MODULO 2 > ELEMENTOS DEL CIRCUITO FRIGORÍFICO

ÍNDICE

2.0>

2.19>

VISIÓN GENERAL DEL CIRCUITO FRIGORÍFICO

2.1> EVAPORACIÓN 2.2> COMPRESOR 2.3> CONDENSADOR 2.4> EXPANSOR 2.5> GASES REFRIGERANTES 2.6> VISOR DE LÍQUIDO 2.7> FILTRO DESHIDRATADOR 2.8> DEPÓSITO DE LÍQUIDO 2.9> DEPÓSITO ANTI-LÍQUIDO 2.10> VÁLVULAS ANTI-RETORNO 2.11> VÁLVULAS DE SERVICIO 2.12> ANTI-VIBRATORIOS Y SILENCIADORES 2.13> ELECTROVÁLVULAS O SOLENOIDES 2.14> PRESOSTATOS 2.15> TERMOSTATOS 2.16> SEPARADOR DE ACEITE 2.17> TUBERÍA FRIGORÍFICA 2.18> ACEITE

OTROS ELEMENTOS NOTA: Los contenidos de este capítulo se acompañan de animaciones y videos explicativos que encontrarás en el CD del curso.

2.0> VISIÓN GENERAL DEL CIRCUITO FRIGORÍFICO

2.0.0 > INTRODUCCIÓN

El proceso de enfriamiento tiene como fin extraer calor de una sustancia que llamaremos foco frío que se encuentra a baja temperatura siendo generalmente aire o agua, cediéndola posteriormente a otra sustancia que llamamos foco caliente con temperatura más alta que el foco frío.

Para conseguir todo esto necesitamos un equipo frigorífico, siendo el sistema más usado el ciclo frigorífico por compresión mecánica, también llamado ciclo de compresión de vapor.

En este primer contacto con el ciclo frigorífico vamos a establecer las pautas para poder llegar a asimilar lo que ocurre en cada momento del propio circuito. Conviene aclarar que es el sistema más extendido, pero no el único. En la actualidad tenemos posibilidad de obtener frío por otros sistemas que desarrollaremos más adelante.

Para facilitar la comprensión de este tema empezaremos por un circuito frigorífico básico y teórico, según vaya avanzando el curso se irá modificando este circuito frigorífico hacia el modelo real con la adición de nuevos elementos. Las afirmaciones que se realizan en este tema no deben tomarse como verdades absolutas, pues poco a poco se le irán añadiendo conceptos que las modificarán.

2.0.1 > CONCEPTO FUNDAMENTAL Lo primero que debemos tener claro es que las máquinas frigoríficas, al contrario que una caldera o un calentador del tipo que sea, no son capaces de dar frío. Ya vimos en los primeros conceptos del curso que el frío como tal no existe, sino que se trata de la ausencia de calor. Por lo tanto, no existen equipos para producir frío, sino que se trata de elementos que consiguen restar calor a los ambientes donde los instalamos.

Siempre que hablemos de maquinaria frigorífica debemos tener muy claro que las máquinas frigoríficas no producen el frío, sino que lo que van a hacer es cambiar el calor de sitio, siendo el modo correcto de entender los equipos frigoríficos como cambiadores de calor. Solamente lo cambian de sitio y su mérito principal consiste en conseguir restar calor en una zona en la que hay poco calor (foco frío) y cederlo a otra en la que hay más calor (foco caliente).

Ejemplo: El circuito frigorífico al que más acostumbrados estamos es una simple nevera doméstica. En este caso es sencillo entender que el circuito frigorífico no hace otra cosa que extraer el calor de los alimentos que introduzcamos en su interior y expulsarlo a nuestra cocina, razón ésta de que en las cocinas siempre tengamos algo más de calor que en el resto de la casa.

Si queremos podemos hacer una prueba con nuestra nevera. Consiste en introducir un alimento caliente en el interior de la nevera. Ésta se pondrá en marcha y se mantendrá funcionando durante un largo periodo de tiempo. El circuito frigorífico tiene una capacidad de enfriamiento constante y le llevará un rato conseguir sacar del interior de la nevera todo el calor que hemos introducido con el alimento caliente, pero si nosotros introducimos el mismo alimento frío la nevera tardará muy poco en dejar de funcionar porque sólo debe bajar la temperatura del aire que entró en el interior de la nevera.

2.0.2 > RENDIMIENTO DEL CIRCUITO FRIGORÍFICO

Cuando hablamos de rendimiento en cualquier tipo de máquina convencional, nos referimos a la relación entre la energía que consume y la energía que finalmente transmite o genera. Algunos ejemplos son:

Un electrodoméstico eléctrico cualquiera, que tiene una potencia de 800 vatios. Si miramos su consumo veremos que consume siempre más de 800 vatios, pues siempre tenemos pérdidas. La forma más degradada de energía es la energía térmica. Cuando tenemos pérdidas, en la mayoría de los casos, termina por convertirse en un aumento de temperatura. Las bombillas de 60 vatios de consumo eléctrico no transforman toda la energía en luz sino que gran parte se transforma en calor. Las calderas de combustión pueden llegar a tener rendimientos cercanos al 95% de la energía que tiene el combustible que queman, pero nunca llegan al 100% pues siempre hay pérdidas.

Un electrodoméstico eléctrico cualquiera, que tiene una potencia de 800 vatios: Si miramos su consumo veremos que consume siempre más de 800 vatios, pues siempre tenemos pérdidas. La forma más degradada de energía es la energía térmica. Cuando tenemos pérdidas, en la mayoría de los casos, termina por convertirse en un aumento de temperatura. Las bombillas de 60 vatios de consumo eléctrico no transforman toda la energía en luz sino que gran parte se transforma en calor. Las calderas de combustión pueden llegar a tener rendimientos cercanos al 95% de la energía que tiene el combustible que queman, pero nunca llegan al 100% pues siempre hay pérdidas. En el circuito frigorífico lo que ocurre es que solamente tenemos una serie de elementos de apoyo para que nuestro cambiador de calor (circuito frigorífico) funcione: un compresor y dos ventiladores, siendo su consumo muy pequeño. Pero si utilizamos el mismo baremo que el utilizado para cualquier otro aparato, obtendríamos que por cada vatio consumido podemos obtener más de un vatio, siendo esto físicamente imposible pues el movimiento continuo no existe. Por ejemplo, un equipo frigorífico que consume 800 vatios puede producir 1800 vatios de calor, pero esto es debido a que nuestro equipo, como dijimos anteriormente, no produce los 1800 vatios, solamente los transporta del sitio en el que se encuentra a otro que a nosotros nos interesa.

Debido a que son cambiadores de calor y para que no exista error con respecto a las demás máquinas existentes, la máquinasria frigorífica no indica valores de rendimiento, indicando en cambio el " Coeficiente de Eficiencia Energético" que nos indica por cada unidad de energía consumida cuánta energía nos cede realmente nuestro equipo al ambiente que vamos a climatizar.

El C.E.E. de las máquinas que actualmente se comercializa es muy alto, alrededor de 3 y nos indica que por cada vatio que consume la máquina nos cede 3 vatios, siendo esta la razón principal de la rápida expansión que están teniendo estos sistemas para la climatización de viviendas en países donde la energía está sufriendo un constante aumento de precio. 2.0.3 > PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Vamos a completar un circuito frigorífico básico para lo que iremos añadiendo progresivamente todos los elementos que sean necesarios.

2.0.3.1> Evaporación Los circuitos frigoríficos tienen como principal función el enfriamiento de los locales. Por eso y, basándonos en lo visto en el capítulo de los cambios de estado, vemos que de todo el ciclo de cambios de estados de la materia el que nos interesa en este caso es la evaporación porque es

el único paso en el que los fluidos, si sus condiciones de presión y temperatura son propicias, son capaces de robar energía para conseguir su cambio de estado. Las condiciones necesarias para que la evaporación de fluido sea más sencilla son presiones bajas, sitio para alojar el refrigerante cuando éste pase a estado vapor y un foco al cual robarle toda la energía latente de vaporización necesaria para esa sustancia ( foco éste que sufrirá un enfriamiento). EJEMPLO de condiciones propicias para el cambio de estado: Si tenemos una cantidad de agua en una botella y la queremos pasar a estado vapor la forma de facilitarle los tres condicionantes sería:

Presión Baja: Cerramos la botella y sacamos constantemente el aire de la misma bajando la presión interior. Sitio: La botella tendrá que ser grande. Si fuese muy pequeña al líquido le costaría mucho poder evaporarse, pues al evaporarse ocupa un espacio muy superior aumentando mucho la presión interna. Foco de energía: Aplicamos calor mediante una llama a las paredes de la botella para que pueda absorber el agua el calor aplicado.

El agua, como otros fluidos, tiene un punto de ebullición muy alto. En el caso del agua el punto de ebullición está en 100ºC en condiciones normales de presión. Tendríamos que conseguir un vacío muy grande para que con un foco de energía pequeño fuese capaz de cambiar de estado. Para solucionar este problema y que el foco de energía no tenga que producir grandes temperaturas, lo que hacemos es utilizar otros fluidos con un punto de ebullición más bajo. Los refrigerantes para este uso tienen un punto de ebullición en condiciones normales de -40ºC, lo que indica que con las condiciones normales de una atmósfera el fluido refrigerante cuando alcanza temperaturas superiores a -40ºC comienza a hervir produciéndose el cambio de estado.

La forma más sencilla de conseguir el enfriamiento de un recinto mediante la evaporación de un gas refrigerante consiste en hacer el montaje que se ve en la siguiente figura:

MONTAJE DE REFRIGERADOR CON SALIDA A LA ATMÓSFERA

Con la botella cerrada: En el interior de la botella las condiciones no permiten que éste cambie de estado, pues aunque sí tiene un foco de calor al que robar energía (en este caso el aire que se encuentra alrededor de la botella) las otras condiciones no se cumplen, pues no tenemos sitio para que el refrigerante quepa en estado gaseoso dentro de la botella y tampoco las

condiciones de presión en el interior de la botella son bajas (dentro de la botella tenemos una presión de aproximadamente 7 bar si se tratase de un refrigerante r22).

Con la botella abierta: El refrigerante sale de la botella en estado líquido. Hacemos que salga a un tubo de sección amplia que en su final está en contacto con la atmósfera. Ahora sí se cumplen todos los condicionantes:

Presión Baja: El tubo está en contacto con la atmósfera. Como la presión de la atmósfera está establecida en 0 bar y en el interior de la botella eran 7 bar hemos bajado la presión del refrigerante 7 bares.

Sitio: El tubo es de sección suficientemente amplia como para albergar el refrigerante que cambia de estado y al estar abierto a la atmósfera el refrigerante en estado gaseoso puede salir libremente.

Foco de energía: El refrigerante a través de las paredes del tubo roba energía al ambiente en el que se encuentra consiguiendo que la temperatura descienda.

Hemos conseguido enfriar el ambiente mediante la evaporación de un refrigerante, por eso al tramo de tubo donde ocurre este proceso le llamamos evaporador. Este sistema es efectivo pero terriblemente caro pues el refrigerante que evaporamos lo tiramos a la atmósfera y además el refrigerante es muy contaminante, ya que daña la capa de ozono. Tendremos entonces que añadir más elementos a nuestro circuito para conseguir un funcionamiento cíclico que no requiera intervención ninguna en un funcionamiento continuo.

2.0.3.2> Compresión A la salida del evaporador nos encontramos con que el refrigerante se encuentra en estado gaseoso y está a baja presión. Nuestra intención es devolver el refrigerante a la botella de donde salió, pero recordemos que ésta se encontraba a una presión muy alta, por tanto debemos conseguir que tenga otra vez las mismas condiciones de presión que tenía cuando salió de la botella.

El elemento que necesitamos para aumentar la presión es un compresor, pues ellos son capaces de aumentar la presión de los gases. Tengamos siempre presente que los compresores solamente pueden comprimir gases, nunca líquidos. Si en algún momento llegasen partículas de líquido podrían causarle daños irreparables. El montaje correcto, si lo añadimos al circuito que teníamos antes, sería el que se observa en la figura:

MONTAJE DE COMPRESOR EN LA SALIDA DEL EVAPORADOR

El compresor se encargará de absorber los gases que salen del evaporador y, mediante un sistema mecánico, eleva la presión. A la a salida del compresor tenemos refrigerante a alta presión, pero su estado sigue siendo totalmente gaseoso. Si estos gases a alta presión los introducimos en la botella en muy poco tiempo la botella estaría llena. Recordemos que el refrigerante en estado gaseoso ocupa muchísimo más espacio que el mismo en estado líquido. Con el compresor hemos conseguido la finalidad que buscábamos, pero como pretendemos introducirlo nuevamente en la botella vemos que necesitamos más elementos para poder completar el recorrido.

2.0.3.3> Condensador Necesitamos cambiar de estado los gases del refrigerante a alta presión que salen del compresor. Sabemos que para producir cambios de estados en una sustancia tenemos que cumplir una serie de condiciones.

Las condiciones necesarias para que la condensación de un fluido sea más sencilla son presiones altas, carencia de sitio para que la sustancia siga en estado gaseoso y un foco al que ceder la energía latente de condensación (este foco sufrirá un calentamiento).

EJEMPLO de condiciones propicias para el cambio de estado: Si tenemos una cantidad de vapor de agua en un recipiente y queremos pasar éste a agua en estado líquido la forma de facilitarle los tres condicionantes sería:

Presión Alta: Reducimos el espacio que ocupaba el vapor introduciendo más vapor en el mismo recipiente. Sitio: El recipiente tendrá que ser pequeño pues al tener poco espacio el vapor pierde su capacidad de movimiento. Tenemos que hacer lo posible para que ocupe menos espacio, o sea para que se condense. Foco de energía: Aplicamos una corriente de aire al exterior del recipiente que contiene el vapor para que pueda ceder más fácilmente la energía y complete su cambio de estado.

La forma más sencilla de conseguir la condensación de un gas refrigerante consiste en hacer el montaje que se ve en la figura:

MONTAJE DE REFRIGERADOR COMPLETO SIN EXPANSOR

El refrigerante sale del compresor en estado gaseoso, lo conducimos a un tubo de sección pequeña, que está en contacto con un elemento al que podemos ceder energía:

Presión Alta: El compresor fuerza constantemente la entrada de más refrigerante a la zona de condensación aumentando la presión.

Sitio: El tubo es de sección demasiado pequeña como para albergar el refrigerante que sale del compresor obligándole a cambiar de estado, además las condiciones de presión le obligan aún más.

Foco al que ceder energía: El refrigerante a través de las paredes del tubo cede energía al ambiente en el que se encuentra consiguiendo que la temperatura aumente.

Hemos aumentado la temperatura de la zona donde se alberga el condensador, y en el interior del tubo hemos conseguido condensar el refrigerante por eso a este tramo le llamamos "El condensador". Aunque ya tenemos completado el cambio de estado y la presión es alta, no podemos introducir directamente este refrigerante dentro de la botella de la que salió, pues la presión a la que elevamos el refrigerante para poder condensarlo es opuesta a la presión baja que necesitamos en el evaporador. Si a través del interior de la botella se ponen en contacto la entrada del evaporador y la salida del condensador las presiones se igualarían dejando de funcionar el circuito al eliminar uno de los condicionantes más importantes para los cambios de estado que es el valor correcto de presión.

2.0.3.4> Expansor Para estabilizar el funcionamiento del equipo necesitamos un elemento que se encargue de mantener constante el desequilibrio de presiones existente entre el condensador y el evaporador, regulando el paso de refrigerante entre el lado de alta presión y el de baja presión.

El expansor consiste en un elemento que genera una pérdida de carga muy grande y ejerce una gran oposición a la circulación del fluido refrigerante. Los elementos utilizados para producir esta pérdida de carga puede ser cualquier elemento capaz de restringir el paso del refrigerante. Es importante subrayar que los expansores solamente son válidos cuando el refrigerante es líquido, si lo que llega al expansor es refrigerante en estado gaseoso podría circular sin ningún problema, pues lo único que harían sería aumentar su velocidad en ese punto para poder pasar sin sufrir restricciones en la circulación. Más adelante veremos cómo asegurarnos de que el refrigerante llega en estado líquido al expansor.

EJEMPLO de restricción: El expansor actúa de igual forma que si en una carretera de varios carriles tenemos un accidente que interrumpe la circulación por todos excepto uno. El punto del accidente (expansor) delimita dos zonas cuya saturación de tráfico (presión) es opuesta. Antes del accidente se produce un atasco de coches que mantienen la carretera colapsada de coches (presión alta), pero los vehículos que superan el punto del accidente circulan libremente porque apenas hay coches (presión baja). Una vez hemos colocado el expansor ya tenemos el circuito frigorífico completo y perfectamente diseñado para que pueda funcionar de forma cíclica sin necesidad de que tengamos que aportar refrigerante periódicamente. En el diseño se suele ajustar el funcionamiento para que no sea necesaria la botella en la que acumulamos el líquido, siendo sustituida por un pequeño depósito para el líquido.

CIRCUITO FRIGORÍFICO COMPLETO CON EXPANSOR Y BOTELLA

El gráfico queda como vemos en la siguiente, que nos permite ver esquemáticamente el montaje de un circuito frigorífico básico teórico con la delimitación de presiones existentes.

2.1> EVAPORADOR

2.1.0 > INTRODUCCIÓN El evaporador es, como su nombre indica, donde se producirá la evaporación del refrigerante, siendo sus condiciones internas las siguientes: baja presión, tubería de sección amplia y contacto con un foco al que poder extraer energía. Todas estas condiciones le hacen mucho más fácil al refrigerante el completar el cambio de estado. Pero en este capítulo vamos a razonar lo que va ocurriendo por el interior del circuito frigorífico como si nosotros fuésemos acompañando al refrigerante en su recorrido. Toda la energía que absorbamos en el evaporador tendrá que ser posteriormente cedida en el condensador.

EVAPORADOR DE NEVERA DOMÉSTICA

2.1.1 > FUNCIONAMIENTO TEÓRICO Y PRÁCTICO En el interior del evaporador la temperatura del fluido refrigerante se mantiene por debajo de la temperatura de la fuente de calor (foco frío), de esta manera el calor fluye desde el foco frío al refrigerante, propiciando la evaporación de éste y la bajada de temperatura del local en el que se encuentre el evaporador.

Funcionamiento Teórico: Como punto de partida diremos que durante el recorrido que el refrigerante realiza por el interior del evaporador, lo único que le va a ocurrir es que va a cambiar su estado, o lo que es lo mismo que el refrigerante desde que entra en el evaporador hasta que sale de él no modifica su temperatura, siendo ésta constante durante todo el recorrido. Esto es así porque toda la energía que el refrigerante absorbe al foco frío solamente sirve para que éste modifique su estado, lo que nos indica que el único calor que nuestro refrigerante tiene que absorber es calor de tipo latente.

Funcionamiento Práctico: El refrigerante llega al evaporador tras atravesar la válvula de expansión que delimita las dos presiones existentes en el circuito. El refrigerante que entra en el evaporador debe encontrar las tres condiciones que le favorecen su cambio de estado, que son:

Baja presión: La bajada de presión viene dada por dos causas:

La válvula de expansión es una obstrucción al paso del refrigerante tan grande que solamente deja pasar una pequeña cantidad de refrigerante, cantidad ésta que es insuficiente aunque se evapore para llegar a producir la sobrepresión del evaporador.

El compresor está continuamente eliminando el refrigerante que se evapora evitando que la presión aumente por esta razón.

Sitio amplio: El sitio amplio lo proporciona la sección de tubería que en esta zona siempre es de mayor tamaño que en el condensador.

Foco al que robar energía: En este caso el foco al que robamos energía es el local en el que se encuentra el evaporador, siendo éste (el loca) el que sufrirá una bajada térmica.

Todo este calor latente que hemos robado al local produce un aumento en el nivel energético del refrigerante. Esta energía tendrá que ser cedida posteriormente cuando el refrigerante llegue al condensador.

2.1.2 > FASES DEL RECORRIDO

Aunque en el evaporador no existan partes diferenciadas, pues es un recorrido uniforme de tubo, nosotros vamos a distinguir varias partes teniendo en cuenta el cambio de estado del refrigerante

El evaporador recibe el refrigerante en estado líquido a baja presión y baja temperatura, pues como veremos después este refrigerante se enfrió en el condensador.

Las condiciones del evaporador son óptimas para propiciar el cambio de estado.

Nada más salir del expansor el refrigerante intenta evaporarse robando energía al expansor y a las tuberías que conforman el evaporador. Si el expansor no está dentro del local que queremos climatizar, debemos aislarlo para evitar perdidas de energía. Progresivamente las moléculas que forman el refrigerante empiezan a robar energía del ambiente produciendo dentro de las tuberías la formación de vapor de refrigerante. Durante el recorrido el cambio de estado es progresivo produciéndose al final del recorrido la completa transformación del refrigerante en gas que puede ser fácilmente comprimido sin causar daños al compresor.

Condiciones de trabajo del evaporador sobre un circuito completo (Tramo comprendido entre 1 y 2)

2.2> COMPRESOR

2.2.0> INTRODUCCIÓN

El compresor en el circuito frigorífico. El compresor es el corazón del circuito frigorífico. Su función principal es la de mover el refrigerante. Es el encargado de generar el desequilibrio de presiones entre las dos partes del circuito (mientras que el compresor esté funcionando). Las dos partes del circuito en relación con la posición de las tomas del compresor son: una zona de baja presión, que es de donde aspira el compresor y otra zona de alta presión, que es donde descarga el compresor. El compresor está compuesto por dos partes principales que son:

El elemento motor. Es el encargado de producir el movimiento giratorio que a través de un eje se transmite al elemento compresor. El elemento compresor. Es donde se produce la compresión de los gases, mediante distintos sistemas que aprovechan el movimiento del eje del motor para producir la compresión. Los distintos sistemas de comprensión se detallarán más adelante, aunque el más extendido es el compresor alternativo. El sistema que utilicen para producir la comprensión es el que da nombre al tipo de compresor. En ocasiones es difícil delimitar cada una de estas dos partes, pues están unidas íntimamente para mejorar su funcionalidad.

COMPRESOR HERMÉTICO ALTERNATIVO

2.2.1> FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR En el compresor los vapores que salen del evaporador son comprimidos elevando su presión. Por efecto de esta compresión tendremos un aumento de la temperatura. Una vez que el compresor termina la fase de compresión envía el gas refrigerante a la zona de descarga donde seguiremos teniendo refrigerante en estado gaseoso pero a alta presión y con un aumento de temperatura que dependerá del tipo de compresor utilizado y de la calidad del mismo. Además del aumento de temperatura que se produce al reducir el volumen del refrigerante, también existe un aumento de temperatura por rozamientos internos que veremos en el siguiente apartado. Los compresores convencionales solamente están preparados para realizar la compresión de gases no pudiendo trabajar con líquidos. Si esto sucediera se produciría el golpe de líquido que veremos más adelante.

2.2.2> PÉRDIDAS NO DESEADAS Siendo los compresores elementos mecánicos que transforman la energía en trabajo, es sabido que siempre que tenemos una transformación energía - trabajo tenemos también un elemento no deseado como producto de la transformación que son las pérdidas en otras formas de energía que no son la que nosotros pretendemos obtener. EJEMPLO de pérdidas no deseadas: Si tenemos una bombilla incandescente ( bombillas tradicionales de filamento), la bombilla consumirá una energía, pero no toda la energía pasará a convertirse en luz, que es lo que nosotros esperamos de una bombilla, sino que también tendremos unas pérdidas no deseadas que en este caso se traducen en energía térmica, que provoca un calentamiento de la bombilla y del local en el que ésta se encuentre. En nuestro caso no toda la energía que consume el compresor se traduce en un trabajo de compresión, sino que también tenemos pérdidas en forma de calor. Este calor está producido en su mayoría por rozamiento de elementos mecánicos estando localizado el mayor rozamiento en los órganos de compresión ( pistones, rodetes, etc.) que comprimen el refrigerante. EJEMPLO de pérdidas térmicas por comprensión: Todos alguna vez hemos inflado una rueda de la bicicleta con una bomba de mano, notando que el cuerpo de la bomba de la bicicleta aumenta de temperatura cuando nosotros damos varias emboladas aumentando más si el bombeo es más rápido. En un compresor la velocidad suele ser de alrededor de 2500 emboladas por minuto (en compresores alternativos normales), lo que se traduce en un aumento significativo de la temperatura del propio compresor, de igual manera que el calentamiento se transmite por todo el compresor no sólo en los pistones. También parte del calor producido en la compresión se transmite al gas que estamos comprimiendo con lo que la temperatura del gas refrigerante a la salida del compresor habrá aumentado su nivel energético al absorber parte del calor sensible producido en la compresión.

Condiciones de trabajo del compresor en el circuito completo (tramo comprendido entre puntos 2 y 4)

2.3> CONDENSADOR

2.3.0> INTRODUCCIÓN

El condensador es, como su nombre indica, donde se producirá la condensación del refrigerante, siendo sus condiciones internas de alta presión, tubería de sección pequeña y contacto con un foco al que poder ceder calor. Todas estas características permiten al refrigerante completar el cambio de estado, pero en este capítulo vamos a razonar lo que va ocurriendo por el interior del circuito frigorífico tal y como si nosotros fuésemos acompañando al refrigerante en su recorrido. Teóricamente, la energía que cede el condensador debería ser proporcional a la energía que absorbió en el evaporador.

Batería condensadora por aire

2.3.1 > FUNCIONAMIENTO TEÓRICO Y PRÁCTICO Funcionamiento Teórico: Como punto de partida diremos que durante el recorrido que el refrigerante realiza por el interior del condensador lo único que le va a ocurrir es que va a cambiar su estado, o lo que es lo mismo que el refrigerante desde que entra en el condensador hasta que sale de él no modifica su temperatura, siendo ésta constante durante todo el recorrido. Esto es así porque toda la energía que el refrigerante cede al foco de cesión térmica (aire o agua normalmente) solamente sirven para que éste modifique su estado, lo que nos indica que el único calor que nuestro refrigerante tiene que ceder es calor de tipo latente.

Funcionamiento Práctico: El refrigerante llega al condensador empujado por el compresor, pero éste además de aumentar su presión, como vimos anteriormente, también aumenta su temperatura por dos motivos:

Por efecto de la propia compresión. Al reducir el volumen del refrigerante tendremos un aumento de la temperatura. Por rozamientos internos de las partes mecánicas del compresor (pérdidas no deseadas).

Todo este calor sensible producido en la compresión se traduce en un aumento en el nivel energético de nuestro refrigerante. Esta energía tendrá que ser cedida en primer lugar para posteriormente poder ceder la energía latente del refrigerante consiguiendo su cambio de estado pasando a líquido.

2.3.2 > FASES DEL RECORRIDO Aunque en el condensador no existan partes diferenciadas, pues es un recorrido uniforme de tubo, nosotros vamos a distinguir varias partes teniendo en cuenta el tipo de calor que estamos cediendo en cada una de ellas.

PARTES SEGÚN EL RECORRIDO DEL CONDENSADOR

El condensador recibe el refrigerante en estado gaseoso a alta presión y alta temperatura. Se suma el calor latente absorbido en el evaporador más el calor sensible absorbido durante la compresión.

Las condiciones del condensador no son propicias para mantenerse en estado gaseoso pues tenemos alta presión, espacio reducido (tuberías finas) y existe contacto del condensador con una fuente térmica que se encuentra a menor temperatura que el refrigerante que circula por el interior de la tubería a la cual es fácil ceder energía.

Durante el primer tramo del condensador cedemos el calor sensible que el refrigerante absorbió durante la compresión. Con esta cesión de energía lo que conseguimos es bajar la temperatura del refrigerante pero el estado se mantiene todavía gaseoso.

Durante el segundo tramo del condensador cedemos gran cantidad de energía que corresponde con el calor latente que el refrigerante absorbió en el evaporador cuando las condiciones eran propicias para pasar a estado gaseoso. Durante este largo recorrido el refrigerante va cediendo toda la gran cantidad de energía que necesita perder para cambiar de estado y durante el recorrido el estado se va modificando, pasando el vapor progresivamente a vapor saturado y finalmente llegando a licuarse, obteniéndose al final del recorrido refrigerante en estado líquido.

Durante todo el proceso de transformación se produce un aumento constante de la temperatura del foco al que cedemos la energía el cual quedará más caliente.

Para que este proceso se pueda completar el tamaño del condensador tiene que ser mayor que el del evaporador. Aproximadamente suelen ser un 30% más grandes, pues de no ser así no tendríamos recorrido material para que se produzcan las fases indicadas para el cambio de estado.

Para poder condensar correctamente debe haber 10ºC de diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante y el medio al que estemos cediendo el calor (elemento condensante).

EJEMPLO de funcionamiento: El condensador tiene la función de poner en contacto los gases que provienen del compresor con un medio capaz de licuarlo.

La primera parte del condensador tiene la función de quitar el calor sensible captado en el proceso de compresión. Suponiendo que el condensador lo dividamos en 6 partes, aproximadamente una sería necesaria para eliminar toda la energía recogida.

La segunda parte del condensador se produce cuando llegamos a la temperatura de condensación y ya no podemos enfriar sin condensar previamente. El proceso de condensado ocupa gran parte del intercambiador pues la extracción del calor latente es lenta, ya que supone una cantidad de energía muy grande. De las 6 partes en que habíamos dividido el recorrido este proceso ocuparía las cuatro partes siguientes.

La tercera parte sería el grado de subenfriamiento que veremos más adelante. Por ahora nos basta saber que ocuparía la parte que nos queda de las 6 en que dividimos imaginariamente nuestro condensador. 2.3.3 > CONDICIONES MÍNIMAS Si el condensador fuera demasiado grande no tendríamos suficiente presión de alta y no podríamos empujar el líquido hacia el evaporador.

La presión ideal de condensación es la mínima que podamos mantener todo el año.

Es importante que el medio condensante se mantenga siempre constante, pues si en algún momento cesara aumentaría la presión de condensación y la temperatura.

Condiciones de trabajo del condensador en el circuito completo

2.4> EXPANSOR

2.4.0> INTRODUCCIÓN

El elemento expansor es el encargado de mantener la diferencia de presiones que genera el compresor. Este elemento tiene como finalidad regular el paso de refrigerante al evaporador. Hay que tener presente que su única función es generar una pérdida muy grande de carga (obstrucción a la circulación del refrigerante) en el recorrido que hace el refrigerante a lo largo del circuito.

El funcionamiento genérico de todos los expansores consiste en un elemento que, por su reducido diámetro, provoca una caída de presión, necesaria para la evaporación.

Al tener que pasar el fluido refrigerante por una sección pequeña y debido a que el refrigerante se encuentra en estado líquido (con lo que le afecta en mayor medida la fricción contra el elemento expansor que se encuentra obstruyendo el paso) se produce una gran pérdida de carga y por lo tanto una reducción de presión a la salida del expansor.

Válvula de expansión automática con línea de equilibrio

2.4.1> PARÁMETROS DE REFERENCIA Como valores de referencia entre los que tendremos que conseguir que funcione cualquier equipo para la climatización, independientemente del sistema de expansión utilizado, son:

EVAPORADOR: El paso de refrigerante tendrá que ser la cantidad justa para que la temperatura de evaporación del refrigerante (con su equivalente de presión) esté comprendida entre 3 y 5ºC por encima de 0ºC, para evitar que se pueda producir la congelación del agua condensada del ambiente. Sabemos que siempre la congelación se produce en el evaporador, por estar éstos mas fríos que el aire ambiente.

CONDENSADOR: La restricción de paso del refrigerante en el expansor debe provocar una temperatura en el condensador (con su equivalente en presión) que será como mínimo de 10 a 15 ºC por encima de la temperatura ambiente a la que se encuentre sometido el condensador.

Condiciones de trabajo del expansor en el circuito completo

2.5> GASES REFRIGERANTES

2.5.0> INTRODUCCIÓN

La carga de refrigerante es primordial, pues si no introducimos el refrigerante adecuado nuestra máquina no será más que un conjunto de tuberías y ventiladores sin sentido. Toda máquina debe funcionar con la cantidad de refrigerante que el fabricante indica, pues si hubiera diferencia en la misma, tanto por defecto como por exceso podría sufrir daños nuestro equipo frigorífico.

Refrigerante es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Todas las sustancias producen enfriamiento al aprovechar la gran cantidad de energía necesaria para cambiar de estado.

Partiendo de esta afirmación podemos decir que cualquier sustancia es candidata a ser refrigerante, pero por sus condiciones físicas algunas son más interesantes que otras. La más sencilla de entender es el propio agua. Si nos empapamos en agua y nos ponemos en contacto con el aire para facilitar su evaporación nuestra temperatura baja (sistema de enfriamiento por sudoración), pero conseguir que en condiciones normales de presión y temperatura esto ocurra de forma masiva como para producir frío es difícil, pues el punto de ebullición del agua es muy alto. Desecharemos por esta razón aquellas sustancias que tienen un punto de ebullición muy alto. Además no cualquier refrigerante se adapta a las condiciones de trabajo que nosotros le impongamos. Los fluidos refrigerantes deben tener ciertas propiedades termodinámicas, de tal manera que condensen y evaporen a las temperaturas (presiones) adecuadas, para lograr el objetivo de un óptimo funcionamiento en la máquina que los utilice.

Ejemplo: Un fluido puede condensar a mayor temperatura cuando se eleva su presión, pero los compresores no pueden alcanzar cualquier presión. Los condensadores y evaporadores no deben trabajar con sobrepresiones ni depresiones elevadas respectivamente.

TABLA DE PRESIÓN - TEMPERATURA

2.5.1> CARACTERÍSTICAS MÍNIMAS DE LOS REFRIGERANTES Un refrigerante ideal debe cumplir las siguientes propiedades:

Ser químicamente inerte hasta el grado de no ser inflamable, ni tóxico, ni explosivo, tanto en estado puro como cuando esté mezclado con el aire en determinada proporción.

No reaccionar desfavorablemente con los aceites o materiales empleados en la construcción de los equipos frigoríficos.

No reaccionar desfavorablemente con la humedad, que a pesar de las precauciones que se toman aparece en toda instalación.

Su naturaleza será tal que no contamine los productos almacenados en caso de fuga.

El refrigerante ha de poseer unas características físicas y térmicas que permitan la máxima capacidad de refrigeración con la mínima demanda de potencia.

La temperatura de descarga de cualquier refrigerante siempre disminuye a medida que baja la relación de compresión. Por lo tanto deseamos que la temperatura de descarga sea la más baja posible para alargar la vida del compresor.

El coeficiente de conductividad conviene que sea lo más elevado posible para reducir el tamaño y coste del equipo de transferencia de calor.

La relación presión-temperatura debe ser tal que la presión en el evaporador para la temperatura de trabajo sea superior a la atmosférica, para evitar la entrada de aire y de humedad en el sistema en caso de fuga.

Temperatura y presión crítica. Lógicamente el punto de congelación debe ser inferior a la temperatura mínima de trabajo.

Finalmente ha de ser de bajo precio y fácil disponibilidad.

2.5.2> LOS REFRIGERANTES MÁS UNIVERSALES Los fluidos halogenados ( CFC's ) obtenidos sintéticamente por halogenación de hidrocarburos saturados, presentan las mejores propiedades ya que trabajan en las temperaturas y presiones adecuadas para esta aplicación, no son tóxicos, ni inflamables. En esa búsqueda por encontrar fluidos de fácil evaporación aparece la marca DuPont que sacó al mercado sus gases refrigerantes llamados Freón, siendo los pioneros en la fabricación de gases para la refrigeración. Aunque fueron desarrollados en 1930 como fluidos de trabajo para sistemas frigoríficos de compresión mecánica, con posterioridad comenzaron a emplearse en otros usos como sprays, aislamientos, industria química etc., por lo que su uso en aire acondicionado representa sólo una parte de sus aplicaciones, muchos otros fabricantes sacaron sus propias marcas como son Forane, Celimax, etc.

Para que los usuarios independientemente de la marca sepan el refrigerante que están utilizando independientemente de la marca, se introducen a continuación unas letras y números que nos indican el tipo de refrigerante y su formulación química. Estas siglas tienen como finalidad, homogeneizar la nomenclatura de las distintas marcas a la hora de llamar a un compuesto químico, por ejemplo los gases mas utilizados hasta la fecha han sido el monoclorodifluormetano y diclodifluormetano, para evitar estos nombres se les denomina R12 y R22 respectivamente, precedido de la marca comercial que lo distribuye.

Ejemplo: El mas conocido es el Freón R22, pero recordemos que podemos encontrarlo en cualquier marca Pepe R22, Forane R22, Celimax R22, etc.

Aunque estos fueron los refrigerantes más utilizados en la actualidad se utilizan otros, veremos mas adelante las razones de este cambio en los refrigerantes utilizados. Los más utilizados en

la actualidad y con los que están cargados casi la totalidad de los nuevos circuitos frigoríficos son R-134a, R407C y el R410A

Aunque los nuevos refrigerantes van aumentando su presencia, la práctica totalidad de las máquinas siguen funcionando con el R12 y R22.

Algunos refrigerantes están muy relacionados con aplicaciones concretas, las más conocidas son:

El R12 es el refrigerante que más se utilizo en cámaras frigoríficos y equipos con temperaturas inferiores a 0ºC, actualmente prohibido en completo desuso.

El R22 es el refrigerante más utilizado actualmente en el sector del aire acondicionado, tanto para instalaciones de tipo industrial como domésticas, ya no puede ser utilizado, teniendo que recurrir a otros gases.

El R134a se utiliza normalmente en grandes equipos de enfriamiento de aire. El R407C se utiliza normalmente en enfriadoras de agua de pequeña, mediana y gran potencia además de equipos split (partidos). El R410A se utiliza actualmente en equipos split (partidos).

2.6> VISOR DE LÍQUIDO

2.6.0> INTRODUCCIÓN

El visor de líquido consiste en un trozo de tubería sobre la que se ha instalado una mirilla de cristal que nos permite ver lo que está ocurriendo en el interior de las tuberías del circuito frigorífico sin necesidad de elementos accesorios de medición, permitiéndonos hacer un diagnóstico preliminar de funcionamiento. Esta mirilla nos suministra gran cantidad de información, pues a través de ella podemos comprobar el estado del refrigerante en los puntos que nos interese y además saber el nivel de humedad que tenemos en el interior del circuito.

DESCRIPCIÓN DEL VISOR DE LÍQUÍDO ROSCADO

2.6.1> FUNCIONES DEL VISOR LÍQUIDO Las funciones del visor de líquido son dos:

Permite comprobar que existe un funcionamiento correcto del equipo frigorífico sin necesidad de ningún elemento externo. Esto es posible porque teóricamente ya sabemos en qué estado se debe encontrar el refrigerante en cada punto del circuito. Lo

único que tenemos que hacer es comparar lo que teóricamente sabemos con lo que observamos a través del visor. Si existe concordancia de estados entre lo que vemos y lo que sabemos es que el circuito esta funcionando correctamente. Si por el contrario no existe concordancia en lo que comprobamos físicamente con la teoría debemos intervenir sobre el circuito, pues existe un motivo que está provocando su mal funcionamiento.

EJEMPLO de comprobación de funcionamiento: Si colocamos un visor de líquido a la salida del expansor y no observamos presencia de líquido cuando debería estar presente, entonces debemos intervenir sobre el circuito para localizar qué es lo que esta provocando un funcionamiento incorrecto. Permite comprobar si tenemos presencia de humedad en nuestro circuito. Los visores incorporan para ello un anillo interno de un material compuesto de una sal de sílice sensible a la humedad. Cuando entra en contacto con la humedad cambia de color, de verde a amarillo (pueden encontrase equipos con otros colores). Esta sal no es reversible, lo que quiere decir que una vez que el circuito frigorífico ha tenido humedad el indicador seguirá siempre indicándonos humedad en el circuito aunque eliminemos por completo la humedad del interior del mismo. Algunos fabricantes para facilitar el cambio de la parte sensible a la humedad montan mirillas roscadas que facilitan el cambio tanto de la mirilla, si con el tiempo tiene suciedad que impida la correcta visión, como el cambio de anillo sensible.

Ejemplo de cambio de color en el indicador de presencia de humedad

2.6.2> DÓNDE SE INSTALA EL VISOR La instalación de visores solamente es frecuente en instalaciones frigoríficas de conservación (cámaras frigoríficas) y también en instalaciones frigoríficas para climatización de potencias superior a las máquinasrias de tipo doméstico.

Aunque a priori podríamos instalarlo donde nos plazca existen puntos concretos que son más idóneos para su instalación por la información que nos proporcionan. Como su propio nombre indica el montaje se realiza en la zona donde tenemos presencia de líquido, que corresponde con la entrada de la válvula de expansión, garantizándonos así que lo que llega a la válvula de expansión es refrigerante líquido con lo que nos aseguramos de que todo el circuito esté funcionando correctamente.

Recomendamos para el montaje casero o didáctico que se instale otro visor más en la aspiración del compresor, pues con él podremos asegurarnos de que lo que recibe el compresor es refrigerante en estado gaseoso sin ninguna presencia de líquido que pueda dañar el funcionamiento del mismo.

Visor de líquido indicando humedad en el circuito.

2.6.3> TIPOS DE VISORES POR SU MONTAJE

Debemos tener presentes los pros y los contras de cada uno de ellos. Los visores soldados: Tienen menos posibilidad de producir fugas, pues las soldaduras dan mucha más seguridad que las uniones roscadas que con el tiempo y las vibraciones pueden llegar a aflojarse. Éstos son los más utilizados por los fabricantes pues en el montaje en fábrica se elimina al máximo las uniones roscadas.

MONTAJE SOLDADO

Aquí vemos cómo sería el visor de líquido si lo seccionásemos, quedando a la vista cómo está constituido internamente.

Los visores roscados: Son muy fáciles de cambiar si tenemos necesidad, pero pueden provocar pérdidas de refrigerante si debido a las vibraciones del compresor llegan a aflojarse las tuercas. Son los más utilizados cuando tenemos máquinasria vieja que puede tener intervenciones más frecuentes, facilitando su cambio rápidamente.

MONTAJE ROSCADO

Aquí vemos cómo seria el visor de líquido si lo seccionásemos, quedando a la vista cómo está constituido internamente.

Los visores con montaje sobre tubería: Se utilizan cuando la sección de tubería es muy grande. Al ser muy elevado el precio de los mismos se utilizan visores de pequeño tamaño que se pinchan mediante una soldadura en la propia tubería, cumpliendo la función igualmente bien. Este tipo de visores se montan en máquinasria frigorífica de tipo industrial.

MONTAJE SOLDADO A TUBERÍA

Aquí vemos cómo sería el visor de líquido si lo seccionásemos, quedando a la vista cómo está constituido internamente.

En esta foto vemos un grupo de visores de distintos tamaños, antes de su montaje en una instalación. Podemos observar la existencia de distintos tipos de conexión, siendo el más utilizado en los equipos montados en fábrica el modelo de la izquierda que requiere que sea soldado. Los modelos de la derecha son modelos roscados principalmente para los equipos montados en el propio sitio de uso. Ejemplo: cámaras frigoríficas.

Montaje de visor de líquido sobre el circuito frigorífico

Aquí vemos cuál es el punto más correcto para la colocación del visor de líquido.

2.7> FILTRO DESHIDRATADOR

2.7.0> INTRODUCCIÓN

El filtro deshidratador es un elemento de seguridad que actúa para eliminar de la circulación interna del circuito frigorífico cualquier elemento extraño al mismo. En la actualidad en las máquinas domésticas de climatización de pequeño tamaño no se montan, quedando su uso muy extendido para máquinas de mediana y gran potencia frigorífica.

FILTRO DE TIPO CARTUCHO

2.7.1> EL PORQUÉ DE SU INSTALACIÓN La razón por la que necesitamos tener este elemento en el circuito está ligada al elemento expansor principalmente. El elemento expansor, sea del tipo que sea, siempre tiene una sección de paso muy pequeña. Si cualquier elemento tapona este pequeño orificio dejaría fuera de servicio todo el sistema, pues estaría paralizando la expansión.

Los elementos que con más frecuencia nos podemos encontrar en un circuito frigorífico son impurezas de diversa procedencia o humedad. Las dos afectan al expansor, aunque de forma diferente.

Impurezas por soldadura: Cuando se realiza una soldadura (en refrigeración mayoritariamente sobre tubería de cobre) se genera una oxidación del cobre que, al enfriarse, se desprende de la superficie del tubo en forma de una fina cascarilla muy ligera. Ésta se produce tanto por fuera, que es la que nosotros apreciamos, como por dentro que queda oculta a nuestra vista. La cascarilla del interior impulsada por el paso del refrigerante puede extenderse por todo el circuito llegando al expansor y produciendo su taponamiento. En un equipo convencional este defecto se suele producir cuando tenemos que realizar alguna reparación o en fábrica cuando hacen el montaje del equipo frigorífico.

Solución: Cuando realicemos cualquier tipo de soldadura en circuitos frigoríficos es conveniente que por el interior de la tubería se haga circular nitrógeno, para que se evite la formación de óxido de cobre, evitando la formación de cualquier tipo de cascarilla. Tenemos que tener cuidado cuando terminemos de realizar la soldadura, pues el nitrógeno es incondensable y si quedaran restos dentro del circuito provocarían el mal funcionamiento del mismo.

Humedad o partículas de agua: Antes de meter el refrigerante en un circuito deberíamos de estar seguros de no tener restos de humedad o vapor de agua utilizando siempre la bomba de vacío, pero como no todo el mundo cumple esta condición en algunos casos una instalación incorrecta o un mal funcionamiento permiten que pequeñas partículas de agua queden encerradas dentro del sistema, aunque parece que una gota de agua no puede afectar el funcionamiento del sistema si seguimos el recorrido que realizaría una gota en un circuito frigorífico veremos que puede llegar a ser peligroso.

EJEMPLO del recorrido de una gota de agua por el circuito: Supongamos que por no hacer vacío al circuito antes de cargar una pequeña gota de agua (o restos de vapor de agua) quedan atrapados en el evaporador.

Al poner en marcha el compresor éste extrae el vapor de agua del evaporador y lo manda al condensador

El agua se vuelve líquida, al igual que el resto del refrigerante en el transcurso del condensador, acompañando a éste en su recorrido hacia la válvula de expansión.

Al llegar a la válvula de expansión el refrigerante la atraviesa y se expansiona, pero el agua cuando va a pasar por el orificio por las bajas temperaturas a las que se está evaporando el refrigerante en vez de evaporarse, lo que ocurre es que se congela taponando en parte el orificio de expansión.

En la mayoría de los casos lo que notaríamos es que la máquina enfría poco porque pasa poco refrigerante al evaporador.

Esta avería no es constante. Cuando la máquina la paramos el agua se descongela volviendo al evaporador, pudiendo pasar mucho tiempo hasta que el agua vuelve a llegar nuevamente al expansor.

Además si tenemos presencia de agua en el interior del circuito y se producen temperaturas extremas en el compresor, el vapor de agua puede formar junto con átomos de cloro procedentes de la descomposición del refrigerante por el exceso de temperatura, ácido clorhídrico que ataca algunas partes de circuito especialmente los compresores herméticos y semiherméticos.

Solución: Siempre deberemos de hacer vacío a las instalaciones de frío especialmente cuando la instalación es grande para evitar restos de humedad.

2.7.2> FUNCIONAMIENTO DEL FILTRO DESHIDRATADOR El filtro deshidratador tiene, como su nombre indica, una doble función: filtrar y deshidratar. Aunque tengamos presentes todas las recomendaciones durante la instalación siempre se pueden producir en nuestro circuito circunstancias que permitan la entrada de humedad, siendo conveniente el montaje del filtro.

El filtro deshidratador está compuesto por una sal química compactada (zona marrón del dibujo)que se encarga de introducir en su interior la humedad para retenerla. Se combina químicamente con ella, pasando a formar parte del filtro sin posibilidad de escapar. Dentro de estos filtros tenemos dos posibilidades:

Los que se descomponen, que son bastante absorbentes pero tienen el inconveniente de que se descomponen cuando se saturan de humedad.

Los que no se descomponen (silicagel, etc.). Éstos cuando se saturan, no se descomponen, simplemente no aceptan más humedad. Además tienen mayor capacidad filtrante cuando más baja es la temperatura a la que trabajan. Son los que más se emplean y tienen sentido de circulación.

El inconveniente está en que los filtros tienen que ser desechados cuando han cumplido su misión. Al no poder extraerles la humedad que absorbieron, en ningún caso el agua que queda absorbida debe afectar a la circulación del refrigerante por el filtro.

Sección de Filtro hermético soldado.

El material absorbente está compuesto por sales hidrófilas (absorbentes del agua). Los filtros vienen protegidos del contacto con la humedad mediante tapones herméticos. En algunas ocasiones vienen al vacío o cargados internamente con nitrógeno.

Sección de Filtro hermético roscado.

Una sal muy utilizada es el gel de sílice que cumple las condiciones de gran facilidad de absorción del agua. Los filtros roscados vienen con tuercas herméticas que garantizan su estancamiento.

Animación de Funcionamiento del filtro

2.7.3> TIPOS DE FILTRO Existen distintos tipos de filtros dependiendo de la aplicación frigorífica en la que se monten y de la potencia frigorífica del equipo.

FILTROS DE TUBERÍA

Son filtros sencillos que se montan en máquinas de muy pequeña potencia. De hecho su uso es casi exclusivo para frigoríficos domésticos. Diversos tamaños según la potencia del equipo.

FILTROS HERMÉTICOS

Son filtros para medianas potencias, que pueden ser soldados o roscados. Debemos asegurarnos siempre de cumplir la dirección de circulación del filtro, buscando la flecha indicadora de montaje. En este caso, está marcada en color azul sobre la etiqueta.

FILTROS DE CARTUCHOS

Son filtros para grandes potencias que mediante una brida, permiten de forma fácil cambiar los filtros cuando están saturados. Dependiendo de la potencia del equipo podemos tener mayor número de cartuchos. En este caso es sólo de dos cartuchos, siendo muy frecuentes series de tres o cuatro cartuchos.

CARTUCHOS

2.7.4> MONTAJE DE LOS FILTROS Dónde montarlos: El montaje de los filtros se suele realizar antes de los elementos con partes móviles, pasos muy estrechos o calibrados, siendo el lugar más frecuente antes del expansor.

Cuándo montarlos: Siempre que se repara cualquier avería importante especialmente cuando el compresor ha sufrido algún tipo de daño o el circuito ha quedado expuesto a la atmósfera durante un periodo largo de tiempo.

Cómo montarlos: Se deben montar de forma muy rápida para evitar su exposición al ambiente, pues éste posee un alto valor de humedad, siendo recomendable no hacerlo en días de lluvia pues la saturación de humedad en el aire es máxima.

Los filtros tienen una posición que debe mantenerse en correspondencia con la circulación del refrigerante, esta posición siempre viene indicada con una flecha que debe corresponder con la dirección de paso del gas.

Cuándo cambiarlo: En la mayoría de los circuitos el filtro no se cambia nunca, pues nunca realiza su función por estar el circuito limpio y sin humedad. Al tratarse de un elemento estanco no es fácil saber si ha absorbido algo de humedad. Tenemos dos formas de saber que el filtro ha dejado de funcionar, que son:

El visor de líquido que posee una zona sensible formada por sal de cobalto que cambia de color si tenemos presencia de humedad. Si esto sucede es porque el filtro dejó circular la humedad por el circuito. Este sistema es poco fiable, pues sólo nos indica que el filtro está completamente saturado.

El efecto flas-gas se produce cuando el filtro está saturándose. Se detecta porque existe una bajada de temperatura entre la entrada y la salida del filtro, llevado al extremo de saturación. Puede llegar el caso de una saturación tal que el filtro sea una obstrucción tan grande al paso del líquido que la expansión se produzca en él y no en el expansor. En condiciones normales no debemos tener una bajada de temperatura superior a tres grados centígrados. Cuando la saturación es muy extrema el filtro se escarcha externamente.

En algunos equipos se montan un juego de llaves que permiten cambiar el filtro sin que el equipo tenga que pararse. Esto es muy útil, pues no es necesario tirar el refrigerante. A este juego de llaves, que crea un camino adicional para el refrigerante, a la vez que permiten la sustitución del filtro se le denomina línea de Bay-pass.

EJEMPLO DE MONTAJE CON LÍNEA DE BY-PASS

La posición de apertura o cierre de las válvulas nos permite que podamos retirar el filtro mientras el equipo sigue funcionando. Cuando se monta el nuevo filtro se debe purgar el filtro para no introducir aire en el circuito.

2.7.5> EJEMPLO DE ELECCIÓN DE FILTROS La cantidad de humedad que puede haber en la instalación depende del tipo de refrigerante y de la temperatura de evaporación. La cantidad máxima de humedad que son capaces de absorber los refrigerantes viene dada en "partes por millón" (ppm).

Los nuevos refrigerantes son muy higroscópicos y absorben bastante humedad.

CFC: 12-25 ppm

HFC: 150 –300 ppm.

Montaje de filtro deshidratador sobre el circuito frigorífico

Aquí vemos cuál es el punto más correcto para la colocación del filtro deshidratador.

2.8> DEPÓSITO DE LÍQUIDO

2.8.0> INTRODUCCIÓN

El recipiente de líquido es un depósito que se coloca a la salida del condensador para acumular el refrigerante líquido. Las razones para necesitar esta capacidad de acumulación pueden ser diversas y las veremos con más detalle en el siguiente apartado.

El depósito de líquido es simplemente un espacio donde poder acumular líquido, sirviendo para tal fin cualquier elemento que pueda alojar refrigerante líquido con seguridad. Aunque en algunas ocasiones se montan depósitos específicos de líquido, en otras ocasiones se crean espacios antes de la válvula de expansión que permiten alojar pequeñas cantidades de refrigerante, pues sobre todo en climatización las cantidades para almacenar no son muy grandes. Lo más habitual es aumentar la sección del tubo o sobredimensionar el condensador lo suficiente para que el exceso de líquido pueda permanecer en los últimos pasos del tubo del condensador sin afectar al funcionamiento del equipo.

Depósitos de líquido de fabricación casera

En los equipos que cuenten con este depósito con intención de recoger la carga de refrigerante, la capacidad del depósito tiene que ser suficiente para albergar toda la carga del sistema incluido el incremento de gas debido a las líneas de interconexión entre condensador y evaporador.

2.8.1> FUNCIONES DEL DEPÓSITO LÍQUIDO Las funciones del depósito en un circuito frigorífico pueden ser varias, siendo las más usuales las que aquí se exponen:

Tener una zona en la que podemos guardar el refrigerante en caso de que alguna avería, reparaciones o acciones de mantenimiento requieran que intervengamos en el circuito. Así se evita tener que tirar el refrigerante a la atmósfera, con el beneficio tanto ecológico como económico que esto supone. Hay muchas circunstancias que nos pueden obligar a vaciar la instalación de refrigerante como cambio de filtros, avería del compresor, de la válvula de expansión, etc. En los equipos que cuenten con el depósito para este fin, la capacidad del depósito tiene que ser suficiente para albergar toda la carga del sistema incluido el incremento de gas debido a las líneas de interconexión entre condensador y evaporador. Tener refrigerante acumulado dentro del circuito en cantidad suficiente como para poder hacer frente a los picos puntuales de demanda frigorífica. En las instalaciones de capacidad variable que utilizan válvulas de expansión de caudal variable (expansión automática), cuando la instalación requiere un consumo inferior de refrigerante, se llegaría a una situación de inundación en el condensador, al no poder dar salida al refrigerante licuado que en él se ha producido.

EJEMPLO de funcionamiento del depósito de líquido: Vamos a tomar como ejemplo una cámara de congelación circuito frigorífico que trabaja con cambios de temperatura muy grandes en la zona que tiene que climatizar. Disponemos de un circuito frigorífico que mediante una válvula de expansión automática abre o cierra el paso de refrigerante al evaporador.

Cuando ponemos en marcha el circuito, la cámara está caliente y la válvula de expansión abrirá al máximo, pues tiene facilidad para evaporar todo el refrigerante que introduzca en el evaporador ( Ejemplo: la cantidad que deja pasar la válvula son 30 gramos de refrigerante / segundo)

Pasado un tiempo hemos conseguido que la cámara esté a una temperatura muy baja -20ºC esto hace que sea muy difícil evaporar. Entonces la válvula de expansión cerrará para que solamente pasen 3 gramos de refrigerante / segundo).

Al producirse el cierre de la válvula se produce una acumulación de refrigerante antes de la válvula de expansión que, si no se tiene en cuenta, podría llegar a inundar de líquido causando un funcionamiento incorrecto del circuito.

Al contar con el depósito siempre tenemos refrigerante en estado líquido dispuesto a ser expansionado si las condiciones lo hacen recomendable o necesario.

Tener la posibilidad de facilitar el arranque de maquinaria de cierta potencia haciendo que el compresor arranque en vacío. Llamamos arrancar en vacío cuando dejamos el refrigerante retenido antes de la aspiración del compresor para que éste, cuando empiece a trabajar, al no tener nada que comprimir consuma menos energía haciendo más fácil su puesta en marcha. En estos casos es necesario un depósito que acapare el refrigerante durante la arrancada. 2.8.2> POSIBLES MONTAJES DE VÁLVULAS DE SERVICIO El depósito de líquido podemos encontrarlo con diversas posibilidades de montaje dependiendo del número de válvula de servicio de que disponga, siendo más versátil su uso cuanto mayor es el número de estas válvulas, pues permiten comunicar o incomunicar a nuestro antojo el depósito con una u otra parte del circuito.

Sin válvula de servicio

Es el montaje más simple. Sólo permite que el propio refrigerante se aloje en el depósito por condiciones de funcionamiento adversas. En caso de que se produzca una avería no podríamos retener la carga de refrigerante perdiéndose todo el gas del circuito a la atmósfera.

Con una válvula de servicio

Permite al técnico, cerrando la válvula de servicio de salida, retener el refrigerante dentro del depósito, pudiendo actuar en el evaporador del equipo sin perder el refrigerante. Este montaje se utiliza para poder introducir refrigerante en estado líquido al circuito frigorífico. No permite realizar reparaciones en la zona de condensación, pues perderíamos toda la carga.

Con dos válvulas de servicio

Es el mejor montaje para no perder el refrigerante en las intervenciones del circuito. Permite retener fácilmente todo el refrigerante en el interior del depósito pudiendo actuar sobre todo el circuito sin que se produzcan apenas pérdidas de refrigerante.

Esta es una de las labores más delicadas que se llevan a cabo en los circuitos frigoríficos y requiere prestar mucha atención a cómo evolucionan las presiones en el circuito frigorífico.

En este proceso vamos a ver cómo deberíamos de actuar para poder llevar a buen fin el proceso de recogida de refrigerante en un circuito dotado de válvula de servicio en el depósito de líquido. Este proceso permitiría que podamos reparar cualquier parte del circuito frigorífico, lógicamente con excepción del propio depósito de líquido.

Equipo en funcionamiento antes de intervenir

Equipo funcionando normalmente con válvulas completamente abiertas, permitiendo circular libremente al refrigerante. En esta posición los obús de cada una de las válvulas de servicio están completamente cerrados, el nivel en el depósito es mínimo. En esta posición las válvulas de servicio no darían lectura de presión aunque colocáramos un manómetro, pues tienen completamente cerrado el paso hacia el obús.

En el siguiente dibujo hemos conectado los manómetros a ambos lados del depósito de líquido para ver didácticamente cómo cambiará la lectura que obtendríamos en ellos, en función de la posición de la válvula de servicio. Para una realización más correcta deberíamos conectar otro manómetro de baja en la aspiración del compresor, sitio donde podríamos tener lecturas de baja presión con la válvula de servicio totalmente abierta y de más baja presión con la válvula de servicio cerrada. Para no complicar el dibujo siguiente hemos excluido este manómetro montando solamente dos, uno a cada lado del depósito que es el elemento de interés en este módulo.

Fases de funcionamiento normal

Fases de funcionamiento perturbación

Montaje de depósito de líquido sobre el circuito frigorífico.

Aquí vemos cuál es el punto más correcto para la colocación del depósito de líquido