando la temperatura del elemento térmico es igual a la que reina a la entrada del evaporador. Figura 4.3. Válvula de expansión termostática.

La válvula de expansión se halla, pues, cerrada, cuando el vapor a la derecha del elemento térmico se encuentra saturado. Si existe un recalentamiento provocado por el flujo de calor al evaporador, el elemento termostático, bajo la presión elevada del termo elemento, abre la válvula de expansión y el líquido admitido de nuevo en el evaporador provoca una reducción del recalentamiento hasta conseguir el cierre de la aguja. La válvula de expansión termostática es, por consiguiente, un regulador del recalentamiento en el evaporador, lo que muchos autores titulan «expansión a recalentamiento constante». El recalentamiento que hemos definido es de gran importancia en el funcionamiento de la válvula. Dicho recalentamiento, que se mide entre la entrada y salida del evaporador, debe estar regulado para lograr alrededor de 5 a 7 grados de diferencia.

Debe tenerse en cuenta que los principales fabricantes de válvulas de expansión suministran dichas válvulas prerreguladas para estos valores. Un recalentamiento inferior no asegura la vaporización total del fluido y el compresor puede aspirar entonces refrigerante en estado líquido. Un recalentamiento superior da como resultado un aprovechamiento incompleto de la superficie del evaporador y, en consecuencia, la disminución de su capacidad.

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Válvula de expansión termostática con equilibrado externo de presión Influencia de las pérdidas de carga en el evaporador Cuando la superficie y, en consecuencia, la longitud de los tubos del evaporador es importante, también lo es la resistencia al paso del fluido frigorígeno. Esta resistencia, que se conoce por «pérdida de carga», afecta no sólo al paso del fluido frigorígeno, sino que influye además en el funcionamiento de la válvula de expansión termostática. En ésta, el resorte de regulación y la acción de la presión a la entrada del evaporador, actúan sobre el órgano de mando y se oponen a la acción de la presión del fluido contenido en el bulbo, lo que obliga a la apertura de la válvula de expansión.

Cuanto mayor sea la pérdida de carga en el evaporador, más elevada será la diferencia de presión entre la entrada y la salida del evaporador. En una válvula de expansión con equilibrado interno de presión será, pues, la presión del fluido a la entrada del evaporador lo que actúa sobre el cierre de la aguja. Para conseguir una apertura de la válvula de expansión idéntica a la que se obtendría en condiciones de trabajo similares a las de una alimentación del evaporador sin pérdidas de carga, es necesario que la presión del fluido contenido en el bulbo compense las pérdidas de carga del evaporador, lo que se traduce en un recalentamiento mayor del fluido frigorígeno a la salida del evaporador.

Gran parte de la superficie del evaporador deberá, a causa de sus pérdidas de carga, emplearse para obtener el recalentamiento necesario para la apertura de la válvula, en lugar de utilizarse para evaporar el fluido frigorígeno. La neutralización del efecto nocivo de las pérdidas de carga en la apertura de la válvula de expansión no puede lograrse más que con el empleo de una válvula de expansión con equilibrado externo de presión.

Válvula de expansión con equilibrado externo de presión La válvula de expansión con equilibrado externo de presión (fig. 4.4) tiene un funcionamiento idéntico al de la válvula de expansión termostática con equilibrado interno, aunque, a fin de neutralizar la influencia de las pérdidas de carga en el evaporador, los pasos de los vástagos que actúan sobre el fuelle y la aguja permanecen estancos por medio de un prensaestopas, la presión sobre el fuelle se mantiene a la presión que reina a la salida del evaporador, merced a un equilibrio de presión obtenido por medio de la toma efectuada después del bulbo y que va unida al racor de equilibrado previsto en el cuerpo de la válvula. El esquema de montaje es el que se ilustra en la figura 4.5.

Figura 4.4. Válvula de expansión termostática con equilibrado externo de presión.

Figura 4.5. Esquema del montaje de una válvula de expansión termostática con equilibrado externo de presión.

Observaciones 1. Las tomas de presión deben efectuarse de forma que no se forme ningún

embolsamiento de líquido frigorígeno y aceite en la cabeza de la válvula de expansión.

2. Como sea que la válvula está provista de un racor para el equilibrado externo de presión, la conexión del mismo es de todo punto obligada.

Inyección múltiple - distribuidor de líquido El empleo de válvulas de expansión con equilibrado externo de presión permite la alimentación normal de los evaporadores que poseen pérdidas de carga elevadas, pero no puede lograr que éstas disminuyan ni tampoco eliminar la influencia perjudicial sobre el rendimiento global del compresor. A fin de reducir el efecto de esta influencia, se dividen los evaporadores en un determinado número de secciones alimentadas por una sola válvula de expansión provista a su salida de un elemento de reparto denominado distribuidor de líquido (fig. 4.6). Esta pieza incorpora tantos orificios de salida como secciones han de alimentarse en el evaporador.

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La utilización de un distribuidor implica la necesidad de seguir los imperativos que se citan a continuación para lograr una buena alimentación de las diferentes secciones del evaporador. Hace falta, pues:

1. Utilizar de forma obligada una válvula de expansión con equilibrado externo de presión.

Figura 4.6. Distribuidores de líquido.

2. Que todas las secciones del evaporador tengan la misma pérdida de carga, lo que implica que no solamente la longitud desarrollada por cada sección sea igual a fin de presentar una misma resistencia, sino que también el diámetro y la longitud de los tubos que unen los orificios del distribuidor a los racores de entrada de cada sección del evaporador sean idénticos.

3. Que la carga calorífica de cada sección sea idéntica, a fin de obtener una ebullición uniforme en cada una de ellas. Ello significa la necesidad de establecer un sentido particular de ventilación en función del sistema de alimentación del evaporador. La figura 4.7 precisa el sentido de ventilación que debe adoptarse.

Figura 4.7. Alimentación por distribuidor de líquido: sentido racional de circulación de aire.

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Capacidad de las válvulas de expansión Para limitar diferencias exageradas en el suministro de fluido frigorígeno en las diferentes posiciones de la aguja, determinadas por los movimientos de los fuelles o membranas de las válvulas de expansión termostáticas, el orificio que establece el paso de los asientos de la aguja está calculado de forma que la abertura máxima del mismo corresponda a una carga ligeramente superior al máximo deseado. Dicho de otra manera, el orificio del asiento de la aguja está en relación con la capacidad del evaporador que ha de alimentar.

Estas capacidades, indicadas en vatios térmicos (o frigorías), vienen facilitadas por los fabricantes de las válvulas. De todos modos debe tenerse en cuenta que estas capacidades están establecidas teniendo en cuenta una caída de presión determinada a través de la válvula, por lo que están afectadas por:

a) la naturaleza del fluido frigorígeno utilizado;

b) la utilización de un distribuidor de liquido;

Así pues, en caso de duda, antes de escoger la válvula de expansión destinada a una determinada instalación, es aconsejable consultar las tablas o ábacos que establecen la capacidad apropiada, información facilitada al efecto por los suministradores de válvulas de expansión.

Posición y fijación del bulbo El bulbo debe emplazarse a la salida del evaporador sobre el tubo de aspiración haciendo contacto perfecto con el mismo, y protegiéndolo eventualmente de las corrientes de aire caliente con una envoltura de caucho celular, por ejemplo.

Cuando el tubo de aspiración tenga un diámetro superior a 18 mm (o sea, 3/4") el bulbo deberá colocarse en la posición de las cuatro horas del reloj y no sobre la generatriz superior del tubo (fig. 4.8).

El bulbo debe fijarse sobre el tubo por medio de una plaquita metálica de cobre, latón o aluminio, a fin de asegurar una buena conducción térmica. Debe desecharse el empleo de chatterton, de un hilo metálico o cordel que, si bien son soluciones momentáneas del montador, deben olvidarse, así como la fijación del bulbo sobre un codo o parte de una curva del tubo. El mal contacto del bulbo con el tubo provoca un retraso perjudicial en las reacciones de la válvula de expansión.

Si la distancia de la tubería de aspiración entre el bulbo y la pared de la cámara es corta, puede producirse durante el tiempo de parada del grupo un calentamiento del bulbo por conducción, dando lugar a la apertura de la válvula de expansión con el consiguiente riesgo de entrada de líquido en el compresor. En este caso deberá hacerse un bucle (fig. 4.9) para aumentar la distancia entre el bulbo y la salida o, lo que es más recomendable, constituir un tubo seco o secador de una longitud conveniente como se recomienda más adelante.

Figura 4.8. Posición recomendada del bulbo de una válvula de expansión sobre un tubo.

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Figura 4.9.

Figura 4.10.

Figura 4.11.

Posiciones correctas y erróneas de los bulbos de las válvulas de expansión termostáticas en diferentes tipos de evaporadores.

En el caso de que el evaporador se alimente por arriba, si el tubo de aspiración sube en sentido vertical para salir fuera de la cámara fría, debe evitarse la colocación del bulbo en la parte baja de este tubo vertical ya que, si existe sobrealimentación, las turbulencias de la mezcla de vapor y líquido son la causa de dificultades en el funcionamiento de la válvula de expansión debido a las variaciones rápidas de la temperatura transmitida al bulbo. Para remediar este estado de cosas, puede alimentarse el evaporador por la parte baja constituyendo un tubo seco, o bien, si no hay disponibilidad de cambiar el sistema de alimentación, formar una trampa en la parte inferior del evaporador colocando el bulbo de la válvula antes de dicho punto, o bien, a mayor altura utilizando un tubo seco (fig. 4.10).

Si la válvula de expansión alimenta un evaporador sumergido en un baño, el bulbo debe fijarse a la salida del evaporador, aunque dentro del baño o del espacio frío entre la superficie del baño y la cubierta del tanque para evitar el recalentamiento del bulbo en la parada del grupo, ya que ello provocaría la abertura de la válvula de expansión y el peligro de golpes de líquido al ponerse nuevamente en marcha el equipo (fig. 4.11).

Tubo seco Se coloca a la salida de los evaporadores, bien sea con circulación de aire natural o forzado, o con fabricación de hielo. Consiste en una porción del tubo de aspiración en forma de horquilla encima del evaporador en el circuito de aire caliente. La longitud del tubo que se destina a este fin es de 1 a 3 metros, según la importancia del evaporador. El tubo seco tiene como objetivo facilitar la regulación de la válvula de expansión con el recalentamiento más bajo posible.

Se obtiene, asimismo, la eficacia total del fluido frigorígeno en la cámara fría. Todo exceso de líquido que puede pasar del bulbo termostático (colocado antes del tubo seco) se vaporiza a lo largo del tubo seco. Por otra parte, el tubo seco constituye un dique contra los golpes de líquido en los momentos de puesta en marcha del grupo. El tubo seco no debe permanecer en contacto con el evaporador.

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Carga de los bulbos termostáticos Los bulbos termostáticos de las válvulas de expansión están cargados de maneras distintas:

— carga de vapor saturado-liquido conocida también por carga universal;

— carga de vapor (carga limitada) que se llama también carga MOP («Maximum Operating Pressure»);

— carga de absorción;

— carga de vapor anti bombeo.

Carga de vapor saturado/líquido El bulbo del elemento térmico de la válvula de expansión está lleno de una cantidad de líquido tal que, a alta temperatura, la elevación de la misma no puede evaporar en su totalidad el líquido que contiene el bulbo. El fuelle (o la membrana) de la válvula de expansión se halla sometido a la tensión de vapor saturante del fluido cargado en el bulbo y puede provocar, en el momento de una puesta de nuevo en servicio, después de una parada prolongada, una sobrecarga del motor al ponerse la instalación en régimen de trabajo (fig. 4.12).

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1

1. Presión en el evaporador después de un paro prolongado.

2. Válvula de expansión con el bulbo cargado con vapor saturado/ líquido (----).

3. Válvula de expansión con el bulbo cargado de vapor ( ___ ).

4. Zona de sobrecarga del motor.

Figura 4.12. Comparación del comportamiento de dos válvulas de expansión termostáticas a partir de la puesta en régimen de trabajo de la cámara (bulbos cargados con vapor saturado/líquido y con vapor).

Carga de vapor (carga limitada) La carga de líquido del bulbo está calculada para que, a una temperatura ligeramente superior a la gama de trabajo de la válvula de expansión, se vaporice todo el líquido; a partir de dicha temperatura (generalmente, +10°C) el aumento de presión sobre el fuelle (o la membrana) sólo corresponde a la provocada por la dilatación de un gas a volumen constante, que es débil. Después de una puesta en marcha, la válvula de expansión permanece cerrada hasta que la temperatura del bulbo corresponde a la temperatura de condensación del vapor sobrecalentado en el bulbo. La válvula de expansión trabaja entonces termostáticamente de nuevo.

Este tipo de carga del bulbo evita que se sobrecargue el motor después de una puesta en marcha (fig. 4.12), aunque presenta el inconveniente de producir la condensación de líquido en la cabeza de la válvula de expansión si ésta se encuentra a una temperatura inferior al bulbo.

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Carga de absorción Las cargas de absorción han sido empleadas en los dispositivos termostáticos de las válvulas de expansión actuando como termostatos, por lo que deseamos recordar su principio.

En este sistema el bulbo está cargado con un cuerpo adsorbente que libera o ad-sorbe un gas en forma de vapor recalentado (generalmente, anhídrido carbónico) de acuerdo con la temperatura a que está sometido el bulbo. La presión del gas sobre el fuelle depende únicamente de la cantidad de gas que se encuentra libre encima del cuerpo adsorbente. Las temperaturas relativas en la cabeza de la válvula de expansión y dicho bulbo no tienen influencia alguna en el comportamiento de la válvula.

Carga con vapor antibombeo Llamada también carga MOP con balasto. Esta carga es idéntica a la antes mencionada carga con vapor, ya que se trata de una carga MOP, pero Lleva en su interior una piedra porosa que tiene por finalidad aumentar la inercia térmica por una parte, y modificar así el tiempo de abertura y cierre de la válvula por otra parte. Esta condición limita los fenómenos de bombeo.

Conclusión Cada sistema de carga presenta sus ventajas e inconvenientes.

— La carga de vapor saturado/líquido tiene una reacción rápida a las variaciones de temperatura pero, en cambio, a temperaturas elevadas se corre el riesgo de someter el fuelle, o la membrana, a una fuerte sobrepresión que puede afectar el motor sobrecargándolo a su puesta en marcha.

— La carga de vapor limita las presiones sobre el fuelle a la parada del grupo, pero presenta el inconveniente de provocar una condensación inesperada en la cabeza de la válvula de expansión si ésta se halla más fria que el bulbo.

— La carga de vapor antibombeo limita los fenómenos de bombeo.

— La carga adsorbente elimina todos estos inconvenientes pero, en cambio, el tiempo de respuesta a una variación de temperatura es largo, lo que hace que la válvula de expansión sea «perezosa».

— Ninguna de estas soluciones es, por consiguiente, del todo perfecta, por lo que las consideraciones locales de cada instalación son las que dan preferencia a un tipo de carga u a otro.

1.3.11. Sistemas de regulación electrónica Desde la introducción de la regulación automática en el funcionamiento de las instalaciones frigoríficas, la meta buscada ha sido llegar al punto óptimo funcional de éstas. Este punto óptimo debla estar relacionado con el funcionamiento y la protección. Las características de los reguladores «todo o nada» (termostatos, presostatos) o proporcionales (válvulas de expansión, válvulas presostáticas) así como también los reguladores de tiempo, pueden optimizar el funcionamiento de la instalación en las condiciones de trabajo generalmente más desfavorables.

Pero si estas instalaciones funcionan gran parte del año en capacidad reducida, los reguladores antes citados no pueden entonces asegurar un funcionamiento óptimo. Actualmente se han ideado gran número de reguladores para paliar este inconveniente.

Éstos regulan todos los parámetros inherentes a la instalación (temperatura, presión, expansión, capacidad, etc.). El punto común de estos aparatos es el empleo de la electrónica y sus numerosas posibilidades de regulación y adaptación.

Tiempos de respuesta La regulación electrónica permite modificar las características de respuesta adaptándolas al tipo de instalación. En efecto, de acuerdo con el tipo de regulación escogida (proporcional, proporcional integral, proporcional integral derivada), y trabajando sobre los diversos parámetros, será posible solicitar el órgano de regulación que se ajuste a los criterios específicos de la instalación.

Diversos componentes de la regulación En todos los casos, la regulación comprende los elementos siguientes:

— Un órgano de medida; — Una comparación con la referencia (o consigna); — Una amplificación; — Un órgano de regulación.

Órganos de medida Sondas Son, en general, resistencias de platino (Pt).

La resistencia eléctrica de este elemento de platino varía en función de la temperatura.

Aplicando un corriente de intensidad conocida, a los bornes del captador, la calda de tensión a través de la resistencia permite conocer la temperatura.

El interés de las sondas con resistencia radica en el conocimiento perfecto de la relación resistencia/temperatura, y en la buena calidad de sus características.

Se utilizan como:

— sondas de ambiente; — sondas de contacto.

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Captadores y transmisores de presión Los captadores de presión son precisos, compatibles con todos los fluidos frigorígenos y protegidos contra los parásitos electromagnéticos.

Los transmisores de presión convierten la medida en una señal estándar de tensión o de intensidad.

Reguladores Su primera función es la de regular; además de esta función, los reguladores electrónicos asumen otras funciones como son: la descongelación, protección, alarma, etc.

Órganos de regulación Los órganos de regulación son válvulas accionadas por las señales de salida del regulador. Citaremos a título de ejemplo:

— las válvulas de expansión electrónicas, — las válvulas de regulación de presión, de temperatura, etc. Válvulas de expansión electrónicas Estas válvulas de expansión están concebidas para asegurar la alimentación óptima del evaporador con un recalentamiento mínimo, de forma estable, cualesquiera que sean las condiciones de funcionamiento.

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Recalentamiento mínimo estable

El recalentamiento mínimo estable es un elemento primordial para el buen funcionamiento de la instalación. En efecto, es el valor mínimo del recalentamiento que se puede obtener en una instalación de características variables (potencia, temperatura del medio, presión de condensación y de evaporación). Este recalentamiento varía según el tiempo y se representa bajo forma de la figura 1.

Figura 1 Variación del recalentamiento.

Sobre esta figura y siguiendo la potencia frigorífica, el recalentamiento evolucionará proporcionalmente con aquélla.

Si el recalentamiento es muy débil, la inestabilidad provocará el bombeo de la válvula de expansión. Zona 1 (inestable).

Si aquél es muy importante, el conjunto será estable pero con débil rendimiento. Zona 2.

La finalidad de la válvula de expansión electrónica será, pues, seguir esta curva de recalentamiento ideal a fin de asegurar el máximo rendimiento del evaporador.

Válvulas de expansión con mando electrónico Este párrafo está dedicado a estudiar dos tipos de válvulas de expansión electrónicas

— la válvula de expansión «eléctrica» de Danfoss, — la válvula de expansión «electrónica» de Carrier

Válvula de expansión «eléctrica» Danfoss Este tipo de válvula de expansión apenas difiere de las clásicas en lo que respecta a los elementos principales —cuerpo de la válvula y sistema de disco/ asiento.

Su particularidad consiste en el sistema de mando de la inyección del fluido frigorígeno en los evaporadores.

El conjunto del dispositivo se compone de la válvula de expansión en sí, de un motor de mando, de un controlador electrónico y de dos captadores con resistencia de platino de 1000 ohmios a 0°C (fig. 2).

La finalidad del dispositivo es regular la inyección del fluido en el evaporador de forma que se mantenga la alimentación óptima del mismo.

La inyección de fluido se regula en función de las señales procedentes de los dos captadores S1, y S2. S1 colocado a la entrada del evaporador registra la temperatura de evaporación. S2 situado a la salida del evaporador registra la temperatura del fluido que sale del evaporador.

El controlador electrónico asegura la comparación constante entre la diferencia de temperatura captada (Δθ 1 = θ S2 - θ S1) y su valor Δθ fijado por la regulación cobre el controlador electrónico.

Caso de variar la diferencia de temperatura Δθ1 en relación con la diferencia Δθ de consigna, el controlador, en función del sentido de dicha variación, aumenta o disminuye el número de impulsos enviados al motor de la válvula de expansión. Ésta modifica, entonces, la apertura de la válvula de expansión en el sentido deseado, cambiando el caudal de fluido frigorígeno hasta obtener la diferencia de temperatura θ S2 - θ S1 deseada y previamente regulada.

Figura 2 Montaje de una válvula de expansión con mando electrónico: TQ. Válvula de expansión con motor térmico: EKS 65. Controlador electrónico: S1-S2. Captadores de resistencia de platino de 1000 ohmios (Doc. Danfoss).

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Figura 3 Motor térmico: 1. Cubierta: 2. Tornillo: 3. Junta: 4. Hilo conductor; 5. Junta tórica; 6. Tornillo de bloqueo; 7. Parte superior de la válvula de expansión: 8. Tornillo; 9. Vaina; 10. Racor de cableado; 11. Anillo de estanqueidad; 12. Junta; 13. Junta; 14. Caja bornes; 15. Cubierta; 16. Captador CTN; 17. Elemento calefactor CTP; 18. Bloque con orificio; 19. Cuerpo de la válvula de expansión (Doc. Danfoss).

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El motor (fig. 3) efectúa la apertura y cierre de la válvula de expansión. Sustituye al bulbo de una válvula de expansión termostática clásica. Este motor está formado por un recipiente que contiene un volumen determinado de isopentano (que se encuentra en la fase líquido/vapor) un elemento calefactor y una sonda térmica CTN.

El elemento calefactor mantiene el isopentano en el motor a una temperatura y. en consecuencia, a una presión que asegura el equilibrio de la presión bajo la membrana (presión a la entrada del evaporador) y la que se halla encima de la misma (presión dentro del motor). El controlador electrónico regula la potencia suministrada al elemento calefactor teniendo en cuenta las señales recibidas procedentes por una parte de la sonda CTN y. por otra, de los captadores S1 y S2. La comparación entre estas diferentes señales permite al controlador mantener el equilibrio de presión entre los dos lados de la membrana. En el caso de diferencia entre Δθ1 y Δθ2 regulada sobre el controlador, el motor se enfría o calienta regulando la potencia suministrada al elemento calefactor, cuidándose, como se ha dicho anteriormente de conducir y mantener la diferencia θ S2 — θ S1, a su valor Δθ.

Utilización Se utiliza para alimentar con fluido frigorígeno los evaporadores de aletas, los enfriadores de líquido de expansión seca y los separadores intermedios en los casos de instalaciones de dos etapas.

Ventajas

— Insensible a las variaciones de la presión de condensación; — compensa rápidamente las variaciones de carga; — regula un recalentamiento mínimo estable, con lo que el evaporador se

llena entonces al máximo.

Aplicaciones

Estos aparatos se utilizan en el campo del frío (almacenes frigoríficos, supermercados, etc.) y del acondicionamiento del aire (enfriadores de líquido, bombas de calor, etc.).

Nota La válvula de expansión debe alimentarse de líquido. Efectivamente, la presencia de gas a la entrada de la válvula de expansión disminuye considerablemente su capacidad, modifica las mediciones tomadas por las sondas de temperatura, y coloca a la válvula de expansión en posiciones extremas incompatibles para un buen funcionamiento.

Mediando en las adaptaciones inherentes a sus nuevas funciones, el motor térmico empleado sobre la válvula de expansión puede serlo igualmente sobre los demás aparatos de automatismo (reguladores de presión, de temperatura. etc.).

Válvula de expansión electrónica Carrier (fig. 4) Esta válvula de expansión se utiliza en los enfriadores de agua Carrier con condensación de aire. Su finalidad consiste en mejorar el funcionamiento del enfriador ya que trabaja con carga parcial.

Permite regular la temperatura de salida del agua enfriada a ± 0,7°C reduciendo la presión de condensación y elevando la de evaporación, ya que el enfriador trabaja a carga reducida. y minimiza el recalentamiento en el evaporador.

El movimiento del dispositivo de inyección se dirige a un motor lineal paso a paso (240 pasos), una carrera larga, mandado por la señal numérica que emana directamente del microprocesador que asegura la regulación total del enfriador.

Este microprocesador recibe las señales de cinco captadores que indican:

— la temperatura de entrada de agua (θ we); — la temperatura de salida de agua (θ ws ) — la temperatura de evaporación (θ o): — la temperatura de condensación (θ k); — la temperatura de los vapores admitidos

en los cilindros del compresor. Figura 4 Válvula de expansión electrónica Carrier (tipo EXV) (Doc. Carrier).

Después de analizadas y tratadas las señales emitidas por los cinco captadores, el microprocesador envía la señal que acciona la válvula de expansión en el sentido deseado.

En un próximo futuro, el empleo de este tipo de válvula de expansión se extenderá a los enfriadores de agua con condensadores de agua y también a los enfriadores de aire (instalados en los tejados).

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Válvulas de aspiración electrónicas Estos aparatos son órganos de regulación. Se montan entre el evaporador y el compresor. La figura 5 da ejemplo de este tipo de válvula.

Figura 5 Válvula de aspiración electrónica 1. Envolvente; 2. Caja de bornes; 3. Resistencia NTC; 4 Cuerpo calefactor; 5. Depósito de presión; 6. Fuelle; 7. Caja del fuelle; 8. Vástago de presión; 9. Junta; 10. Racor roscado; 11. Guía;12. Disco de la válvula; 13. Orificio; 14. Amortiguador (Doc. Danfoss).

Ejemplos de aplicación

a) Instalaciones de poca potencia con válvula de expansión electrónica (fig. 6).

El sistema comprende: el regulador, la válvula de expansión y los captadores. Posee una función de diagnosis que facilita toda reparación.

La válvula de expansión es una válvula de impulsos que se cierra a la parada y asegura, asimismo, la función de la válvula magnética.

b) Sistema de regulación de temperatura

La temperatura de un ambiente puede controlarse por medio de una válvula de aspiración electrónica (fig. 7).

La función principal del sistema electrónico consiste en la regulación de la temperatura por medio de un mando de la presión de evaporación. El captador montado en el caudal del aire enfriado debajo del evaporador, registra la temperatura.

Figura 6 Regulador, válvula de expansión electrónica, captadores (Doc. Danfoss).

La temperatura tomada se somete a una comparación permanente con la temperatura de referencia, regulada en el regulador.

En el caso de que varíe la temperatura en relación con la temperatura de consigna, el regulador procede inmediatamente a modular la aportación de potencia a la válvula lo que modifica la apertura de la misma y cambia el caudal de fluido frigorígeno, alterando la temperatura de evaporación.

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Este sistema permite regular la temperatura del ambiente con una precisión muy grande (0,25°C).

Figura 7 Regulación de la temperatura de un local con una válvula de aspiración electrónica (Doc. Danfoss).

Sistemas para instalaciones de tipo industrial Estos dispositivos se adaptan para el control de varios órganos de regulación (válvulas de expansión, etc). Efectúan las funciones de regulación, protección y alarma.

La programación y recogida de información pueden centralizarse en un ordenador.

Precauciones de montaje — Los órganos de regulación electrónicos (válvulas de expansión, válvulas de

aspiración) deben en general montarse en posición vertical. — En el caso de montarse por soldadura, algunos elementos no soportan temperaturas

elevadas. Es importante desmontarlas antes de proceder a su conexión. — La colocación de las sondas de temperatura requiere el empleo de pasta

termoconductora. Estas sondas deben aislarse rápidamente.

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Figura 8 Montaje de un regulador de nivel con regulación electrónica de nivel de líquido: 1. Regulador de nivel; 2. Controlador electrónico; 3. Válvula de inyección de baja presión; 4. Válvula de expansión eléctrica piloto; 5. Válvula magnética; 6. Bomba de líquido; 7. Alimentación de los evaporadores; 8. Retorno de los evaporadores.

Figura 9 Consola de programación (Doc. Danfoss).

Principales características de los sistemas de regulación electrónica — Adaptación automática a las variaciones de las condiciones de funcionamiento. — Regulación precisa. — Óptimo funcionamiento.

• Vigilancia de la instalación.

• Señalización de las averías o defectos. — Autocontrol del sistema.

Resulta posible conectar estos aparatos con un ordenador, cosa que, por ejemplo, permite:

— efectuar demandas; — centralizar la vigilancia.

Módulos electrónicos para instalaciones de poca potencia (fig. 10)

Aseguran la gestión de pequeños locales fríos a temperaturas positivas o negativas.

Las diversas funciones que efectúan estos módulos son:

— regulación; — descongelación; — señalización.

Figura 10 Modulo de gestión PC 1.000 (Doc. Teddington).

A partir de las señales que emiten las sondas de regulación y (o) de desescarche, se instalan salidas .de contacto». Estos módulos eliminan todos los dispositivos de reposición. La válvula de expansión no es electrónica.

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Sistemas de gestión para varios compresores (fig. 11) Estos módulos aseguran la regulación y protección de los compresores de una central frigorífica. En función de la variación en la baja presión, el sistema pone en marcha la reducción de potencia o la parada de los diferentes compresores. Estos dispositivos equilibran los tiempos de marcha de cada compresor y evitan su funcionamiento en ciclos cortos. Todos los parámetros pueden ser visualizados.

Sistemas de gestión para instalaciones industriales La utilización de los sistemas de regulación programables a base de microprocesadores se intensifica en el funcionamiento de las instalaciones frigoríficas y de climatización. Su concepción permite la vigilancia y la regulación tanto en instalaciones simples como en instalaciones complejas.

Figura 12

Estos sistemas pueden conectarse a ordenadores, impresoras, pantallas de control, transmisores telefónicos (MODEM). En general, cumplen las siguientes funciones:

— funcionamiento de los compresores; — protección: — visualización de las condiciones de funcionamiento; — secuencia de mando de los compresores; — sistema de alarma; — funcionamiento de las bombas de fluido frigorígeno, compuertas automáticas.

ventiladores, etc.; — control e indicación de niveles de los diferentes aparatos; — control y mando de los desescarches.

Queda bien entendido que esta relación no es exhaustiva. La figura 12 da muestra de este tipo de regulación.

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1.3.12. EVAPORADORES El evaporador, al igual que el condensador, es un intercambiador de calor cuyo cometido consiste en absorber el flujo térmico que proviene del medio a enfriar.

El paso del flujo térmico del fluido frigorígeno al medio exterior se rige por las mismas leyes físicas cualquiera que sea el tipo de aparato —condensador o evaporador— y depende:

a) del coeficiente global de transmisión de calor del evaporador; b) de la superficie del evaporador; c) de la diferencia existente entre la temperatura del evaporador y la del medio a enfriar.

La clasificación de los evaporadores se puede hacer tomando como criterio discriminatorio la función atribuida al evaporador —enfriamiento del aire, enfriamiento de líquidos, congelación de un líquido—, pero algunas veces su objetivo es múltiple (enfriamiento de aire y congelación de liquido) como es principalmente el caso de los refrigeradores de tipo doméstico. En consecuencia, después de distinguir los evaporadores de tipo doméstico y los evaporadores para máquinas «comerciales», adopta-remos para estos últimos la clasificación siguiente:

— evaporadores enfriadores de aire;

— evaporadores enfriadores de líquido;

— evaporadores de contacto;

— evaporadores especiales: estanterías refrigeradas, placas y tubos eutécticos.

Evaporadores para refrigeradores domésticos

Después de haber evolucionado durante largo tiempo, la forma de los evaporadores domésticos empleados en los refrigeradores de una sola temperatura parece que se ha estabilizado. No ocurre lo mismo con los que se utilizan en los refrigera-dores de dos temperaturas, sobre los que trataremos más adelante.

Los evaporadores de tipo doméstico se hallan en constante evolución siguiendo la que han experimentado los propios refrigeradores. Se encuentra la disposición en U y la forma cerrada, aunque el evaporador, más alto que ancho, ocupa la casi totalidad de la anchura del compartimento a enfriar.

Va cerrado por delante por medio de una tapa de material plástico que se abre o bascula. Además, la capacidad ha aumentado ligeramente y el número de cubiteras es reducido. Esta nueva disposición permite disponer de un espacio más importante para el almacenaje de productos congelados, en cuyo caso, el evaporador adquiere la calificación de congelador («Freezer»), desde luego impropia, ya que la temperatura media del evaporador aunque asegura una temperatura normal en el interior del armario, no es lo suficiente baja para obtener una congelación racional.

Esta concepción del evaporador no está ajena a inconvenientes, entre los cuales se pueden citar un reparto menor de temperaturas y también menores movimientos de convección obstaculizados por el recogedor de gotas para el desagüe.

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Evaporadores para refrigeradores de una sola temperatura

Estos evaporadores están formados casi todos por un circuito integrado y fabricados siguiendo el procedimiento «Roll Bond» que consiste en depositar por medio de un útil especial, sobre una chapa previamente cepillada, una pasta anti adhesiva (generalmente una tinta de grafito) que sigue el trazado establecido en función de las dimensiones definitivas del circuito frigorífico. Una chapa idéntica a la primera recubre el trazado que queda embutido entre las dos chapas. El conjunto se lamina en caliente y, eventualmente, en frío hasta la obtención de una soldadura molecular de las dos chapas, salvo en el trazado efectuado con la pasta anti adhesiva.

Figura 3.26. Evaporador de aluminio con circuitos tubulares integrados. Modelo «freezer» para refrigeradores de una sola temperatura.

Después de haber limpiado el circuito se hincha con aire comprimido entre las dos placas de una prensa hidráulica destinada a limitar la expansión. El conjunto se corta, entonces, a las dimensiones definitivas, se limpia, se desengrasa anódicamente y se pinta o barniza para obtener la debida resistencia exterior a la corrosión. El evaporador se conforma debidamente con un útil apropiado. En la figura 3.26 se muestra un evaporador de este tipo terminado.

Evaporadores para refrigeradores de dos temperaturas

El evaporador del compartimento congelador es un «evaporados-cuba» abierto en su parte frontal, cuyo circuito de fluido frigorígeno puede ser de tipo integrado, o estar formado por un serpentín que envuelve la cuba por el exterior. El evaporador del compartimento de refrigeración es un evaporador de placa colocado en la pared de fondo del compartimento, que puede ser igualmente de tipo integrado o bien estar formado por un serpentín de tubo. En la figura 3.27 se muestra un conjunto evaporador de este tipo.

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Figura 3.27. Conjunto evaporador de aluminio con circuitos tubulares integrados, para refrigeradores de dos temperaturas.

Evaporadores comerciales

Los evaporadores empleados en las instalaciones que se conocen por «comerciales», cuya potencia nominal no excede los 11.600 W, pueden ser:

— evaporadores enfriadores de aire; — evaporadores enfriadores de líquidos; (para producir hielo) — evaporadores congeladores (con solución eutéctica)

Evaporadores enfriadores de aire

Entre los tres grupos mencionados, éstos son los evaporadores más corrientemente usados en las instalaciones comerciales. Están formados —cualquiera que sea su concepción— por un haz aleteado de tubo de cobre y aletas de aluminio. Este haz se forma por medio de un tubo serpentín que permite la circulación del fluido frigorígeno a una velocidad suficiente que permita el retorno del aceite hacia el compresor.

De todos modos, si la relación entre la longitud desarrollada del tubo aleteado necesario para la realización de la superficie deseada y el diámetro interior del tubo es tal que su valor sea superior a 2000, dicha superficie deberá dividirse en tantas superficies primarias como sean necesarias para que, en cada superficie primaria así formada, la relación 1/d sea inferior al valor anteriormente citado.

Ejemplo

Se ha de realizar un evaporador de 40 m2 con un tubo aleteado cuya superficie por metro es de 0,8 m2, constituyendo la superficie primaria con tubo aleteado de 14/16. ¿En cuántas superficies primarias deberá dividirse este evaporador?

Como sea que l/d no debe ser superior a 2000 serán necesarias dos superficies primarias, cada una de las cuales tendrá el valor:

Esta división en superficies primarias de un evaporador nos conducirá a la adopción de un modo particular de alimentación del evaporador por una parte y a escoger, por otra parte, un sentido preferente para la circulación del aire sobre el haz aleteado, problemas sobre los cuales volveremos más adelante.

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Fabricación de los evaporadores de aletas

La utilización del tubo aleteado formado por tubo de cobre y aletas de aluminio está hoy día generalizada. Actualmente resulta posible producir los haces de tubo aleteado destinados a la fabricación de evaporadores empleando los métodos que a continuación se describen.

Fabricación de tubos aleteados en tiras rectas

Los tubos de cobre se fabrican en los largos comerciales (tubo calibrado y recocido) con las aletas insertadas a la distancia deseada, bien por medio de la altura de los collarines que se tocan, o por peines que establecen la separación entre sí. Estas aletas quedan adheridas sobre el tubo, «hinchando» éste por medio de una oliva rectificada de acero cementado que se hace pasar por el interior del tubo. El tubo así fabricado se corta en tiras rectas a la longitud que se requiere para la fabricación del evaporador.

Fabricación en la instalación

El tubo de cobre recocido y calibrado se corta previamente en tiras rectas. Hasta una longitud determinada (alrededor de 4 m), estas tiras se transforman en horquillas, es decir, se doblan por la mitad, para evitar de esta forma la soldadura de un codo. A partir de los 4 m la soldadura de codos es necesaria en ambos extremos.

Las aletas se disponen con las placas de los extremos sueltas y las placas inter-medias en su posición definitiva sobre un montaje con separación ajustable. Se introducen dentro de los agujeros de las aletas las correspondientes horquillas (o bien los tubos rectos) que han de formar el circuito. La hinchazón del tubo de cobre (para asegurar la fijación de las aletas) puede obtenerse de diferente manera, a saber:

a) imprimiendo en el interior del tubo una presión hidráulica (superior a 120 bar). b) por el paso de una bola calibrada impulsada por presión hidráulica (inferior a 100 bar). c) por el paso de múltiples olivas en paralelo, fijando las aletas en una sola o varias

pasadas.

En el caso de los sistemas hidráulicos, después de haber vaciado los tubos del circuito debe insuflarse aire seco.

Los circuitos se completan soldando todos los codos amovibles y después al colector de aspiración y a los tubos de pequeño diámetro procedentes del distribuidor de líquido (o los racores de entrada y salida en el caso de un monocircuito). La batería evaporadora se estufa entonces haciendo pasar aire seco durante el estufado y nuevamente en la fase de enfriamiento, después de dicho estufado. La batería todavía llena de aire deshidratado se tapa en sus extremos por medio de tapones metálicos o de caucho.

Los evaporadores enfriadores de aire pueden ir dispuestos para una circulación natural de aire, o bien con circulación forzada del mismo. En el primer caso, el aire circula sobre el evaporador y en el recinto refrigerado merced a los movimientos de convección motivados por las diferencias de densidad del aire a través de deflectores que permiten mejorar la circulación de dicho aire. En la concepción segunda, utilizada en cámaras frías, los movimientos del aire se producen por la acción de un ventilador (o varios) colocado(s) cerca del haz de tubos aleteados.

En la mayor parte de casos, el ventilador:

— aspira sobre la batería provocando una depresión en el recinto, lo que permite un buen reparto del aire a través de la batería aleteada.

— sopla en el recinto que ha de enfriarse, lo que permite una buena proyección del aire.

Evaporadores con circulación natural del aire En estos evaporadores, utilizados para la refrigeración de vitrinas, las tapas laterales están limitadas por la altura de las aletas y sirven para lograr la fijación del evaporador y, eventualmente, de la pantalla que guía la circulación del aire (fig. 3.28).

Se emplean, asimismo, para la refrigeración de cámaras frías donde los movimientos de aire son lentos, y también bajo la forma de evaporadores mixtos «enfriadores de aire-fabricadores de hielo», en la refrigeración de armarios frigoríficos cuya capacidad puede alcanzar 3 m3, para refrigerar mostradores de café, y en ciertos muebles de autoservicio y vitrinas.

Figura 3.28. Evaporador con circulación natural de aire para una vitrina refrigerada.

Evaporadores con circulación forzada de aire Los evaporadores con circulación forzada de aire se emplean, debido a su más reducido tamaño, en todas las instalaciones frigoríficas con excepción de aquellas en que los géneros a conservar imponen la necesidad de establecer una circulación natural del aire.

Con mayor frecuencia toman la forma de evaporadores de techo, dejando así libres las paredes de las cámaras frías, aunque los murales son de uso corriente cuando la altura de los muros no permite la instalación de un evaporador de techo.

Algunos fabricantes usan tubos de cobre ranurados en su interior, lo que al mejorar el coeficiente de transmisión aumenta el valor de rendimiento del evaporador.

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Evaporadores murales

El haz aleteado va montado en el interior de una caja envolvente metálica cerrada que incorpora la bandeja recogedora de gotas de agua en su parte inferior (fig. 3.29). La chapa de la parte frontal soporta el o los ventiladores. Cuando existen varios ventiladores, esta chapa se realiza en dos partes. La parte frontal, más baja que el conjunto de la caja, presenta en la parte baja una abertura libre que sirve de orificio para la circulación del aire.

Evaporadores de techo

Están compuestos por un haz de tubos aleteados igualmente encerrados dentro de una caja metálica, con la chapa inferior que sirve de desagüe. El o los ventiladores están emplazados en la chapa que actúa de frontal del conjunto (fig. 3.30) o bien sobre una pantalla inclinada (fig. 3.31), o debajo del evaporador. Estas tres disposiciones permiten la realización de evaporadores de alturas diferentes para superficies idénticas y pueden, asimismo, ocupar una mínima altura en el techo de las cámaras frías.

Cuando estos evaporadores se destinan a cámaras frías donde se mantienen temperaturas negativas, deben preverse dispositivos de descongelación periódica a fin de evitar la acumulación de escarcha sobre el conjunto aleteado.

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Por regla general, los ventiladores dirigen el aire sobre la batería aleteada, aunque este sentido en la circulación de aire no es del todo imperativo, y puede establecerse dicha circulación en sentido inverso; si se adopta esta disposición es indispensable entonces colocar el evaporador tal como se indica en la figura 3.32, con objeto de dejar así libre la superficie frontal del evaporador donde se efectúa la aspiración del aire.

Figura 3.32. Disposición de un evaporador de techo con ventilador aspirante.

Generalmente, la ventilación debe establecerse a lo largo de la cámara, si ésta es de dimensiones desiguales. Si el evaporador va provisto con un deflector de aire éste debe inclinarse de forma que el aire se dirija hacia el techo.

La posición de un evaporador de techo en una cámara fría no puede fijarse a priori, ya que depende de la naturaleza de los productos a enfriar o del tipo mismo de la instalación. Deberá buscarse siempre una posición que permita conseguir la mejor circulación de aire dentro del recinto que se enfría.

Alimentación

En un evaporador de expansión directa y de tubo continuo se recomienda la alimentación por la parte inferior ya que con ello se favorece el retorno más rápido del fluido por gravedad hacia el compresor. Debe tenerse en cuenta que una rapidez exagerada de retorno impide la obtención de una vaporización completa.

En dicho caso, el fluido no vaporizado influye en el bulbo de la válvula de expansión sin que el evaporador haya descendido a una temperatura suficiente; esta es la causa de un funcionamiento a base de ciclos cortos. Por el contrario, la alimentación por la parte baja del evaporador no resulta de utilidad alguna si el evaporador es de grandes dimensiones, o bien si la construcción del mismo es susceptible de crear una pérdida de carga, disminuyendo de forma anormal la velocidad de retorno del fluido frigorígeno.

Evaporadores enfriadores de líquido

Utilizados para la refrigeración de líquidos, estos evaporadores pueden construirse por medio de un simple serpentín de tubo liso, tomando la forma del depósito que contiene el líquido a enfriar, o bien están instalados para enfriar agua, una salmuera o cualquier otra solución incongelable, como son las soluciones de agua-etilenglicol a determinada temperatura. En los casos en que se enfría salmuera, ésta puede servir, en el mismo tanque, para la fabricación de ciertos productos (crema he-lada, por ejemplo), o para el enfriamiento de cámaras. Por medio de una bomba se hace circular la salmuera a través de los serpentines frigoríferos, estableciendo su retorno al tanque de enfriamiento.

Figura 3.33. Evaporador de doble tubo. FF: fluido frigorígeno.

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Este procedimiento presenta la ventaja de constituir un volante de frío de gran importancia en el caso de una parada accidental del grupo compresor, aunque requiere una instalación complicada (tanque de solución incongelable, bomba para la circulación de salmuera, agitador), con el consiguiente e importante volumen. La salmuera en esta última utilización puede reemplazarse por una solución de etilen-glicol.

Estos evaporadores pueden ser de doble tubo Dispensador de cerveza con medios de enfriamiento, el grifo presentado se instalara en un barril de cerveza (50); dispone de un cuerpo hueco (2) con su parte del fondo en forma de tronco de cono (9). Dentro del cuerpo (2) se fija un serpentín (15) en el interior del depósito de refrigerante (12). Existe un grifo (3) en el exterior del cuerpo (2) conectado a uno de los extremos (15a) del serpentín (15). El otro extremo de este (15b) se conecta a la cabeza de suministro (13) fija en la sección central inferior del cuerpo (2) por medio de una placa de apoyo (21).

Evaporadores de contacto

Este tipo de evaporador se presenta bajo la forma de una placa fría. Sobre dicha placa se halla en contacto un serpentín de tubo de cobre unido por medio de grapas, por una pasta que sirve de conductor, o bien por soldadura de estaño. Esta placa es generalmente de acero inoxidable, con un aislante que cubre el dorso donde se halla acoplado el serpentín de tubo de cobre. Este tipo de evaporador se emplea en ciertas vitrinas para la venta de productos refrigerados.

Evaporadores especiales

Estantes refrigerados Entre la gama de evaporadores especiales debemos señalar los estantes refrigerados («freezer-shelves») que se ilustran en la figura 3.34. Están formados por serpentines soldados sobre una chapa o bien sobre varillas metálicas que forman estantes, sobre los cuales se coloca directamente el género. Este tipo de evaporador sirve de forma preferente para obtener una congelación rápida y se instalan con equipos de baja temperatura (congeladores).

Figura 3.34. Conservador de tipo vertical para exposición de productos congelados

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Placas eutécticas Están formadas por serpentines colocados en el interior de cajones envolventes de chapas planas de acero (fig. 3.35). El espacio entre los tubos del serpentín y la envolvente viene ocupado por una solución eutéctica que se solidifica a baja temperatura. La solución eutéctica es la combinación de ciertas sales con el agua en proporción rigurosamente definida, que posee la propiedad después de haberse congelado a una temperatura que depende de su composición, de descongelarse a esta misma temperatura liberando el frío acumulado.

Estos evaporadores permiten disponer de un volante de frío apreciable, ya que se utiliza el calor latente de fusión de la solución. Se emplean en las aplicaciones donde se requiere una reserva móvil de frío (contenedor de transporte, camionetas de venta o distribución, mueble de venta ambulante), y la adquisición de temperatura, después de un determinado tiempo de servicio, se efectúa en el garaje o estación de parada por medio de un grupo destinado al enfriamiento de estos evaporadores. La temperatura de descongelación de la solución utilizada depende de la temperatura que se desea obtener, variando desde -10 a -25°C.

La placa eutéctica restituye un frío constante por calor latente de fusión de la solución eutéctica. Emplazada dentro del contenedor, la placa restituye el frío previamente acumulado en la cámara durante su congelación. El líquido eutéctico debe estar perfectamente solidificado antes de la utilización de la placa La temperatura de congelación debe ser al menos 5°C inferior a la temperatura de fusión del líquido eutéctico.

La duración de acumulación por congelación puede variar entre 6 y 24 horas dependiendo del equipo frigorífico utilizado.

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Determinado fabricante propone placas llenas de mezclas que se descongelan a:

— 11°C para equipar muebles isotérmicos destinados a la conservación de productos frescos, en vitrinas ambulantes y también para equipar vehículos refrigerados para la distribución de productos frescos(l);

— 26°C y -31°C para equipar vehículos refrigerados destinados a la distribución de productos congelados en vehículos especiales diseñados al uso.

Tubos eutécticos Existen también los tubos eutécticos. En este caso el envolvente, de sección rectangular, está formado por hojas de plástico traslúcido.

Su poco peso y la ausencia de toda corrosión exterior son los puntos fuertes de estos aparatos.

Observaciones

— El tiempo de congelación de la solución eutéctica es, en general, de 10 horas con una diferencia de temperatura de 10 K entre solución eutéctica y evaporación.

— La utilización de estos materiales debe compensar de las aportaciones de calor debidas a las pérdidas y al servicio.

— Las diferencias de temperatura entre el ambiente y la solución eutéctica en régimen de explotación son las siguientes:

para las soluciones eutécticas a -11°C: Δθ = 12 a15 K,

para las de –26°C a –31°C: Δθ = 6 a10K.

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1.3.12.1. Desescarche de los evaporadores Formación de escarcha. Necesidad de un desescarche El aire atmosférico es una mezcla de gas que contiene vapor de agua en suspensión. Este vapor de agua tiende a depositarse en la pared fría del evaporador que se halla a una temperatura inferior a los 0°C, por lo que el vapor de agua se deposita allí en forma de escarcha. Esta capa es prácticamente de formación ilimitada, ya que las paredes y puertas de las cámaras frías no son perfectamente estancas al vapor de agua y las aperturas de puertas necesarias para el servicio de la instalación provocan la entrada de aire caliente y húmedo; finalmente, el género almacenado, a causa de la humedad que despide, contribuye igualmente a la formación de escarcha sobre los elementos del evaporador.

La capa de escarcha formada, debido a su efecto aislante, provoca un descenso de la temperatura de evaporación, y con ello la disminución de la producción frigorífica de la máquina, lo que, entre otros inconvenientes, contribuye a aumentar el tiempo de marcha. A fin de paliar estos inconvenientes resulta obligado proceder a un desescarche periódico del evaporador. La forma en que este desescarche puede obtenerse depende de:

1. la temperatura de la cámara fría; 2. el tipo de evaporador utilizado.

Desescarche en cámaras con temperatura positiva

Para lograr un desescarche automático en cada ciclo de funcionamiento, resulta indispensable regular la temperatura de la cámara de + 3 a + 5°C como mínimo. Si la conservación del género se asegura mejor de +2 a +4°C (y en ocasiones a temperatura inferior), no es posible obtener siempre un desescarche automático del evaporador.

Bajo este último reglaje se deben realizar desescarches periódicos parando el compresor y dejando girar el ventilador hasta lograr la fusión completa de la escarcha formada. También se puede lograr el desescarche en cada ciclo de funcionamiento, manteniendo la cámara a una temperatura lo bastante baja con el empleo de un termostato o de un presostato de desescarche.

Termostato de desescarche

El grupo se pone en marcha por medio de un termostato principal (termostato del grupo) que regula la temperatura de la cámara (de +2 a + 4°C). El termostato de desescarche independiente, pone en marcha el ventilador en el punto en que la temperatura del evaporador desciende hasta la temperatura establecida y no lo para hasta que el desescarche ha terminado.

La ventilación se inicia, pues, cuando el evaporador ha descendido a una temperatura baja, y cesa cuando la temperatura de éste alcanza un valor que asegura el desescarche total del mismo. La acción del presostato de desescarche es idéntica.

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Desescarche por calentamiento del evaporador

Este tipo de desescarche es idéntico al utilizado para las cámaras de temperatura negativa.

Desescarche en cámaras con temperaturas negativas Cuando la cámara debe mantenerse a una temperatura por debajo de 0°C, el desescarche no puede obtenerse haciendo circular el aire de la cámara a esta temperatura. Es indispensable que el desescarche del evaporador no provoque en la cámara un aumento de la temperatura que resulte perjudicial a la buena conservación del género almacenado. Existen varios procedimientos que pueden utilizarse a este fin. Entre los mismos citaremos:

1. La proyección de aire caliente sobre el evaporador. 2. El calentamiento directo del evaporador por medio de resistencias eléctricas. 3. El desescarche por gases calientes o por inversión del ciclo.

Proyección de aire caliente En este caso, el evaporador se halla emplazado dentro de una caja envolvente equipada con trampillas de cierre. El desescarche del evaporador se logra por medio de la circulación del aire caliente que producen las resistencias eléctricas emplazadas dentro de la caja envolvente del evaporador y debajo de la bandeja de desagüe a fin de evitar la nueva congelación del agua producida en el desescarche. La colocación del cable que actúa como resistencia eléctrica alrededor del tubo de evacuación del agua impide igualmente que se produzca su nueva congelación. Este cable debe alimentarse con corriente eléctrica a baja tensión (24 V) con objeto de evitar cualquier accidente motivado por la conexión a masa de este cable de calentamiento. Estas resistencias han de ser totalmente estancas al agua.

Durante el calentamiento, deben cerrarse las trampillas de circulación a fin de que la temperatura de la cámara no aumente. El tiempo de desescarche es función de la potencia de las resistencias eléctricas. Este sistema de desescarche utilizado en evaporadores de tipo mural, difícilmente puede trabajar de forma automática. La maniobra de las trampillas de circulación del aire requiere una intervención manual, aun-que de todos modos la desconexión de las resistencias de calentamiento del aire puede lograrse de forma automática por medio de un presostato.

Calentamiento eléctrico del evaporador Las resistencias eléctricas colocadas entre las aletas del evaporador y bajo la bandeja de desagüe provocan la fusión de la escarcha por un lado y evitan que vuelva a helarse el agua procedente del desescarche. Este tipo de desescarche puede automatizarse fácilmente. Con un reloj con motor síncrono se determina el periodo de des-hielo haciendo parar el compresor o el ventilador (o los ventiladores) y provocando la puesta bajo tensión de las resistencias eléctricas.

La parada del período de desescarche se obtiene por medio de un termostato que, emplazado dentro de las aletas del evaporador, permite, después de un desescarche completo del mismo, la detención del periodo de calentamiento y, de forma simultánea, la reposición en funcionamiento del compresor. La nueva puesta en marcha de los ventiladores se retrasa evitando así el envío de aire caliente y húmedo al interior de la cámara fría.

La potencia eléctrica necesaria es:

— en el evaporador: 1200 a 1800 W/m2, — bandeja de desagüe: 1200 a 1800 W/m2, — tubería de evacuación: 50 a 100 W/m.

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Gases calientes Este dispositivo consiste en descargar los gases comprimidos por el compresor di-rectamente en el evaporador, más abajo de la válvula de expansión, gracias a una tubería de derivación («bypass»). Deben preverse dispositivos de cierre y de protección para evitar toda alimentación intempestiva de líquido del evaporador durante el período de desescarche por una parte y, por otra, debe intercalarse un dispositivo para la reevaporación del líquido que se forma en el evaporador durante el desescarche, colocado en la tubería de aspiración a fin de evitar el flujo de líquido al compresor.

Este procedimiento puede automatizarse por la acción de un reloj con motor síncrono, obteniéndose entonces un desescarche cíclico. El final del desescarche puede controlarse por medio de un termostato.

Figura 3.37. Ejemplo de un sistema de desescarche por gases calientes.

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Inversión de ciclo Es una aplicación particular del principio de la bomba de calor que permite emplear totalmente las capacidades termodinámicas del condensador como fuente de calor en el ciclo de desescarche.

Al igual que en el sistema de desescarche por gases calientes, el compresor se mantiene en marcha continua durante el ciclo de desescarche. La inversión del ciclo se obtiene, durante el período de desescarche, por medio de un distribuidor de corredera controlado por una válvula magnética que actúa de piloto. En el periodo de refrigeración, la bobina de la válvula piloto no se halla excitada, y la posición de la corredera permite que el fluido siga su curso normal: compresor – condensador – válvula de expansión – evaporador – compresor (fig. 3.38). Bajo el impulso del órgano que pone en marcha el desescarche, la válvula piloto provoca el desplazamiento de la corredera del distribuidor, cuyo efecto consiste en la alimentación del evaporador con gases calientes donde éstos se condensan, convirtiendo el condensador en evaporador, alimentado por el líquido formado en el evaporador a través de la expansión en el condensador por una válvula de expansión termostática. Este líquido es vaporizado por la circulación del aire ambiente, en el caso de un condensador de aire, o por la circulación de agua si se trata de un condensador de agua.

Figura 3.38. Desescarche por inversión de ciclo. Posición normal. Las flechas indican el sentido normal a través de las válvulas de retención.

Los vapores formados son aspirados entonces por el compresor (fig. 3.39). El final del período de desescarche, y el consiguiente retorno a las condiciones normales de funcionamiento, se logra por medio de un termostato de fin de desescarche. Las válvulas de retención evitan, en uno u otro ciclo, la alimentación indeseada de líquido o de gas.

La secuencia de las operaciones de desescarche determinada en función de las condiciones locales permite el funcionamiento con un evaporador prácticamente exento de escarcha y la puesta en marcha retardada —después del desescarche— de los ventiladores evita que se impulse aire caliente y húmedo a la cámara.

Figura 3.39. Desescarche por inversión de ciclo. Posición de desescarche. Las flechas indican el sentido normal de circulación de las válvulas de retención.

Observaciones Aunque se utilizan otros sistemas de desescarche, sólo citaremos a título informativo el sistema que consiste en la pulverización de agua sobre el evaporador, frecuentemente utilizado en los refrigeradores con toberas.

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1.3.13. Dispositivos de regulación La parada de una máquina frigorífica, una vez obtenida la temperatura deseada en el interior del recinto enfriado, y su nueva puesta en marcha cuando la temperatura ha vuelto a subir hasta un valor previamente determinado, debe hacerse de forma automática. Los aparatos que permiten este funcionamiento son los termostatos y los presostatos.

Termostatos Son los aparatos destinados a abrir y cerrar un circuito eléctrico bajo la acción de una variación de temperatura. El más sencillo es el termómetro de contactos que utiliza el mercurio como conductor. Es sensible y preciso, pero su capacidad de ruptura es débil. Se utiliza de todos modos en instalaciones especiales que trabajan bajo diferencias de temperaturas muy reducidas (de menos de 1°C).

Los termostatos empleados en las instalaciones comerciales tienen una capacidad de ruptura que varía entre 5 y 10 amperios, merced al empleo de sistemas de interruptores de acción brusca. En estas instalaciones, la gama de temperaturas que han de regularse va desde -60°C a +30°C, aunque ya se sabe que la sensibilidad de un termostato varia en sentido inverso al escalonado de temperaturas que puede regular. Se tiene, pues, la ventaja de disponer de una serie de aparatos en la que cada uno puede asegurar, bajo buenas condiciones, la regulación de una parte de esta gama de temperaturas.

La regulación se caracteriza por la diferencia entre las temperaturas de conexión y desconexión del termostato, cuya sensibilidad se traduce por la diferencia mínima que se puede obtener. Prácticamente, esta diferencia es de 2°C, aunque determinados fabricantes han conseguido reducirla a base de piezas de transmisión muy ligeras, aparte de que la alimentación de corriente a bajo voltaje permite la aproximación de los contactos por la ausencia de chispas y la aceleración del reglaje por calentamiento eléctrico del elemento sensible. Los termostatos se clasifican en tres categorías principales:

1. Los termostatos de ambiente. 2. Los termostatos de evaporadores. 3. Los termostatos para líquidos.

Su construcción se diferencia por el sistema del elemento motor:

a) deformación de un elemento bimetálico;

b) tensión de vapor de un fluido;

c) dilatación de un líquido;

d) presión de un gas liberado por un adsorbente.

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El mecanismo que sirve de interruptor permite el cierre o la abertura brusca de los contactos, que es condición esencial de su duración, variando en relación con cada fabricante. Puede estar concebido bajo los sistemas siguientes:

a) empleo de un imán permanente que actúa sobre un contacto móvil;

b) empleo de un dispositivo de rótulas o levas;

c) empleo de una ampolla de mercurio basculante bajo el peso de este metal desplazado ante la acción de un mecanismo mandado por el elemento motor;

d) equilibrio inestable de un resorte entre dos posiciones de equilibrio estable.

Termostatos de ambiente Se colocan en el interior de la cámara fría. Pueden ser con bimetal o por tensión de vapor. En este último caso, el elemento sensible puede estar constituido solamente por un fuelle que contiene la carga de fluido, o por un conjunto de fuelle y bulbo, este último formado por un tubo capilar enrollado en espiral y colocado debajo del cuerpo del aparato, o bien, por un conjunto de fuelle, capilar y bulbo a distancia.

Cualquiera que sea el tipo de termostato, el elemento sensible debe emplazarse siempre en la corriente de aire en movimiento (convección). No debe instalarse cerca de la puerta de la cámara, donde correría el riesgo de estar influido por las corrientes de aire caliente en las aperturas. El bulbo no debe fijarse directamente en pared alguna de la cámara. Hace falta disponer de suficiente espacio para evitar que la temperatura de la pared puede influir por radiación. En fin, salvo en condiciones excepcionales que dificulten la regulación del termostato, debe evitarse el emplazamiento del elemento sensible en la caída de aire frío del evaporador.

En la figura 4.15 se representa un termostato cuyo elemento sensible es un bulbo capilar arrollado, con un sistema de ruptura brusca del tipo de imán permanente.

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Termostatos de evaporadores Los termostatos de evaporadores (fig. 4.16) se emplean en particular para la regulación de los refrigeradores domésticos, los evaporadores comerciales en la fabricación de cubitos de hielo, y en los enfriadores de líquido. Son del sistema con bulbo, el cual debe fijarse en el evaporador en un punto donde el refrigerante se encuentre todavía en el estado de vapor húmedo. Algunos son unipolares, y otros van provistos de protección térmica contra las sobrecargas del motor. Prácticamente todos los termostatos en refrigeradores de tipo doméstico incorporan a la regulación normal un dispositivo para regular el desescarche con retorno automático.

Figura 4.16. Termostato de evaporador.

Termostatos para líquidos Los termostatos empleados para la regulación de la temperatura en baños de líquidos son de concepción similar a los termostatos de ambiente del tipo con bulbo y capilar. Puede también regularse la temperatura de los baños de líquido con termostatos cuyo elemento sensible tiene la forma de tubo sumergido en el baño que funciona por dilatación de un líquido en su interior (generalmente, alcohol).

Determinados modelos concebidos especialmente para pasar el bulbo a través de la pared de la cuba o depósito, por debajo del nivel del líquido, van equipados con una vaina o prensaestopas estanco (fig. 4.17). En los termostatos del tipo de bulbo encontramos de nuevo el conjunto termostático —bulbo, capilar, fuelle— ya descrito anteriormente en las válvulas de expansión.

Figura 4.17. Termostato con bulbo y tubo capilar.

El principio de funcionamiento es el mismo; cuando la temperatura del bulbo termostático se eleva, la presión existente dentro del elemento termostático hace extender el fuelle y, por medio de los elementos de enlace, provoca el cierre de los contactos del termostato a una determinada temperatura. Cuando la temperatura baja, de nuevo la reacción del bulbo termostática provoca entonces la abertura de los contactos.

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Al igual que los bulbos de las válvulas de expansión termostáticas, los bulbos de los termostatos pueden estar cargados de tres formas diferentes:

— carga de vapor saturado/liquido; — carga de vapor (carga limitada). El bulbo debe ser el elemento más frío; — carga adsorbente. No es necesario que el bulbo sea el elemento más frío.

Las ventajas e inconvenientes de cada tipo de carga son similares a los que ya han sido citados para los bulbos de las válvulas de expansión termostáticas.

La carga utilizada es función de las temperaturas debiendo estar reguladas por el termostato y considerarse el punto de condensación del fluido. En el interior del bulbo es donde debe condensarse el fluido de la carga. Por consiguiente, éste debe ser el punto más frío del elemento motor. Si, en casos particulares, el bulbo está colocado bajo una temperatura más elevada que el elemento motor, deberá entonces utilizarse un termostato con carga adsorbente o del tipo de ambiente.

Regulación del termostato Dado el gran número de termostatos de construcción diferente que se utilizan en refrigeración, resulta imposible tratar con el detalle debido la operación de regulación. Solamente podemos dar indicaciones de orden general susceptibles para ayudar en esta operación. Debe saberse que la regulación de la diferencia entre los puntos de conexión y desconexión puede modificar uno de los puntos ya ajustados. Según la regulación del diferencial modifique el primero o el segundo de estos dos puntos, el termostato es considerado:

— de parada constante. — de puesta en marcha constante.

El primer reglaje consiste, pues, en determinar el punto constante. Supongamos que tenemos un termostato de parada constante, que generalmente es el más utilizado. Se procederá de la siguiente manera: se pone la instalación en marcha con la manecilla o botón de regulación hasta el fondo de su carrera. Este botón hace variar la tensión del resorte antagonista del elemento motor (si se trata de un termostato con tensión de vapor) donde desplaza el eje que soporta el bimetal (si el termostato es de este tipo). Se intercala un termómetro cerca del elemento sensible colocado en el ambiente o sobre la superficie en la que se desea regular la temperatura, o sea: en el aire que se halla en movimiento, sobre el evaporador o dentro del líquido según se trate de un termostato del tipo de ambiente, de evaporador o de líquido.

Cuando la temperatura ha descendido hasta el punto deseado, se desconecta el circuito eléctrico girando despacio el botón de regulación hacia atrás (es decir, volviendo al punto de arranque). El punto de ruptura se fija así de acuerdo con la temperatura. Entonces hace falta regular el diferencial que determinará el punto de conexión. Esta regulación se obtiene por procedimientos distintos según los aparatos:

— por un encaje que haga variar la posición de la pieza con contactos móviles; — o bien, de un encaje variable con un pequeño resorte auxiliar que se añade al

resorte antagonista del elemento motor, etc. Una vez determinados los dos puntos en el termostato, es necesario efectuar el control del mismo durante varios ciclos ya que puede ser posible que la reducción de temperatura en el conjunto del aparato aporte una ligera modificación del primer reglaje efectuado en «caliente».

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Los termostatos son elementos frágiles debido a la precisión que se exige en su funcionamiento. De todos modos, un termostato correctamente instalado puede funcionar durante mucho tiempo sin anomalías. Los incidentes que son comunes a todos los modelos de termostatos son la quena de los contactos motivada por los arcos de ruptura al desconectarse el circuito.

En los termostatos del tipo de ambiente, las modificaciones alotrópicas de los metales que forman el bimetal disminuyen la sensibilidad de los mismos, mientras que en los termostatos del tipo de bulbo, la pérdida de carga del aparato es la anomalía más frecuente. En este caso, se impone el cambio de! elemento motor.

Si la regulación por medio de termostato ofrece como ventaja garantizar la parada y arranque de la instalación a las temperaturas previamente fijadas. presenta en cambio el inconveniente de no poder asegurar el desescarche del evaporador ni la obtención de una humedad relativa constante.

Presostatos Estos aparatos pueden clasificarse como sigue:

a) presostatos de regulación; b) presostatos de seguridad.

• Presostatos de regulación (presostatos de baja presión) En estos aparatos encontramos el mismo mecanismo que poseen los termostatos de vapor, con la variante de la supresión del bulbo y la carga de fluido. El presostato de baja presión regula el funcionamiento del compresor (fig. 4.18). La presión que actúa sobre el fuelle es la baja presión del sistema que reina en el evaporador y el cárter del compresor.

Durante el periodo de marcha se produce la disminución progresiva de la temperatura y de la presión en el evaporador, y durante el de parada una elevación de esta presión. Como sea que el presostato se halla conectado a esta parte del circuito, responde a todas las variaciones que se produzcan.

Los puntos de ruptura y de conexión se determinan por las presiones correspondientes a las temperaturas mínima y máxima deseadas en el lado de baja presión del sistema.

Figura 4.18. Presostato de baja presión y esquema de su principio.

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La duración de los ciclos de funcionamiento o de paro dependen, pues, de diferentes factores entre los que se encuentran:

— la diferencia de temperaturas en el interior y el exterior de la cámara frigorífica; — el aislamiento de dicha cámara; — la naturaleza del servicio; — el estado mecánico del compresor; — la carga de fluido, el reglaje de la instalación, etc.

Todos estos factores tienen una influencia directa sobre estas presiones.

Los presostatos de baja presión pueden emplearse igualmente como control de seguridad para evitar que el sistema trabaje en depresión (vacío), por ejemplo.

Regulación de los sistemas múltiples Se trata de instalaciones comerciales en las que varios sectores de frío trabajan con el mismo compresor. Si todos estos puntos de frío trabajan a la misma temperatura, se califica a la instalación como múltiple a una sola temperatura. Si los diversos sectores de frío están destinados a trabajar a temperaturas diferentes, la instalación es «múltiple a temperaturas distintas».

Una instalación múltiple a una sola temperatura puede regularse por un presostato conectado en el lado de baja presión (lo más cerca posible del compresor) que será la presión media de los diversos evaporadores, aunque no siempre pueda asegurarse la obtención de un funcionamiento correcto. Mientras el servicio se mantenga equilibrado en los diferentes sectores de frío, las temperaturas serán normales; pero si un sector se encuentra más cargado, el compresor seguirá trabajando para bajar la temperatura del mismo. El resultado consistirá en la obtención de una temperatura demasiado baja en los departamentos con menos carga.

Por otra parte, si una de estas secciones de la instalación no tiene un aislamiento en condiciones, se producirán ciclos de funcionamiento largos, y los de parada serán cortos, resultando, en resumen, la obtención de una temperatura demasiado baja en los otros sectores. En caso parecido, si no se puede remediar la falta de aislamiento del departamento en cuestión, será necesario efectuar la instalación de la misma manera que en una instalación múltiple a varias temperaturas.

En una instalación múltiple a varias temperaturas, los termostatos, combinados con válvulas magnéticas (montadas en serie en el circuito eléctrico), regulan la circulación del fluido frigorígeno en los evaporadores.

Un presostato de baja presión regula el funcionamiento del compresor.

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Anomalías en el funcionamiento Se comprende entonces que, como el presostato actúa en función de la baja presión del sistema, hace falta que esta presión sea normal. Entre las causas de que exista una baja presión anormal citaremos:

a) Una fuga en la aguja de la válvula de expansión, ya que ello facilita, durante el período de parada, el paso del fluido frigorígeno a alta presión hacia el lado de baja presión y determina el disparo prematuro del presostato. Si la fuga es ligera, el compresor funcionará más tiempo para lograr que la presión se reduzca hasta el punto de ruptura y la temperatura de la cámara frigorífica descienda por debajo del tope deseado. Si la fuga es importante, el compresor trabajará ininterrumpidamente sin poder bajar la presión de aspiración a un valor suficientemente bajo para provocar el disparo del presostato.

b) Si las válvulas de descarga tienen algún defecto, habrá un retorno de los vapores descargados en el cilindro y, como antes se ha indicado, será imposible lograr la presión correspondiente al punto de paro del presostato.

• Regulación del presostato Existe una relación entre el funcionamiento de la válvula de expansión termostática y la regulación presostática. Si el evaporador se encuentra suficientemente alimentado, el compresor reduce la presión en el interior del evaporador hasta el punto de desconectar mucho antes de alcanzar la temperatura deseada en el interior de la cámara.

El montador puede estar tentado a rebajar el punto de ruptura. En este caso, el compresor funciona más tiempo para Lograr bajar la temperatura en el interior de la cámara, pero el funcionamiento en estas condiciones acumula un exceso de escarcha en el evaporador y reduce el porcentaje de humedad relativa. Para ajustar el presostato de regulación, de acuerdo con la válvula de expansión termostática, hace falta proceder como sigue:

a) Mantener cerrados los contactos eléctricos del presostato a fin de que la instalación funcione sin interrupción.

b) Ajustar la válvula de expansión termostática. c) Emplazar un termómetro en el interior de la cámara. d) Conectar el manómetro de aspiración. e) Cuando se logre la temperatura deseada en el interior de la cámara, ajústese el

punto de ruptura del presostato. Para ajustar el punto de arranque debe tenerse en cuenta el diferencial necesario.

Existe una variante a este método en el caso de que la temperatura suba por encima del punto deseado durante el período de desescarche. Podrá entonces regularse el presostato para conectar, antes de que el desescarche se haya completado, ya que se ha alcanzado la temperatura normal de arranque. Pero esta regulación requerirá un desescarche manual periódico. De todos modos; un funcionamiento de este tipo puede ser debido a que el evaporador sea demasiado pequeño o a un aislamiento deficiente de la cámara.

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• Presostatos de seguridad (presostatos de alta presión) La construcción de estos dispositivos es la misma que la de los presostatos de baja presión, aunque los resortes de regulación son más fuertes al tener que soportar presiones bastante más elevadas. Estos presostatos detienen la marcha del grupo motivados por el alza de la presión de descarga por encima de la normal, y vuelven a ponerlo en marcha cuando esta presión ha descendido a un valor predeterminado. Su instalación se recomienda en todos los circuitos en que una alta presión anormal pondría en peligro el compresor o el motor. Son indispensables en los grupos con condensación por agua, ya que, en caso de insuficiencia o falta total de agua al condensador, la sobrepresión de descarga es de todo punto inevitable. Los filtros de agua y los condensadores obstruidos pueden disminuir esta circulación de agua.

Es de todo punto necesario también que las instalaciones funcionen a presiones de aspiración inferiores a la presión atmosférica, a fin de evitar la sobrepresión debida a la entrada de aire accidental. Las presiones de paro en estos grupos pueden fijarse aproximadamente en:

R12 12,2 bar

R22 19,4 bar

R502 21 bar

R134a 13,2 bar

El presostato de alta presión no debe conectarse sobre la válvula de servicio de descarga, ya que cualquier manipulación que se efectuase en la misma podría motivar que el presostato quedase sin actuar.

• Presostatos combinados de alta y baja presión Los dos dispositivos se hallan reunidos dentro de la misma caja (fig. 4.19). Sus reglajes respectivos son totalmente diferentes e independientes, aunque trabajan sobre un dispositivo común de ruptura, uno para la regulación del compresor y el otro para la seguridad. El sistema de baja presión va conectado al cárter del compresor, y el de alta presión lo está con la cabeza del cilindro.

Figura 4.19. Presostato combinado.

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• Presostatos diferenciales Estos presostatos se utilizan al mismo tiempo como presostatos de seguridad, para efectuar la parada de los compresores si la presión del aceite lubrificante sigue fija (a la puesta en marcha) o desciende (durante la marcha) por debajo de un valor nominal fijado previamente corno mínimo. En este caso, se denominan «presostatos de aceite».

A fin de eliminar la influencia del valor absoluto de una u otra de las presiones, el mecanismo del aparato incorpora dos fuelles de superficies idénticas (fig. 4.20). El mecanismo de inversión del contacto del presostato es, pues, tributario de la tensión del resorte de regulación para asegurar el paso de este contacto desde la posición de marcha continua a la posición de defecto o a la inversa.

Muy a menudo se incorpora un dispositivo termoeléctrico temporizado por un bimetal, el cual se acciona cuando se presenta un defecto en el contacto del presostato, que permite detener el compresor si, al término de un tiempo previamente determinado, no responde a (o cae por debajo de) la presión de vapor establecida. Si este dispositivo temporizado no se encuentra incorporado al aparato, se puede adjuntar exteriormente. Las presiones diferenciales obtenidas pueden variar de 0,3 a 4,5 bar aproximadamente, y los tiempos de temporización de 60 a 120 segundos.

Figura 4.20. Presostato diferencial.

Su utilización no se limita a la finalidad indicada anteriormente y pueden cubrir cualquier otra función de seguridad por la que el mantenimiento de una presión diferencial deba obtenerse por encima de un valor límite previamente establecido.

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a es.

película de celulosa, que determina la abertura o el cierre de

l mando rogresivo de una válvula reguladora sobre determinadas instalaciones especiales.

oscópico que

l amplificador transistorizado, que efectúa a su salida la alimentación de un relé de potencia.

Higrostatos

• Higrostato con elemento sensible deformable La aportación de humedad en las cámaras frigoríficas proviene de las entradas de aire caliente y de la deshidratación de los productos almacenados. El grado higrométrico normal varía entre 75 y 90% en relación con la naturaleza de los productos. La regulación del grado higrométrico se obtiene actuando sobre el punto de rocío a fin de condensar más o menos agua. Figura 4.21. Higrostato de cabellos (esquema de su principio).

Sin embargo, como sea que la cantidad de agua que se introduce en la cámara frigorífica varía constantemente de acuerdo con el estado del aire exterior y su cantidad, así como de la temperatura y la naturaleza de los productos introducidos, este reglaje está sujeto incesantemente modificacion

A este fin se utilizan unos dispositivos conocidos por «higrostatos» o «humidostatos», cuyo funcionamiento se basa en el alargamiento de un haz de cabellos previamente tratados. o bien en la deformación de una un circuito eléctrico (fig. 4.21).

Existe también un tipo de higrostato llamado «modulador», que actúa a través dep

• Higrostatos de resistencia El elemento sensible está formado por dos electrodos de plata corno dientes de peine imbricados, que se encuentran montados sobre una base aislante. La superficie del elemento sensible está impregnada de una película de material plástico higrcontiene una sal metálica que actúa como conductor entre los dos electrodos.

Dicho elemento sensible se comporta corno una resistencia eléctrica cuyo valor varía en relación con la humedad relativa del aire que ha de regular. La variación de la resistencia se traduce por una variación proporcional de la intensidad de la corriente que alimenta e

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Sistemas electrónicos Esos aparatos requieren para su funcionamiento una alimentación eléctrica independiente (24 o 220 V), debiendo recabarse información del fabricante sobre este punto.

La gran ventaja de los sistemas electrónicos reside en la posibilidad que ofrecen para la transmisión de informaciones, a saber:

— medición de los parámetros directores; — valores de regulación (punto de consigna, diferencial); — estado de las alarmas, etc.

Estos dispositivos son fiables, precisos y fáciles de emplear. Se adaptan a la mayoría de aplicaciones.

Figura 4.22. Termostato electrónico.

Figura 4.23. Higrostatos electrónicos con sonda externa y sonda interna.

Montaje

En lo que respecta al montaje de termostatos, presostatos e higrostatos con ampolla basculante de mercurio, se recomienda instalar el aparato bien nivelado. Para el conexionado de todos estos aparatos en general, debe prestarse gran cuidado en las conexiones eléctricas y en el aislamiento de los cables.

Registrador de temperatura Un registro de temperatura muestra las fluctuaciones de la temperatura de la atmósfera controlada en la que se encuentre situado el dispositivo registrador y por consiguiente de los productos que se encuentren almacenados en su interior, a través de varios tramos de tiempo y dando cumplimiento a la normativa vigente del sector alimentario (cumplimiento EN 12830)

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1.3.14. Automatismos secundarios

En una instalación que comporta un solo evaporador, los elementos de regulación y de protección son, como mínimo, los siguientes (únicamente en el circuito frigorífico):

a) Cuando el equipo compresor está enfriado por aire:

— válvula de expansión termostática; — presostato de baja presión o termostato de ambiente; — presostato de alta presión.

b) Cuando el grupo compresor está enfriado por agua:

— válvula de expansión termostática; — presostato de baja presión o termostato de ambiente; — presostato de alta presión o presostato combinado; — válvula presostática de agua.

En una instalación que comprenda dos evaporadores funcionando a igual temperatura en la misma cámara, con la carga frigorífica equilibrada en dichos evaporadores, ésta se comporta como si fuera un solo evaporador, utilizándose pues:

— dos válvulas de expansión termostáticas; — un presostato de baja presión o un termostato de ambiente.

Si los evaporadores que trabajan a igual temperatura están instalados en cámaras frigoríficas distintas, la carga superior de una de ellas puede motivar un desequilibrio en la instalación. El buen funcionamiento de la instalación se consigue colocando una válvula de presión constante a la salida de cada uno de los evaporadores.

El mismo resultado se obtiene con el empleo de válvulas magnéticas (solenoides) en combinación con termostatos de ambiente colocados en cada una de las cámaras frigoríficas. Si se trata de una instalación múltiple con temperaturas diferentes se utilizan, además de las válvulas de expansión termostáticas, y de acuerdo con los evaporadores que han de regularse:

— válvulas de presión constante; — válvulas magnéticas; — válvulas de retención.

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Válvulas de presión constante Grifo regulador de la presión de evaporación Como su nombre indica, esta válvula se utiliza para mantener una presión mínima previamente establecida en el evaporador sobre el que actúa, independientemente de la presión de aspiración en el compresor (fig. 4.24), eliminado el inconveniente de una reducción excesiva de presión y de temperatura en este evaporador. Este inconveniente es de gran importancia si se trata, por ejemplo, de enfriadores de líquidos o de otros productos que no deben estar sujetos a temperaturas demasiado bajas.

Esta válvula se monta en la línea de aspiración, a la salida del evaporador. Se regula para que cierre a una determinada presión, correspondiente a la temperatura mínima del evaporador. Se abre de forma progresiva a medida que la presión en el evaporador excede aquella bajo la cual ha sido regulada.

Regulación de una válvula de presión constante en una instalación

Para obtener la caída de presión a través de la válvula, que es esencialmente una válvula con caída de presión, debe procederse como sigue:

Figura 4.24. Válvula de presión constante.

— instalar un manómetro en la toma destinada a este fin,

— abrir la válvula del todo, — regular entonces la válvula de

expansión termostática del evaporador,

— cerrar enseguida la válvula de presión constante hasta obtener la presión deseada en el evaporador.

Esta presión puede leerse en el manómetro instalado en el racor previsto a este efecto en el cuerpo de la válvula. A veces debe cerrarse ligeramente la válvula de expansión termostática. A pesar de que la presión en el evaporador responde en forma bastante rápida a la regulación de la válvula de presión constante, hará falta asegurarse de la estabilidad de este reglaje para poder considerarlo como definitivo.

Entonces, es cuando puede tenerse la seguridad de que la presión en el interior del evaporador no descenderá por debajo del límite fijado, mientras que el compresor continúa girando para conseguir la temperatura más baja, de acuerdo con el presostato de baja presión.

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Regulador de arranque Los reguladores (o válvulas) de arranque permiten proteger el motor del compresor contra las sobrecargas motivadas por temperaturas de evaporación elevadas que se producen a la puesta en marcha de instalaciones de baja temperatura, o después de un desescarchado (fig. 4.25). Estas válvulas actúan directamente sobre la presión de aspiración del compresor e, independientemente de la presión de evaporación del fluido frigorígeno, limitan la presión de aspiración en el arranque a un valor máximo previamente determinado por el ajuste del regulador. Deben colocarse lo más cerca posible del compresor y su regulación se lleva a cabo de forma similar a la de una válvula de presión constante, vigilando en el manómetro de aspiración la presión de apertura del regulador y controlando, asimismo, la intensidad absorbida por el motor que acciona el compresor.

Figura 4.25. Regulador de arranque.

Regulador de capacidad El regulador de capacidad tiene como finalidad reducir la producción frigorífica del compresor formando automáticamente un «by-pass» o derivación entre el tubo de descarga y el de aspiración, limitando de esta forma hasta un valor previamente determinado la presión de aspiración del compresor (fig. 4.26).

Se emplea en las instalaciones múltiples en las que el paro simultáneo de varios puntos de frío implica el peligro de que el sistema entre bajo una presión de aspiración del compresor anormal.

Figura 4.26. Regulador de capacidad.

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Válvula magnética Grifo magnético

La válvula magnética, que se conoce también por válvula solenoide, funciona como su nombre indica siguiendo un principio magnético. Una bobina de excitación va montada sobre un tubo estanco no magnético en el cual se mueve libremente una válvula conectada a un núcleo de hierro dulce, asegurando de esta forma la maniobra de la válvula. Cuando se excita la bobina, el núcleo de hierro dulce es atraído y entra en el campo magnético levantando dicha válvula, que queda abierta. Cuando se interrumpe la corriente, el núcleo de hierro vuelve a caer apoyando la válvula sobre su asiento.

Figura 4.27. Válvula magnética de excitación directa.

Cuando se trata de orificios superiores a 4 mm las válvulas de excitación directa, como la que se ilustra en la figura 4.27, no pueden emplearse, siendo entonces necesario el uso de válvulas de membrana y disco piloto (fig. 4.28) cuyo funcionamiento es diferente del expuesto anteriormente.

En reposo, el disco o válvula piloto se asienta sobre el orificio piloto y la válvula principal se encuentra igualmente cerrada sobre el asiento de la misma. Los dos orificios equilibradores de presión taladrados en la válvula principal permiten que se iguale la presión encima y debajo de la válvula principal.

Cuando la bobina de la válvula se encuentra bajo tensión, el inducido eleva la válvula (o disco) que libera el orificio piloto. La válvula principal queda entonces sobre su asiento produciéndose un vacío en la cámara situada encima de la válvula principal ya que la sección total de los orificios equilibradores es inferior a la sección del orificio piloto; la presión encima de la válvula principal disminuye.

Bajo la influencia de la presión del fluido debido a la sobrepresión ejercida en la parte anular del disco de la válvula principal, ésta se deforma y queda abierto el paso principal a través del asiento de la válvula.

Debido a la apertura del interruptor automático de mando (termostato), el disco piloto cierra el orificio piloto, aumentando la presión sobre el disco de la válvula principal, equilibrándose con la presión superior. El peso del disco piloto, al apoyarse sobre la válvula principal, cierra ésta sobre su asiento.

Figura 4.28. Válvula magnética del tipo de membrana y disco piloto.

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El funcionamiento de la válvula exige una presión diferencial mínima para su apertura, cuyo valor es aproximadamente de 0,050 bar. Estas válvulas magnéticas se montan en la Línea de líquido o en la de aspiración del evaporador que ha de regularse, siendo mucho más frecuente el montaje en la línea de líquido. Presenta la ventaja de poder utilizar válvulas de dimensiones más reducidas y la estanqueidad resulta más fácil de realizar sobre la línea de líquido, con un orificio de superficie más pequeña. Cuando se instala una válvula de tipo magnético, debe conocerse bien la naturaleza de la corriente, su frecuencia y tensión. Siempre debe montarse un filtro sobre la tubería antes de la válvula, con objeto de retener los cuerpos extraños que pueden perjudicar la estanqueidad de la válvula intercalados entre el disco de la misma y su asiento, lo que podría causar perturbaciones en el funcionamiento del servomando.

Si se instala una válvula magnética en la línea de aspiración, no debe efectuarse su montaje demasiado cerca del evaporador, o bien en cualquier otro punto del circuito propenso a escarcharse, a menos que el cuerpo envolvente de la válvula sea estanco a la humedad y que la entrada de los hilos de alimentación de la bobina queden protegidos por medio de un prensaestopas. En fin, una válvula magnética debe montarse siempre en posición horizontal a fin de que el núcleo de hierro dulce caiga en sentido vertical para el cierre, a menos que, por su construcción, su posición sea indiferente.

Como ya hemos indicado, una válvula magnética va mandada por un termostato de ambiente, o de evaporador, montado en serie con la línea eléctrica que alimenta la válvula. Cuando se ha alcanzado la temperatura prevista, el termostato corta el circuito y la válvula se cierra. Entonces, la circulación del fluido frigorígeno se detiene hasta el momento en que el termostato vuelve a conectarse de nuevo abriendo la válvula.

Las válvulas de origen americano vienen marcadas de acuerdo con la naturaleza de la corriente de alimentación de sus bobinas por las letras:

AC (alternating current) — corriente alterna,

DC (direct current) — corriente continua.

Válvulas de agua Grifos de agua

Estas válvulas emplazadas en la tubería de agua del condensador regulan automáticamente el caudal de agua en función de la presión de los vapores que se condensan (válvulas presostáticas) (fig. 4.29).

La válvula presostática de agua es la que se emplea más corrientemente.

Examinaremos su funcionamiento. El disco de la válvula está apoyado en su asiento por un resorte tarado que actúa bajo la presión de un elemento deformable (fuelle) sobre el cual se ejerce la presión de los vapores descargados por el compresor. Un resorte regulable se opone a la acción del elemento deformable. La válvula está ajustada para cerrar cuando se para el grupo compresor. Figura 4.29. Válvula de agua presostática.

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Al ponerse nuevamente en marcha, la presión de descarga aumenta actuando sobre el disco de la válvula que se separa de su asiento. El caudal de agua depende del orificio de paso y de la presión que existe en el conducto alimentador de agua; un dispositivo de regulación que acciona el resorte regulable permite su ajuste bajo el valor deseado. En la práctica, se considera normal un recalentamiento de 10 a 15°C en el agua que circula.

Un caudal de agua insuficiente se traduce en un aumento de la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida de agua. La presión de alta se eleva por encima de la normal creando una sobrecarga en el motor; la condensación se dificulta y el fluido líquido que Llega a la válvula de expansión es muy caliente, descendiendo el rendimiento del equipo. En cambio, un caudal de agua excesivo ocasiona un gasto inútil de agua de enfriamiento.

Uno o dos minutos después de la parada del grupo, la válvula de agua debe hallarse totalmente cerrada. Si no es así, debe comprobarse la regulación de la misma, y, si es necesario, el estado del disco. También es posible emplear válvulas de tipo magnético en el circuito de agua. En este caso la bobina de la válvula se monta en paralelo con la alimentación de corriente al motor del compresor. La válvula permanece abierta durante todo el período de funcionamiento y se cierra al pararse la máquina. El caudal de estas válvulas se halla siempre al máximo cualquiera que sea la presión de descarga del compresor.

Las vibraciones y golpes de ariete que se producen con alguna frecuencia en la conducción de agua a la válvula automática pueden eliminarse instalando sobre este conducto el dispositivo siguiente (fig. 4.30).

Figura 4.30. Dispositivo contra golpes de ariete.

Sobre una T debe conectarse, en sentido vertical, un trozo de tubo de 1/2" o 5/8" de 20 cm de largo, cuyo extremo debe cerrarse de forma hermética por soldadura o aplastamiento. Este tubo hace la función de amortiguador. La referida T debe conectarse a la válvula de agua a través de un manguito de caucho. Ha de efectuarse un corte en el tubo de salida de agua con objeto de evitar todo posible efecto de sifón en el circuito de agua y para poder, además, controlar el caudal.

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Regulación de la presión de condensación Reguladores de presión

La regulación de la presión de condensación en un condensador de aire en el período invernal puede obtenerse por llenado parcial del mismo con fluido frigorígeno (fig. 4.31). Este procedimiento requiere la utilización de dos reguladores de presión. Uno (1) cierra al descender la presión en el condensador, y el otro (2), montado sobre el tubo «by-pass» condensador-recipiente, se abre cuando baja la presión en el recipiente de liquido. La experiencia señala que el regulador 2 se debe abrir cuando exista una presión inferior de 0,5 a 1 bar con la presión de regulación del regulador 1. El recipiente de liquido debe estar calculado para poder almacenar, en el período estival, el líquido acumulado en el condensador en el período invernal durante el funcionamiento de los reguladores.

El regulador de presión (2) montado en el tubo de «by-pass» puede ser reemplazado por una válvula-disco de presión diferencial, que empiece a abrirse para una caída de presión alrededor, generalmente, de 1,4 bar.

Figura 4.31. Dispositivo para la regulación de la presión de condensación.

Regulación de la presión de condensación por variación del caudal de aire La regulación de la presión de condensación se obtiene en este caso eliminando sucesivamente un determinado número de ventiladores a través de presostatos regulados a presiones descendentes. El mismo resultado puede obtenerse con un presostato multietapas.

Ejemplos de reglajes con R22

1. Regulación de la presión de condensación por medio de reguladores. El regulador 1 controla una presión de condensación mínima, por ejemplo de 9 bar, o sea 20°C).

El regulador 2 asegura una presión mínima de 8 bar en el interior del recipiente.

2. Regulación en un condensador de aire con dos ventiladores.

Ventilador 1: puesta en marcha a 12 bar - parada a 9,5 bar.

Ventilador 2: puesta en marcha a 14 bar - parada a 11,5 bar.

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1.3.15. Características de instalaciones. 1. Sistema con válvula de expansión automática, con filtro secador y control de

temperatura a través de termostato de bulbo.

2. Sistema con válvula de expansión termostática, con filtro secador, presostatos de seguridad para alta y baja presión, un solo evaporador y control de temperatura a través de termostato de ambiente con bulbo a distancia.

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3. Sistema con válvula de expansión termostática, con filtro secador, dos evaporadores montados en serie a una misma temperatura, en una misma cámara, y control de temperatura a través del termostato de ambiente.

4. Sistema de instalación múltiple a diferentes temperaturas, con válvula de expansión termostática, con filtro secador, con válvula solenoide en la línea de líquido del evaporador menos frío, combinada con termostato y presostato regulado sobre el evaporador más frío, y válvula de retención.

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5. Sistema de instalación múltiple a una misma temperatura, con válvulas de expansión termostáticas, filtro secador, presostatos de alta y baja, combinados con válvulas de solenoide en la línea de líquido, y termostatos.

6. Sistema de instalación múltiple de dos temperaturas, con válvulas de expansión, filtro secador, válvula automática de acción instantánea (de presión constante o reguladora de temperatura) en la línea de aspiración del evaporador menos frío, con presostato controlando el evaporador más frío.

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2. Instalaciones de compresión en varias etapas. Tipos. 2.1. Principios de la obtención de bajas y muy bajas temperaturas

Es corriente fijar el límite respectivo de las zonas de «bajas temperaturas» y de «muy bajas temperaturas» a - 100 ºC y a – 200 ºC. Lo que significa: Zona de bajas temperaturas:

-100°C<θ < -200°C

o sea: 173 K< θ < 73 K

Zona de muy bajas temperaturas:

-200 ºC < θ < -273’16°C

o sea: 73 K < T < 0 K

Las temperaturas θ o T son las que corresponden a la temperatura de evaporación del fluido frigorígeno.

De lo que se desprende que para estas temperaturas de evaporación no pueden utilizarse los fluidos frigorígenos usuales y que es necesario por una parte, acudir a otros fluidos tales como el etileno (C2H4). el metano (CH4) y el nitrógeno (N2). y por la otra, acudir a procedimientos para la producción del frío muy particulares diferentes de los que hemos estudiado anteriormente. Sin embargo, no es necesario utilizar temperaturas de evaporación tan bajas para vernos obligados a adoptar procedimientos diferentes de los que ya hemos visto y que vamos a examinar ahora.

2.2. Máquinas frigoríficas de compresión por etapas Con los fluidos cuyo coeficiente adiabático es elevado (amoníaco, por ejemplo) las temperaturas al final de la compresión alcanzan valores elevados e incompatibles con el buen funcionamiento del compresor, especialmente cuando la relación de compresión sobrepasa los valores de 7 u 8 (como en el caso del amoníaco).

Entonces es necesario separar la compresión del fluido en dos fases asociadas a un enfriamiento intermedio de los vapores entre las dos fases de compresión.

A fin de ilustrar lo que precede, tomemos el caso de una máquina de amoníaco funcionando entre las temperaturas de -40 ºC en la evaporación y de +30 ºC en la condensación.

Si comprimimos el amoníaco en una sola fase alcanzaremos una temperatura teórica en la descarga de 184 ºC, por lo que la relación de compresión será entonces de 16,25: estos dos valores son incompatibles con un funcionamiento normal de la instalación.

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Procediendo a una compresión por etapas con enfriamiento entre las dos fases de compresión es posible reducir la relación de compresión de cada etapa al valor de 4,03 siendo entonces las temperaturas teóricas de final de compresión de 54 ºC en la descarga de la etapa de baja presión y de 96 ºC en la descarga de alta presión: estos tres valores son perfectamente compatibles con el normal funcionamiento de la instalación.

Utilizando este nuevo procedimiento de compresión del fluido será entonces posible rebajar notablemente la temperatura de evaporación del fluido frigorígeno sin que por ello quede afectada la temperatura final del fluido comprimido ni el rendimiento global del ciclo termodinámico del fluido.

Principio de funcionamiento El enfriamiento de los vapores comprimidos en la etapa de baja presión se obtiene por la inyección parcial o total, dentro de un recipiente cerrado colocado entre las dos etapas de compresión del fluido frigorígeno líquido procedente del condensador (fig. 1). La evaporación de este líquido enfría los vapores comprimidos a la temperatura correspondiente a la presión de condensación de los mismos por lo que son después aspirados en la etapa de alta presión en el estado de vapores saturados. El hecho de proceder a esta inyección de fluido frigorígeno liquido en la citada botella intermedia (llamada también botella «compound» permite, asimismo, subenfriar el líquido admitido en las válvulas de expansión (en el caso de inyección parcial) o la utilización del frío producido en dos temperaturas que corresponden respectivamente a la temperatura de evaporación del fluido aspirado en el escalón de baja presión. por una parte. y a la que se deriva de la presión reinante en el recipiente intermedio por otra parte (en el caso de inyección total) lo que implica dos ciclos frigoríficos distintos y diferenciados simplemente por el sistema de inyección utilizado y denominados:

— ciclo de inyección parcial. — ciclo de inyección total.

Figura 1 Principio de la compresión por etapas 1. Aspiración de baja presión; 2. Compresor de baja presión; 3. Recipiente intermedio; 4. Aspiración de alta presión; 5. Compresor de alta presión; 6. Descarga de alta presión; 7. Inyección de líquido por enfriamiento de los vapores comprimidos a baja presión; 8. Utilización de la baja presión.

Aparte del principio funcional en sí estos dos ciclos difieren igualmente por el hecho de que es posible escoger la presión intermedia en el caso del ciclo de inyección parcial mientras que esta presión deriva generalmente en el caso de la inyección total de la temperatura en que se desea utilizar el frío producido en esta etapa de la instalación.

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2.3. Máquinas con inyección parcial En el ciclo descrito por el fluido sólo tenemos utilización del frío a nivel de la etapa de baja presión. Por consiguiente resulta lícito fijar el valor de la presión intermedia buscando además el gasto mínimo de energía mecánica a dispensar. Se demuestra que puede alcanzarse este objetivo si las presiones que se ponen en juego se hallan en progresión geométrica.

Así pues para una máquina de dos etapas de compresión expresándonos en barias y designando por Po la presión de aspiración en la etapa de baja presión, Pk la presión de descarga en la etapa de alta presión y Pm, la presión intermedia tendremos:

Este valor es el que generalmente se obtiene cuando se utiliza un fluido frigorígeno cloro fluorado. En el caso de emplear amoníaco la presión media corresponde a:

Siendo: Pm, P0, Pk, expresadas en barias.

Ciclo funcional El esquema funcional de tal instalación se representa en la figura 2 Y su ciclo en el diagrama entálpico de la figura 3. A fin de simplificar la representación queda admitido que esta máquina funciona sin recalentamiento sin pérdidas de carga. y además solamente figuran en el esquema frigorífico los aparatos más indispensables para el buen funcionamiento de la instalación. El circuito del fluido frigorígeno lo describiremos seguidamente.

El fluido aspirado en el estado 1 a la presión po se comprime en la etapa de baja presión hasta la presión pm penetra en el estado 2 en el recipiente intermedio donde se enfría hasta la temperatura θ3 bajo la cual se admite en la etapa de alta presión de donde se descarga a la presión pk (estado 4) para ser admitido por el condensador donde se condensa (estado 5) y eventualmente se subenfría (estado 6). El líquido así formado pasa a un serpentín dispuesto en la parte inferior del recipiente intermedio: una parte de este líquido se deriva hacia la válvula de expansión D1 inyectándose en el recipiente intermedio o bien por evaporación enfría los vapores comprimidos procedentes de la etapa de baja presión y sub-enfría el líquido conducido en el estado 8 hacia las válvulas de expansión D2 que alimentan les evaporadores de fluido expansionado para llegar al estado 9.

Figura 2 Instalación frigorífica de compresión por etapas con Inyección parcial. Esquema frigorífico.

Figura 3 Máquina de compresión por etapas con inyección parcial. Ciclo funcional.

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2.4. Máquina de inyección total En este tipo de funcionamiento, la totalidad del fluido frigorígeno se expansiona en el recipiente intermedio que sirve entonces de botella separadora de líquido para los evaporadores que trabajan a la presión intermedia que se alimentan en este caso por gravedad o por una bomba de líquido.

La parte de líquido que queda en la botella sirve para alimentar las válvulas de expansión de los evaporadores en la etapa de baja presión.

El esquema frigorífico se explica en la figura 4 el ciclo sobre el diagrama entálpico se representa en la figura 5.

El ciclo recorrido por el fluido es el siguiente:

Es aspirado bajo el estado 1 en la etapa de baja presión, después de ser comprimido (estado 2) y enfriado (estado 3) penetra en la etapa de alta presión y se comprime (estado 4). Se condensa (estado 5) y sub-enfría (estado 6) antes de ser expansionado en su totalidad (estado 7) dentro de la botella intermedia. Desde esta botella marcha por gravedad (o por bomba) a los evaporadores de la etapa de alta presión donde vuelve a aspirarse (estado 3); y por otra parte en el estado 8, se dirige a las válvulas de expansión D2 que alimentan por inyección directa o por mediación de un separador de líquido, los evaporadores de la etapa de baja presión (estado 9); los vapores producidos son aspirados en la etapa de baja presión bajo el estado 1.

Figura 4 Máquina de presión por etapas con inyección total.

 Figura 5 Máquina de compresión por etapas con inyección total. Ciclo funcional.

Existe, pues una producción de frío simultánea en las etapas de alta y baja presión y la presión intermedia depende entonces de la temperatura a que debe obtenerse la producción frigorífica de los evaporadores en la etapa de alta presión.

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2.5. Fabricación de hielo carbónico (hielo seco) El hielo seco o hielo carbónico es el anhídrido carbónico solidificado. Entre todos los procedimientos utilizados para licuar y después solidificar el anhídrido carbónico, uno de ellos hace mención especial de las máquinas de compresión por etapas. Es el procedimiento «Carba» del que vamos a exponer el principio a continuación y cuyo esquema frigorífico se representa en la figura 6.

El gas carbónico, después de su obtención depuración y deshidratación, se almacena en el gasómetro 1 de donde se aspira a una presión muy próxima a la atmosférica, por el compresor 2 el cual, en tres fases de compresión con enfriamiento intermedio entre las etapas, lo transporta hasta una presión del orden de 70-75 barias. Enfriado en el enfriador 3 se condensa a continuación en el condensador 4. El anhídrido carbónico líquido atraviesa la válvula de expansión 5 para llegar al recipiente intermedio 6 a una presión cercana a 15 barias, o sea –30°C. La parte evaporada en el curso de esta expansión es aspirada por la etapa de alta presión de los compresores 7. El CO2 en estado líquido es expansionado y después comprimido en el conjunto de tobera-difusor 8 ligeramente por debajo o encima del punto triple; el generador de hielo 9 se llena de una mezcla de cristales de hielo carbónico, de líquido y de gas. La fase gaseosa es aspirada constantemente en la etapa de baja presión del compresor 7 a una presión cercana a las 6 barias. Figura 6 Fabricación de hielo carbónico: 1. Gasómetro de CO2; 2. Compresor de tres etapas; 3. Enfriador de CO2; 4. Condensador; 5. Válvula de expansión: 6. Recipiente intermedio; 7. Compresor de dos etapas: 8. Tobera-difusor; 9. Generador-prensa; 10. Grifo de paso; 11. Grifo de paso; 12. Válvula de expansión. El gas comprimido por este compresor de doble etapa se descarga en el enfriador. Hallándose lleno el generador, la alimentación de líquido queda cerrada por el grifo 10 y la presión reducida por el compresor intermedio 7 hasta cerca de 3 barias; alcanzada esta presión, la unión entre generador y compresor queda cerrada por el grifo 11. La apertura de la válvula de expansión 12 permite la comunicación del generador con el gasómetro 1 y el compresor 2.

La presión en el generador se rebaja hasta la presión atmosférica, evaporándose el líquido residual y solidificándose simultáneamente. El pistón del generador-prensa comprime entonces hidráulicamente los cristales de forma que se produce un bloque homogéneo de un peso específico alrededor de 1560 kg/m3.

APLICACIÓN Las aplicaciones del hielo carbónico son múltiples. Citaremos entre ellas: el enfriamiento de vehículos de transporte, el desbarbado de las piezas de caucho moldeado los remaches en frío, los ensayos a baja temperatura, etc.

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2.6. Máquinas en cascada Las resoluciones derivadas del protocolo de Montreal v de su puesta al día en Londres (06/90) prescriben la eliminación progresiva y programada de ciertos fluidos frigorígenos, en particular los fluoro carbonados.

Actualmente muchos de éstos se utilizan en las instalaciones denominadas «en cascada».

No podemos citarlos, pero ello no prejuzga en absoluto el empleo futuro de fluidos en sustitución de aquéllos.

Aumentando el número de etapas de compresión se consigue rebajar la temperatura en que se obtiene la evaporación en los evaporadores de baja presión, pero al recorrer el fluido las diversas etapas establecidas en serie, el volumen específico del fluido aspirado en la etapa de baja presión aumenta muy rápidamente, lo que lleva a engendrar volúmenes que pueden hallarse fuera de toda proporción frigorífica deseada.

Este aumento del volumen específico no es el único inconveniente que con-cierne al fluido utilizado; en efecto, la temperatura de evaporación más baja que puede alcanzarse con un fluido determinado es la de su punto triple, pues a esta temperatura los tres estados, sólido, líquido y gaseoso, del fluido coexisten y aquél puede pasar por expansión del estado líquido al estado sólido o al estado gaseoso; o bien formar una mezcla ternaria en equilibrio —sólido, líquido, gas— que, en un caso como en otro provocará graves perturbaciones de funcionamiento. Por ello es que estamos limitados con fluidos tales como el amoníaco y el anhídrido carbónico a las temperaturas indicadas a continuación y bajo sus correspondientes presiones:

CO2: –56,6°C (216,6 K): 5,10 barias

NH3: –77,8°C (195,4 K): 0,06 baria

Así pues, a fin de obtener temperaturas inferiores, nos vemos en la obligación de emplear otros tipos de máquinas que las de compresión por etapas. Las máquinas frigoríficas «en cascada» permiten lograr este objetivo. Están constituidas por dos o tres máquinas frigoríficas de compresión simple o por etapas empleando cada una un fluido frigorígeno diferente. El principio de la producción de frío en cascada lo describimos seguidamente.

La fuente fría (evaporador) de una máquina frigorífica de compresión simple (o por etapas) se alimenta de la fuente caliente (condensador) de la máquina correspondiente en la etapa inferior de la cascada, siendo los fluidos diferentes y los circuitos totalmente distintos. Solamente la etapa superior posee una fuente de calor clásica enfriada por agua. En las etapas inferiores de la cascada aparecen fluidos frigorígenos tales como el R 13, el R 13 B1, el R 23, el R 503, el etileno, el metano, el nitrógeno. etc.

Este sistema de producción de frío se utiliza particularmente en el mantenimiento de temperaturas que oscilan entre – 80 y – 100 °C; en este caso, es cuando se utiliza generalmente R 13, R 13 B1, R 23 y R 503 para la etapa inferior de la cascada y R 12, R 22 o R 502 para la etapa superior, siendo entonces las potencias frigoríficas puestas en juego, generalmente, reducidas: también se emplea igualmente este sistema para la licuefacción del gas natural, en cuyo caso las potencias frigoríficas son muy elevadas y los fluidos frigorígenos utilizados son el propano, el etileno y el metano.

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A pesar de la sencillez del principio de las máquinas en cascada éstas se emplean poco para lograr temperaturas inferiores a – 200°C ya que los circuitos se imbrican unos con otros y acaban siendo muy complicados, por una parte, y, por la otra, teniendo en cuenta las presiones reducidas a que trabajan los compresores, éstos adquieren en seguida dimensiones demasiado grandes. De todos modos, escogiendo juiciosamente los fluidos y las temperaturas de las fuentes frías y de calor, resulta posible realizar una disposición de máquinas en la cual la presión no se eleve por encima de las 30 barias en las fuentes de calor y no descienda por debajo de 1 baria en las fuentes de frío. Entonces, los fluidos utilizados en las diversas etapas de la cascada pueden ser el amoníaco, el etileno, el metano y el nitrógeno. Este ciclo permitiría obtener –196°C en la fuente fría de la última etapa de la cascada.

En la figura 7 se representa el principio de imbricación de las diversas etapas de esta cascada, así como también las presiones y temperaturas alcanzadas en cada etapa.

Para concretar este estudio hemos representado, en la figura 8, el circuito simplificado de una máquina frigorífica en cascada de dos etapas y, en la figura 9. los ciclos descritos para cada fluido sobre sus diagramas entálpicos respectivos, suponiendo que cada etapa de la cascada está atendida por una máquina de compresión simple que funciona de manera perfecta sin recalentamiento en la aspiración. En un ciclo frigorífico en cascada utilizando cloruro de metilo y etileno fue como pudo licuarse oxígeno a la temperatura de -152°C, antes de que Linde diese a conocer su procedimiento para la licuefacción del aire (1895).

Figura 7 Presiones y temperaturas de evaporación y de condensación en

una máquina en cascada.

 

 

Figura 8 Esquema frigorífico de una máquina en cascada de dos etapas.

Figura 9 Máquina en cascada de dos etapas. Ciclo termodinámico de los dos fluidos.

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3. Instalaciones de absorción. Aplicaciones.

3.1. Equipos de absorción y difusión En estos equipos, el frío se produce por la evaporación de un líquido volátil que, generalmente, es el amoníaco.

El vapor de amoníaco, que proviene de la evaporación a baja presión del amoníaco líquido, debe conducirse a una presión superior para poder condensarse nuevamente.

Elio se obtiene utilizando la propiedad que el agua tiene para absorber en frío una gran cantidad del gas amoníaco y de restituir este gas cuando se calienta la solución rica que se ha formado.

A la temperatura de 0 ºC el agua absorbe en efecto más de mil veces su volumen de gas amoniaco y hasta 7(0 veces dicho volumen a la temperatura de +15 °C.

Casi se restituye la totalidad de este gas si la solución se calienta a 100 °C.

La solución agua amoníaco no es el único sistema binario (solvente/frigorígeno) utilizado en los equipos de absorción. Existen sistemas en los que el agua se sustituye por un absorbente sólido y, además, otras combinaciones: glicoles-freones o agua-bromuro de litio, etc. Estas combinaciones no entran en la gama de pequeños sistemas domésticos.

F. Carré fue quien construyó, en 1859, la primera máquina utilizando la mezcla agua-amoníaco, bajo el siguiente principio: calentamiento de una solución amoniacal dentro de un recipiente donde se efectúa la ebullición bajo presión. El vapor de amoníaco que se forma pasa a un rectificador que separa el vapor de agua, marchando el gas de amoniaco anhidro hacia un condensador enfriado por agua en el que se con-densa cediendo su calor al agua que circula.

El amoníaco líquido pasa seguidamente a una válvula de expansión para ser admitido en el evaporador donde se vaporiza, produciendo frío a baja presión y a baja temperatura. Estas mismas condiciones de vaporización a baja presión y baja temperatura deben mantenerse para permitir la regeneración de la solución empobrecida de amoníaco que viene del hervidor. La finalidad del absorbedor consiste en di-solver el vapor de amoníaco en la solución amoniacal proveniente del hervidor. El calor de absorción se transmite al agua de enfriamiento.

Por consiguiente, tenemos en el absorbedor una solución enriquecida, o sea, una concentración fuerte que, aspirada por una bomba, se descarga primero en un intercambiador de calor donde se recalienta circulando a contracorriente con la solución pobre, después en el hervidor donde ésta se calienta, se empobrece de amoníaco, se reenvía hacia el intercambiador de calor, y luego, a través de la válvula de regulación, al absorbedor.

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

 124

3.2. Equipo difusor En el equipo que acabamos de describir se requiere una bomba de mando mecánico para descargar en el hervidor la solución enriquecida que se ha constituido en el interior del absorbedor, debido a las diferencias de presión que existen entre ambos elementos. Por la misma razón, se necesitan dos válvulas de regulación en el circuito. En 1899, el físico Gepper intentó introducir en el sistema un gas inerte (que no estuviese sujeto a ser absorbido) a fin de obtener una presión igual en todas sus partes. Fracasó en su idea, pero ésta fue tomada con éxito por Platens y Munters, y después por Maiuri, que llegaron a realizar un sistema de «difusión» y no de «absorción», como normalmente se le denomina, ya que en su sistema, la evaporación del amoníaco a baja temperatura no se produce por absorción sino por la difusión del amoníaco en el gas inerte separado antes del amoníaco dentro del absorbedor. El fenómeno fundamental reside en la circulación del gas inerte; la producción de frío es proporcional a la masa volumétrica del vapor que proviene de la ebullición del líquido y al volumen del gas inerte en circulación por unidad de tiempo.

La potencia frigorífica de los equipos de difusión varía con la temperatura de evaporación en la misma proporción que si se tratase de un compresor. Sin embargo, en una máquina con gas inerte, si la circulación de este gas decrece al bajar la temperatura, la caída de producción puede ser muy importante, mientras que, en un sistema de absorción, la potencia frigorífica es independiente del cambio que se produzca en la masa volumétrica del vapor de amoníaco. Existe, pues, una diferencia sensible entre los dos tipos de sistemas.

La bomba de tipo mecánico se suprimió por un artificio cuyo principio indicaremos a continuación.

La solución enriquecida de agua-amoníaco se calienta en el interior de un tubo de diámetro pequeño en el eje del hervidor, formándose las burbujas de amoníaco que hacen subir la solución que se empobrece y se vierte en el espacio anular bajo la forma de solución pobre (fig. 2.4). Este aumento de nivel de la solución pobre dentro del hervidor le permitirá ganar el punto alto del absorbedor (vasos comunicantes).

El conjunto de los elementos que constituyen el sistema frigorífico se denomina «agregado». Estos «agregados» existen para equipar los refrigeradores de una o dos temperaturas, cuyo funcionamiento vamos a examinar.

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

  125

3.3. Agregado de una sola temperatura La solución rica de agua-amoníaco que contiene el hervidor se calienta por me-dio de una fuente de calor que puede ser una resistencia eléctrica (12-220V), un quemador de gas o uno de petróleo. El amoníaco que se desprende por el calentamiento sube en el hervidor formando parte de la solución parcialmente empobrecida, que vuelve a caer en el hervidor, y del vapor de agua que se condensa en el separador de agua. Esta agua vuelve a descender en el hervidor donde se encuentra con la solución empobrecida por ebullición (fig. 2.4).

El amoníaco gaseoso se enfría y condensa en el condensador; el líquido se vierte en el evaporador después de haber atravesado el intercambiador de calor donde efectúa su enfriamiento. A su llegada al evaporador, el amoníaco líquido se reencuentra con el hidrógeno que proviene de lo alto del absorbedor; se evapora allí a baja presión y baja temperatura, difundiéndose en el hidrógeno para formar una mezcla de amoníaco-hidrógeno en estado de vapor.

Hemos visto que la presión es la misma en el interior del evaporador y del absorbedor, aunque la mezcla de gas amoníaco-hidrógeno en el interior del evaporador tiene una densidad más elevada que la del hidrógeno en el absorbedor donde el gas amoníaco se absorbe por la solución pobre. De ello resulta un desequilibrio que de-termina el movimiento del gas amoníaco-hidrógeno del evaporador hacia el absorbedor, ya que éste se halla localizado más bajo que aquél. Dejando el evaporador, la mezcla de gas va hacia el absorbedor. Sólo el gas amoníaco se absorbe mientras que el hidrógeno retorna al evaporador pasando por el intercambiador de calor. Al absorbedor llega la solución pobre proveniente de la parte inferior del hervidor; esta solución resulta del calentamiento de la solución rica (agua-amoníaco) y su densidad aumenta por la separación del gas amoníaco, llegando hasta la parte superior del absorbedor. Como sea que su poder absorbente es elevado, disuelve los vapores de amoníaco que llegan al absorbedor, el cual puede estar provisto de aletas en el exterior para evacuar el calor resultante de este fenómeno de absorción.

Entonces tenemos de nuevo, en la parte baja del absorbedor, una solución rica y fría que pasa a contracorriente por el tubo concéntrico que conduce la solución pobre, formando un intercambiador de calor, y retorna hacia el hervidor.

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

 126

3.4. Agregado de dos temperaturas Hasta el punto de llegada del amoníaco líquido al evaporador, el camino que sigue el amoníaco es similar al descrito anteriormente (fig. 2.5).

 

En el evaporador del congelador el amoníaco se evapora y difunde en el hidrógeno bajo la presión parcial de 1 bar aproximadamente (θ = – 30 – 32°C). Como sea que el gas y el líquido no evaporado alcanzan el evaporador del departamento refrigerador, después de pasar por el intercambiador de calor superior, se aumenta la presión parcial

calor. Independientemente de que el agregado esté dispuesto para obtener una o dos temperaturas, los circuitos de los componentes (soluciones ricas o pobres de amoníaco e hidrógeno) están completos y la solución sirve indefinidamente para lograr un funcionamiento continuo.

En los pequeños equipos de gas inerte, la corrosión y la descomposición del amoníaco son insignificantes y no cambian el equilibrio del sistema. No obstante, puede incorporarse en la solución una pequeña cantidad de bicromato de amonio o de cromato de sodio para evitar toda posibilidad de corrosión.

del amoníaco alrededor de 3 bar (θ = – 9 – 10°C). La mezcla de amoníaco-hidrógeno atraviesa seguidamente el intercambiador de calor inferior, situado entre el evaporador del departamento de refrigeración y el absorbedor, antes de penetrar en éste. La solución pobre se enriquece al absorber el amoníaco de la mezcla amoníaco-hidrógeno; el hidrógeno liberado más ligero que la mezcla amoníaco-hidrógeno, sube hacia la parte superior del evaporador del congelador.

La solución rica llega al hervidor después de haber atravesado a contracorriente la solución pobre en el intercambiador de

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

  127

3.5. Fuentes de calor y automatismo

El calentamiento eléctrico puede obtenerse de la línea eléctrica de la red (230 V) o bien de , en autocaravanas o en lanchas de recreo. En neutro permite el paso de la alimentación por

r se efectúa por gas, su alimentación puede o bien por gas butano o propano.

e utiliza en lugares donde no puede lograrse la

ento puede lograrse por medio de un termostato archa o paro de la resistencia de calentamiento,

e paso del gas, si se calienta por gas. Si el as de 12 V, o de petróleo, el funcionamiento es

carga del agregado de un equipo pequeño con de 35% de amoníaco, 65% de agua y 1% de

a dosificación varía según los diversos tipos de eterminada por los fabricantes.

éstico de absorción debe ser inferior a los ario puede obtener la homologación europea CE.

se conceptuada de clima medio y de +7°C para

bsorción sos y no incluyen ningún órgano mecánico en desgaste alguno. No presentan problemas de

. Si se produce algún desequilibrio en el sistema ultado de un calentamiento excesivo, o si existe

etro debido al depósito del producto utilizado suficiente invertir el aparato durante unos uen funciona-miento. De todos modos, estos

ente raros y no deben tomarse en consideración.

de funcionamiento y ofrecen, además, la posibilidad de lcanzar en el evaporador temperaturas más bajas.

La fuente de calentamiento del depósito hervidor puede ser indistintamente eléctrica, de gas o de petróleo.

12 voltios para los pequeños refrigeradoresestos últimos casos, un inversor de punto baterías (12 V) a la línea de la red (230 V).

Si el calentamiento del depósito hervidoefectuarse por gas natural (gas de ciudad),

En cuanto al calentamiento por petróleo, salimentación ni eléctrica ni por gas.

La regulación automática de su funcionamien el evaporador que regule la puesta en msi está conectada a la red, o la llave dcalentamiento se produce a través de baterímanual.

Debe señalarse, a título informativo, que lagas inerte se compone aproximadamente hidrógeno; no obstante, es evidente que laparatos cuya carga viene rigurosamente d

El consumo diario de un armario frigorífico domconsumos máximos fijados para que el arm

La temperatura inferior es de +5°C en la clalos de clase tropical.

3.6. Ventajas de los equipos de aEstos equipos son absolutamente silenciomovimiento, por lo que no están sujetos afugas o de lubrificación.

Las posibilidades de avenas son casi nulaspor causa de un arrastre de agua como resla obstrucción de un tubo de pequeño diámcontra la corrosión interior, a veces resultaminutos para poder obtener nuevamente un bincidentes son extremadam

En fin, estos equipos pueden rendir un gran servicio donde no pueda disponerse de corriente eléctrica.

En vista de lo expuesto, debe admitirse que los refrigerantes equipados con maquinas de compresión tienen mayor agilidada

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 128

3.7. Inconvenientes de los equipos de absorción

las máquinas de compresión.

cidades oscilan aproximadamente entre 30 y 240 dm3 con departamentos para

3.9. Puesta en marcha y servicio La lares rc

d donde se apoya

bien por la acción de vasos

cidas en la onstrucción del agregado entre determinadas

tuberías de enlace de los diversos elementos, es de todo punto indispensable ya que condiciona el buen funcionamiento del refrigerador.

A un rendimiento de funcionamiento igual, el consumo de energía es más elevado en estos equipos que en

Este concepto tiene importancia en las máquinas de frío domésticas. En lo que concierne a equipos de gran potencia resulta posible el empleo de fuentes de calor económicas como, por ejemplo, el vapor de escape a baja presión que proviene, por ejemplo, de las turbinas de vapor.

3.8. Construcción y capacidades Los muebles y las puertas son de chapa electro zincada con tratamiento anticorrosivo, pintada con laca sintética al horno.

Las cubetas interiores y las contrapuertas son de poliestireno configuradas térmicamente.

Los departamentos para productos congelados, si el refrigerador viene así equipado, deben ser de metal ligero.

Las capaproductos congelados (por encima de 60 dm3) de un volumen de 8 a 30 dm3 aproximadamente.

En la figura 2.6 se muestra un refrigerador de absorción de una capacidad de 73 dm3 con departamento para congelados de 8 dm3.

El calentamiento del depósito hervidor se obtiene por resistencias eléctricas (12 o 230 V) o por gas, y de ahí su denominación comercial de «Trimixte».

información que facilita el fabricante comprende pecto; en lo que concierne a su puesta en ma

s instrucciones necesarias a este ha, recordaremos algunos puntos

el refrigerador, siendo necesario establecer una

esenciales.

- Debe proveerse la libre circulación de aire sobre el «agregado» por lo que éste no debe tocar la paredistancia de 7 a 8 cm entre la parte posterior del refrigerador y la pared para permitir la circulación de aire sobre el condensador y el absorbedor.

Figura 2.6. Refrigerador de absorción Trimixte T625 de 73 litros de capacidad con 8 litros a ‐18°C.  

Calentamiento a 12/230 V, o por gas. 

- La presión total es la misma en todo el circuito (23 a 25 bar) que se produce por gravedad, ocomunicantes y permite la circulación de amoníaco y de la solución amoniacal.

Una nivelación rigurosa que permita mantener las pendientes naturales establec

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  129

3.10. Refrigeración termoeléctrica Aunque la refrigeración termoeléctrica, en el plano comercial, está poco desarrollada todavía, la investigación y los trabajos emprendidos en buen número de países, y los resultados

r dos cuerpos de naturaleza diferente, se crea en este circuito una fuerza lectromotriz. De este principio nace el termopar de medición o pirómetro termodinámico, de uso

nor

ila os

ste la existencia de una corriente, debida a una fuerza electromotriz, en un

ras producidas por el «efecto Peltier» entre las

e, si el «efecto Peltier» es un fenómeno reversible,

• El calor desprendido por el efecto Joule en la corriente eléctrica en función de la resistencia eléctrica del circuito.

• caliente hacia la soldadura fría en los materiales

e frío. Dio una explicación teórica al problema a resolver y definió las propiedades físic q

a) b) c)

Estos tres factores detepreverla rentabilidad d os no se prestan a ser utilizados como

y su relación entre las conductibilidades

ctores y los aislantes, malos conductores, onductibilidades “térmica y eléctrica” se

bjeto de continuas investigaciones. La física de da mejorando sin cesar.

anio, telurio, antimonio, plomo, estaño, iconductores que tengan las propiedades

nsó que la presencia de impurezas en los actual consiste en la obtención de

zas.

prometedores obtenidos hasta hoy, hacen prever que los refrigeradores de este tipo aparecerán pronto en el mercado. Este es el motivo por el que creemos que debemos dedicar algunas líneas al respecto. El efecto termoeléctrico fue descubierto en 1822 por Seebeck.

Efecto Seebeck. Si se mantienen temperaturas diferentes en la soldadura de un circuito formado poe

mal en la medición de temperaturas.

En 1834 Jean Charles Peltier anunció la reciprocidad del «efecto Seebeck» en una experiencia que lleva su nombre, motivo que nos hace exponer aquí este principio.

Experiencia de Peltier. Hagamos pasar una corriente eléctrica a través de una ptermoeléctrica (bismuto-antimonio) como las que encontramos en los laboratorios. Si suprimimde forma brusca la corriente e intercalamos la pila en el circuito de un galvanómetro, comprobaremos en ésentido que se opone al paso de la corriente primitiva. Esta corriente calienta, pues, uno de los grupos de soldadura y enfría el otro. Más exactamente, uno de los grupos se ha calentado más de lo que debiera.

Sin embargo, la diferencia entre las temperatusoldaduras caliente y fría de un par temo eléctrico fueron, en su origen, demasiado débiles para que tuviesen una aplicación práctica, ya quotros dos fenómenos irreversibles vienen a sobre-ponerse y reducen la diferencia entre las temperaturas de la soldadura caliente y la soldadura fría, a saber:

La conducción de calor de la soldaduraque forman el termopar.

Altenkirch, en 1911, fue el primero en encontrar una aplicación práctica al «efecto Peltier» para la producción d

as ue debían poseer los materiales utilizados en el termopar:

potencia termoeléctrica elevada; resistividad eléctrica tan pequeña como fuese posible; conducción térmica poco elevada.

rminan a fin de cuentas la reducción de la temperatura y permiten el sistema. Los metales pur

termopares por tener un poder termoeléctrico pequeñotérmica y eléctrica es constante.

Sin embargo, entre los metales que son buenos conduse disponen de materiales semiconductores cuyas csitúan entre los metales y los aislantes, y son olos semiconductores está por lo demás, muy desarrolla

Se han examinado diferentes cuerpos —bismuto, germetc.— en combinaciones diversas a fin de obtener semtermoeléctricas máximas. Durante muchos años se pesemiconductores mejoraba su calidad; la técnicacombinaciones puras o con una pequeña aportación de impure

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

 130

3.11. Refrigeración solar “El bote Zeer”

imentos a refrigerar:

construcción es sencilla.

nfriando la temperatura

terior está hecho de cualquier material sólido

a.

el agua se evapore.

a ºC.

funcionamiento la “nevera”.

El Nigeriano Mohammed Bah Abba ha diseñado una nevera que funciona sin electricidad y que consiste en 2 vasijas de cerámica, una de menor diámetro introducida dentro de la otra. En el espacio que queda entre las paredes de la vasija de menor diámetro respecto a la de mayor diámetro, se introduce arena, que a continuación se mojará con agua para tenerla húmeda. En el fondo de la vasija de menor diámetro, se coloca los alfruta, verdura, etc. Finalmente se tapa con un paño humedecido. Esta nevera mantiene los alimentos entre 15 y 20 ºC por debajo de la temperatura ambiente, lo cual permite conservar los alimentos durante dos semanas. Su funcionamiento se basa en los principios de termodinámica y es simple, además su

Entre la cámara exterior e interior de la nevera se coloca tierra y se echa agua. Al calentarse el recipiente por los rayos del sol o el fuego, el agua se evapora, einterior hasta 6 Cº donde se alojan los alimentos.

Cómo funciona 1. Frigorífico se compone de dos cilindros “uno dentro del

otro” y no está conectado a ninguna fuente de energía. El cilindro ex(por ejemplo, madera o plástico) con agujeros perforados en el lado.

2. El cilindro interior está hecho de metal y no tiene agujeros, para asegurar que el contenido permanezca seco.

3. El espacio entre el cilindro interior y exterior se llena con un “material” tal como arena, lana o el propio suelo, que será empapado con agu

4. En climas cálidos o con los rayos del sol se calienta este “material” húmedo provocando queComo el “material” se mantiene en contacto contra la pared del cilindro interior, el calor se elimina de la cámara interior por el proceso de evaporación, manteniéndolouna temperatura fresca de unos 6

5. Remoje el “material” con agua fresca y mantendrá en

Eficacia

Comida Vida del anaquel sin refrigeración

Periodo de validez con “el bote zeer”

Zanahorias   4 días 20 días

Berenjena   1‐2 días 21 días

Guayaba   2 días 20 días

La carne   1 día 14 días

  4 días 17 días

Rocket (Rúcula)  1 día 5 días

Tomates   2 días 20 días

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

  131

RE

ración industrial.

1. Mezclas refrigerantes.

gas comprimido.

ndicado:

sobre las paredes exteriores del refrigerador;

ef) P or del refrigerador y aportado por

2. Com ración son aspirados por el comp condensador.

3. ior a la del medio de enfriam

El vapo del cuerpo más caliente hacia e

SUMEN La clasificación de los sistemas de refrigeración están identificados los diferentes tipos en la normativa vigente

Una instalación está formada por componentes, mecánicos y eléctricos que se disponen de una determinada manera en un dispositivo, atendiendo a las necesidades del mismo, aplicando la metodología del dimensionado de todos sus componentes a través del cálculo y selección de los mismos.

De ahí que instalaciones tipo existen tantas como soluciones a los problemas planteados por los campos industriales que abarca la refrigeLa configuración habrá de llevar unos u otros elementos, que la permitan ser eficiente.

Existen tres métodos principales para la producción de frío:

2. Expansión de un

3. Evaporación de un líquido puro.

El Ciclo continuo de refrigeración se compone de 1. Evaporación. El calor penetra en el refrigerador, como ya se ha i

d) Por radiación) Por conducción, a través del aislamiento;

or convección, transportado por el aire en el interilos productos que han de enfriarse.

presión. Los vapores que se han formado durante la evaporesor, que los descarga al

Condensación. La temperatura de condensación es superiento (aire o agua).

r comprimido cede el calor que contiene (marcha siemprel cuerpo más frío) y se condensa en el condensador.

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

 132

o de autoevaluación

strial y humano.

va.

ctos.

ierto.

abierto ventilado.

comprimido.

4. Explica el proceso de evaporación en el ciclo continuo de refrigeración

Evaporación. El calor penetra en el refrigerador, en forma de calor sensible y provoca la ebullición del líquido refrigerante en el interior del evaporador, quedando absorbido por el fluido frigorígeno bajo la forma de calor latente de vaporización:

a) Por radiación sobre las paredes exteriores del refrigerador;

b) Por conducción, a través del aislamiento;

c) Por convección, transportado por el aire en el interior del refrigerador y aportado por los productos que han de enfriarse.

Cuestionari 

1. Que es la refrigeración. Significa  cualquier  uso  de  maquinaria  de  refrigeración  mecánica  para  aplicaciones distintas del confort indu

2. Enumera la clasificación de los sistemas de refrigeración según normati

o Sistema directo.

o Sistemas indire

Sistema indirecto ab

Sistema indirecto

Sistema indirecto cerrado.

Sistema indirecto cerrado ventilado. Sistema doble indirecto abierto.

3. Enumera la clasificación de los sistemas de refrigeración según el método de producción frigorífica.

Existen tres métodos principales para la producción de frío:

1. Mezclas refrigerantes.

2. Expansión de un gas

3. Evaporación de un líquido puro.

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1

ANEXO

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 134

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  135

ibliografía

B

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 136

ódulo profesional: Configuración de instalaciones de frío y climatización

Código: 0039

Ciclo formativo: Instalaciones Frigoríficas y de Climatización Grado: Medio

Familia Profesional: Instalación y Mantenimiento

Duración: 168 horas

Curso: 2º

Especialidad del profesorado: Organización y proyectos de sistemas energéticos (Profesora o Profesor de Enseñanza Secundaria)

Tipo de módulo: Módulo asociado al perfil del título

Presentación

M

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  137

IFICACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y DE SUS COMPONENTES

tación de planos de instalaciones frigoríficas. - Descripción de los equipos y componentes de las instalaciones frigoríficas, obtención

nto de una instalación frigorífica. - ciones centralizadas de conservación y congelación.

análisis de otras tecnologías de refrigeración. les

-

- Valoración de la importancia de la localización e identificación precisa de los distintos elementos con la documentación técnica.

- Valoración de la importancia de cumplir con todas las normativas y seguridades en cada uno de los campos en que se trabaja.

- Valoración de la importancia de la consulta periódica de diferentes revistas técnicas relacionadas con su entorno tecnológico.

- Cuidado en el uso del material técnico suministrado.

Contenidos Ud1. IDENTprocedimentales

- Interpre

de las características técnicas. - Análisis de los parámetros de funcionamie Descripción de instala

- Descripción y conceptua

- Instalaciones tipo. Clasificación. Elementos constituyentes y características técnicas. - Instalaciones de compresión en varias etapas. Instalaciones de absorción.

actitudinales

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 138

e aprendizaje y criterios de evaluación . Reconoce los componentes y obtiene las características técnicas de los equipos de

u función.

Cri ia) anos de una instalación frigorífica, los elementos que

za cada uno.

obtenido las características técnicas de los equipos y elementos y los

n de climatización. s planos de una instalación de climatización con planta

ora, los elementos que componen la instalación y la función que desempeñan.

a función de cada uno.

h) cumentación técnica

Or

ara la organización y desarrollo del proceso de enseñanza-aprendizaje de este módulo, se ugieren las siguientes recomendaciones:

1) Secuenciación Parece conveniente iniciar este módulo con una explicación de las diferentes instalaciones tipo y de sus componentes (por ejemplo, el sistema de climatización VRV, volumen de refrigerante variable), tanto en las instalaciones frigoríficas como en instalaciones de climatización-ventilación y redes de agua. A continuación, se les dará unos planos de instalaciones frigoríficas, de instalaciones de climatización-ventilación y redes de agua, en donde el alumnado tendrá que reconocer los componentes y con la documentación obtenida de los manuales técnicos o utilizando TIC´s describirá las funciones que desempeñan, las características técnicas de los equipos y elementos, las dimensiones de las tuberías, los depósitos de inercia y expansión, y obtendrá los parámetros de funcionamiento. En el caso de instalaciones de conductos de aire, una vez calculadas las dimensiones para los conductos de aire, a partir de ejemplos de menor a mayor complejidad, se explicará el cálculo de las pérdidas de carga y caudal de una instalación sencilla de climatización, utilizando tablas diagramas y programas informáticos, y cumpliendo la normativa correspondiente, y, luego, se seleccionará el ventilador necesario en catálogos. En el caso de instalaciones de redes de distribución de agua, una vez calculado los diámetros de los conductos de agua para una instalación de climatización, a partir de ejemplos de menor a mayor complejidad, se seleccionarán las bombas de circulación, los depósito de expansión y la válvula de seguridad y, también, el espesor y las características del aislante, a partir de los datos necesarios y cumpliendo la normativa correspondiente. El siguiente paso a seguir será el de configurar las instalaciones utilizando tablas diagramas y programas informáticos, y aplicando la normativa correspondiente.

Resultados d1

instalaciones frigoríficas y de climatización, interpretando la documentación técnica y describiendo s

ter os de evaluación: Se han identificado, sobre los plcomponen la instalación y la función que realiza cada uno.

b) Se han identificado, sobre los planos de una instalación de climatización, loselementos que componen la instalación y la función que reali

c) Se hanparámetros de funcionamiento de una instalación frigorífica.

los equipos y elementos y los d) Se han obtenido las características técnicas de parámetros de funcionamiento de una instalació

e) Se han identificado, sobre loenfriad

f) Se ha identificado, sobre los planos de una instalación de climatización VRV, los elementos que componen la instalación y l

g) Se ha utilizado cuidadosamente el material técnico suministrado. Se han utilizado TIC para la obtención de do

ientaciones metodológicas Ps

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  139

eramente, se calculan las

cuito frigorífico e hidráulico, ciclos de desescarche, entre otros) ara una instalación de climatización, se dimensionan las tuberías del circuito frigorífico,

s y programas informáticos, y se seleccionan los elementos partir de los datos calculados y utilizando catálogos

nte, se , y se

un esquema e indicando

Se sub e otros) ela insta por último,El circuitos eléctricos util talación con planta

nfr o ción de limatización con sistema VRV, indicando la ubicación de los elementos y canalizaciones.

ación de la documentación técnica y administrativa,

frigoríficas y de climatización, seleccionando

sondeo de los conocimientos previos de dibujo técnico y

En el caso de instalaciones frigoríficas de pequeña potencia, primcargas térmicas y se determina la potencia frigorífica de la instalación, y, una vez especificado el tipo de refrigerante, la cantidad y el tipo de aceite lubricante y los parámetros de control (temperatura exterior, interior, recalentamiento, subenfriamiento, consumos

léctricos, presiones en el cireputilizando tablas diagramaconstituyentes de la instalación acomerciales.

nalizar, se elabora el presupuesto utilizando catálogos comePara fi rciales. En el caso de instalaciones de climatización de pequeña potencia, primerame

n las canalizaciones de aire utilizando tablas y programas informáticalcula cosdeterminan las dimensiones de las tuberías de refrigerante y de agua. Se representa una instalación de climatización todo aire, dibujando la ubicación de los elementos y las canalizaciones.

pecifican los parámetros de control (temperatura exterior, interior,es recalentamiento,enfriamiento, consumos eléctricos, presiones en el circuito frigorífico e hidráulico, entr

n una instalación de climatización y se seleccionan los elementos constituyentes de lación a partir de los datos calculados y utilizando catálogos comerciales, y,

se elabora el presupuesto utilizando estos catálogos comerciales. siguiente paso a seguir es dibujar planos, esquemas de principio y izando la simbología establecida de instalaciones como son una insiad ra y unidades de tratamiento de aire, una cámara frigorífica, una instalae

cEl último paso a seguir es la realizinterpretando la normativa y cumplimentando documentos en formatos preestablecidos para la legalización de instalaciones de pequeña potencia. Para ello, el profesorado explicará el

el registro de instalaciones procedimiento paralos datos a incluir en la documentación y los documentos a cumplimentar que son requeridos para el registro de una instalación de pequeña potencia, adjuntando la documentación técnica requerida.

2) Aspectos metodológicos

Este es un módulo eminentemente práctico donde la labor del profesorado está fundamentada en una adecuada selección de actividades prácticas secuenciadas en orden creciente de dificultad para favorecer la confianza y el estimulo del alumnado. El profesorado deberá realizar antes de cada actividad un repaso de los contenidos conceptuales que incluye la misma y que se han tenido que ver con más intensidad en otros módulos. También cabe señalar unla utilización de medios informáticos, como puede ser el CAD, y, en caso de deficiencia, se realizará un repaso como medida de refuerzo. El profesorado deberá realizar un seguimiento cercano e individualizado del proceso de aprendizaje de cada alumno o alumna, realizando anotaciones sistemáticas de avances y dificultades en una lista de control.

U.D. 1 IDENTIFICAR INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Y SUS COMPONENTES  

 140

que las componen

ra

s necesarias para mejorar los procedimientos de calidad so de aprendizaje y del sector productivo de referencia.

ra realizar las

:

- El cálculo de pequeñas redes de distribución de agua y aire en instalaciones de climatización.

- La representación de planos y esquemas de principio de instalaciones con CAD. - La elaboración de presupuestos de montaje de instalaciones frigoríficas y de

climatización. - La elaboración de la documentación técnica para la legalización de las instalaciones

de pequeña potencia.

Orientaciones pedagógicas. Este módulo profesional contiene la formación necesaria para desempeñar la función de configuración y se aplica en los procesos de las instalaciones frigoríficas, de climatización y ventilación de pequeña potencia, así como de sus instalaciones asociadas.

La configuración de las instalaciones frigoríficas, de climatización y ventilación incluye aspectos como:

- Las especificaciones técnicas y reglamentarias de las instalaciones. - La selección de los equipos de las instalaciones. - La representación gráfica de instalaciones. - La definición de aspectos y características técnicas de las instalaciones. - La elaboración de presupuestos de instalaciones.

La formación del módulo contribuye a alcanzar los objetivos generales de este ciclo formativo que se relacionan a continuación:

a) Seleccionar la información técnica y reglamentaria, analizando normativa, catálogos, planos, esquemas, entre otros, para elaborar la documentación de la instalación (técnica y administrativa).

b) Calcular las características técnicas de las instalaciones y equipos aplicando la normativa y procedimientos de cálculo para configurar y dimensionar las instalaciones.

c) Seleccionar y comparar los equipos y elementos de las instalaciones evaluando las características técnicas con las prestaciones obtenidas de catálogos, entre otros, paconfigurar las instalaciones.

d) Elaborar esquemas de las instalaciones utilizando la simbología, los procedimientos de dibujo y tecnologías adecuadas para configurar las instalaciones.

e) Obtener y valorar el coste de los materiales y de la mano de obra, consultando catálogos y unidades de obra, entre otros, para elaborar los presupuestos de montaje o mantenimiento.

f) Aplicar y analizar las técnicadel trabajo en el proce

La formación del módulo contribuye a alcanzar las competencias profesionales, personales y sociales que se relacionan a continuación:

a) Obtener los datos necesarios a partir de la documentación técnica paoperaciones asociadas al montaje y mantenimiento de las instalaciones.

b) Configurar y dimensionar las instalaciones cumpliendo la normativa vigente y los requerimientos del cliente para seleccionar los equipos y elementos que las componen. Elaborar el presupuesto de montaje o de mc) antenimiento de las instalaciones.

Las líneas de actuación en el proceso de enseñanza aprendizaje que permiten alcanzar los objetivos del módulo versarán sobre