3 el vacio en los sistemas de refrigeracion
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VACÍO DE LOS SISTEMAS DE
REFRIGERACIÓN
Ing. Alfredo Escárate Cobeñas Ing. CIP N°66645
Muchos de los técnicos en campo no conocen lo perjudicial que puede ser para el sistema y para la calidad del servicio que ellos mismos brindan el no hacer el vacío al sistema de la manera correcta, aunado de que no se tiene la conciencia de las fallas potenciales que se pudiera tener después de la puesta en marcha del equipo, ocasionando que el técnico regrese por una o varias llamadas de garantía por parte del cliente, y en los casos más graves se requerirá el cambio del compresor. Muchos de los técnicos que ejecutan el proceso del vacío lo hacen con otro compresor de refrigeración que está hecho para bombear gas refrigerante o lo hacen con el mismo compresor de refrigeración del sistema y habrá que agregarle que generalmente no se cuenta con el equipo de medición correcto para poder saber si llevamos a nuestro sistema de refrigeración al vacío correcto, según el tipo de lubricante con el que estemos trabajando no teniendo referencia alguna.Analicemos que es lo que pasa si no hacemos el vacío correcto al sistema.
Lo primero que pudiera pasar sería la presencia de gases no condensables en el sistema, estos ocasionarán que:Que suba la temperatura en el lado de alta presión del sistema Que la válvula de la descarga se caliente más de lo debido Que se formen sólidos orgánicos que ocasionen fallas en el compresor Lo segundo que puede pasar es que tengamos la presencia de humedad en el sistema, esta ocasionará que:Pudiéramos tener la presencia de hielo en el sistema Esta situación puede ocasionar que se tape el elemento de control del sistema. • Tubo capilar • Válvula de expansión • Esta condición puede dañar partes del compresor Veamos si esta humedad se congelara en el interior de la válvula de expansión y trabara el mecanismo interno tendríamos dos síntomas posibles:La válvula de expansión no va suministrar suficiente gas refrigerante.
Esta condición se va presentar si se traba nuestra válvula cuando esté cerrada y los síntomas en el sistema van a ser:• La temperatura de la carga que estamos enfriando va a ser alta. (Aire o agua que
sale del evaporador) • El sobrecalentamiento en el sistema será alto. • La presión de la succión será más baja de lo normal. • La válvula de expansión suministra demasiado gas refrigerante.
Esta condición se va presentar si se traba nuestra válvula cuando esté abierta y los síntomas en el sistema van a ser:• Retorno de refrigerante líquido al compresor. • El sobrecalentamiento será demasiado bajo.
La presión de la succión será más normal o más alta de la esperada. Pero si tenemos Aire y Humedad atrapados en el sistema tendremos las condiciones para que a nuestro sistema le ocurra lo siguiente, al combinar estos dos elementos y combinándolos a su vez con un gas refrigerante con cloro, por ejemplo el gas R-22 y mediante un proceso químico conocido como hidrólisis*, con esta situación obtendremos ácidos clorhídricos ó ácidos fluorhídricos dependiendo del tipo de gas, además de lodos en el sistema.
*(Descomposición de compuestos químicos por acción del agua)
Esta combinación es letal para los compresores de tipo semihermético y hermético, ya que estos ocasionan fallas prematuras en los motores eléctricos contenidos en el interior, atacando el barniz aislante, al grado de hacerlo fallar hasta que este se vaya a tierra.
En el inicio mencionamos que muchas de las veces se hace el vacío con el propio compresor, ahora revisemos que es lo que le pasa a nuestro compresor si lo hacemos:Para empezar daño el aislante del compresor de manera importante, ya que una de las características que tienen los compresores herméticos y los compresores herméticos de más de 5 HP. es que los motores eléctricos son enfriados por gas refrigerante, así que si los hacemos trabajar sin su medio de enfriamiento, los devanados del motor se van a calentar, y ahí comenzamos a dañar nuestro compresor y apenas estamos poniendo en marcha nuestro sistema. Lo segundo que pasa es que por ley física las bobinas eléctricas producen arcos eléctricos solo por el hecho de que circule una corriente eléctrica a través de ellas cuando se encuentran en una condición de vacío. Como hemos analizado anteriormente no es correcto y no se recomienda hacer vacío con el compresor del sistema, ya que aparte de que no lograremos llegar al vacío correcto, vamos a calentar la bobina del motor y además vamos a dejar muy probablemente alguna de las condiciones descritas anteriormente, que van a ocasionar la falla prematura de nuestro compresor.
Los fabricantes de compresores, no otorgan ningún tipo de garantía, si la falla del compresor fuera ocasionada o derivada de la presencia de humedad en el sistema.Luego entonces tenemos que comprar una bomba de vacío. ¿Cuál es el tamaño correcto? ¿Cómo la voy a seleccionar?, serían las preguntas que nos haríamos para escoger la bomba de vacío que cubra nuestras necesidades.Vamos a escoger la bomba de vacío de acuerdo a las toneladas de refrigeración del sistema, no nos va afectar la longitud del sistema para seleccionar la adecuada, y los fabricantes de las bombas no especifican sus equipos tomando como base que tan largo o corto sea el sistema, no importando si hacemos vacíos en las grandes tiendas de autoservicios o en pequeñas cámaras de refrigeración ya que la velocidad con la que vamos a efectuar el vacío va a depender de varios factores y que algunos de ellos son: Un factor va a ser la altura sobre el nivel del mar a la que hagamos el proceso del vacío, ya que si hacemos un vacío en el Puerto del Callao el tiempo que nos va a llevar hacer nuestro vacío va a ser corto por hacerlo al nivel del mar, y si lo hacemos por ejemplo en la ciudad de Arequipa el tiempo del proceso del vacío será largo, debido a esta ciudad se encuentra a una altura de 2335 metros sobre el nivel del mar.
¿Por qué eliminar la humedad?
º El tubo capilar o válvula de expansión quedarían obstruido por un tapón de hielo.º La posibilidad de oxidación, corrosión y el deterioro del líquido refrigerante seria mucho mayor, el aceite envejecería mas deprisa y el aislamiento se descompondría prematuramente.
¿Por qué eliminar los incondesables?
º Aumento de la presión de condensaciónº La oxidación de los materiales, aumentaría la viscosidad del aceite y por lo tanto se quemarían las válvulas.
Al hacer un buen vació del sistema, se elimina aire (y con el N2 y O2 ), así como la humedad. La relación entre el agua y el vació es muy simple, así como la relación entre la humedad y el vació: cuanto mas baja sea la presión obtenida menor humedad de agua y cantidad de aire en el sistema. Es mas difícil eliminar agua en forma liquida de un sistema que en forma gaseosa.
Para mantener la evaporación tenemos que obtener una presión mas baja que la presión del vapor del agua a la temperatura de trabajo.
TIEMPO DE VACÍO
El tiempo de vacío dependerá de:
º Volumen en m3/h de la bomba de vacíoº Volumen total de los tubos.º Volumen del sistema y tipo del mismo.º Contenido de agua en el sistema.º Si el vació se hace por un solo lado del sistemas o por los dos.
Se tardaría 16 veces mas lograr el vació en un nivel fijado si se usa un tubo de ¼ en lugar de uno de ½ así como el doble de tiempo si el tubo mide 2 metros en lugar de 1 metro. A menudo ,el medidor esta instalado muy cerca de la bomba de vació, donde evidentemente se mide presiones mas bajas.
El contenido de humedad es el parámetro mas variable , y al mismo tiempo es el que mas influye en el tiempo de vacío. El tiempo para lograr el vacío depende pues del sistema y del contenido de agua del mismo.
NIVELES DIFERENTES DE VACIO
Su elección dependerá de:
º Tipo y construcción del sistemaº Grados de impurezaº Tiempo necesario para conseguir el vació
SE PUEDE OBTENER DOS TIPOS DIFERENTES DE VACÍO
º A. 0,05-0,1 mbar vació muy alto (desde 5.-10-2 hasta 10-1 mbar)
º B. 0,5. – 2 mbar (desde 5.-10-1 hasta 2 mbar)
Para lograr el vació entre 5.10-2 hasta 10-1 tardaremos mucho tiempo, y por lo tanto no es muy frecuente, a pesar de que ofrece la mayor seguridad. El grado mas frecuente de vació esta entre 5.10-1 y 2 mbar.
SELECCIÓN DE LAS BOMBAS
Una bomba de vació ha de ser de un tamaño que pueda hacer un nivel de vació en el sistema en un cierto tiempo. Su tamaño ha de ser adecuado para el circuito, una bomba demasiado grande puede hacer un vació en poco tiempo, pero produce formación de hielo. Al evaporar el hielo muy lentamente, tenemos la impresión de haber conseguido el vació deseado. Después de un cierto tiempo, el hielo comenzara a deshelar y evaporara, lo que aumentara la presión y, en consecuencia, encontraríamos otra vez humedad en el circuito. Por el contrario, con una bomba demasiado pequeña tendríamos un tiempo de evacuación demasiado largo.
TAMAÑO DE UNA BOMBA DE VACIÓ PARA TRABAJAR EN PLANTA
No hay ninguna ventaja en utilizar una bomba de gran tamaño en el trabajo de planta , para hacer el servicio requerido una bomba de 5 a 19 m3/h es suficiente. Para unidades mas grandes una bomba de 15 m3/h hará el mismo servicio y tan rápido como una de 85 m3/h
VALOR DEL VACIÓ
El mal funcionamiento de un grupo de refrigeración es debido a la presencia excesiva de humedad e incondesables. La presión residual ha de ser a 0,5 mbar , a la cual corresponde generalmente una cantidad aceptable de humedad. Se puede obtener una presión residual equilibrada tan solo con un sistema de vació capaz de llegar a valores tales como 10-1 hasta 3x10-1, medidos en la boca de aspiración de la bomba.A pesar de esto , y tal y como demuestra algunas experiencias , las bombas de vació con caudales entre 3 y 15 m3/h que se has usado, hace que el tiempo de vació tenga que ser de 10 a 20 minutos , mas largo incluso para obtener el secado total del circuito.
TES DE CAÍDA DE VACIÓ:
Confirmación de que el secado se ha realizado:
Se necesita un vacuómetro , cuando se ha alcanzado la presión de 0,1 mbar hasta 3,0 mbar se ha de continuar durante 10 o 20 minutos el proceso. Cerramos la válvula cerca de la bomba y se observa el vacuómetro, si el sistema continua húmedo o existe una pequeña fuga , el indicador en el medidor se moverá y de este modo indicara una subida de presión en el sistema. Este tipo de test se llama en general test de caída de vació.
CONCLUSIONES
º La última presión óptima a la entrada de la bomba ha de ser de 0,1 hasta 0,3 mbar.
º La presión final equilibrada y estable en el circuito entero ha de ser de 2 o 3 mbar como máximo.
º El tiempo necesario de vació, una vez obtenido el vació previamente indicado, puede ser de 10 a 20 minutos.
RECONOCER LA DIFERENCIA ENTRE FUGA Y EVAPORACIÓN LEYENDO EL VACUOMETRO
Es aconsejable controlar las condiciones del aceite de la bomba de vació después de haber realizado el segundo tes. Si el aceite se ha vuelto de color lechoso quiere decir que existe demasiada agua. Deberemos limpiar la bomba de este aceite húmedo y cambiarlo por aceite seco.
Gas Ballast es el nombre técnico de un dispositivo que se usa en las bombas rotativas de vació. Su propósito es impedir que los vapores condensen dentro de la bomba durante la acción de descarga. El dispositivo de Gas Ballast impide la condensación de vapores en la cámara de compresión de la bomba. Los vapores bombeados solo pueden ser comprimidos hasta su presión de vapor de saturación a la temperatura de la bomba. Si por ejemplo, solamente se bombea vapor de agua a la temperatura de 70ºC únicamente puede ser comprimido hasta 312 mbar. Si se sigue comprimiendo el vapor de agua se condensa sin que la presión aumente. No existe ninguna sobrepresion en la bomba, de manera que no se abre la válvula de descarga, y el agua se queda como agua de la bomba y emulsiona con el aceite de la bomba. Como consecuencia, las características lubrificantes del aceite de la bomba se deterioran muy rápidamente y la bomba puede llegar a agarrotarse si contiene demasiada agua.
El dispositivo de Gas Ballest, que fue desarrollado en 1935 por GAEDE, impide la posible condensación de vapor de agua en la bomba si se actúa de la siguiente forma.
Antes de que se empiece con la compresión, se deja entra en la cámara de compresión el lastre de aire, que es una cantidad de aire exactamente regulada, justo la cantidad que la compresión directa en la bomba haya disminuido a un máximo de 0,1 mbar. Ahora los vapores bombeados pueden ser comprimidos con Gas Ballast antes de que obtengan el punto de condensación. La presión parcial de los vapores de la bomba, de cualquier modo, no tendrían que sobrepasar ciertos valores; ha de ser tan baja que con una compresión con el factor 10, los vapores no puedan condesar a la temperatura de trabajo de la bomba. En el caso que se bombee solamente vapor de agua, este valor critico se llama tolerancia del vapor de agua. Un saludo
Vacío y Carga del Sistema¿Por qué hacer vacío en un sistema de refrigeración?Cuando se realiza el servicio a un sistema de Refrigeración o A/AC esteabsorbe humedad del ambiente, así como también la que contienen losaceites. Esta humedad hay que retirarla. Para eso se despresuriza el sistemaa tal punto que la temperatura de evaporación del agua estaría por debajode la temperatura ambiente, de esta forma se extrae el agua evaporándoladentro del sistema.
¿Qué equipo se debe utilizar?Se debe usar una bomba de vacío la cual es capaz de despresurizar elsistema a casi 1bar logrando que la temperatura de evaporación del aguaesté por debajo de 0° C. No se debe usar un compresor ya que este sólologra un vacío de 1/2 bar. Esto representa una temperatura de evaporacióndel agua de 55°C lo que no permite extraer la humedad del sistema.
ProcedimientoNo realices servicios por las válvulas de los filtros secadores* Utiliza una bomba de vacío adecuada al tamaño del sistema.* Realiza el vacío por las líneas de alta y baja.* La presión de vacío depende de la altura sobre el nivel del mar enque nos encontremos (por cada 1000 pies son 25mm de Hg menos de vacío).* La presión de vacío a nivel del mar es de 750mm de Hg.* Al llegar a la presión se debe esperar de 60 a 120 seg, y la caídano debe ser mayor de 40mm de Hg.
No exageres el tiempo de vacío, se puede evaporar el aceite.* Para la carga de refrigerante utiliza las conexiones para ese fin.* Puedes cargar el refrigerante líquido por la línea de alta o el refrigeranteen estado gaseoso por la línea de succión .* Permite que el gas entre estático por la acción del vacío y la presiónde la bombona, luego enciende la máquina térmica.* No cargues refrigerante líquido por la succión, se podría dañar elcompresor.* Revisa las presiones de alta y baja, de ser posible las temperaturasde condensación y evaporación, y compara en las tablas elcomportamiento termodinámico del gas utilizado.
PROCESO PARA PROBAR, LIMPIAR Y DESHIDRATAR UN SISTEMAMuchos de los técnicos en campo no conocen lo perjudicial que puede ser para el sistema y para la calidad del servicio que ellos mismos brindan, el no hacer el vacío al sistema de la manera correcta, aunado a esto, no tienen la conciencia de las fallas potenciales que se pudieran presentar después de la puesta en marcha del equipo, ocasionando que el técnico regrese por una o varias llamadas de garantía por parte del cliente, y en los casos más graves se requerirá el cambio del compresor.
Muchos de los técnicos que ejecutan el proceso del vacío lo hacen usando otro compresor de refrigeración, que está hecho para bombear gas refrigerante, o lo hacen con el mismo compresor de refrigeración del sistema y habrá que mencionar que, generalmente, no se cuenta con el equipo de medición adecuado para poder saber si se hace el vacío correcto, según el tipo de lubricante con el que se esté trabajando.
Hay que analizar qué es lo que pasa si no se hace el vacío correcto al sistema.Lo primero que ocurre es que se tiene la presencia de gases no condensables en el sistema, éstos ocasionan:1. Que suba la temperatura en el lado de alta presión del sistema.2. Que la válvula de la descarga se caliente más de lo debido.3. Que se formen sólidos orgánicos, que ocasionen fallas en el compresor.
Lo segundo que puede pasar es que se tenga la presencia de humedad en el sistema, ésta ocasiona que 1. Se pueda tener la presencia de hielo en el sistema. Estasituación puede provocar que se tape el elemento de controldel mismo:• Tubo capilar.• Válvula de expansión.2. Esta condición daña partes del compresor.
Si esta humedad se congela en el interior de la válvula de expansión y traba el mecanismo interno, se tienen dos síntomas:1. La válvula de expansión no suministra suficiente gas refrigerante.Esta condición se presenta si se traba la válvula cuando estécerrada y los síntomas en el sistema son:• La temperatura de la carga que se está enfriando es
alta. (Aire o agua que sale del evaporador).• El sobrecalentamiento en el sistema es alto.• La presión de la succión es más baja de lo normal.
2. La válvula de expansión suministra demasiado gas refrigerante.Esta condición se hace presente si se traba la válvula cuando esté abierta y los síntomas en el sistema son:• Retorno de refrigerante líquido al compresor.• El sobrecalentamiento es demasiado bajo.• La presión de la succión es normal o más alta de la
esperada.
Pero si se tienen aire y humedad atrapados en el sistema, se danlas condiciones para que le ocurra lo siguiente: al combinarse estosdos elementos con un gas refrigerante con cloro y flúor, y mediante un proceso químico conocido como hidrólisis7, se obtienen ácidosclorhídricos y/o ácidos fluorhídricos, dependiendo del tipo de gas,además de lodos en el sistema. Esta combinación es letal para loscompresores de tipo hermético y semihermético, ya que ocasionaanomalías prematuras en los motores eléctricos contenidos en elinterior, atacando el barniz aislante, al grado de hacerlo fallar hastaque éste se vaya a tierra.En el inicio se mencionó que, muchas veces, se hace el vacío con elpropio compresor, ahora hay que revisar qué le pasa al compresor si se hace así:Los vacíos a los que se debe llegar son:• 500 micrones si se trabaja con aceite mineral o
aceite alkilbenceno.• micrones si se trabaja con aceite polioléster.
Si durante el proceso, el aceite de la bomba de vacío se tornablanco o toma un aspecto lechoso, lo que se tiene que hacer esgirar un cuarto de vuelta el tapón gas ballast (tapón de lastre) de la bomba de vacío, para que esa humedad que está en el aceite selibere, una vez que el aceite tome su aspecto normal, se vuelve acerrar el tapón gas ballast. No se debe de detener la bomba devacío para no perder el avance del trabajo, en caso de que esteprocedimiento no fuera suficiente, entonces se recomienda detenerel proceso, cambiar el aceite de la bomba, cuando esté caliente,recargar la bomba y continuar.Es recomendable cambiar el aceite de la bomba después de cadavacío mientras esté caliente, ya que, si no se hace, los vacíossubsecuentes serán cada vez más lentos, además que la vida útil dela bomba se reducirá, debido a que se comienzan a oxidar lasválvulas internas, perdiendo éstas el sello.
BOMBA DE VACIO CON MANOMETRO ELECTRONICO DE VACIO
BOMBA DE VACIOMANOMETRO ANALOGICO DE
VACIO
MANOMETRO ELECTRONICO DE
VACIO
BOMBA DE VACIO
En la instalación de cualquier sistema de refrigeración, una de las operaciones más importantes es el vacío en circuito. Objetivo • extracción de la humedad y de otros gases incondensables, no el de
valorar la estanqueidad del sistema.
La medición exacta de la presión de vacío es esencial para determinar si éste es suficiente para garantizar el buen funcionamiento de la máquina. Se considera un buen vacío una presión absoluta de unos pocos mbar, concretamente lo más cercano a 0 mbar.
No todos los manómetros o vacuómetros son adecuados para la medición del vacío. Cabe distinguir entre manómetros de presión absoluta y de presión relativa.Los medidores de presión absoluta son los únicos instrumentos que miden con exactitud el vacío porque, independientemente de su resolución, su referencia es el vacío absoluto y la lectura que toman no depende de la presión atmosférica, la cual puede variar bastantes milibares en función del día.
El analizador de refrigeración testo 560, con sensor de presión absoluta, mide el vacío con un error máximo de 1 mbar y no le afecta la presión atmosférica. La fiabilidad que ofrece en lecturas de vacío de unos pocos milibares, y su visualización en una pantalla digital, lo convierten en una herramienta imprescindible para asegurar una buena evacuación.
Los analizadores de frío que miden el vacío con un sensor de presión relativa, sólo le ofrecerán una medición aproximada del mismo y aunque es suficiente para algunas instalaciones, no se deberá tomar como una medida de referencia.
