mantenimiento de sistemas de refrigeracion y aire acondicionado.doc
DESCRIPTION
Este manual es para los alumnos de los estudiante de la carreras ing y mira las unidades de refigeracion para ayudar en los modulos de la especialidad de climatizacionTRANSCRIPT
MANTENIMIENTO DE SISTEMAS
DE REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO
OBJETIVO
Al finalizar el Curso, el estudiante se habrá familiarizado con las técnicas de
conservación y mantenimiento de las instalaciones frigoríficas de la refrigeración
industrial y el acondicionamiento del aire, instalaciones que presentan frecuentemente
problemas particulares que son consecuencia del alto nivel tecnológico empleado en el
diseño y construcción de sus componentes. En este Curso se explican detalladamente los
fundamentos termodinámicos de los ciclos de refrigeración, los sistemas de compresión
de vapor, los compresores alternativos y de tornillo, evaporadores, condensadores,
válvulas y dispositivos de expansión, depósitos de líquido, sistemas de desescarche, así
como el Mantenimiento Correctivo y Preventivo de estas instalaciones.
Catedrático: Dr. Oscar Cruz Fonticiella
Doctor en Ciencias Técnicas
Universidad Central Marta Abreu de Las Villas
Santa Clara, CUBA
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INDICE
TEMA 1: FUNDAMENTOS TERMODINAMICOS DE LA REFRIGERACION
1.1. Introducción………………………………………………………………...4
1.2. La refrigeración industrial y el acondicionamiento del aire………………..5
1.3. Acondicionamiento de aire industrial………………………………………7
1.4. Refrigeración en la industria química y de procesos……………………….8
1.5. El ciclo de refrigeración de Carnot………………………………………..11
1.6. El ciclo de refrigeración con refrigerantes reales………………………….14
1.7. Definición del efecto frigorífico o COP de los ciclos de refrigeración……17
1.8. Condiciones para obtener el efecto frigorífico de Carnot………………….18
1.9. Bomba de calor……………………………………………………………. 21
1.10. Análisis de los ciclos empleando entalpías………………………………..24
1.11. Unidades prácticas de la refrigeración…………………………………….27
1.12. Compresión de vapor seco y de vapor húmedo……………………………27
1.13. La válvula de expansión en lugar del motor de expansión………………...30
1.14. El ciclo de compresión de vapor con algunas modificaciones…………….33
TEMA 2: EQUIPAMIENTO Y FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE
REFRIGERACION Y DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
2.1. Compresores……………………………………………………………….35
2.2. Rendimiento volumétrico…………………………………………………...44
2.3. Condensadores……….....………………………………………………… 45
2.4. Función y selección del depósito de líquido,
tanque recibidor o calderín………………………….………………….….49
2.5. Evaporadores y su efecto refrigerante………………………………..…..…50
2.6. Coeficiente de transferencia de calor……………………………………….55
2.7. Ebullición del refrigerante en el interior de los tubos………………………55
2.8. Válvulas y dispositivos de expansión………………………………………57
2.9. Filtros deshidratadores……………………………………………………...62
2.10. Funcionamiento de la instalación de refrigeración………………………..63
2.11. Puesta en servicio de la instalación……………………………………….64
2
2.12. Regulación presostática………………………………………………….65
2.13. Regulación termostática………………………………………………….67
2.14. Regulación de la presión del evaporador………………………………...68
2.15. Formación de escarcha en evaporadores muy fríos……………………...71
2.16. Métodos para derretir la escarcha………………………………………..75
2.17. Desescarche por medio de gases calientes……………………………….76
2.18. Evaporador con rociado de anticongelante……………………………….86
2.19. Temperaturas óptimas de evaporación…………………………………..88
TEMA 3: MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE REFRIGERACION Y
CLIMATIZACION
3.1. Análisis comparativo entre los diferentes sistemas de
Mantenimiento…………………………………………………………………91
3.2. Mantenimiento Correctivo………………………………………………...91
3.3. Mantenimiento Preventivo Planificado……………………………………92
3.4. Mantenimiento Predictivo………………………………………………....93
3.5. Mantenimiento Productivo Total………………………………………..…94
3.6. Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad…………………………………96
3.7. Mantenimiento Preventivo de las instalaciones de refrigeración
y acondicionamiento de aire………………………………………………..….97
3.8. Mantenimiento Correctivo de las instalaciones de refrigeración y
acondicionamiento de aire……………………………………………………..105
3.9. Puesta en marcha del sistema de refrigeración y principios básicos
de la técnica de seguridad………………………..……………………….……111
3.10. Reparación de compresores y otros aparatos y accesorios de las
instalaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire.……………..…..114
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TEMA 1: FUNDAMENTOS TERMODINAMICOS DE LA REFRIGERACION
1.1. Introducción
Este Curso actualiza al profesional en el tema de la refrigeración industrial y el
acondicionamiento del aire. Sobre este último campo existe una amplia bibliografía de
consulta, no siendo así en el campo de la refrigeración industrial, con excepción del
Manual de Refrigeración de la ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating
and Air Conditioning Engineering), de ahí la importancia de este Curso. Al estar dirigido
al profesional general, que se desempeña en el campo de la conservación del
equipamiento, así como a diseñadores, contratistas, operadores, fabricantes de
componentes e ingenieros de ventas, el Curso tiene la misión de definir la refrigeración
industrial y el acondicionamiento de aire desde el punto de vista del mantenimiento,
presentando los fundamentos técnicos y los métodos empleados en ambos campos. El
Curso no sólo enfoca los aspectos prácticos del tema, sino que refleja la complejidad
de la industria y de los requisitos especiales de sus instalaciones. De ahí, que se expongan
tanto los principios esenciales termodinámicos como los aspectos prácticos necesarios
para resolver los problemas que se presentan siempre en la refrigeración industrial y el
acondicionamiento de aire.
Los mejores profesionales usan los fundamentos de la Termodinámica con frecuencia
cuando diseñan instalaciones nuevas y también para el análisis de problemas que ocurren
en sistemas de refrigeración y de aire acondicionado en operación.
Concluyendo, el Curso presenta los aspectos técnicos y prácticos fundamentales del
mantenimiento de los sistemas de refrigeración industrial y acondicionamiento de aire,
así como los resultados de la investigación y desarrollo con enfoque hacia el ejercicio de
la profesión, haciendo hincapié en los ciclos de refrigeración, los compresores
alternativos, evaporadores, condensadores, válvulas de expansión, depósitos de líquidos,
filtros y otros accesorios, sistemas de arranque y protección y otros dispositivos de
seguridad.
Han servido de inestimable fuente de referencia los resultados del Instituto Internacional
de Refrigeración (Internacional Institute of Refrigeration, IIR) que sirve como fuente de
difusión de contribuciones mundiales sobre la temática, así como imprescindibles obras
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de consulta del distinguido Profesor Emérito Willis F. Stoecker, de la Universidad de
Illinois, USA.
1.2. La refrigeración industrial y el acondicionamiento del aire
Tanto la refrigeración como el acondicionamiento de aire es el logro de temperaturas por
debajo del ambiente local. El propósito principal de la refrigeración es el
acondicionamiento térmico (por ejemplo, para la conservación de alimentos o para el
acondicionamiento de aire), y el aparato básico es un refrigerador, o sea, una máquina
térmica que produce frío. Otros nombres para tipos especiales de refrigeradores son
freezers, chillers, crío-enfriadores, nevera, refrigeradoras, etc.
No hace tanto tiempo que los únicos medios para producir frío eran sótanos o bodegas, o
cubos o baldes sumergidos en una piscina (unos pocos metros bajo tierra en climas
templados, las temperaturas permanecen aproximadamente constantes a unos 15°C casi
todo el año), y el único acondicionamiento de aire era un ventilador o abanico y agua
pulverizada alrededor (esta última sólo en climas secos, donde marmitas o potes de barro
porosos mantenían el agua fría todavía).
La producción de frío es básicamente diferente y mucho más difícil que producir calor; la
gente aprendió a producir calor hace 500 mil años (en la edad del hielo), en tanto que la
refrigeración comenzó hace solamente unos 150 años (en el siglo 19).
La refrigeración puede ser analizada justa como un nivel de sistema conceptual tal como
se expresa en este Curso (qué propósito cumple, qué se puede hacer en principio y cuánto
se puede hacer en la práctica); o puede ser analizada más detalladamente incluyendo
también el estudio de los componentes utilizados en el equipamiento de refrigeración:
intercambiadores de calor (evaporadores y condensadores), compresores, válvulas y
dispositivos de expansión, controles, protecciones, etc. Luego, con motivo del estudio de
las generalidades de la refrigeración, enfocaremos más los ciclos de refrigeración que los
componentes reales usados y, después, con motivo de conocer las principales técnicas de
conservación, se enfocarán más las rutinas de mantenimiento del equipamiento de dichos
ciclos.
Tanto la refrigeración como el acondicionamiento del aire tienen el mismo fin que es
enfriar una sustancia. También, comparten componentes similares: compresores,
condensadores, evaporadores, ventiladores, bombas, tuberías, conductos y controles. Los
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fluidos que más se utilizan son el aire, el agua y los refrigerantes. La implementación de
ambas tecnologías requiere un sistema de refrigeración.
En el almacenamiento de alimentos no congelados, la conservación de alimentos se
prolonga con bajas temperaturas. El tiempo de conservación de varios productos como
función de la temperatura se muestra en la Figura 1-1:
Fig. 1-1. Indicación aproximada de la duración en estantería de varios productos
alimenticios a diferentes temperaturas. 1) carne de aves, 2) pescados, 3) carne
vacuna, 4) bananas o plátanos, 5) naranjas, 6) manzanas, 7) huevos, 8) manzanas
almacenadas en atmósfera controlada de dióxido de carbono
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La conservación de los alimentos en estantería es más prolongada cuanto más baja es la
temperatura de almacenamiento. La conservación de los productos de la Figura 1-1, así
como de casi todas las carnes, de las frutas y de los vegetales se extiende por medio de
bajas temperaturas. Muchos alimentos se almacenan sin congelar, y muy raramente se les
congela. Algunos ejemplos son las bananas o plátanos, las manzanas, los tomates, la
lechuga, los repollos, las papas y las cebollas. Las temperaturas óptimas, desde los puntos
de vista de conservación y económico, se muestran en la Tabla 1-1 :
Tabla 1-1: Temperaturas de almacenamiento recomendadas para varios productos
sin congelar.
1.3. Acondicionamiento de aire industrial
La diferencia básica entre el aire acondicionado industrial y el aire acondicionado
consiste en el objetivo buscado. El acondicionamiento de aire de edificios de oficinas o
residenciales se efectúa para lograr condiciones adecuadas para procesos de manufactura.
El aire acondicionado industrial difiere principalmente en el estado del aire suministrado,
definido por el nivel de temperatura, humedad precisamente controlada, filtrado más
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estricto y remoción previa de contaminantes. Se emplea en sitios tales como plantas
impresoras, en donde el control de la humedad es importante para mantener la calidad de
impresos multicolores; en plantas textiles, para reducir la rotura de fibras y la electricidad
estática; en la fabricación de materiales fotográficos; y en una gama amplia de
laboratorios. Estas aplicaciones requieren un control de temperatura más preciso que el
empleado en el acondicionamiento de edificios.
1.4. Refrigeración en la industria química y de procesos
Las industrias químicas, petroquímicas, de refinerías y de productos farmacéuticos
emplean en muchos sistemas de refrigeración de grandes capacidades. Algunas
operaciones que necesitan refrigeración son: Separación de gases, condensación de gases,
solidificación de una sustancia en una mezcla para su separación, enfriamiento de
líquidos para controlar su presión de vapor y eliminación del calor de reacción.
Muchas industrias optan por mantener sus técnicas y métodos de carácter confidencial.
En consecuencia, el diseño de los sistemas de refrigeración se efectúa en los
departamentos de ingeniería de las empresas mismas, que compran luego los equipos
especificados a otras empresas del ramo de refrigeración.
Las curvas correspondientes a los estados de saturación del refrigerante en el gráfico
presión-entalpía (p-h) separan las áreas que representan cada estado posible, sea líquido,
vapor o mezcla de ambos. Figura 1-2.
Figura 1-2. a) Condiciones de saturación b) Regiones en el diagrama p-h
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Las condiciones de saturación se obtienen cuando el líquido y el vapor se encuentran en
equilibrio, como en el caso de la Figura 1-2 a. la curva del lado izquierdo de la campana
en la Figura 1-2 b representa la presión y la entalpía del líquido saturado, tal como el
líquido de la Figura 1-2 a. La curva del lado derecho de la campana representa el vapor
saturado. La región dentro de la campana, denominada de vapor húmedo, representa una
mezcla de líquido y vapor en proporciones que varían en forma lineal desde 0% vapor en
la curva de líquido saturado hasta 100% vapor en la curva del vapor saturado. La región a
la izquierda del líquido saturado representa los estados de la fase líquida, mientras que la
región a la derecha del vapor saturado representa los estados del vapor sobrecalentado. A
éste último se le suele denominar simplemente vapor.
Las líneas de temperatura constante se muestran en la Figura 1-3. En la zona de mezcla
de líquido y vapor, la temperatura constante toma la forma de una línea horizontal, ya que
si el cambio de fases, de líquido a vapor ocurre a presión constante, la temperatura
también se mantendrá constante. En la región de vapor, las isotermas caen verticalmente
luego de desplazarse levemente a la derecha. En la zona de líquido, las isotermas son
prácticamente verticales. En la gran mayoría de los diagramas p-h, las isotermas aparecen
Figura 1.3. Isotermas en el diagrama p-h
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únicamente en la región de vapor, ya que en las regiones de mezcla y de líquido son
horizontales y verticales respectivamente, lo que elimina la necesidad de su trazado.
Las curvas de volumen específico constante (isocoras) se trazan a partir de la curva de
vapor saturado en la región de vapor. Tal como se muestra en la Figura 1-4, tienen una
pendiente positiva:
Figura 1-4. Isocoras en el diagrama p-h
En la región de vapor, la ecuación de los gases perfectos constituye una aproximación
más exacta cuanto más alejado se encuentra el punto en cuestión de la curva de
saturación y del punto crítico. Luego, el volumen específico está dado por: v = R.T/p,
donde R es la constante del refrigerante.
Las curvas de entropía constante tienen también pendientes positivas y mayores que las
de las isocoras. Las curvas de entropía constante ilustran los cambios de estado que
ocurren durante la compresión isentrópica. El trabajo real de compresión se puede
estimar dividiendo el trabajo de compresión ideal por la eficiencia de compresión. Las
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curvas de entropía constante se muestran en la Figura 1-5. El proceso de compresión
isoentrópica es un concepto ideal que implica un proceso adiabático y sin fricción.
Figura 1-5. Curvas de entropía constante en el diagrama p-h
1.5. El ciclo de refrigeración de Carnot
Una forma de lograr refrigeración continua es someter a una sustancia, el refrigerante, a
una serie de procesos, uno de los cuales implica la extracción de calor de una fuente a
baja temperatura. Una serie de procesos como los mencionados se denomina Ciclo de
Carnot, el cual es un ciclo ideal, y es el más eficiente de todos los ciclos posibles
operando entre dos temperaturas dadas. Son varios los motivos para estudiar este ciclo
ideal, imposible de realizar en la práctica. Una razón es que el ciclo provee una forma
sencilla de evaluar la influencia de las temperaturas de operación en el rendimiento. Otra
razón es que el ciclo permite verificar los rendimientos y las cantidades de calor
intercambiadas por ciclos reales. Si un cálculo de diseño resulta en eficiencia superior a
la de Carnot, es necesario verificar ese cálculo.
Los componentes del ciclo de Carnot son un compresor, un motor y dos intercambiadores
de calor interconectados tal como se muestra en la Figura 1-6:
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Figura 1-6. Ciclo de Carnot
Los procesos que componen el ciclo deben efectuarse así: 1 – 2: La compresión debe ser
adiabática y sin fricción; 2 – 3: El calor debe disiparse manteniendo constante la
temperatura del refrigerante; 3 – 4: La expansión en el motor es adiabática y sin fricción;
y 4 – 1: El calor es recibido manteniendo constante la temperatura.
Los procesos 1 – 2 y 3 – 4 ocurren sin que haya fricción, y se denominan “reversibles”
desde el punto de vista termodinámico. Como son adiabáticos, ocurren sin transferencia
de calor al medio ambiente. Procesos reversibles y adiabáticos ocurren a entropía
constante, de forma tal que el ciclo de Carnot consiste en dos procesos a entropía
constante conectados por dos procesos a temperatura constante, tal como se ilustra en la
Figura 1-7, que es un diagrama con coordenadas de temperatura absoluta y entropía (T-s):
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Figura 1.7. El ciclo de Carnot en las coordenadas temperatura – entropía
El área delimitada por una curva describiendo un proceso reversible y el eje de entropía
en el diagrama T – s, representa el calor intercambiado durante el proceso. Así, el área en
la Figura 1-7, debajo del proceso 2 – 3, representa la cantidad de calor entregada al medio
ambiente, y el área debajo del proceso 4 – 1, representa la cantidad de calor recibida en el
proceso de refrigeración.
Ejemplo 1-1:
Un ciclo de Carnot opera con las temperaturas y entropías siguientes: T1 = 250 K, T2 =
300 K, s2 = 1,2 kJ/(kg.K), s3 = 0,9 kJ/(kg.K). Calcule la cantidad de calor qa extraída del
espacio refrigerado y el calor qr disipado al ambiente, por kg de refrigerante que completa
el ciclo.
Dada la forma rectangular del ciclo en el diagrama T-s, las condiciones de operación
pueden establecerse en la forma siguiente:
Solución:
T3 = T2 = 300 K
T4 = T1 = 250
s1 = s2 = 1,2 kJ/(kg.K)
s4 = s3 = 0,9 kJ/(kg.K)
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La refrigeración está dada por el área bajo la línea 4-1:
qa = T1.(s1 – s4) = 250 K (1,2 kJ /(kg.K) – 0,9 kJ/(kg.K)) = 75 kJ/kg
El área debajo de la línea 2-3 representa el calor qr entregado al ambiente:
qr = T2.(s2 – s3) = 300 K (1,2 kJ /(kg.K) – 0,9 kJ/(kg.K)) = 90 kJ/kg
El trabajo neto que recibe el ciclo por unidad de masa de refrigerante está dado por la
diferencia entre el trabajo recibido por el compresor y el trabajo producido por el motor
(Figura 1-6). Un balance de energía para el refrigerador de Carnot resulta en:
qa + trabajo neto = qr
La diferencia entre qa y qr es, entonces, el trabajo neto:
Trabajo neto = qr – qa = (T2 – T1).(s2 – s3)
En el ejemplo 1-1, el trabajo neto sería:
Trabajo neto = 90 – 75 = 15 kJ/kg
1.6. El ciclo de refrigeración con refrigerantes reales
Como el ciclo de Carnot es el de mayor rendimiento teórico, es razonable tratar de
llevarlo a la práctica. Aunque la compresión y la expansión sin fricción no son posibles
en la práctica, pero la transferencia de calor a temperatura constante sí lo es. La
transferencia de calor isotérmica ocurre durante la condensación o la evaporación de un
refrigerante a presión constante. El ciclo de Carnot en la región de saturación del
diagrama p-h toma la forma de la Figura 1-8, y se corresponde con el ciclo en el diagrama
T-s de la Figura 1-9:
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Figura 1-8. El ciclo de Carnot en la región de saturación del diagrama p-h
Figura 1-9. El ciclo de Carnot en la región de saturación del diagrama T-s
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Comenzando en el punto 4, el proceso 4-1 es de evaporación del refrigerante a presión
constante. El estado del refrigerante al finalizar el proceso de evaporación es el punto 1
en la región de saturación, y representa un estado de mezcla de vapor con algo de líquido.
La posición del punto 1 es tal que al final de la compresión isoentrópica de 1 a 2, el punto
2 representa vapor saturado, o acaso una mezcla de vapor y de líquido. A la compresión
le sigue la condensación de 2 a 3, que ocurre a presión y temperatura constantes. Al
finalizar la condensación se obtiene líquido saturado, con condiciones dadas por el punto
3. La expansión isoentrópica completa el ciclo de 3 a 4.
Los equipos de compresión y de expansión que operasen de acuerdo al ciclo de la Figura
1.9 presentarían gran número de problemas mecánicos. La puesta en práctica de un ciclo
que aproxime al ideal se verá más adelante. El aspecto práctico de la transferencia de
calor a temperatura constante se puede resolver entonces con el uso de un “condensador”
para disipación a alta temperatura, y de un “evaporador” para recibir energía térmica a
baja temperatura.
Ejemplo 1-2:
En un ciclo que opera con R-22 de acuerdo con la Figura 1-8, la temperatura de
condensación es 35°C y la de evaporación es de 5°C. Determinar la fracción de vapor del
punto 1 para que el punto 2 represente vapor saturado.
Solución:
En el ciclo de Carnot, el proceso 1-2 es isoentrópico, de forma tal que s1 = s2 y s2 es,
entonces, la entropía del vapor saturado a 35°C. De las Tablas de propiedades
termodinámicas de los refrigerantes, gráficas o mediante el uso de algún software, por
ejemplo, el Refrigeration Utilities.exe (REFUTIL.exe) (entrando con 35°C, para vapor
saturado de R-22):
s2 = 1,7058 kJ/(kg.K) = s1
A la temperatura de vaporización de 5°C, las entropías del líquido (líq = l) y vapor
saturados (vapor = v= gas) son (entrando al REFUTIL.exe, con 5°C, para vapor saturado
de R-22):
slíq o sl = 1,0212 kJ/(kg.K) = s1
sgas o sv = 1,7447 kJ/(kg.K) = s1
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La fracción de vapor en el punto 1 es el cociente entre la diferencia entre s 1 = s2 y slíq y la
diferencia entre sgas y slíq, tal como se muestra en la Figura 1-10:
Fracción de vapor = (s1 – slíq) /(sgas – slíq) = (s2 – slíq) /(sgas – slíq) =
= [(1,7058 kJ/(kg.K) – 1,0212 kJ/(kg.K))/(1,7447 kJ/(kg.K) – 1,0212 kJ/(kg.K)) =
= 0,946
Figura 1-10. Fracción de vapor en el Ejemplo 1-2
1.7. Definición del efecto frigorífico o COP de los ciclos de refrigeración
El rendimiento de los ciclos se define, generalmente, como el cociente entre la energía
útil que entrega el ciclo dividida por la energía térmica que recibe, expresado como un
porcentaje. Como esta definición puede ser ambigua en el caso de ciclos de refrigeración,
se adopta aquí la definición siguiente: el rendimiento de un ciclo de refrigeración se mide
por medio del efecto frigorífico o coeficiente frigorífico, conocido también como
Coeficiente de Comportamiento (COP), definido como “la refrigeración que se desea
obtener, dividida por la energía que el usuario debe pagar para obtenerla”, ambas
expresadas en las mismas unidades. De esta forma, para el ciclo de Carnot, la
refrigeración está dada por qa, y el trabajo neto (la energía por la cual debe pagarse), por
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qr – qa. Por consiguiente, el efecto frigorífico EFCarnot del ciclo de Carnot o COPCCrefrigeración
es:
EFCarnot = COPCC = qa/(qr – qa) = [T1(s2 – s3)]/[(T2 – T1)(s2 – s3)] = T1/(T2 – T1)
EFCarnot = COPCC = T1/(T2 – T1)
1.8. Condiciones para obtener el efecto frigorífico de Carnot
Cuanto más elevado es el COP, más baja es la potencia requerida para lograr la
refrigeración deseada. En la ecuación anterior se puede comprobar que decreciendo la
temperatura de condensación T2 o incrementando la de evaporación T1, el COP aumenta.
Como un incremento en el valor de T1 cambia tanto el denominador como el numerador
de la ecuación, la temperatura de evaporación T1 tiene un efecto mayor en el COP que la
temperatura de condensación T2.
Aunque pareciera entonces posible incrementar el COP seleccionando las temperaturas
en forma conveniente, eso no es posible. Es claro que si T1 = T2, el COP tiende a infinito,
lo que implica que la refrigeración deseada puede lograrse sin potencia alguna. El
objetivo de la refrigeración es extraer energía a baja temperatura y disiparla a una
temperatura más alta. En el caso de la Figura 1-11, por ejemplo, se extrae energía térmica
Figura 1-11. Limitaciones de las temperaturas de un ciclo de refrigeración
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de un ambiente a -20°C (252,15 K) y se la entrega a la atmósfera a 35°C (308,15 K).
La temperatura T1 debe ser menor que la del ambiente refrigerado para que el calor fluya
desde el ambiente hacia el refrigerante. La temperatura T2 debe estar por encima de la
temperatura atmosférica para que sea posible disipar el calor. De forma tal que los
valores de T1 y T2 dependen de la temperatura del espacio refrigerado y de la temperatura
ambiente. Como para incrementar el COP es necesario mantener T1 lo más alta posible y
T2 lo más baja posible, es necesario referirse a los ΔT de la Figura 1-11. La mejora del
COP implica que los ΔT deben ser lo más pequeños posibles. En la práctica, el valor de
los ΔT depende principalmente de la superficie del condensador y del evaporador. La
reducción de los ΔT al valor cero requiere una superficie infinita, y consecuentemente un
costo infinito. Más adelante, se analizará con más detalles el aspecto del costo de los
evaporadores.
Ejemplo 1-3:
Una planta de refrigeración enfría un ambiente a -20°C, y entrega el calor al agua de un
lago a 20°C. Para mejorar el COP del ciclo, se ha propuesto enfriar el agua del lago a
10°C con otra unidad de refrigeración. Determine el COP combinado de los ciclos de
Carnot que efectúen la operación propuesta.
Solución:
Con cualquiera de las dos opciones, es necesario recibir calor a -20°C (253,15 K)y
entregarlo a 20°C (293,15 K). Por cada kJ de refrigeración, el trabajo requerido por el
ciclo de Carnot en una etapa de la Figura 1-12 es:
W1 = (1 kJ)/COPCC = 1 kJ/253,15 K/(293,15 K – 253,15 K) = 0,158 kJ
Figura 1.12. Refrigeración de -20°C a 20°C con a) una etapa, o b) dos etapas
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En el ciclo de dos etapas de la Figura 1.12 (b), el ciclo de baja temperatura entrega calor
qi a 283,15 K. El calor qi es la refrigeración de la etapa de alta temperatura.
Por cada kJ de refrigeración a 253,15 K, qi = (1) (283,15/253,15) = 1,1185 kJ, de forma
tal que el trabajo combinado de las dos etapas es:
W2 = 1 kJ/253,15 K/(283,15 K – 253,15 K) +
+1,1185 kJ/283,15 K/(293,15 K – 283,15 K)
W2 = 0,1185 + 0,0395 = 0,158 kJ
No es posible ahorrar energía con el ciclo de dos etapas. En un sistema real, debe existir
una diferencia de temperaturas entre la de disipación de la primera etapa y la de
refrigeración de la segunda, tal como se muestra en la Figura 1-13. Un ciclo combinado
con diferencias de temperaturas tendría una eficiencia más baja, y el trabajo requerido
excedería los 0,158 kJ.
Figura 1-13. Ciclo combinado con diferencia de temperaturas
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1-9. Bomba de calor
En un sentido estricto, todos los sistemas de refrigeración son bombas de calor, ya que
transfieren energía térmica a una cierta temperatura a otra más alta. Si bien entonces la
distinción entre un sistema de refrigeración y una bomba de calor no es muy precisa, se
acepta en general que, mientras que el objetivo de la refrigeración es enfriar un ambiente,
el objetivo de la bomba de calor es calentar un ambiente. Sin duda alguna, la mejor
situación desde el punto de vista térmico ocurre cuando la misma maquinaria se emplea
para enfriar y calentar simultáneamente.
Mientras que el COP frigorífico se emplea como una medida de la eficiencia de los ciclos
de refrigeración, la eficiencia de la bomba de calor se caracteriza en forma algo diferente.
Si bien se conserva el concepto del cociente entre la energía deseada y la energía gastada
para obtenerla, no existe un término único para designarlo. Emplearemos el término
Factor de Eficiencia, FE, o COP de calefacción. El FE o COPcalefacción se define entonces
como:
FE = COPcalefacción = Energía térmica obtenida, kW/Potencia requerida, kW
En el caso del ciclo de Carnot de la Figura 1-14, la superficie bajo la línea 2-3 representa
el calor entregado a alta temperatura por la bomba de calor y el área del rectángulo
representa el trabajo entregado a la bomba.
Figura 1-14. Bomba de Calor de Carnot
El Factor de Eficiencia es, para este caso:
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El Efecto Frigorífico o COP del ciclo y su Factor de Eficiencia no son independientes,
sino que existe una relación bien definida entre los dos:
El Factor de Eficiencia o COPcalefacción es igual al Efecto Frigorífico o COPCCrefrigeración más
uno. Ello es lógico, ya que el calor entregado incluye el calor recibido a baja temperatura
y el trabajo recibido por el ciclo.
Ejemplo 1-4:
El sistema de refrigeración de una planta procesadora de alimentos opera a temperaturas
de evaporación de -20°C, y disipa calor a la atmósfera a 25°C. Toda la energía disipada
podría emplearse en la planta para calefacción a 50°C. Si el sistema opera de acuerdo al
ciclo de Carnot, y la potencia cuesta $0,06/kWh, calcule el costo de la potencia requerida
para entregar 1 GJ (948 000 Btu) de calefacción, elevando la temperatura de
condensación de 25 a 50°C.
Solución:
Ambos ciclos producen la misma refrigeración, tal como se muestra en la Figura 1-15:
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Figura 1-15. (a) Refrigeración únicamente (b) Bomba de Calor del ejemplo 1-4
La refrigeración, de acuerdo con la Figura 1-15 b, es:
El trabajo que se debe entregar al ciclo de refrigeración es:
El trabajo que se debe entregar a la bomba de calor es:
Se concluye entonces que, entregando 216 – 139 = 77 MJ (73 000 Btu) de trabajo al
compresor, se obtiene 1 GJ (948 000 Btu) a 50°C. Como un kWh es igual a 3 600 kWs, y
un kWs es idéntico a un kJ, cada kJ cuesta 0,06 dividido por 3 600, o sea $0,0000167. El
costo del trabajo adicional de 77 000 kJ es, entonces
23
1.10. Análisis de los ciclos empleando entalpías
Un método sencillo para analizar ciclos térmicos consiste en calcular los flujos de masas
y calor.
Ejemplo 1-5:
La planta de refrigeración de la Figura 1-16 a trabaja de acuerdo con el ciclo de Carnot de
la Figura 1-16 b. El refrigerante es R-502 y circula con un gasto de 1,4 kg/s.
La temperatura de condensación es 30°C (86°F) y la de evaporación es -10°C (14°F).
Calcule: a) Las entalpías de los puntos 1 a 4; b) La refrigeración obtenida; c) La potencia
entregada al compresor; d) La potencia entregada por el motor; e) El flujo de calor
disipado en el condensador; y f) El Efecto Frigorífico o COP del ciclo.
Solución:
a) Como se trata de un ciclo de Carnot, la compresión 1-2 y la expansión 3-4 son
isoentrópicas. Entonces, s1 = s2, y s3 = s4. La temperatura es constante en los
procesos 2-3 y 4-1. Los valores de las entalpías procedentes de las tablas de
propiedades o mediante programas electrónicos (REFUTIL.exe) son:
h2 = entalpía del vapor saturado a 30°C (86°F) = 357,61 kJ/kg
h3 = entalpía del líquido saturado a 30°C (86°F) = 235,63 kJ/kg
El punto 1 representa una mezcla de líquido y vapor a -10°C (14°F), con entropía s1 = s2,
y s2 es igual a 1,524 kJ/(kg.K). La fracción de vapor del punto 1 es, con los subíndices líq
y gas, indicando líquido y vapor, respectivamente, y con el subíndice s indicando
saturación:
24
Figura 1-16. (a) Esquema del ciclo (b) Diagrama p-h para el ejemplo 1-5
De las tablas termodinámicas o del REFUTIL.exe se obtienen:
25
A -10°C (14°F), sv,s = 1,5421 kJ/(kg.K) y sl,s = 0,9589 kJ/(kg.K). Las entalpías son:
A -10°C (14°F), hv,s = 342,33 kJ/kg y hl,s = 188,87 kJ/kg
Partiendo de la proporción:
x =(s1-sl,s)/(sv,s-sl,s) = (h1-hl,s)/(hv,s-hl,s)
(1,524-0,9589)/(1,5421-0,9589)=(h1-188,87)/(342,33-188,87)
h1 = 337,57 kJ/kg
De donde resulta que h1 = 337,57 kJ/kg. La entalpía h4 se encuentra de la misma manera
que h1, a partir de las propiedades del vapor y del líquido saturado a -10°C (14°F),
empleando s3 = s4 .Primero, se busca s3 en el REFUTIL.exe para líquido saturado a 30°C,
s3 = 1,1216 kJ/(kg.K).
Partiendo de la proporción:
x =(s4-sl,s)/(sv,s-sl,s) = (h4-hl,s)/(hv,s-hl,s)
(1,1216-0,9589)/(1,5421-0,9589)=(h4-188,87)/(342,33-188,87)
h4 = 231,68 kJ/kg
Entonces: h1 = 337,57 kJ/kg
h2 = 357,61 kJ/kg
h3 = 235,63 kJ/kg
h4 = 231,68 kJ/kg
b) La refrigeración desarrollada por la unidad de masa del refrigerante se denomina
la “potencia frigorífica neta”, que es en este caso:
h1 – h4 = 337,57 kJ/kg – 231,68 kJ/kg = 105,89 kJ/kg
La refrigeración es la potencia frigorífica multiplicada por la masa de refrigerante
circulante en el sistema:
qe = 1,4 kg/s.105,89 kJ/kg = 148,246 kW
c) La potencia requerida por el compresor es:
Pc = (Caudal) (h2 – h1) = 1,4 kg/s.(357,61 kJ/kg-337,57 kJ/kg)=
= 28,056 kW
d) La potencia del motor es:
Pe = (Caudal) (h3 – h4) = 1,4 kg/s.(235,63 kJ/kg-231,68 kJ/kg)=
= 5,53 kW
26
e) El flujo de calor en el condensador, qc:
qc = (Caudal).(h2 – h3) = 1,4 kg/s.(357,61 kJ/kg-235,63 kJ/kg)=
= 170,77 kW
f) El Efecto Frigorífico del ciclo resulta entonces:
EF = 148,246/(28,056 kW – 5,53 kW) = 6,58
El cual debe ser igual al obtenido por medio de la ecuación del ciclo de Carnot:
EFCarnot = COPCC = T1/(T2 – T1)
EFCarnot = COPCC = (-10+273,15)/[(30+273,15) – (-10+ 273,15)]
= 6,58
1.11. Unidades prácticas de la refrigeración
La unidad de capacidad de refrigeración en el sistema LP es la tonelada de
refrigeración, definida como:
1 ton = 12 000 Btu/hr = 200 Btu/min
También: 1 ton = 3,52 kW
El origen de esta unidad se remonta a las primeras épocas de la refrigeración, cuando una
planta que producía una tonelada de hielo (2 000 lb) en un día tenía una capacidad igual
a:
(2 000 lb).(144 Btu/lb de calor latente)/24 hr = 12 000 Btu/hr
En el ejemplo 1,5, la Capacidad de Refrigeración de la planta, en toneladas, sería:
qe = 1,4 kg/s.105,89 kJ/kg = 148,246 kW => 148,246 kW/3,52 kW/ton = 42,12 ton
1.12. Compresión de vapor seco y de vapor húmedo
Ahora, progresaremos desde el ciclo de Carnot hacia un ciclo con un grado menor de
idealización, denominado el ciclo común de compresión de vapor. Los procesos de
compresión y de expansión se analizan aquí con más detalle. La compresión 1-2, se
muestra nuevamente en la Figura 1-17. Este proceso se denomina de compresión húmeda,
ya que ocurre en la zona de mezcla en la cual coexisten el líquido y el vapor.
27
Figura 1-17. Compresión húmeda y seca
Existen algunos problemas operacionales asociados con la compresión húmeda. En
los compresores alternativos, el líquido presente en las paredes del cilindro disminuye
la efectividad de la lubricación. Si aún se encuentran algunas gotas de líquido al final
de la compresión, el líquido puede dañar las válvulas al ser comprimido dentro del
pequeño volumen de la cabeza del cilindro, también denominado el espacio
perjudicial. Otra dificultad es el control del flujo de líquido y de vapor en la
proporción adecuada para que el punto final de la compresión sea vapor saturado, tal
como el punto 1. En los compresores de tornillo se efectúa a veces un proceso de
compresión húmeda. Refrigerante en estado líquido se introduce en el compresor
durante la compresión del vapor.
28
Ejemplo 1-6:
Una planta de refrigeración opera con R-502, de acuerdo con el ciclo 1´-2´-3-4 que se
muestra en la Figura 1-18, con una temperatura de condensación de 30°C, y una
temperatura de evaporación de -10°C. El refrigerante circula con un gasto de 1,4 kg/s. El
ciclo emplea la compresión seca. Calcule:
a) Las entalpías de los puntos 1´,2´,3 y 4.
b) La refrigeración obtenida.
c) La potencia requerida por el compresor.
d) La potencia entregada por el motor de expansión.
e) El calor entregado en el condensador.
f) El efecto frigorífico.
Solución:
a) El proceso de compresión 1´-2´se supone isoentrópico, comenzando con vapor
saturado a -10°C. Buscando en el REFUTIL.exe, h1´= 342,31 kJ/kg. La entalpía h2
´se logra en el diagrama p-h del R-502, en la intersección de la curva isoentrópica
que pasa por 1´, y la línea de presión constante correspondiente a la temperatura
de saturación de 30°C. Tal como se muestra en la Figura 1-18
Figura 1-18. Compresión isoentrópica en la región de vapor sobrecalentado
29
La compresión continúa más allá de la temperatura de 30°C hasta alcanzar una
presión de 1 320 kPa (13, 2 bar o 191 psia).
La temperatura del punto 2´ se lee en el diagrama electrónico, y resulta ser
aproximadamente 37°C. De acuerdo al diagrama, la entalpía resulta ser 364 kJ/kg.
Los valores de h3 y h4 son los mismos del ejemplo 1-5.
En resumen: h1´ = 342,31 kJ/kg
h2´ = 364 kJ/kg
h3 = 235,63 kJ/kg
h4 = 231,68 kJ/kg
El resto de este ejemplo es semejante al ejemplo 1-5.
b) qe = 1,4 kg/s.(342,31 kJ/kg – 231,68 kJ/kg) = 154,882 kW (44 ton)
c) Pc = 1,4 kg/s. (364 kJ/kg – 342,31 kJ/kg) = 30,37 kW
d) Pe = 1,4 kg/s. (235,63 kJ/kg – 231,68 kJ/kg) = 5,53 kW
e) qc = 1,4 kg/s. (364 kJ/kg – 235,63 kJ/kg) = 179,72 kW
f) EF = COP = 154,882 kW/(30,37 kW – 5,53 kW) = 6,24
Comparando este ciclo con el ciclo de Carnot de la Figura 1-16 b, la introducción de la
compresión de vapor seco incrementó la refrigeración de 148,246 kW a 154,882 kW (de
42 a 44 ton), pero la potencia del compresor aumentó en un porcentaje mayor, de forma
tal que el COP decayó de 6,68 a 6,24.
1.13. La válvula de expansión en lugar del motor de expansión
El proceso 3-4 de la Figura 1-17 consiste en la expansión del refrigerante, y se analiza
aquí con detalle a fin de explicar la transición al ciclo de compresión común. En el ciclo
de Carnot, el trabajo de expansión se emplea para reducir el trabajo suministrado al
compresor. Sin embargo, surgen dificultades de orden práctico cuando se intenta operar
el motor, algunas de las cuales son:
No existen motores que puedan operar adecuadamente con la mezcla de líquido y
vapor del proceso 3-4.
El control del motor es complicado, ya que el gasto de refrigerante que ingresa al
evaporador debe ser tal como para obtener vapor saturado a la salida del
evaporador.
30
Se deben acoplar el motor y el compresor para lograr la transferencia de potencia
mecánica, al mismo tiempo que el compresor recibe potencia de otra fuente.
Estos problemas son tan difíciles de resolver que no existen sistemas de refrigeración que
empleen motores. Se usa, normalmente, una válvula reductora de presión, para lograr la
expansión 3-4. La válvula se denomina válvula de expansión. Las propiedades que
definen el estado del refrigerante a la salida de la válvula de la Figura 1-19 se pueden
determinar mediante las ecuaciones de la energía:
Figura 1-19. Válvula de expansión
Donde Z3 = Z4; V3 ≈ V4; Potencia o Trabajo = 0; Calor = 0
Como no se desarrolla potencia mecánica en la válvula, P = 0, y aún si la tubería es de
orientación vertical, el cambio de energía potencial es tan pequeño que puede
despreciarse. Si bien existe una diferencia de velocidades entre la entrada y la salida de la
válvula debido a que existe vapor en el punto 4, lo cual incrementa el volumen específico
del fluido, la diferencia de velocidades no se traduce en un cambio apreciable de energía
cinética. Dada la velocidad del proceso de expansión y la pequeña superficie exterior de
la válvula, el proceso puede considerarse adiabático. La ecuación de la energía para
régimen permanente se reduce, entonces, a esta forma:
h3 = h4
El reemplazo del motor por la válvula de expansión resulta en el sistema de la Figura 1-
20 a, y en el ciclo 1´-2´-3´-4´ de la Figura 1-20 b.
31
Figura 1-20. El ciclo de refrigeración con una válvula de expansión reemplazando
al motor en: (a) el sistema (b) el ciclo en el diagrama p-h
32
Ejemplo 1-7:
Una planta de refrigeración emplea R-502, y opera de acuerdo con el ciclo 1´-2´-3´-4´
que se muestra en la Figura 1-20. El ciclo reemplaza el motor de la Figura 1-17 con una
válvula de expansión. Las temperaturas de evaporación (-10°C) y de condensación
(30°C). El refrigerante circula con un gasto de 1,4 kg/s. Calcule:
a) Las entalpías de los puntos 1´,2´,3´ y 4´.
b) La refrigeración obtenida.
c) La potencia del compresor.
d) La cantidad de calor disipada en el condensador.
e) El efecto frigorífico.
Solución:
a) Las entalpías de los puntos 1´, 2´, 3´ y 4´son las mismas del ejemplo 1-6, y
también: h4 = h3 de manera que:
h1´ = 342,31 kJ/kg; h2´ = 364 kJ/kg; h3´ = 235,63 kJ/kg; h4´ = 231,68 kJ/kg
b) qe = 1,4 kg/s. (342,31 kJ/kg – 235,63 kJ/kg) = 149,352 kW (42,43 ton)
c) Pc = 1,4 kg/s. (364 kJ/kg – 342,31 kJ/kg) = 30,37 kW (40,73 hp)
d) qc = 1,4 kg/s. (364 kJ/kg – 235,63 kJ/kg) = 179,718 kW
e) EF = 149,352 kW/30,37 kW = 4,92
Al reemplazar el motor por la válvula de expansión, el COP decrece desde 6,24 (ejemplo
1-6) a 4,92. Esto se debe no sólo a que la potencia del motor de expansión no puede ya
aprovecharse, sino también a que la entalpía del refrigerante a la entrada del evaporador
(punto 4´), se ha incrementado.
1.14. El ciclo de compresión de vapor con algunas modificaciones
A partir del ciclo de Carnot, se ha llegado al así llamado Ciclo de Compresión de Vapor
común, incorporando la compresión seca y eliminando el motor en la expansión. El ciclo
de compresión de vapor se muestra en la Figura 1-20 b y nuevamente en la Figura 1-21:
Está compuesto por los procesos siguientes:
33
Figura 1-21. El ciclo de compresión de vapor estándar
1-2: Compresión a entropía constante hasta alcanzar la presión de condensación.
2-3: Condensación a presión constante hasta obtener líquido saturado.
3-4: Expansión a entalpía constante hasta alcanzar la presión de evaporación.
4-1: Evaporación a presión constante para obtener vapor saturado.
Los estados termodinámicos de algunos puntos del ciclo son de gran utilidad para obtener
el flujo másico del refrigerante, el flujo volumétrico en el compresor, y los valores de las
temperaturas y presiones que es dado obtener en operación. La potencia del compresor
puede estimarse a partir del valor teórico calculado para el ciclo, por medio de una
eficiencia de compresión razonable (75 a 80%, usualmente).
El ciclo de compresión de vapor puede ser modificado para obtener condiciones de
operación típicas. Dos de esas modificaciones consisten: la primera, en que vapor
sobrecalentado, en vez de saturado, abandona el evaporador. La segunda consiste en que
34
líquido enfriado por debajo de la temperatura de saturación (líquido subenfriado)
abandona el condensador, en vez de líquido saturado.
Las válvulas de expansión termostaticas de uso común controlan el flujo de refrigerante
para asegurar la presencia de vapor sobrecalentado a la salida del evaporador. En general,
el refrigerante se subenfría el condensador con superficies frías con capacidad de enfriar
el líquido por debajo de la temperatura de saturación.
TEMA 2: EQUIPAMIENTO Y FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES
DE REFRIGERACION Y DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
2.1. Compresores
Todos los tipos importantes de compresores se usan para la refrigeración: alternativos, de
tornillo rotativo, centrífugos y de álabes. Los compresores alternativos y de tornillo son
los de uso más frecuente en sistemas de potencia inferiores a 1 000 kW. Los compresores
centrífugos de numerosas plantas de la industria química y de proceso son activados por
motores eléctricos o por turbinas de vapor. Compresores de álabes (o de paletas), se
emplean a veces como compresores de baja en sistemas de dos etapas.
Existen varios estilos de construcción, tal como el abierto y el herméticamente sellado.
Los compresores de tipo abierto se emplean siempre con amoníaco, pero pueden usarse
con los hidrocarburos halogenados. En el compresor abierto, que se muestra en la Figura
2-1, el eje se extiende hacia fuera de la cubierta del compresor y está conectado
externamente al motor eléctrico que lo hace girar.
En los compresores herméticos, el motor y el compresor se encuentran dentro de un
cuerpo o carcasa que los contiene a ambos, Figura 2-2. En este tipo de compresor, que se
emplea con los hidrocarburos halogenados, el refrigerante fluye sobre el embobinado del
motor.
El diseño del compresor hermético evita los problemas del sellado del eje para evitar
pérdidas de refrigerante en el sitio en que el eje atraviesa la cubierta del compresor. Sin
embargo, puede no ser tan eficiente como el compresor abierto ya que el motor calienta al
refrigerante al circular éste por el embobinado. Compresores como los de la Figura 2-2 se
denominan, a veces, semi-herméticos, ya que es posible desmontar las cubiertas de los
cilindros y acceder a las válvulas y pistones. En contraste, en los compresores herméticos
empleados en las heladeras, acondicionadores de aire y aún con potencias del motor de
35
hasta 30 kW (40 hp), los accesos a través de la carcasa son las tuberías para la entrada y
salida del refrigerante y los orificios para los conductores eléctricos.
36
Figura 2-1. Compresor de amoníaco de tipo abierto
Figura 2-2. Compresor hermético
El compresor "abierto"
Un extremo del eje manivela
atraviesa el compresor para poder
acoplarse al motor de
accionamiento.
Es fácil de desmontar cuando se
necesita intervención interna.
37
El compresor "hermético accesible"
También se les llama semi- herméticos:
El motor y el compresor están montados
en el mismo cuerpo.
El conjunto: culata pistones, motor
eléctrico etc. son totalmente desmontables
para realizar cualquier reparación.
El compresor "hermético"
El motor eléctrico y el compresor
están montados en el mismo cuerpo
que está soldado herméticamente.
El cuerpo no se puede abrir ni
reparar.
Los dos están montados en vertical.
Figura 2-3. Compresores abiertos y herméticos
Funcionamiento del compresor de pistón
Como ejemplo de funcionamiento supongamos que el compresor funciona con gas
404A, sus condiciones de funcionamiento son los siguientes HP=15 bar; BP=4 bar
Carrera descendente del pistón
38
Figura 2-4. Carrera descendente del pistón (a)
El pistón está en punto muerto (punto 1). Para no tener golpes contra la caja de válvulas,
hay un espacio mecánico que se denomina espacio perjudicial, está en la parte superior de
la cámara de compresión, la válvula HP está abierta. Teniendo en cuenta que el
compresor acaba de terminar la expulsión del gas, en la cámara de compresión se
alcanzan 15 bar; la válvula BP está cerrada por lo que la diferencia de presión la obliga a
pegarse al asiento de la culata.
39
Figura 2-5. Carrera descendente del pistón (b)
Mientras que el pistón va bajando alejándose de la cámara de compresión el fluido gas
sigue evaporándose, así que la presión disminuye; la válvula BP no puede abrirse hasta
que la presión dentro el cilindro es ligeramente inferior a 4 bar, lo que se produce en
punto 2. La carrera entre el punto 1 y 2 solamente sirve para expansionar los gases.
Ninguna cantidad de gas puede entrar en la cámara de compresión.
40
Figura 2-6. Pistón en el punto muerto inferior
El pistón está en el punto muerto inferior (punto 3). El cilindro está completamente lleno
de gas a 4 bar, pero el pistón ha aspirado solamente el gas existente entre el punto 2 y 3.
Carrera ascendente del pistón
Figura 2-7. Carrera ascendente del pistón (a)
41
El pistón está en punto muerto abajo, y no aspira más que el gas contenido entre el punto
2 y 3.
Figura 2-8. Carrera ascendente del pistón (b)
Mientras que el compresor va subiendo la presión aumenta en la cámara de compresión
(la válvula BP entonces está cerrada) hasta provocar la apertura de la válvula de HP
(punto 2). La salida de gas está a 15 bar en la tubería de alta.
Figura 2-9. Pistón en el punto muerto superior
42
El pistón está ahora en su punto muerto superior y el espacio extremo tiene exactamente
la misma cantidad de vapor a 15 bar que en la primera figura de la carrera descendente
(Figura 2-4 a).
Los compresores rotativos
Figura 2-10. Compresores rotativos
Al girar el rotor comprime los gases expulsándolos al colector de
impulsión y al mismo tiempo aspira los gases que vienen desde el cilindro.
Los compresores centrífugos
Un compresor centrífugo contiene un conjunto guarnecido de aletas
alabeadas, girando éstas a alta velocidad en el interior del cuerpo fijo. Los
gases, impulsados por estás aletas, ascienden a una alta velocidad y al salir
de las mismas se transforman (variación de presión y temperatura) en el
difusor de crecimiento de presión.
El ingeniero de diseño o de operaciones puede encontrar de gran utilidad el conocer cómo
varía el rendimiento del compresor alternativo en función de varios parámetros
operacionales. Es importante comprender cómo las presiones de aspiración y de descarga
afectan la capacidad y la potencia del compresor.
43
2.2. Rendimiento volumétrico
El rendimiento volumétrico es un concepto clave para explicar cómo varían la capacidad
y la potencia de refrigeración. Los dos tipos de rendimiento o de eficiencia volumétrica
que se definen comúnmente son: el rendimiento volumétrico del espacio perjudicial y el
rendimiento volumétrico real.
El rendimiento volumétrico real ηvr en porcentaje se define como:
ηvr = Caudal que entra al compresor, m3/s/Desplazamiento, m3/s
El desplazamiento es el volumen barrido por el pistón por unidad de tiempo durante la
carrera de admisión. El concepto de espacio perjudicial se explica empleando el
compresor conceptual de la Figura 2-11:
Figura 2-11. Diagrama presión-volumen para un compresor alternativo ideal
44
Los compresores tienen válvulas de admisión y de escape que se mantienen cerradas por
la fuerza de un resorte. Cuando la presión en el cilindro cae por debajo de la presión en la
tubería de aspiración o de admisión, (en compresores reales se trata de una diferencia de
presión muy pequeña), la válvula de admisión se abre y el refrigerante entra al cilindro.
Durante la carrera de descarga, cuando la presión en el cilindro se eleva por encima de la
presión en la tubería de descarga (levemente más alta en compresores reales) la válvula
de escape se abre y el pistón empuja al refrigerante hacia la cañería de descarga del
compresor.
2.3. Condensadores
Los condensadores de uso más común en los sistemas de refrigeración son: enfriados por
aire, enfriados por agua y evaporativos.
Todos estos condensadores son utilizados en la refrigeración industrial. Sin embargo, los
condensadores evaporativos se usan con más frecuencia en instalaciones industriales que
en instalaciones de aire acondicionado, en las que los condensadores enfriados por aire
son más comunes. Estos aparatos permiten a los gases que salen del compresor en alta
presión cambiar de estado gas a estado líquido, para poder alimentar la válvula de
expansión con el líquido necesario hasta producir una buena evaporación. Para tener este
cambio de estado se necesita un enfriamiento que puede producirse por dos medios: Aire
o Agua.
Condensador de aire forzado
Condensador de serpentín horizontal
45
Condensador multitubular horizontal
Figura 2-12. Diferentes tipos de condensadores
Funcionamiento de un condensador a aire forzado
El esquema representa un condensador de aire forzado:
Figura 2-13. Condensador de aire forzado
46
La instalación que utiliza este condensador es de R 404A.
Punto A: Los vapores del 404A sobrecalentados entran en el condensador con una
presión de 17 bar.
Entre A y B: Los vapores son descalentados para alcanzar la temperatura de
condensación.
Punto B: La molécula del 404A está en estado líquido (Mezcla con vapores saturados) el
404A está a 39ºC, es el principio de la condensación.
Entre B y C: Es el punto de cambio de estado (condensación). La temperatura del R 404
A es de 39ºC. Cada vez hay menos vapores saturados y más líquidos.
Punto C: La última molécula de vapor R 404 A está en estado líquido. Ya no existe gas.
Es el final de la condensación (tº 39ºC).
Entre C y D: Con la ayuda del aire que circula ligeramente a través del condensador
subenfriamos el líquido y la temperatura está siempre a 39ºC.
Punto D: A la salida del condensador todo el refrigerante está en el estado líquido y éste
está subenfriado a una temperatura de 34ºC. La presión está a 17 bar.
Subenfriamiento = la temperatura de condensación – la temperatura de la salida del condensador
= [BC] - D
= 39 - 34 = 5°C
Un subenfriamiento del líquido es correcto solo cuando la condensación está
terminada, entonces se puede garantizar la alimentación de la válvula de expansión
al 100%.
47
¿Qué experimenta el aire que pasa a través del condensador?
Figura 2-14. Evolución del aire a través de un condensadoras : temperatura del aire a la salida del
condensador
ae : temperatura del aire a la entrada
del condensador
k : temperatura de condensación leída
en manómetros HP
En el ejemplo (arriba) el aire llega sobre el condensador a 25ºC, se recalienta hasta 31ºC absorbiendo el calor del líquido:
El sobre el aire = as-ae = 31-25 = 6°C
La presión de condensación es de 17 bar lo que equivale en R 404A a una temperatura de 39º:
El total = k-ae = 39-25 = 15°C
Generalmente para un condensador de aire forzado, se tiene:
5 aire 10°C
10 total 20°C
48
2.4. Función y selección del depósito de líquido, tanque recibidor o calderín
Esquema de principio:
Figura 2-15. Depósito de líquido
Función:
También llamada “la botella de líquido” o depósito de líquido y su función es la
siguiente:
alimenta la válvula de expansión de manera permanente con la ayuda del tubo
interno sumergible
es un compensador de líquido, alimenta la válvula de manera permanente
es un buen recuperador de líquido en caso de intervención
Carga una capacidad de líquido suficiente para mantener un buen funcionamiento de la
instalación.
Cuando el grupo está en marcha el calderín o depósito de líquido está totalmente a sobre-
presión lo que permite al líquido de salir hacia la válvula de expansión pasando por el
filtro secador sin ningún problema.
Medidas:
Para seleccionar el depósito de líquido de una instalación se procede de la siguiente
manera:
49
Capacidad = 25% V int evaporador + 50% V int condensador + la cantidad de
líquido que hay en la línea de líquido (según instalación).
Se tiene en cuenta la capacidad de la línea de líquido sólo cuando ésta última es
demasiado larga.
Se elige el depósito de forma que sea capaz de mantener la nstalación determinando la
fórmula antes citada.
Si se usa un regulador de condensación, la capacidad determinada según la fórmula tiene
que ser multiplicada por 2.
2.5. Evaporadores y su efecto refrigerante
El componente del sistema de refrigeración en el que tiene lugar el enfriamiento de un
fluido o de un producto es el evaporador. Tal como se muestra en la Figura 2-16, en el
evaporador ocurre la interacción entre el sistema de refrigeración y el proceso o producto
a enfriar. Con la excepción del enfriamiento directo de un producto, tal como en un
congelador de placas, los evaporadores enfrían aire o líquidos tal como el agua, salmuera
o anticongelante.
Figura 2-16. Enfriamiento de un fluido en un evaporador
La mayoría de los evaporadores para enfriar líquidos son del tipo acorazado, en que los
tubos están rodeados por una envoltura metálica cilíndrica, Figura 2-17 a, El líquido a
enfriar circula por los tubos, en tanto que el refrigerante se evapora en el exterior de los
50
tubos, dentro de la coraza. En una configuración diferente, Figura 2-17 b, el refrigerante
se evapora al fluir dentro de los tubos:
Figura 2-17. Evaporadores de tubo y coraza (acorazados) para el enfriamiento de
líquidos con ebullición del refrigerante (a) en la coraza (b) en los tubos
51
Evaporador mural
Evaporador de techo
Evaporador a placas Aeroevaporador con boquilla
Figura 2-18. Diferentes tipos de evaporadores
Funcionamiento
El esquema (arriba) presenta un evaporador a expansión directa, supongamos:
Fluido R 404A
HP = 14 bar , BP = 4 bar , Subenfriamiento = 5°C
52
Figura 2-19. Funcionamiento del evaporador
En el punto 1, el líquido frigorífico está a 14 bar y subenfriado a 5ºC llega a la válvula
de expansión termostática, su temperatura alcanza aproximadamente 30ºC, y la entrada
de la válvula de expansión es templada.
En el punto 2, el líquido se expansiona gracias a la válvula de expansión. La caída de
presión es importante casi 5 bar, una parte del líquido está vaporizándose, la temperatura
de la mezcla (líquido, vapor) está a 0ºC.
Entre 2 y 3, la mezcla (líquido, vapor) avanza en el evaporador absorbiendo el calor. Hay
cada vez más gas que líquido. La presión y la temperatura son constantes a 5 bar y 0ºC,
todo depende de la relación presión temperatura del R 404A.
En el punto 3, la última molécula está, ya evaporada. En este punto se tiene 100% de
vapor a 0ºC.
Entre 3 y 4, los vapores están todavía en contacto con el aire enfriado, sus temperaturas
aumentan. La presión está siempre a 0ºC.
En el punto 4, la temperatura del bulbo está a 6ºC. Los vapores están sobrecalentados
6ºC - 0ºC = 6ºC.
53
¿Qué ocurre cuando pasa el aire sobre el evaporador?
Figura 2-20. Cruce del aire por un evaporador
as : temperatura del aire a la salida del evaporador
ae : temperatura del aire a la entrada del evaporador
o : temperatura del evaporador leída en manómetro de
baja BP
En el ejemplo (abajo), el aire llega sobre el evaporador a una temperatura de 8ºC, y se
intercambia hasta 4ºC, cediendo los calores al fluido frigorífico:
El sobre el aire = tae-tas = 8-4 = 4°C
La presión del evaporador está a 5 bar, lo que vale para 404A a una temperatura de 0ºC:
El total = tae-to = 8-0 = 8°C
Resulta complicado fijar los valores usuales del , en el frío comercial por
problemas ligados al escarche y en climatización por problemas ligados a la
deshumidificación.
54
Por lo tanto para las aplicaciones usuales de los evaporadores enfriados por aire, se
encuentra que:
En climatización:
Un sobre el aire (tae - tas) de 6 a 10°C y un total (tae - to) total de 6 a 20°C
En frío comercial:
Un sobre el aire de 3 a 5°C y un total de 6 a 10°C
2.6. Coeficiente de transferencia de calor
En cualquier punto del serpentín de la Figura 2-21, la energía térmica debe fluir a través
de tres resistencias en serie: la del lado del aire, la que ofrece la pared del tubo y la del
interior del tubo en el refrigerante.
Figura 2-21. Mecanismo de transferencia de calor en un serpentín
2.7. Ebullición del refrigerante en el interior de los tubos
El mecanismo de la ebullición de un refrigerante en el interior de un tubo es complicado.
Se han publicado más de 4 000 informes y artículos sobre el tema, lo que da una idea de
la cantidad de información a disposición de los estudiosos. El cálculo del coeficiente de
ebullición de un refrigerante en un tubo de cierto diámetro para un gasto determinado no
es sencillo, y puede tener un gran margen de error. Afortunadamente, los diseñadores y
fabricantes de evaporadores efectúan estos cálculos, y el ingeniero que especifica y
55
explota el equipo no debe preocuparse por ello. Es importante, sin embargo, el
comprender qué ocurre durante el proceso de ebullición.
El concepto de evaporador de expansión directa se relaciona con que dicho evaporador
recibe refrigerante a través de la válvula de expansión, tal como se muestra en la Figura
2-22. A medida que el refrigerante recibe calor, se evapora, con lo que
Figura 2-22. Coeficientes de transferencia de calor a lo largo de un tubo de un
evaporador de expansión directa
la velocidad aumenta hasta que se completa la evaporación, y el refrigerante sale del
evaporador saturado o sobrecalentado. La Figura 2-22 muestra coeficientes de ebullición
típicos para evaporadores de expansión directa en función de la posición. Las variaciones
del coeficiente tienen lugar al cambiar el tipo de flujo en el evaporador. En la entrada,
56
burbujas y aún segmentos de vapor que ocupan toda la sección del tubo fluyen con el
líquido. A continuación, hay una región de flujo anular, en la que el vapor fluye por el
centro del tubo, mientras que el líquido fluye más lentamente, rodeando al vapor y en
contacto con la pared. Más allá, el vapor fluye con gotas suspendidas de líquido. Esta
niebla puede dar lugar a una mezcla de vapor sobrecalentado y líquido, hasta que la
evaporación es completa.
2.8. Válvulas y dispositivos de expansión
Válvula de expansión termostática
Función:
Es el elemento que asegura la alimentación automática del fluido frigorífico al
evaporador, para poder llenar éste de líquido según las necesidades caloríficas.
Válvula de expansión termostática con igualización de presión interna:
Casos de utilización:
Se utiliza este tipo de válvulas en instalaciones de baja potencia frigorífica:
- la pérdida de carga en el evaporador es insignificante
- el evaporador tiene una sola batería (sin distribuidor de líquido ni colector)
Principio de funcionamiento:
57
Figura 2-23. Válvula de expansión termostática con igualización de presión interna
La válvula de expansión regula en función del sobrecalentamiento a la salida del
evaporador teniendo en cuenta que la presión y la temperatura son proporcionales.
Función de cierre:
f2: fuerza del muelle (regulación con tornillo)
f'2: fuerza externa, proviene de la presión del evaporador sobre la membrana
F2 = f2 + f'2
Función de apertura:
F1: acción de la presión del fluido del bulbo sobre el área S de la membrana
F1 = Pb x S
si F1 > F2 apertura de la válvula
si F1 = F2 equilibrio
si F1 < F2 cierre de la válvula de expansión
Nota: En régimen permanente F2 es constante y es igual a
F1 (la válvula está equilibrada)
58
Válvula de expansión termostática con igualización de presión
externa:
Tipos de instalaciones:
Es el caso contrario de la primera, es decir, se utiliza en instalaciones de gran tamaño
como son las instalaciones industriales y semi-industriales:
- pérdida de carga importante en el evaporador
- los evaporadores tienen distribuidor de líquido y multibateria
Principio de funcionamiento:
Figura 2-24. Válvula de expansión termostática con igualización de presión externa
La presión de la salida del evaporador es inferior a la presión de la evaporación. La
válvula regula en función de la presión de salida del evaporador y presión de la
evaporación, teniendo en cuenta la pérdida de carga en el evaporador.
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Fuerza de cierre:
f2: fuerza del muelle
f '2: fuerza de la presión de la salida del evaporador (fluido) sobre la membrana
F2 = f2 + f '2
Función de apertura:
F1: fuerza ejercida por el bulbo sobre la membrana si F1 > F2 la válvula se abre
si F2 > F1 la válvula se cierra
si F1 = F2 equilibrio
Sobrecalentamiento anormal:
Sobrecalentamiento importante > 8°C
Cuando la última molécula de gas se evapora muy pronto indica la falta de fluido.
Sobrecalentamiento débil < 5°C
Este tipo de funcionamiento es realmente peligroso porque el compresor puede tener
fácilmente un golpe de líquido, esto significa una mala regulación de la válvula de
expansión termostática o que esté mal seleccionada. En las prácticas de muchos
frigoristas aseguran que para regular una válvula de expansión termostática hace falta
como mínimo 20 min.
Influencia del sobrecalentamiento sobre la potencia frigorífica:
A medida que se tenga más líquido refrigerante en el evaporador, más potencia se tendrá, sobre todo cuando no haya líquido en la zona de sobrecalentamiento. Esto quiere decir que si el sobrecalentamiento (5ºC - 8ºC) es bajo desde luego es mucho mejor tanto para el
rendimiento como para el compresor (riesgo mínimo para tener golpe de líquido).
Sobrecalentamiento importante
La válvula está casi cerrada no deja pasar más que un poco de líquido: la potencia es
totalmente baja y sobre el aire también es débil, la presión de baja está más baja de lo
60
normal lo podemos ver a la salida de la válvula de expansión que está escarchada.
Menos sobrecalentamiento
La válvula abierta, deja pasar el fluido sin problema el sobre el aire está bien. Pero el
compresor puede tener un golpe de líquido. Influencia de la temperatura del aire:
Normalmente cuando la temperatura de la cámara es más baja es necesario prolongar la
línea de baja por la sencilla razón de que la válvula queda abierta, el evaporador se llena
de líquido manteniendo el sobrecalentamiento bajo, el compresor sin tener golpes de
líquido y la higrometría %HR y el total son constantes.
Bombeo de la válvula de expansión termostática:
La válvula está regulada inicialmente para un sobre calentamiento de 7ºC.
- Se abre la válvula (una vuelta) y la válvula empieza a bombear, el recalentamiento varía
de 2ºC a 14ºC.
- Se abre la válvula una vuelta y ahora el sobrecalentamiento será que varía desde 0 a
12ºC, si se pone la mano sobre la línea de aspiración se nota cómo los golpes de líquido
pasan a través la misma línea, de manera periódica.
Ahora, se sabe que cada vez que se abra la válvula una vuelta cada vez la potencia de la
misma es mayor; cuando la válvula empieza a bombear el líquido se puede afirmar que la
válvula y el evaporador están trabajando en la máxima potencia.
Montaje de la válvula de expansión termostática:
Montaje del bulbo:
El bulbo debe montarse a la salida del evaporador, en la parte horizontal del tubo de
aspiración, para montarlo hay que tener en cuenta la posición: Tiene que ser entre 8 y 4h,
para evitar que tenga mal señal (aceite dentro la tubería de baja).
Montaje del igualizador:
61
El igualizador tiene que ser montado a después del bulbo.
Figura 2-25. Montaje del igualizador de presión
Utilizando un distribuidor de líquido:
Utilizamos normalmente un distribuidor de líquido cuando tenemos un evaporador con
múltiples baterías y seguramente la instalación es industrial o similar, también usamos
siempre una válvula de expansión termostática con igualizador a presión externa. El
cabezal del distribuidor debe montarse en vertical, los capilares tienen que tener la misma
longitud y el mismo diámetro, montando los capilares hay que ponerlos de manera de no
tener trampas de líquido.
2.9. Filtros deshidratadores
Función:
Eliminan con eficacia:
- La humedad: la absorbe y la almacena para impedir la formación de
hielo dentro de la válvula de expansión.
- Los ácidos nocivos: los almacena para impedir la corrosión de las partes
mecánica y eléctrica.
- Las partículas perjudiciales: como barro y productos de descomposición
de aceite.
62
- Las materias las elimina mediante un sistema de filtración muy eficaz lo
cual quiere decir: EVITAR FUTUROS PROBLEMAS A NIVEL DE
VÁLVULAS, CAPILARES, ETC...
Constitución:
El deshidratador tiene relativamente un diámetro grande para evitar la caída de presión.
Se puede montar en todos los sentidos: horizontal, vertical, etc. Una flecha indica el
sentido del montaje. Está compuesto de una mezcla de gel de silicona, un tamiz
molecular y también óxido de aluminio activado.
2.10. Funcionamiento de la instalación de refrigeración
Esquema de principio
Figura 2-26. Instalación de refrigeración
Explicación del funcionamiento de los órganos:
63
El compresor:El compresor aspira el vapor del fluido que se forma en el evaporador y comprime dicho vapor hasta llevarlo a la presión de condensación.
Válvula expansión:
Controla la distribución del líquido dentro del evaporador para que éste pueda expansionarse. Controla el caudal de líquido, entrando en el evaporador de manera optimizada para permitir el llenado de líquido en el evaporador hasta producir el frío de manera correcta y óptima. Evita que el compresor tenga golpes de líquido.
Evaporador:Es el elemento que permite la absorción de los calores que tenga alrededor por el fenómeno de”absorción de calor”, es decir, cuando el líquido empieza a cambiarse de estado líquido a gas.
Condensador:Recibe los gases sobrecalentados en alta presión, los enfría de tal manera hasta cambiar su estado de gas a líquido (siempre en alta presión) a está función se le llama “condensación”.
Depósito de líquido:
Es el compensador de líquido, según pida la válvula de expansión.
2.11. Puesta en servicio de la instalación
Puesta en servicio
Actuación preliminar para la puesta en marcha:
1. Hacer vacío.
2. Romper el vacío con nitrógeno seco y buscar fugas (con lámpara halógena), si se
trata de los gases R22, etc., los ecológicos tienen otras métodos de buscar fugas.
3. Fin del vacío.
4. Prerregular los presostatos (la regulación teórica).
5. Prerregular el termostato (salvo electrónico).
6. Regulación de los relés térmicos.
64
7. Regulación del relé térmico del compresor. Si es externo hay compresores que
llevan protección interna (2 horas) entonces no hay regulación porque está dada
por el fabricante y no se puede cambiar.
8. Verificar si los fusibles están bien calibrados.
9. Pre-cargar la máquina con gas y poner en marcha cargándola mientras esté en
marcha hasta la carga total. Si se sabe el peso del gas que necesita la máquina se
puede hacer la carga completa con la máquina parada y después pasar a la puesta
en marcha.
Por supuesto, se puede realizar la mayoría de estos trabajos mientras se hace el vacío.
¿Qué se hace después de la puesta en marcha?
1. Preparar las sondas necesarias para medir el sobrecalentamiento, y los totales.
2. Esperar al régimen permanente porque es posible que haya que añadir gas;
normalmente, el visor y la instalación os guiará hasta el buen funcionamiento
(subenfriamiento nulo, poco fluido en visor, imposible de bajar la temperatura).
¿Qué se hace durante el régimen general?
1. Terminar la carga hasta tener un subenfriamiento de 4 a 7°C.
2. Modificar la regulación de la válvula de expansión. Si el sobrecalentamiento no
está alcanzado éste tiene que ser entre 5 y 8°C.
3. Verificar las diferencias de temperatura: evaporador, condensador.
4. Regular los relés según el régimen general.
5. Regular termostatos.
6. Regular presostatos.
65
7. Anotar los parámetros y las regulaciones adquiridas, así se tendrá un historial
sobre la máquina en caso de avería.
2.12. Regulación presostática
Regulación presostática
Está regulación reposa sobre la utilización de un presostato de baja BP de regulación.
La
parada de urgencia AU: los relés térmicos F1, F2 y también el presostato de alta HP son
utilizados para la seguridad. Un corte de seguridad causa el paro inmediato de la
instalación.
Leyenda:
KM1 = Contactor del grupo de condensaciónKM2 = Contactor del motor del evaporadorAU = Paro de urgenciaF1 = Relé térmico del grupo de condensaciónF2 = Relé térmico del motor del evaporadorHP = Presostato de alta AP de seguridadS0 = Conmutador marcha/paroBP = Presostato de baja BP de seguridad
66
Cuando la cámara llega a su temperatura máxima,
el presostato de baja BP detecta la presión elevada
para poder cerrar el contacto (el valor según la
consigna y la regulación del presostato) éste
bascula y cierra el contacto eléctrico, lo que
alimenta la bobina KM1. KM1 se pega y cierra
rápidamente sus contactos km1. KM2 se alimenta
también. Todo el conjunto se pone en marcha y
producirá frío.
Llegando a la temperatura de consigna de la
cámara, la presión de baja llega al valor de
abertura en el presostato de BP, abre el contacto y
desalimenta el contactor KM1, su contacto km1 se
abre y KM2 se desalimenta. La instalación para y
deja de producir frío.
La temperatura de la cámara subirá lentamente.
Para homogeneizar la temperatura de la cámara es difícil de regular el presostato de baja
BP por el frigorista, se aconseja dejar el ventilador del evaporador siempre en marcha.
Así, se tiene un esquema de maniobra que es el siguiente:
67
2.13. Regulación termostática
Regulación termostática
El funcionamiento de está regulación reposa sobre la utilización de un termostato de
regulación.
Leyenda:
KM1 = Contactor del grupo de condensación
KM2 = Contactor del motor del evaporador
AU = Paro de urgencia
F1 = Relé térmico del grupo de condensación
F2 = Relé térmico del motor del evaporador
HP> = Presostato de alta AP de seguridad
BP< = Presostato de baja BP de seguridad
S0 = Conmutador macha/paro
T> = Termostato de regulación
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La parada de urgencia: los relés térmicos y los presostatos son utilizados para la
seguridad. En caso que se corte uno de estos elementos la instalación para
inmediatamente.
La cámara pide frío; Naturalmente el termostato
está pegado. Si se cierra el interruptor S0, la
corriente llega al Contactor KM1, éste se
alimenta y cierra sus contactos. El grupo de
condensación arranca. El contacto km1 al
cerrarse enclava el Contactor KM2 así éste se
alimenta y arranca el evaporador. Es la puesta
total de la instalación en producción de frío.
Una vez la temperatura se ha alcanzado, el
termostato se despega y desalimenta KM1. El
grupo de condensación se para. Y seguidamente
el contacto KM2 se desalimenta, el motor
evaporador para y la temperatura de la cámara
subirá lentamente.
2.14. Regulación de la presión del evaporador
Regulación de la presión del evaporador
Función:
Sirve para mantener una presión mínima y predeterminada del evaporador a la regulación
inicial.
Protege el evaporador de las "exageradas" bajas temperaturas (relación presión/
temperatura). También, evita la disposición de la escarcha sobre los intercambiadores de
líquido (evaporadores multitubulares, por ejemplo). Garantizando una presión mínima del
evaporador y un buen % de humedad relativa, el género está en un estado característico
sin deshumidificación, como por ejemplo las flores; éstas son muy sensibles a la
69
variación de la humedad (se deshidratan fácilmente) en caso de problemas de baja
presión BP.
Con la ayuda del esquema se verá que con una disminución de 5ºC de la temperatura de
evaporación se tendrá una caída de la hidrometría de la cámara, mismo si su temperatura
queda constante (15ºC).
Símbolos:
Figura 2-27. Regulación de la presión del evaporador
Se monta entre la salida del evaporador y la línea de aspiración del compresor.
Principios de funcionamiento:
Figura 2-28. Esquema del regulador Está equipado de una chapaleta la cual tiene una superficie igual a la de la membrana llamada igualizador. Gracias a este importante sistema, la fuerza ejercida por la presión
70
de baja no actúa ni sobre el cierre ni sobre la abertura del regulador: dos fuerzas opuestas el resultado es nulo.
Figura 2-29. Balances de fuerzas
Fuerza de cierre Ff:
Ff1 = fuerza ejercida por la presión atmosférica sobre la membrana del
igualizador
Ff2 = fuerza ejercida por la presión del muelle sobre la superficie de la
membrana
Ff = Ff1+Ff2
La presión del muelle ajustable con la ayuda del tornillo de regulación, una vez la
regulación está hecha queda constante. La presión atmosférica varía en proporciones
relativas, entonces podemos decir que Ff queda constante una vez regulada, por eso la
llamamos fuerza de regulación.
Fuerza de abertura Fo:
Fo = fuerza ejercida por la presión de la evaporación Po sobre la superficie
de la chapaleta
Si Fo > Ff, el regulador abre.
Si Ff > Fo, el regulador cierra.
2.15. Formación de escarcha en evaporadores muy fríos
71
Cuando las temperaturas de evaporación son inferiores a cero grado (32°F) o al punto de
rocío del aire, se forma escarcha en los evaporadores. En algunos casos, puede ocurrir la
formación de hielo, cuando el agua condensada se congela. La situación más común es,
sin embargo, la formación de escarcha al pasar el vapor al estado sólido. Aunque la
escarcha produce algunos inconvenientes, aún no se ha descubierto cómo evitar su
formación.
Como el enfriamiento del aire a bajas temperaturas produce inevitablemente la formación
de escarcha, es entonces necesario eliminarla y controlar o reducir los perjuicios que
pueda ocasionar.
Los inconvenientes que presenta la escarcha son:1)incremento de la resistencia a la
transferencia de calor, y 2) restricción del flujo de aire.
La restricción del flujo de aire es el inconveniente más serio. Se han realizado ensayos de
laboratorio en los que el caudal de aire se mantuvo constante incrementando la potencia
del ventilador a medida que se formaba la escarcha, Figura 2-30:
Figura 2-30. Valor del coeficiente de transferencia de calor para un evaporador de cinco filas con escarcha en formación, a tres velocidades diferentes del aire. Espacio entre las aletas: 6,3 mm (4 aletas/plg) y las condiciones del aire al ingresar al evaporador: 0°C (32°F) y 72% de humedad relativa
72
Los resultados de los ensayos indicaron que el coeficiente de transferencia de calor no
decrece apreciablemente si el flujo de aire se mantiene constante. La caída de presión, sin
embargo, se incrementó considerablemente con la formación de escarcha, Figura 2-31:
Figura 2-31. Caída de presión en el serpentín de la Figura 2-30 al formarse escarcha
Los evaporadores de uso común en la industria no pueden mantener un flujo constante de
aire al acumularse la escarcha, a diferencia del caso de los ensayos mencionados
anteriormente. Al aumentar la caída de presión, el ventilador hace circular un caudal
decreciente del aire, Figura 2-32:
73
Figura 2-32. Presión estática y potencia para a) un ventilador axial y b) un
ventilador centrífugo, ambos operando a velocidad constante
Esta reducción del flujo de aire hace decrecer el valor del coeficiente de transferencia de
calor, tal como se muestra en la Figura 2-30, lo que decrece la capacidad del evaporador.
74
Como al formarse la escarcha la caída de presión aumenta, se emplea entonces la
diferencia de presión para determinar cuándo fundir la escarcha.
La selección de evaporadores para instalaciones en que ocurre formación de escarcha
debe orientarse a unidades con espacios generosos entre las aletas, y con gran superficie
de intercambio de calor. La figura 2-33 contiene datos experimentales que muestran que
los evaporadores con aletas separadas no exhiben los pronunciados incrementos de
presión propios de los evaporadores con aletas de escasa separación:
Figura 2-33. Incremento de la diferencia de presión para evaporadores con diferente
separación entre las aletas. La velocidad del aire al entrar al evaporador es de 3,2 a
3,4 m/s, y la humedad relativa del 82%. Los espacios entre aletas son: curva a) 15
mm (1,7 aleta /plg); curva b) 10 mm (2,5 aletas/plg) y curva c) 7,5 mm (4,3
aletas/plg)
75
Los evaporadores que operan con pequeñas diferencias de temperatura entre el aire y el
refrigerante condensan poca humedad, lo cual reduce también la formación de escarcha.
2.16. Métodos para derretir la escarcha
La escarcha puede eliminarse con aire, agua, electricidad o gas caliente. El desescarche
por aire puede realizarse en formas diferentes. En los espacios refrigerados con
temperaturas por encima de aproximadamente 2°C (36°F), es posible eliminar el
suministro de refrigerante al evaporador hasta que la escarcha se funda debido al calor
recibido proveniente del aire de la cámara. Este es un proceso lento, de forma tal que el
diseñador debe proveer suficiente capacidad de evaporación como para satisfacer la
demanda de refrigeración en todo momento, aún cuando algunos evaporadores se
encuentren fuera de operación. Otra forma de desescarche por aire consiste en instalar
conductos para dirigir aire proveniente del exterior hacia los evaporadores escarchados.
Durante la operación normal, los conductos se cierran por medio de registros, aislando así
el espacio refrigerado y el medio ambiente.
El desescarche por agua es de uso muy común, solamente superado por el método de gas
caliente. Se emplea en cámaras de hasta -40°C (-40°F), y es una operación de corta
duración. Consiste en dirigir un fuerte chorro de agua pulverizada sobre los tubos del
evaporador, y la mezcla de agua y de escarcha escapa hacia fuera del espacio refrigerado
por un sumidero. Es recomendable que el agua se encuentre a 18°C (65°F), y que el gasto
sea de 2 a 3 kg/s por m2 de área frontal (3 a 4 gpm/pie2). Es posible emplear la energía
disipada en el condensador para calentar el agua de desescarche. En cámaras que operan
a temperaturas inferiores al punto de congelación, la válvula que controla el ingreso del
agua debe ser instalada en el exterior del espacio refrigerado. Las tuberías de
alimentación de agua y la del sumidero deben inclinarse en la dirección del flujo con una
pendiente de 1 en 10 o 15. No es común colocar aislamiento térmico en las tuberías, ya
que aún cuando algo de hielo puede formarse al comenzar la operación, se funde
rápidamente con el fluir del agua.
El desescarche por electricidad se realiza por medio de calentadores eléctricos en
contacto térmico con el evaporador. Un diseño con el que se logra introducir la energía
térmica en el evaporador en forma eficiente consiste en colocar varios calentadores
cilíndricos en lugar de varios tubos. Aunque el costo inicial del desescarche eléctrico es
76
el más bajo, el costo operacional puede resultar muy alto, debido al alto costo de la
electricidad como agente calefactor.
Con cualquiera de los métodos, la tubería de desagüe del agua debe impedir la entrada de
aire caliente del exterior, o la pérdida de aire refrigerado hacia el exterior. Es necesario
entonces instalar un dispositivo de retención de líquido tal como en la Figura 2-34. El
dispositivo es usualmente una sección de tubería en forma de U.
Figura 2-34. Dispositivo de retención de líquido en la tubería de desague hacia el
exterior de la cámara
2.17. Desescarche por medio de gases calientes
Este método consiste en interrumpir el flujo de refrigerante líquido al evaporador, y hacer
circular, a su vez, vapor de alta presión. Al mismo tiempo que se suministra vapor al
evaporador, se restringe su flujo corriente abajo, con lo que la presión se eleva, y se logra
así una temperatura de condensación lo suficientemente elevada como para derretir la
escarcha. Durante el desescarche, entonces, el evaporador trabaja como un condensador.
Las tres formas más comunes de regular el flujo de líquido hacia el evaporador son:
Válvula de expansión controlada por el sobrecalentamiento del vapor.
Evaporador inundado.
Recirculación del líquido.
77
La válvula de expansión controlada por el sobrecalentamiento del vapor se denomina,
como ya se explicó anteriormente, válvula de expansión termostática. Esta válvula regula
el flujo de refrigerante hacia el evaporador, tal como se muestra en la Figura 2-35:
Figura 2-35. Válvula de expansión termostática, colocada en expansión directa
Si la temperatura del bulbo termostático es mayor que la temperatura de diseño, la
válvula se abre, y viceversa. Este método se denomina de expansión directa, y es sin duda
el de menor costo. Se usa sobretodo cuando las temperaturas de refrigeración son
moderadas. A bajas temperaturas, el sobrecalentamiento del refrigerante penaliza la
capacidad y la eficiencia de la instalación, y por lo tanto este método no es muy usado.
La válvula termostática se usa poco con amoníaco porque el flujo de refrigerante para una
capacidad dada es relativamente pequeño, lo que dificulta su control.
El evaporador inundado, Figura 2-36, contiene líquido y vapor, y ambos circulan debido
a la convección natural. Toda la superficie interior del evaporador se encuentra en
contacto con refrigerante líquido y con vapor alternativamente. El vapor generado se
separa del líquido en el acumulador y fluye hacia el compresor.
78
Figura 2-36. Un evaporador inundado
Una válvula de control de nivel, usualmente de flotador, permite el ingreso de líquido
para reemplazar la cantidad evaporada. La circulación es inducida por la diferencia de
densidad entre la tubería llena de líquido y los tubos del evaporador, que contienen una
mezcla de vapor y líquido.
Algunas ventajas de los evaporadores inundados respecto a los de expansión directa son:
La superficie del evaporador se emplea en forma más eficiente, porque opera
mojada.
La distribución del refrigerante en tubos operando en paralelo no presenta
inconvenientes.
Vapor saturado, en vez de sobrecalentado, ingresa al compresor, lo que reduce, a
la vez, la temperatura del gas a la salida del compresor.
Las desventajas del evaporador inundado, en comparación con el de expansión
directa, son:
El costo inicial es más elevado.
Es preciso aumentar la cantidad de refrigerante para llenar el tanque.
Puede ocurrir acumulación de aceite en el tanque de separación y en el
evaporador, y es necesario extraerlo periódica o continuamente.
79
El tercer tipo de evaporador se denomina de circulación forzada, y se muestra en la
Figura 2-37:
Figura 2-37. Evaporador con circulación forzada
En el evaporador de circulación forzada, el flujo de líquido se mantiene por medio de una
bomba o por medio de bombeo por gas a presión.
Se evapora una cantidad menor de refrigerante que la que entra al evaporador, lo que
significa que una mezcla de vapor y líquido abandona el evaporador, y fluye hacia un
tanque de separación, donde se separan ambas fases. El líquido que se encuentra en el
tanque, junto con el líquido admitido por la válvula de control de nivel para compensar
por el refrigerante evaporado, ingresa a la bomba para circular nuevamente por los
evaporadores. El sistema de circulación forzada ofrece las ventajas de que entra vapor
saturado al compresor, y de que se logran valores altos del coeficiente de transferencia de
calor. Además, el flujo de líquido hacia los evaporadores es relativamente constante aún
cuando varíe la capacidad, y el aceite se acumula únicamente en el tanque de separación,
en vez de acumularse en los evaporadores individuales.
Existen varias formas de introducir vapor al evaporador, dependiendo del tipo de
circulación en el mismo, y de si el vapor se inyecta en la parte superior o en la parte
inferior del evaporador. Las tuberías y los controles para un evaporador de expansión
directa (con inyección de gas en la parte superior) se muestran en la Figura 2-38:
80
Figura 2-38. Conexiones y controles del sistema de desescarche por gas caliente en
un evaporador de expansión directa
Al comenzar el desescarche, la válvula solenoide A se cierra, y se abre la válvula B. La
válvula C, que se encuentra permanentemente abierta durante la operación normal de
refrigeración, opera en forma diferente durante el desescarche, y funciona como un
regulador de la presión corriente arriba. En el caso del amoníaco, se ajusta la válvula para
que mantenga 600 kPa (87 psia o 72 psig). La válvula se cierra entonces si la presión en
el evaporador es inferior a 600 kPa.
La válvula C mantiene la presión en el evaporador a fin de que al condensar el
refrigerante derrita la escarcha. Los gases circulan, en primer lugar, dentro de tubos en
contacto térmico con la bandeja del sumidero. La bandeja debe estar tibia cuando la
escarcha comienza a derretirse, y debe mantenerse tibia hasta que el desescarche termine.
Cada evaporador puede tener sus controles para el desescarche, o varios evaporadores
pueden ser controlados simultáneamente. Si se elige desescarchar varios evaporadores al
mismo tiempo, se emplea un colector para distribuir el vapor a los evaporadores. Es
necesario, entonces, instalar una válvula de retención para impedir que el refrigerante de
un evaporador circule por el colector hacia otro evaporador. Como la bandeja de desagüe
es casi siempre parte del evaporador, los fabricantes incluyen la válvula de retención en
el tubo de alimentación de los gases que se encuentra en la bandeja, de forma tal que el
evaporador puede servir para instalaciones con desescarche individual o con desescarche
de varios evaporadores simultáneamente.
81
Aunque la Figura 2-38 podría sugerir, durante el desescarche, que la salida del
evaporador está conectada directamente al compresor, eso no es así. El flujo de
refrigerante contiene dos fases, líquida y vapor. El líquido podría dañar al compresor, y
es necesario, entonces, separarlo para su posterior evaporación o evaporarlo antes de que
ingrese al compresor.
Para evaporadores con recirculación, se muestra en la Figura 2-39 un diagrama típico de
los flujos y controles:
Figura 2-39. Tuberías y controles del sistema de desescarche de evaporadores con
recirculación ingresando en la parte inferior y gases por la parte superior
Durante la refrigeración, el refrigerante ingresa al evaporador por la parte inferior. Las
válvulas A y B se encuentran abiertas y la C cerrada. La válvula A admite el refrigerante
al evaporador, y la B permite que la mezcla de líquido y vapor pase a la línea de
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aspiración para reingresar al tanque separador. La válvula C se encuentra cerrada para
impedir que entre gas. Durante la operación de desescarche, el refrigerante entra al
evaporador por la parte superior. Las válvulas A y B se cierran, y la C se abre. De esta
forma se evita que entre líquido al evaporador, que se encuentra además aislado de la
tubería de aspiración. El gas caliente entra al evaporador por la parte superior. La válvula
D regula la presión del gas en el evaporador, para lograr una temperatura adecuada de
condensación. Durante la refrigeración, C se encuentra cerrada, ya que la presión en el
evaporador es inferior a la de control (600 kPa, 87 psia) en el caso del amoníaco. Durante
el desescarche, líquido o una mezcla de líquido y vapor, pasan por la válvula D hacia la
tubería de aspiración.
Hay dos válvulas de retención en los circuitos identificados con X y Y de la Figura 2-39.
La válvula X se encuentra entre la bandeja y la parte superior del evaporador. Su función
es impedir que el refrigerante fluya hacia la bandeja y se evapore allí durante la
refrigeración. Si esto ocurriera, se formaría escarcha en la bandeja, que al derretirse
durante el desescarche gotearía al piso o sobre los productos almacenados.
La segunda válvula, Y, impide que los gases fluyan a través de la válvula A durante el
desescarche. Las válvulas solenoides solamente pueden cerrar contra presión en una sola
dirección. La válvula A impide el flujo de refrigerante hacia el evaporador, y no puede
contener la presión de los gases calientes en la dirección opuesta.
Es posible introducir varias mejoras en el ciclo básico de desescarche. Una modificación
es la fase de “ebullición de refrigerante”. El primer paso del ciclo es cerrar la válvula A,
pero dejando la válvula B abierta, y el ventilador funcionando. Esto continúa
aproximadamente por cinco minutos, durante los cuales le refrigerante continúa
evaporándose., y fluyendo hacia el compresor. Luego de este período, B se cierra, C se
abre y comienza el desescarche. El beneficio de la ebullición de refrigerante es que el gas
se pone en contacto inmediatamente con toda la superficie del evaporador, mientras que
si permanece refrigerante líquido, la superficie en contacto con él puede permanecer fría.
Si no se realiza el ciclo de ebullición, el líquido debe circular por el evaporador, a través
de la válvula D, hacia el separador.
Otra modificación es retardar la puesta en marcha del ventilador luego del desescarche.
Gotas de agua que puedan haber quedado en la superficie del evaporador se congelan y
83
quedan en la superficie metálica, en vez de ser arrastradas por el aire y caer en el piso o
en los productos refrigerados cuando arranca el ventilador.
En los minutos iniciales de la operación de desescarche, el refrigerante que pasa por la
válvula reguladora de presión se encuentra en estado líquido. Más tarde, cuando no se
condensa todo el gasto de refrigerante, es normal que circule vapor a través de la válvula.
La Figura 2-40 muestra el diagrama de presión-entalpía con los procesos de expansión de
tanto el líquido como el vapor:
Figura 2-40. Expansión del líquido y del vapor hasta la presión de admisión en un
evaporador durante la operación de desescarche
El líquido saturado en u se expande a entalpía constante hasta v, en que hay algo de vapor
en equilibrio con el líquido, el cual puede evaporarse y producir refrigeración. La
expansión del vapor de x a y es, sin embargo, perjudicial, ya que el vapor debe ser
comprimido y condensado antes de proporcionar refrigeración.
Algunos ingenieros recomiendan el uso de una válvula de flotador de alta presión, que
deja pasar líquido pero se cierra cuando el vapor llega a la válvula. Una característica de
la operación de esta válvula es que la presión en el evaporador no se encuentra bajo
control, sino que puede llegar a ser tan alta como la del gas. Al recomenzar la
refrigeración, es posible que la masa de gas a alta presión se expanda a gran velocidad
hacia la tubería de aspiración, arrastrando líquido que al impactar las paredes de tubos y
tanques puede dañar la instalación seriamente. Se debe entonces proveer un mecanismo
84
para reducir la presión en ele evaporador paulatinamente antes de recomenzar la
operación de refrigeración.
En sistemas con compresión en dos etapas, es muy posible que la presión intermedia sea
menor que la presión mantenida por la válvula reguladora en el evaporador. Cuando esto
ocurre, se conecta la descarga del evaporador durante el desescarche al tanque de
separación de vapor y enfriamiento intermedio, como en la Figura 2-41, en vez de a la
tubería de aspiración como en la Figura 2-39:
Figura 2-41. Descarga de los evaporadores en desescarche al tanque intermedio en
un sistema con compresión en dos etapas
De esta forma, se mejora el rendimiento, ya que la expansión del vapor ocurre
únicamente hasta la presión intermedia, de forma tal que la recompresión requiere menos
trabajo, Figura 2-40. La expansión del líquido u se realiza hasta la presión intermedia,
con menor generación de vapor, y por consiguiente, con mayor preservación de su
potencial de refrigeración.
Al planear la operación de desescarche, debe preverse el suministro de cantidades
suficientes de gas. Esto significa asegurar que la refrigeración sea continua, de tal forma
que varios evaporadores trabajan normalmente mientras que otros cumplen el ciclo de
desescarche. Algunas medidas del gasto de gas durante la operación de desescarche
indican que la práctica mencionada es segura, y aún conservativa cuando la temperatura
85
de condensación se mantiene alrededor de valores bajos, tal como se presenta a
continuación.
Muchos operadores mantienen la presión de condensación relativamente alta aún cuando
la temperatura ambiente permita reducirla, a fin de poder proveer gas para el desescarche
a temperaturas lo suficientemente elevadas. Altas temperaturas de condensación resultan
en costos energéticos muy elevados. Los resultados de experimentos con R-22 en
laboratorios y con amoníaco en una instalación de refrigeración indican que gas caliente a
una presión de 100 kPa (15 psia) por encima de la presión de desescarche es suficiente
para completar la operación. Aunque la operación cercana a este límite puede producir
dificultades, es beneficioso experimentar en cada instalación a fin de encontrar la mínima
temperatura de condensación necesaria para lograr fundir completamente la escarcha.
Es común que se plantee la alternativa de emplear el gas caliente a la salida del
compresor, gas que entonces se encuentra sobrecalentado, o el vapor saturado del tanque
que recibe el líquido del condensador, Figura 2-42:
Figura 2-42. Suministro de gas caliente a) de la línea de impulsión del compresor, y
b) del recipiente de líquido
Aunque el gas sobrecalentado se encuentra a temperaturas más altas que el vapor
saturado, ello no significa una ventaja en el desescarche, ya que el coeficiente de
transferencia de calor del refrigerante en condensación es superior al del vapor
sobrecalentado. En los compresores de tornillo, el vapor no se encuentra muy
sobrecalentado. Cuando el gas proviene del recipiente de líquido, circula por el
86
condensador sin condensar y también recibe algo de vapor proveniente del líquido del
recipiente. Cuando el líquido pasa a la fase vapor, su temperatura decrece. Pero la ventaja
de este tipo de instalación es que el líquido del recipiente sirve como fuente de vapor si el
compresor no alcanza a proveer la cantidad suficiente.
2.18. Evaporadores con rociado de anticongelante
Una forma de controlar la formación de escarcha en los evaporadores consiste en rociar
los mismos con una solución acuosa anticongelante, tal como glicol etilénico o
propilénico. Este tipo de evaporador funciona con frecuencia con una proporción de calor
latente a calor sensible más alta que los evaporadores secos. Un esquema de un sistema
de operación continua se muestra en la Figura 2-43:
Figura 2-43. Sistema de operación continua con rociado de un evaporador y
regeneración simultánea en el regenerador
La solución anticongelante se rocía en la superficie exterior de los evaporadores a fin de
mantenerla sin escarcha. El aire que circula en contacto con el evaporador y con la
87
solución es enfriado y deshumidificado. La solución anticongelante absorbe el vapor, y
debe luego circular por el regenerador, en el que se evapora el agua absorbida. El
regenerador consiste de tubos calefactores sobre los cuales se rocía la solución, a fin de
evaporar el exceso de agua. El vapor de agua es arrastrado por una corriente de aire que
usualmente proviene del exterior. Una propiedad de las soluciones acuosas de glicol
etilénico es que la presión del vapor de agua a cierta temperatura es menor que la presión
de vapor del agua pura. Un aspecto práctico, que resulta de esta propiedad se demuestra
en el diagrama sicrométrico, Figura 2-44, en la que la coordenada vertical es la presión
del vapor:
Figura 2-44. Línea operacional de un evaporador seco (línea A), y de un evaporador
con solución acuosa anticongelante de glicol etilénico (línea B)
88
Se ha superpuesto en el diagrama la curva que representa la presión de vapor y a
temperatura del líquido para una solución de 50% de glicol etilénico. La regla de la línea
recta puede aplicarse tanto al aire en contacto con un evaporador seco como al aire en
contacto con el anticongelante. Para el evaporador seco, se obtiene la línea A, mientras
que se obtiene la línea B para el evaporador con anticongelante. Dado que la presión de
vapor del anticongelante es menor que la presión de vapor del agua condensada o
congelada en el evaporador, la pendiente de la línea A es menor que la de la línea B, lo
que resulta en un grado mayor de deshumidificación. En tanto que la temperatura de la
superficie del evaporador esté por encima de -36°C (-32°F), que es la temperatura de
congelación de la solución, no es posible que se forme escarcha o hielo.
Los beneficios asociados con los evaporadores con anticongelante operando por debajo
del punto de congelación son:
La operación de desescarche es innecesaria.
No debe gastarse energía para proveer gas caliente o agua para eliminar la
escarcha.
Correcto funcionamiento cuando hay alta humedad.
El glicol etilénico tiene efectos bactericidas, y elimina otros microorganismos.
Los aspectos negativos principales son:
El costo inicial es elevado.
La potencia disipada por la bomba incrementa la temperatura de la solución.
El costo operacional de la bomba y de los ventiladores
2.19. Temperaturas óptimas de evaporación
En la Tabla 2-1 se presentan diferencias típicas de temperaturas, para tipos diferentes de
instalaciones:
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Tabla 2-1. Diferencias de temperaturas típicas empleadas en casos diferentes
La especificación de la temperatura de la cámara, junto con la diferencia de temperaturas,
establece la temperatura de evaporación. La humedad a mantenerse en la cámara es con
frecuencia el factor determinante en la selección de la diferencia de temperatura, tal como
se muestra en la Tabla 2-1. En otras oportunidades, la selección se basa en un análisis
económico de la operación, del tipo ilustrado en la Figura 2-45:
Figura 2-45. Superficie óptima para obtener el costo mínimo total, como suma del
costo de operación del compresor y del costo del evaporador
Al incrementarse la superficie del evaporador, se incrementa también la temperatura y
por consiguiente la presión del refrigerante, con lo que la potencia de compresión
decrece, decreciendo también los costos operacionales durante la vida útil de la
instalación.
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Los costos operacionales del compresor se descuentan con un interés apropiado al
momento presente y decrecen con la superficie del evaporador. El precio del evaporador
se incrementa con la superficie del mismo. La suma de ambos costos, llamada el costo
total, experimenta un mínimo. Cada instalación puede tener un mínimo diferente, del cual
los valores recomendados en la Tabla 2-1 son solamente una indicación, que depende de
los costos y otros factores empleados en el análisis. El evaporador es un componente
clave del sistema, y ejerce una influencia muy grande en la capacidad y en el costo de la
refrigeración.
91
TEMA 3: MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE REFRIGERACION Y
CLIMATIZACION
3.1. Análisis comparativo entre los diferentes sistemas de Mantenimiento
Como es conocido, los equipos y maquinarias están diseñados para funcionar bajo un
determinado régimen de trabajo y durante un período preconcebido de tiempo. En la
medida en que más trabajen, mayor será su desgaste y su tiempo de vida útil irá
disminuyendo. El deterioro, desde el punto de vista práctico, no puede ser evitado
totalmente, pero sí puede ir siendo compensado para contrarrestar sus efectos negativos.
La actividad que evita o compensa el deterioro de los medios de producción es el
mantenimiento.
Entre los tipos de sistema de mantenimiento más difundidos hasta nuestros días se
encuentran los siguientes:
Mantenimiento Correctivo o por Rotura.
Mantenimiento Preventivo Planificado.
Mantenimiento Preventivo o por Diagnóstico.
Mantenimiento Productivo Total.
Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad.
3.2. Mantenimiento Correctivo
Este sistema de mantenimiento consiste en operar el equipo hasta que se produzca la
falla, entendiendo por falla la pérdida total o parcial de la capacidad de trabajo; es decir,
es el mantenimiento efectuado a una máquina o instalación cuando la avería ya se ha
producido, para restablecerla a su estado habitual de servicio.
El mantenimiento correctivo puede ser planificado o no planificado. El planificado
comprende las intervenciones preventivas que se efectúan en las paradas programadas, es
decir, son aquellas actividades que no están estipuladas efectuar a intervalos regulares de
tiempo, sino que se realizan durante una parada programada sin efectuar la disponibilidad
de la instalación. El no planificado es aquél que tal y como indica su nombre, es
necesario realizar inmediatamente después de ocurrida la avería imprevista, la cual
implica la salida de servicio de la máquina.
En este tipo de mantenimiento, el personal es independiente del personal de producción y
normalmente se encarga de la lubricación y de realizar inspecciones y ajustes menores.
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Podría resultar aplicable cuando intervienen muchas maquinas intercambiables, cuya
capacidad en conjunto, excede los requerimientos de producción o cuando la capacidad
de almacenamiento de la producción terminada es grande. Desde luego, estas dos últimas
circunstancias no son comúnmente aceptables desde el punto de vista de la eficiencia
económica de la empresa. Este sistema implica el riesgo de que toda avería pueda tener
consecuencias imprevisibles.
Ventajas: Los elementos y componentes del equipo son explotados hasta la plenitud de su
vida útil y el bajo costo inicial.
Desventajas: Baja disponibilidad y la rotura de un elemento puede ocasionar la rotura
parcial o total del equipo. También, los costos por tiempo de parada son altos ya que se
producen de forma imprevista.
3.3. Mantenimiento Preventivo Planificado
El Mantenimiento Preventivo Planificado (MPP), establece paradas programadas a
tiempo fijo para realizar los trabajos de reparación o revisión de las partes o agregados
del equipo, los cuales son cambiados o reparados por una estimación del tiempo de vida
útil, es decir, consiste en programar las intervenciones o cambios de algunos componente
o piezas según intervalos predeterminados de tiempo o según eventos regulares (horas de
servicio). Su gran limitación es el grado de incertidumbre a la hora de definir el instante
de la sustitución del elemento, lo cual se realiza independientemente del estado o la
condición de deterioro y desgaste de los mismos.
El objetivo del MPP es reducir la probabilidad de avería o pérdida de rendimiento de una
máquina o instalación tratando de planificar unas intervenciones que se ajusten al
máximo a la vida útil del elemento intervenido.
El MPP, durante muchos años, ha sido considerado el más progresivo y, dado su carácter
planificado y preventivo, el que mejor podría armonizar las actividades de mantenimiento
con las productivas de la empresa. Pero, en el tiempo, no ha dejado de presentar algunos
inconvenientes.
Ventajas:
Los tiempos de parada son menores y, por consiguiente, la disponibilidad es mayor; con
este sistema de mantenimiento, el equipo se mantendrá en un estado que debe asegurar su
rendimiento eficaz; se gana en organización; se evitan, en cierta medida, los casos de
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rotura imprevistas ocasionadas por fallas en el equipo y el costo inicial es relativamente
bajo.
Desventajas:
Con este sistema se incurre en gastos innecesarios de recursos, materiales y horas-
hombre, ya que si la intervención es planificada, por tiempo, y no por el estado técnico de
la máquina, muchas veces se sustituyen los componentes (rodamientos, chumaceras, etc.)
que aún están en buen estado, no aprovechando así toda su vida útil; cada vez que la
máquina es desarmada para una revisión y luego es vuelta a armar, los parámetros
tecnológicos de la misma se alteran y su estado técnico se deteriora por la acción del
factor humano, disminuyendo así su fiabilidad y, a la larga, su vida útil y su
disponibilidad; y, finalmente, los desperfectos iniciales no son descubiertos en una etapa
suficientemente temprana para prevenir las paradas no programadas.
3.4. Mantenimiento Predictivo
Este sistema es una forma más moderna de mantenimiento, se aplica generalmente a
equipos clasificados como críticos, ya que su rotura causaría una parada inmediata de la
producción, ocasionando cuellos de botella.
En este sistema de mantenimiento, las revisiones en intervalos fijos son sustituidas por
mediciones de las condiciones de la máquina en intervalos fijos, esto se denomina
“Control y Seguimiento del Estado”. El principio del Mantenimiento Predictivo es que la
intervención se realizará únicamente cuando las mediciones lo indiquen. Esto está,
además, de acuerdo con el recelo que la mayoría de los ingenieros tienen en intervenir a
las máquinas que funcionan bien.
El Mantenimiento Predictivo se basa en el conocimiento del estado operativo de una
máquina o instalación. El mismo conocimiento de la condición operativa a través de la
medición de ciertos parámetros de la máquina o instalación (vibración, ruido,
temperatura, etc.) permite programar la intervención del elemento justo antes de que el
fallo llegue a producirse, eliminando así la incertidumbre. Este sistema abarca un
conjunto de técnicas de inspección (adquisición de parámetros), análisis y diagnóstico,
organización y planificación de intervenciones que no afectan el servicio del equipo, y
que tratan de ajustar al máximo la vida útil del elemento en servicio al momento
planificado para la intervención.
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Ventajas:
La utilización del diagnóstico orientado al mantenimiento trae aparejadas múltiples
ventajas como son:
Detectar e identificar tempranamente la existencia de defectos sin necesidad de
parar y desmontar la máquina.
Seguir la evolución del defecto en el tiempo hasta que éste se convierta en
peligroso.
Programar la parada para efectuar la corrección dentro de un tiempo muerto o una
parada programada del proceso productivo.
Reducir significativamente el tiempo de reparación ya que se tienen identificados
los defectos así como los elementos que van a fallar. Evitar los fallos repetitivos
identificando y corrigiendo las causas de los mismos.
Reducir los costos de mantenimiento e incrementar la producción por disminución
del tiempo de parada.
Permitir la selección satisfactoria de las condiciones de operación de la máquina a
partir del conocimiento del estado real de la misma.
Permitir el funcionamiento más seguro de la instalación.
Desventajas:
La desventaja fundamental de este sistema está en el alto costo inicial del equipamiento
necesario para hacer las mediciones, además que requiere un personal de alta calificación
para efectuar el análisis y la evaluación de las vibraciones.
3.5. Mantenimiento Productivo Total
El Mantenimiento Productivo Total (TPM), se puede interpretar como un mantenimiento
preventivo, organizado con un elevado carácter participativo de la gerencia y los obreros;
donde estos últimos intervienen en las operaciones básicas de regulación, engrase e
inspección.
El TPM es una estrategia o concepto nuevo dentro del sistema de Calidad Total, donde se
trata de cambiar el enfoque clásico de solución de problemas. En lugar de que estos sean
resueltos por los mandos de la organización, hay que procurar que los propios
trabajadores sean los que encuentren e implanten las soluciones. De esta forma, se crea
un clima de participación del que surgen ideas y sugerencias que, una vez analizadas,
95
deben ser llevadas a la práctica lo más rápidamente posible. El TPM combina las
prácticas habituales de mantenimiento preventivo y predictivo con el sistema japonés de
involucrar profundamente al personal de la fábrica.
El TPM tiene los siguientes objetivos básicos:
1. Maximizar la efectividad de los equipos.
2. Establecer a través de un sistema, el mantenimiento preventivo-predictivo, más
larga vida y disponibilidad del equipo de producción.
3. Asumir el concepto de TPM teniendo en cuenta todos los departamentos.
4. Involucrar en este proceso desde la dirección hasta el último trabajador.
5. Promover el TPM a través de una acción de dirección para crear los grupos de
pequeñas actividades e ideas.
En general, son necesarios unos cinco años para implantar y desarrollar el TPM en una
industria, y la llave del éxito está en el rigor de la aplicación. Requiere, además, la
superación constante del personal (capacitación continua). El arranque y desarrollo del
TPM se hace más difícil si antes no se ha pasado por las etapas previas que preparan el
camino, como son:
Desarrollo de la logística industrial y de la tecnología en toda la
organización involucrada en la producción.
Preparar una organización participativa y moderna en la fabricación y el
mantenimiento.
Definir y desarrollar el TPM buscando su sentido práctico, con la ayuda
de técnicos y expertos en mantenimiento, bien preparados para a nimar la
acción con entusiasmo.
Ventajas:
Mejora del rendimiento operacional de las máquinas.
Disminución de averías.
Mejora de los niveles jerárquicos.
Mejora de la productividad global.
Mejor rendimiento y eficacia de la mano de obra.
Disminución drástica de los accidentes de trabajo.
Disminución de los costos de mantenimiento.
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Fuerte sensibilidad de los hombres de producción en el funcionamiento continuo
y mantenimiento de las líneas de producción.
3.6. Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad (MCF)
El Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad (MCF) puede definirse como una política de
mantenimiento basada en la fiabilidad de las funciones del equipo o planta. Para ello
recurre a un programa de mantenimiento preventivo cuyo objetivo es mejorar la
fiabilidad funcional de los sistemas encargados de la seguridad y disponibilidad, pero a la
vez minimizando el costo de mantenimiento implicado.
El MCF persigue la optimización del mantenimiento, volviéndolo flexible y vivo, es
decir, variable y mejorado con la aportación que efectúa la retroalimentación de la
experiencia. Los análisis de las curvas de fiabilidad permiten identificar, en tiempo real,
los materiales y equipos críticos para la seguridad, disponibilidad y costo del
mantenimiento. Elige, después, entre la modificación del equipo o el mantenimiento
preventivo para controlar los puntos débiles.
Partiendo de un objetivo de fiabilidad dado, puede ser alcanzado un programa de
mantenimiento preventivo óptimo desde el punto de vista técnico-económico,
seleccionando el esfuerzo de mantenimiento con su técnica más idónea y eliminando
tareas de mantenimiento improductivas.
Cada modo de fallo funcional del equipo o sistema y su criticidad serán analizados, según
el MCF, de forma racional y sistemática. Las razones de la elección de la tarea de
mantenimiento son formalmente justificadas. De esta manera, se coordina la fiabilidad
probabilística con la operación.
Por último, se recogerán valores cualitativos y cuantitativos provenientes de la
experiencia para la determinación de la criticidad de los fallos (tasa de fallo, gravedad,
etc.) y así reajustar los programas de mantenimiento.
En la práctica, el desarrollo de un plan MCF tiene cuatro etapas:
1. Investigación de los materiales críticos.
2. Análisis del fallo de los materiales críticos.
3. Selección del mantenimiento más idóneo.
4. Análisis de la retroalimentación de la experiencia.
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Los conceptos de condición, causa, avería, síntomas, fallos y consecuencias; y su
encadenamiento debe estar claro en el MCF. Ello va a permitir un riguroso análisis de las
consecuencias de los fallos funcionales y de las averías y degradación de los sistemas,
máquinas y equipos.
En conclusión, el MCF es una poderosa herramienta que agrupa:
Mantenimiento Preventivo.
Mantenimiento Predictivo.
Fiabilidad de funciones.
Trabajo en equipo.
Reducción del costo de mantenimiento.
Cada uno de estos sistemas presenta ventajas y desventajas, lo que los hace más o menos
adecuados para satisfacer los requerimientos de cada caso concreto. La decisión de
aplicar uno u otro debería ser el resultado de un análisis casuístico de cada entidad, grupo
de equipos, línea de fabricación o equipo individual; procurando alcanzar la más alta
confiabilidad operacional combinadamente con el mínimo costo de mantenimiento, todo
esto de acorde con la estrategia empresarial. Por esto es difícil que para el universo de
equipos de una empresa sea sólo uno de los sistemas de mantenimiento referidos
(Correctivo, Preventivo y predictivo) el que permita lograr tan complejo objetivo técnico-
económico. Sería más lógico suponer que habría mayores posibilidades de alcanzarlo, si
según los casos se aplicara uno u otro sistema armónicamente combinados. Bajo esta
concepción surge el denominado Sistema Alterno de Mantenimiento (SAM).
A continuación, se tratarán aspectos relacionados directamente con el Mantenimiento
Preventivo y Correctivo de instalaciones de refrigeración y climatización.
3.7. Mantenimiento Preventivo de las instalaciones de refrigeración y
acondicionamiento de aire
Grupos de mantenimiento preventivo
El mantenimiento preventivo de las instalaciones de refrigeración y acondicionamiento
de aire se divide en cuatro grupos:
Grupo 1: Limpieza; Grupo 2: Lubricación; Grupo 3: Operaciones del sistema y Grupo
4: Ajustes.
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Grupo 1 (Limpieza)
Condensadores
Durante el funcionamiento de los condensadores enfriados por aire, en la superficie
exterior de transferencia de calor y en las aletas se depositan partículas de polvo y
suciedades que provocan una resistencia térmica adicional, que provoca la pérdida de
eficiencia y capacidad del equipo; por tal motivo es necesario durante el mantenimiento
del mismo, realizar una adecuada limpieza que garantice la evacuación del calor de forma
eficiente.
La limpieza de condensadores debe ser por medios manuales, como cepillos de alambres,
agua si es necesario, hasta dejarle en condiciones normales de trabajo, sus aletas
disipadoras de calor. En caso de muchas incrustaciones, debe realizarse la limpieza por
medios químicos, dando los siguientes pasos:
Humedecer con agua corriente para ablandar las incrustaciones.
Suministrar la sustancia química que puede ser hidróxido de potasio o de sodio,
con concentración desde 1 hasta 5%, de acuerdo con el grado de incrustación.
Suministrar un agente disolvente que puede ser agua con bicarbonato de sodio de
3 al 5% de concentración para neutralizar por completo el agente limpiador.
Suministrar agua a presión.
Suministrar aire a presión.
En esta operación debe protegerse el motor para que no sea afectado por el agua de
limpieza, así como cerciorarse de que no haya alambres eléctricos que sean afectados por
la humedad y produzcan un accidente.
Para hacer este trabajo debe garantizarse una buena ventilación del local, no deben
respirarse los gases que se desprenden de las sustancias utilizadas y se deben utilizar
guantes y botas de goma.
En caso de que el hidróxido de sodio o potasio haga contacto con los ojos, debe lavarse
con agua de bicarbonato y posteriormente con abundante agua limpia.
Los condensadores enfriados por agua, de coraza y tubos, disminuyen su eficiencia con la
aparición de incrustaciones de calcio y magnesio que, generalmente, suelen producirse en
estos equipos; ello va a depender en gran medida de la calidad del agua de circulación
encargada de la evacuación del calor. En la actualidad, además del tratamiento químico,
99
se emplean tecnologías tales como magnetizadores, que atenúan la formación de
incrustaciones y, por tanto, alargan el período entre un mantenimiento y otro,
garantizando, además, que las presiones de condensación se mantengan en valores
adecuados, contribuyendo de este modo a que no se incremente el consumo energético de
la instalación.
Para eliminar las incrustaciones de calcio, magnesio y otras adherencias en los
condensadores de coraza y tubos, suelen emplearse métodos de limpieza química. Esta
operación se realiza, generalmente, utilizando derivados del ácido clorhídrico, como es el
ácido muriático en concentración del 3 al 5%. La circulación de la solución por los tubos
incrustados se mantendrá hasta que desaparezcan las reacciones químicas, debe
observarse que no aparezcan precipitaciones de cobre en el fondo del recipiente
suministrador, pues no se puede disminuir el espesor de los tubos y aparecer orificios y
grietas. Las bombas para la circulación de estas sustancias deben ser de materiales
anticorrosivos.
Luego de la desincrustación, debe aplicarse una sustancia neutralizante, que puede ser
Soda Ash, la que debe permanecer por un período de 4 a 6 horas en el intercambiador, y
finalmente se debe circular abundante agua. Para estas operaciones se deben utilizar
guantes y botes de goma, teniendo especial cuidado en la protección de los ojos.
Evaporadores
En los evaporadores las incrustaciones se producen, fundamentalmente, a causa de las
impurezas por falta de filtros de aire. Estos serpentines evaporadores deben limpiarse
superficialmente por medios manuales, como son cepillos de alambre, agua a presión y
soplado con aire.
Filtros de aire
Los filtros de aire se limpian, generalmente, con agua a presión y luego se secan
exponiéndolos al sol o soplándolos con aire. En caso de deterioro, debe procederse a la
sustitución de los mismos.
100
Unidades compresoras
Deben ser limpiadas adecuadamente, tanto el motor como el compresor con un diluente
de grasas, debiéndose tomar especial cuidado en que éste no penetre en el interior de la
caja de lubricación ni en los enrollados de los motores. Este tipo de limpieza es sólo para
el exterior de la maquinaria. Deben observarse normas de protección de incendio al
utilizar diluentes inflamables.
Desconectivos e instrumentos eléctricos
Todos los equipos de refrigeración están provistos de uno o varios desconectivos
eléctricos, la limpieza de estos aditamentos asegura el contacto adecuado de los mismos.
En el caso de los interruptores de cuchillas, deben ajustarse las presillas de los contactos
fijos; revisar los fusibles cambiando las láminas, si fuera necesario apretar todos los
tornillos de las conexiones.
En los magnéticos, debe comprobarse al tacto, la temperatura de las bobinas, apreciar si
tiene ruido magnético, revisar los platinos de los contactos, reportar si están en mal
estado, apretar todos los tornillos de las conexiones.
Grupo 2 (Lubricación)
Motores con cojinetes de rodillos o bolas o con bujes
En los motores de condensadores, acondicionadores, difusores, bombas de agua y
motores asociados al compresor, etc., se comprueba, al tacto, la temperatura de los
cojinetes, desgastes apreciables, así como los juegos axiales y otros desperfectos
observados en los motores. Estos se lubrican atendiendo a las recomendaciones técnicas
que da el fabricante.
La temperatura de los cojinetes es un índice de las condiciones de lubricación y régimen
de trabajo a que están sometidos los mismos.
Compresores
Debe revisarse el nivel de aceite en el cárter del compresor, en caso de detectar bajo nivel
de aceite, se debe proceder a su completamiento en correspondencia con las
especificaciones del fabricante. Para realizar el cambio de aceite del compresor, se
101
conectará la unidad de servicio al compresor y se pondrá en marcha el mismo, cerrando la
válvula de servicio del lado de baja presión hasta obtener una presión de,
aproximadamente, 2 lb/plg2 manométrica, en la succión del compresor; se detiene el
equipo y se procede a cerrar la válvula de servicio del lado de alta presión y la válvula del
separador de aceite, si lo tiene. Con la presión existente en el cárter, el aceite drenará
rápidamente con pocas probabilidades de penetración de aire húmedo en el sistema, a
través del agujero de drenaje.
Después de evacuado todo el aceite lubricante, podrá echarse el aceite nuevo,
previamente deshidratado, hasta completar la carga del mismo.
Se ajusta el tapón de drenaje y se saca el que posee la válvula de servicios del lado de alta
presión, poniéndose en marcha el compresor para la evacuación del aire que pudiera
haber penetrado en el equipo.
Se detiene el compresor, se abren las válvulas de servicio colocando el tapón en la del
lado de alta presión y se pone de nuevo en marcha el equipo, observando su
funcionamiento durante el tiempo requerido.
Grupo 3 (Operaciones en el sistema)
Detección de fugas de refrigerante
Detectar fugas de refrigerante en sellos, conexiones, soldaduras, empaquetaduras,
válvulas termostaticas, solenoides, de cierre manual de seguridad, intercambiadores de
calor y en otros aditamentos del sistema.
Las fugas de refrigerantes pueden detectarse por simple inspección cuando éstas son de
gran magnitud, las fugas pequeñas deben detectarse con lámparas apropiadas. Cuando se
detecte algún salidero, éste deberá corregirse si está al alcance de los medios disponibles
por el mecánico.
Comprobación al tacto
Compruébese al tacto la temperatura de los cojinetes, de los motores, del cárter del
compresor, líneas de descarga, succión y líquido. Observar y comprobar manualmente el
estado de los acoplamientos y de los volantes y poleas.
102
Temperatura de los cojinetes
La temperatura de los cojinetes es un índice de las condiciones de lubricación y régimen
de trabajo a que se encuentran sometidos los mismos.
En caso de detectarse temperaturas elevadas o funcionamiento ruidoso en los aspectos
antes señalados, repórtese las deficiencias detectadas para su corrección.
Cárter y cabezales de compresores
Una elevada temperatura en el cárter o cabezal del compresor, es un índice de la falta de
lubricación, elevada relación de compresión, insuficiente retorno de refrigerante al
cabezal. Además de lo anterior, pueden existir defectos en los platos de válvulas, con
roturas de las juntas de hermeticidad o desperfectos en las válvulas de seguridad de alta
presión. Estas anomalías deben reportarse.
Temperaturas en tuberías de succión
En las tuberías de succión, la temperatura del refrigerante a la entrada del compresor no
debe sobrepasar la temperatura del punto de rocío del aire; esto contribuye a que el
rendimiento de la máquina sea máximo, siendo la temperatura de descarga normal. En las
líneas de líquido, debe observarse si existen diferencias de temperaturas entre la entrada y
salida de accesorios tales como: filtros de línea deshidratadores, válvulas solenoides,
válvulas termostaticas, etc. Estas observaciones cuando se producen indican
irregularidades en el trabajo del ciclo de refrigeración.
Revisión del estado de los acoplamientos
Los acoplamientos directos pueden ser rígidos, semi-rígidos y flexibles. Una falta de
alineamiento en un acoplamiento entre los ejes del motor y compresor, producirá
vibraciones que traen como consecuencia peligros de roturas en tuberías y accesorios,
rotura del sello del compresor, deterioro en los cojinetes y punto de apoyo en el cigüeñal;
además, en acoplamientos flexibles y semi-rígidos se calentarán excesivamente las partes
de goma, produciéndose el deterioro prematuro de los mismos.
Las poleas y volantes se deben revisar con la finalidad de comprobar si los mismos se
corresponden en la cantidad de vías para las correas, y si las correas tienen las
103
dimensiones adecuadas. Además, se observará si las ranuras en “V” tienen desgastes
excesivos en ambos casos y si los volantes tienen el ajuste correcto en el eje de apoyo
para evitar excentricidades que originen cargas dinámicas desbalanceadas que producirán
vibraciones y anomalías durante el funcionamiento.
En todos los casos anteriores que han sido citados se debe hacer el reporte, para la
posterior corrección.
Otras operaciones importantes
Cambio de correas, poleas o motores en condensadores remotos y evaporadores
de tiro forzado en caso necesario.
Ajuste del juego axial del motor y del eje del ventilador en condensadores
remotos y evaporadores de tiro forzado.
Ajuste o cambio de los tensores o elementos de sujeción en condensadores
remotos para evitar roturas en casos de vientos intensivos.
Eliminación de fugas de refrigerantes en condensadores de máquinas
fraccionarias.
Eliminación de fugas en los evaporadores acoplados con máquinas fraccionarias.
Prueba de eficiencia del compresor.
Revisión de los platos de válvulas.
Asentamiento de las superficies de fricción en el sello del compresor.
Sustitución de las correas trapezoidales.
Revisión de las válvulas de servicio del sistema.
Completamiento de la carga de refrigerante.
Cambio del control diferencial de aceite.
Sustitución de filtros de líneas o deshidratadores.
Regulación o cambio de la válvula de expansión.
Lectura de aislamiento de la instalación eléctrica con un megger de 500 Volts.
Limpieza de los platinos de los contactos de los magnéticos.
Comprobación de los capacitares y cambio de los mismos si fuera necesario.
Grupo 4 (Ajustes)
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Ajustes de correas y alineamiento de poleas y volantes
Se debe revisar la tensión de las correas; esto se comprueba presionando la correa. En el
punto medio de la distancia entre centros de las poleas, ésta debe ceder hasta 1 ½ plg en
correas cuya longitud no exceda 50 plg. Si la tensión de la correa no está dentro de los
parámetros recomendados, debe procederse a su ajuste. En caso de encontrarse
deteriorada la correa, se procede a la sustitución de la misma.
También, debe comprobarse el perfecto alineamiento entre polea y volante, éste puede ser
detectado utilizando una cuerda que, estirada diametralmente a lo largo de las superficies
planas de polea y volante, constituya una línea en la cual estén contenidos los cuatro
puntos que delimitan la periferia de ambos elementos en la trayectoria de dicha línea. Si
se posee una regla con la longitud y rectitud necesaria para utilizar este trabajo, puede
utilizarse también para buscar la alineación correcta de las poleas. En caso de no existir la
alineación correcta, se debe proceder a su corrección.
Otros ajustes importantes
Ajustar la posición de las aspas de ventiladores axiales en unidades condensadoras. En
estos casos, se debe garantizar que el ventilador esté al centro del condensador.
Deben apretarse todos los prisioneros en las poleas, volantes, acoplamientos y soportes de
rodamientos, para garantizar el ajuste correcto evitando roturas imprevistas debido al
aflojamiento de las mismas.
Deben apretarse todos los tornillos en compresores y motores, así como los anclajes en
condensadores y unidades acondicionadoras, también los tornillos en válvulas de servicio
de los compresores, tanques recibidores, etc. En caso de vibraciones anormales, se debe
proceder a su eliminación en función de los medios auxiliares con que se cuente.
Ajuste o cambio del control de baja presión
Este control debe ajustarse de acuerdo con las temperaturas a las cuales trabaje el sistema
y según la relación temperatura-presión dada en las tablas de los diferentes refrigerantes
que se utilicen. En caso de no responder el presostato al ajuste, debe procederse a la
sustitución del mismo.
Ajuste o cambio del control de alta presión
105
Este control debe ser ajustado para que actúe cuando la presión de descarga sobrepase la
presión normal de trabajo en 25-30 lb/plg2. Este control viene normalmente ajustado por
el fabricante y en caso de no actuar normalmente debe procederse a su ajuste o
sustitución.
3.8. Mantenimiento Correctivo de las instalaciones de refrigeración y
acondicionamiento de aire
Anormalidades de los compresores:
Aumento excesivo del calentamiento de las partes en fricción:
Si el régimen de lubricación es normal, la temperatura en los cojinetes debe ser t
tal que se pueda resistir tocarlos.
Si alguna parte se calienta en exceso, esto puede deberse a: a) Defectos en el
sistema de lubricación, suciedad del filtro, tuberías tupidas, falta de hermeticidad
en el sistema de aceite, nivel bajo de aceite en el cárter; b) Uso de aceite de baja
calidad, ya sea aceite de poca viscosidad o muy sucio; c) Ajuste incorrecto de las
partes que se ajustan (por ejemplo, ajuste excesivo de los cojinetes o pobre ajuste
en los mismos); e) Alta temperatura o falta de circulación del aire ambiental.
Aparición de ruidos en las partes unidas:
Un compresor en buen estado tiene golpes de biela, pistón y flappers, débiles y
rítmicos. El aumento de estos golpes puede deberse: a) Al aumento del juego
entre las partes en fricción; b) Espacio muerto no suficiente; c) Compresión
húmeda y d) Penetración de agua o aceite al cilindro en grandes cantidades o
partículas de partes rotas.
Falta de hermeticidad en los flappers:
El recalentamiento excesivo del vapor de descarga es un indicio de este defecto.
Rotura de flappers:
Esto es peligroso por las consecuencias de las partículas sueltas.
Fugas por las conexiones:
Esto provoca: a) Pérdida de refrigerante; b) Peligros de explosión y c)
Intoxicación.
Cuando el mantenimiento preventivo se realiza de forma adecuada, éste indica el
momento en que es necesario cambiar las piezas próximas a deteriorarse antes de que se
106
produzca la avería. Sin embargo, en ocasiones se llega a la avería o funcionamiento
incorrecto de la instalación, y en este caso es necesario efectuar la corrección. A
continuación, se presenta una tabla que refleja las averías más comunes en las
instalaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire, así como los síntomas que
estas producen y las soluciones que se pueden dar en cada caso.
Tabla 3-1. Cuadro de averías, síntomas y soluciones a las principales
irregularidades de las instalaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire
AVERIA SINTOMAS SOLUCION
1. Falta de refrigerante Presión de aspiración baja.
Se hielan los tubos bajos del evaporador.
Presión de condensación baja.
Tubo de descarga tibio.
Recalentamiento alto. Subenfriamiento bajo. Posible corte por
presostato de baja.
Buscar la posible fuga de refrigerante y arreglarla.
Hacer vacío y cargar nuevamente con el peso requerido de refrigerante dado por el fabricante.
2. Exceso de refrigerante Presión de condensación alta.
Subenfriamiento muy alto.
Presión de baja, alta. Compresor muy frío. Posible corte por
presostato de alta.
Extraer gas refrigerante hasta alcanzar los parámetros correctos.
3. Caudal de aire bajo en la unidad interior.
Presión de aspiración baja.
Presión de condensación alta.
Posibilidad de formación de escarcha en batería interior.
Posible corte por presostato de baja.
Posible corte por presostato de alta.
Aumentar el caudal de aire cerrando la polea del motor. Si es necesario, aumentar el diámetro de la polea del motor.
4. Caudal de aire alto en la unidad interior.
Presión de aspiración alta.
Bajar el caudal de aire abriendo la
107
Presión de condensación baja.
Posibilidad de arrastre de gotas de la batería interior.
polea del motor. Si no es suficiente, colocar una polea de mayor diámetro en el ventilador.
5. Caudal de aire bajo en unidad exterior.
Presión de condensación alta.
Posibilidad de corte por presostato de alta.
Subenfriamiento bajo. Presión de aspiración
baja. Posible incremento de
la acumulación de hielo en la batería exterior.
Aumentar el caudal de aire procedente de forma similar al caso 3.
6. Caudal de aire alto en la unidad exterior.
Presión de condensación ligeramente más baja de lo normal.
Presión de aspiración más alta de lo normal.
Posibilidad de arrastre de gotas de la batería exterior mojando el interior de la unidad.
Bajar caudal de aire abriendo la polea del motor. Si no es suficiente, colocar una polea de mayor diámetro en el ventilador.
7. Filtros de aire sucios. Posible corte por presostato de baja.
Presión de baja inferior a la normal.
Posible corte por presostato de alta.
Presión de condensación mayor a lo normal.
Limpieza de los filtros de aire.
8. Filtro de los capilares, obstruído.
Limpieza del filtro. Presión de baja muy
inferior a lo normal. Posible corte por
presostato de baja. Los tubos capilares se
hielan desde su inicio. Presión de alta algo
inferior a la normal.
Sacar la carga de refrigerante e intervenir en el circuito para sacar la malla filtrante obstruida.
9. Un tubo capilar Presión de baja Extraer la carga
108
obstruido. inferior a la normal. Presión de alta mayor
a la normal. Temperatura muy por
encima de la normal al final del circuito alimentado por el capilar obstruido.
de refrigerante e intervenir desoldando los capilares para su limpieza.
10. Humedad en el circuito frigorífico.
Se produce una obstrucción del sistema de expansión al cabo de un rato de funcionamiento, bajando la presión de baja hasta el corte del presostato, si lo hubiera.
Extraer la carga de refrigerante, hacer vacío y cargar de nuevo.
11. Aire en el circuito frigorífico.
Presión de alta mayor a la normal.
Posibilidad de corte por presostato de alta.
Subenfriamiento normal.
Caudal de aire normal en el condensador.
Extraer la carga, hacer vacío y realizar nueva carga.
12. By-pass en la válvula de cuatro vías.
Poca diferencia entre las presiones de condensación y evaporación.
Compresor se calienta.
Tubo de descarga caliente hasta la válvula.
Cambiar la válvula de cuatro vías.
13. By-pass en válvula de retención.
Poca diferencia entre las presiones de condensación y evaporación.
Compresor muy frío. Evaporador tibio, solo
hacia su salida.
Buscar la posible fuga de refrigerante y arreglarla.
Hacer vacío y cargar nuevamente con el peso requerido de refrigerante dado por el fabricante.
14. Pase en válvulas del Presiones de alta y Cambiar
109
compresor. baja casi iguales. Compresor caliente. Posibilidad de disparo
del klíxon interno del compresor.
Ruido de paso de gas a través del compresor cuando para.
compresor (Observar la instalación y los posibles golpes de líquido).
15. Compresor clavado. El compresor no arranca.
Magneto-térmico o klíxon interior del compresor disparan al cabo de un período de tiempo de conexión.
Cambiar compresor (Observar la instalación y el posible retorno de líquido).
16. Compresor quemado. El magneto-térmico salta inmediatamente al conectar el compresor.
Resistencia eléctrica en tres bobinas baja o inexistente.
Cambiar compresor limpiando previamente el circuito con R-11.
Cambiar el filtro secador.
Posible problema de tensión (Voltaje).
17. Compresor derivado a masa (tierra).
El diferencial salta inmediatamente al conectarse el compresor.
Existe continuidad entre las bobinas del compresor y la masa (tierra).
Cambiar el compresor.
Si existe acidez en el circuito (olor) limpiar el R-11.
18. Compresor con el klíxon fuera de servicio.
El compresor no funciona llegándole tensión a los bornes.
No existe continuidad entre los bornes del compresor.
Esperar a que se conecte el klíxon. Si no entra espontáneamente, golpear el compresor. Si no conecta de ningún modo, cambiar el compresor.
19. Tiempo del reloj de desescarche demasiado largo.
Se acumula demasiado hielo entre desescarche y desescarche.
Pasar a un tiempo más corto. Se aconseja regular en 30 minutos.
20. Temperatura de La acumulación de Buscar la posible
110
finalización del desescarche demasiado baja.
hielo es normal entre desescarche y desescarche, pero la acción del desescarche no deshace totalmente la capa de hielo y, en consecuencia, se va acumulando.
fuga de refrigerante y arreglarla.
Hacer vacío y cargar nuevamente con el peso requerido de refrigerante dado por el fabricante.
21. Temporizador de arranque fuera de servicio.
El compresor no arranca.
El compresor entra en marcha al apretar el contacto manualmente y se mantiene en marcha.
Sustituir el temporizador.
22. Correas de ventilador flojas.
Caudal de aire bajo. Deslizamiento de las
correas. Ruido. Desgaste de la canal
de las poleas.
Tensado de las correas.
Comprobar el estado de las mismas, y de las poleas.
Cambiar aquello que no esté en condiciones.
23. Desagüe unidad interior obturado o mal instalado.
Arrastre de agua de la bandeja con salpicaduras en el interior del equipo e incluso en el conducto de impulsión.
Cuando para el ventilador cae gran cantidad de agua por la parte baja del equipo.
Limpiar el desagüe.
Comprobar la eficacia del sifón.
3.9. Puesta en marcha del sistema de refrigeración y principios básicos de la
técnica de seguridad
La puesta en marcha inicial se realiza después del montaje inicial y también,
después de haberse realizado una reparación media o capital; la puesta en marcha
111
común consiste en el arranque del equipo después de la terminación del trabajo
durante un cierto período de tiempo.
Antes de la puesta en marcha se deberá: dar vueltas al compresor, bomba o
ventilador con las manos, asegurándose el deslizamiento libre de todas sus partes
móviles; además, hay que asegurarse del buen funcionamiento de los otros
elementos del sistema que van a ponerse en funcionamiento.
Se prepara el sistema para la puesta en marcha. Para ello es necesario abrir las
válvulas de las líneas de líquido y vapor. Se suministra agua o aire a los
condensadores y en caso de refrigerante secundario, se arranca la bomba de
circulación.
PRINCIPIOS BASICOS DE LA TECNICA DE SEGURIDAD
- En el lado de descarga del compresor, entre el cilindro y la válvula, debe montarse
la válvula de seguridad, de manera que, al dispararse, el refrigerante pase a la
parte de baja.
- El diámetro de la tubería de salida no debe ser menor que el diámetro de la
válvula.
- Las válvulas de seguridad para los recipientes del sistema deben abrirse a la
presión:
- Parte alta: 18,5 atm
- Parte baja: 12,5 atm
- Cada instalación frigorífica debe tener separadores de aceite. Los evaporadores
fuera de la Sala de Máquinas deben tener válvulas de cheque después del
evaporador. Si están situados dentro de la Sala de Máquinas, no es obligatorio el
uso, pero deben tener una válvula de cierre para cuando se repara el compresor.
- El diámetro del orificio de la válvula de seguridad debe estar de acuerdo a la
cantidad de amoníaco del sistema.
- Los manómetros en la línea de descarga deben conectarse a la tubería entre el
compresor y el separador de aceite.
112
- En las líneas de succión y de descarga deben conectarse pozos para los
termómetros.
- Los recibidores deben tener indicadores de nivel.
- En la línea de descarga se permite usar válvulas de cierre cerca del compresor,
antes del condensador y después del separador de aceite.
- Los colores de las tuberías:
- Refrigerante (Succión, Azul; Líquido, Amarillo; Descarga, Rojo)
- Salmuera (Descarga, Verde; Succión, Carmelita o Café)
- Agua (Descarga, Azul celeste; Succión, Violeta)
- Los manómetros y válvulas de seguridad se controlan y regulan, al menos, una
vez al año.
- Las pruebas de las tuberías y aparatos del sistema con aire a presión. Después de
terminado el montaje, toda la tubería del sistema frigorífico, así como todos los
equipos, se prueban con la siguiente presión de aire:
- Para NH3 y R22:
- Línea de descarga------------- 18 kg/cm2
- Línea de succión-------------- 15 kg/cm2
- Para R134 a y R12:
- Línea de descarga------------- 15 kg/cm2
- Línea de succión-------------- 10kg/cm2
- Durante la prueba, el sistema tiene que mantener esta presión durante 18 horas.
Es posible que la presión disminuya a causa de la variación de la temperatura. Por
lo que se puede aplicar la siguiente fórmula para saber la presión final, sólo por la
variación de la temperatura:
Pfinal = Pinicio x (Tfinal/Tinicio)
estando T en K (grados Kelvin).
En las instalaciones de amoníaco y freón o R134 a, después de haber sido probada su
hermeticidad, se prueban a vacío.
La presión se baja hasta un vacío de 100 mm de Hg y se sigue succionando durante tres o
cuatro horas para extraer el vapor de agua. Luego, se cierra el sistema y se observa
durante 24 horas. No debe presentar una variación mayor de 10 mm de Hg en 24 horas.
113
CONSUMOS APROXIMADOS ANUALES DE MATERIALES EN UNA
INSTALACION
Los materiales de explotación son: aceite, refrigerante, sal y otros. El consumo excesivo
de aceite, además de los gastos que representa, ensucian la superficie de los gastos del
sistema.
Las causas que motivan un consumo excesivo del aceite son:
Nivel excesivo de aceite en el cárter.
Presión en exceso del aceite en la descarga de la bomba de los compresores (esta
presión deberá superar en 0,5 a 1 kg/cm2 por encima de la presión de succión).
Desgaste excesivo del cilindro, aros y ranuras en el pistón.
La norma aproximada del gasto de aceite para lubricar los compresores de amoníaco son:
- Para compresores verticales y en “V”, con una capacidad frigorífica del
compresor en el ciclo de -15/30°C (5/86°F):
- Hasta 10 000 kcal/h ( 3 Toneladas de Refrigeración (3 T.R))… 3 g/(h-cil)
- De 10 000 a 24 000 kcal/h ( 3 a 8 T.R)… 7 g/(h-cil)
- Hasta 25 000 a 75 000 kcal/h ( 8 a 15 T.R)… 15 a 20 g/(h-cil)
- Hasta 75 000 a 400 000 kcal/h ( 15 a 130 T.R)… 25 a 35 g/(h-cil)
La norma aproximada de los gastos de amoníaco durante el primer año de explotación, en
kg por cada 1 000 kcal/h std:
Con enfriamiento directo……………………3,7
Con enfriamiento indirecto………………… 2,1
Con enfriamiento mixto…………………..…3,2
El sistema directo hace el enfriamiento directamente con el refrigerante en cuestión.
El sistema indirecto, emplea salmuera. El sistema mixto, emplea refrigerante y salmuera.
La norma aproximada de sal, en un año de explotación, es de 27 kg/m2 de superficie de
evaporación en sistemas cerrados y de 30 kg/m2, en sistemas abiertos.
Se entiende por sistemas cerrados el sistema donde se enfría la salmuera sin tener ésta
contacto con el aire, o sea, en un enfriador de salmuera o brine cooler. En los sistemas
abiertos, la salmuera tiene contacto con el aire; por ejemplo, los tanques de salmuera en
las plantas de hielo.
114
3.10. Reparación de compresores y otros aparatos y accesorios de instalaciones de
refrigeración y acondicionamiento de aire
Las anomalías típicas de los cilindros de los compresores son:
- Desgaste: el cilindro adquiere una forma elíptica o de barril.
- Formación de una película metálica en la superficie de rozamiento y escalones.
El desgaste en forma elíptica ocurre (en el cilindro) por las deformaciones que ocurren en
el grupo biela-pistón, o por fricción del pistón recostado a las paredes.
El desgaste en forma de barril es el resultado de la diferencia de durezas entre los
cilindros y aros y, sobre todo, en la parte media del cilindro. Los escalones y películas se
forman en los extremos cerca de los puntos muertos de la carrera. Se crean por la
presencia de arena y otras materias extrañas. Las grietas de las paredes se crean por los
golpes hidráulicos o por las altas temperaturas.
Si la forma elíptica o la de barril alcanzan, aproximadamente, 0,2 mm por cada 100 mm
de diámetro del cilindro, se debe rectificar la camisa.
Los cilindros con ranuras de profundidades mayores de 0,5 mm, se deben rectificar.
Si los rozamientos tienen menos de 0,5 mm de profundidad, se eliminan con escrepa los
bordes agudos.
Lo mismo se hace con los escalones si la altura es mayor de 0,1 mm. Durante el
rectificado de los cilindros, no se puede disminuir el espesor de las paredes más del 15%
del espesor inicial.
El desgaste del pistón es similar al de los cilindros. Los desgastes en el agujero del
pasador surgen por la mala lubricación y por la presencia de materias extrañas.
La holgura máxima que se permite entre pasador y agujero es del 0,2% del diámetro del
agujero.
El desgaste de los aros se mide con el juego del cierre y la elasticidad. Este juego debe
ser menor del 1% del diámetro del cilindro.
Los desgaste principales en las bielas son: en los casquillos superiores y desgaste o
ruptura de las patentes en los casquillos inferiores.
El valor máximo entre el metal babbitt y el muñón del cigüeñal es del 0,25% del diámetro
del muñón en compresores sin lubricación forzada y del 0,5% en compresores con
lubricación forzada.
115
Debe controlarse, además, el estado de los tornillos y las tuercas de las bielas.
ANOMALIAS EN EL CIGUEÑAL
- Forma elíptica de los muñones.
- Canales en los muñones.
- Flexión del eje.
La forma elíptica se debe a la carga variable o mala lubricación o mala fabricación del
cigüeñal. También, puede presentar conicidad debido a la mala elaboración. Esto crea
golpes en distintas partes que se mueven y desgastan.
La elíptica y cono máximo que se permiten en los muñones del cigüeñal no debe ser
mayor de 0,1 mm para muñones de diámetro 40 – 50 mm; de 0,15 mm para muñones de
diámetro 50 – 65 mm y de 0,18 mm para muñones de diámetro 75 – 100 mm.
Figura 3-1. Flexión de muñón y mandíbula
Un defecto serio del cigüeñal es la flexión que se crea debido a un montaje incorrecto.
Para descubrir este fenómeno, se mide la divergencia de las mandíbulas del cigüeñal de
los puntos muertos superior e inferior (L y L´en la Figura 3-1 )
El valor normal de las divergencias tiene que ser no mayor de 0,00015 de la carrera del
pistón en mm. Cuando es mayor, hay que cambiar el cigüeñal.
Revisión de los aparatos del sistema frigorífico
Los aparatos que funcionan tienen que ser revisados periódicamente.
- Revisión interior: anualmente.
116
L´
L
Muñón
Mandíbula
- Prueba hidráulica de los equipos que no pueden controlarse interiormente: una
vez cada tres años.
- Prueba hidráulica: cada seis años.
Con el control anterior, se descubren el estado de la superficie interior y exterior de los
equipos, la influencia del medio, etc.
Los tipos fundamentales de desgaste y daños en los equipos son:
- Goteo de los puntos de unión con soldadura.
- Goteo en los puntos de unión de tubos con placas metálicas.
El daño principal es la destrucción de las tuberías.
Las razones que provocan el goteo en las uniones por soldaduras, es la corrosión y la
mala soldadura. Las razones en las uniones de tubos y placas son:
- Tensiones por la temperatura.
- Mala mandriladura.
MONTAJE DE LA TUBERIA DE SUCCION
La tubería de succión debe tener un 2% hacia el lado del separador. Ver Figura 3-2:
Figura 3-2. Montaje de la tubería de succión
La tubería de descarga debe tener de 1,5 al 2% al separador de aceite. Ver Figura 3-3:
117
1,5-2%L
L
Separador de aceite
Figura 3-3- Montaje de la tubería de succión
En el sistema de freón:
- Succión: 2%
- Descarga: 1,5 al 2%
Ajuste y reparación de compresores de amoníaco
Antes de desarmar al compresor, debe asegurarse que la operación defectuosa de
la planta no es el resultado de dificultades en ninguna otra parte del sistema.
Nunca debe abrirse parte alguna del compresor, o en general del sistema, mientras
esté en vacío. Hay que asegurarse de que existe presión positiva interior (puede
determinarse haciendo una lectura en los manómetros por encima de cero)
cerciorándose, primero, de que los manómetros son exactos. De abrirse cualquier
parte del sistema estando en vacío, el aire cargado de humedad entrará al mismo.
Es importante que la humedad del aire quede impedida de entrar en contacto con
las partes internas, particularmente después que las mismas hayan entrado en
contacto con el refrigerante, ya que éste es un excelente limpiador, manteniendo
el metal expuesto de tal forma que puede corroerse rápidamente si existe
humedad.
Las válvulas internas, pistones, sellos del eje, cárter, etc., deben protegerse
inmediatamente de la atmósfera cuando son extraídas del equipo, a fin de evitar la
corrosión.
Al desarmar o rearmar el compresor, se deben emplear las herramientas especiales
o habilitadas al efecto para realizar dicho trabajo.
Antes de rearmar el compresor, todas las piezas, incluyendo las piezas de repuesto
a utilizar, deben lavarse prolijamente con algún disolvente (tetracloruro de
carbono, por ej., o algún otro que posea sus mismas propiedades) y después se
secan al aire. En el lavado final debe utilizarse el mismo disolvente, así como
paños que no suelten hilazas.
Al desarmar el compresor, no deben dañarse las juntas. Las mismas u otras de
espesor y material similares deben emplearse en el rearme del compresor.
118
Las piezas del compresor deben marcarse cuidadosamente cuando se desarman,
de tal manera que puedan colocarse en su posición original durante el rearme.
Limpieza de filtros y coladores de aceite
Un descenso gradual en la presión del aceite, indica tupición en los filtros y
coladores de aceite.
Debe drenarse el aceite del cárter y se llena con una carga nueva, después de
efectuada la limpieza de los filtros y coladores.
Debe ajustarse nuevamente la presión de aceite hasta el punto correcto mediante
la regulación de la válvula de control de la presión de aceite.
Comprobación del funcionamiento de un condensador de enfriamiento por agua
Parar el sistema y leer la temperatura de condensación, correspondiente a la
presión de condensación, mientras el compresor se mantiene operando.
Se procede a la lectura de la temperatura del agua que sale del condensador y se
resta de la lectura de la temperatura de condensación; el aumento de temperatura
debe estar dentro de 5 a 10°C.
Si el valor excede ese rango debe procederse a la limpieza del condensador y la
extracción de gases incondensables del mismo.
BIBLIOGRAFIA
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Acondicionado, Universidad Central de Las Villas, Santa Clara, Cuba, 2005.
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