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Desescarche de evaporador

Los refrigeradores comerciales, exhibidores , gabinetes y cámaras para el almacenamiento de mercadería generalmente emplean los cinco siguientes métodos de desescarche:

* Apagado de la unidad condensadora permitiendo el desescarche natural del evaporador.

* Desescarche por gas caliente.

* Desescarche eléctrico.

* Desescarche con agua.

* Otra fuente externa de calor para desescarche.

Los sistemas frigoríficos que se describen en este artículo son usados en modernos mercados para la exhibición de mercadería perecedera como vegetales, carnes, productos lácteos, helados y alimentos congelados. Los exhibidores pueden utilizar un evaporador de flujo de aire por gravedad o aire forzado mediante un ventilador. 

El factor más importante a la hora de diseñar un sistema de desescarche, es el mantenimiento de la temperatura en el refrigerador. Las unidades destinadas a la exhibición de cremas heladas deben operar en el rango de temperaturas entre -23 º y -28º C. El refrigerante se evapora a una temperatura de alrededor de -40º C bajo estas condiciones. Las unidades destinadas a la exhibición de alimentos congelados operan en temperaturas comprendidas entre -17º a -23º C con una temperatura de evaporación de entre -34º a -37º C.  Las unidades destinadas a refrigerar carnes rojas operan a temperaturas de entre -2º y 0º C y con una temperatura de evaporación de -13º C. Los exhibidores destinados a exponer vegetales frescos y productos derivados de la leche operan en temperaturas de entre 2º y 6º C con el evaporador a una temperatura aproximada de -11º C.

Las cámaras frigoríficas  destinadas al congelamiento de mercadería deben mantener la temperatura del producto dentro de un rango aproximado o igual a la temperatura con la que se va a exhibir la mercadería en un exhibidor al público; sin embargo, la temperatura de evaporación de una cámara frigorífica generalmente es de 10 grados mayor que las unidades exhibidoras debido a la escasa diferencia de temperatura entre el producto y el refrigerante. En el diseño de un sistema de desescarche eficiente debe considerarse otro factor, que está vinculado estrechamente con la temperatura de diseño, es el medio que se usará para drenar la humedad condensada como consecuencia del desescarche. Cuando el agua es sometida a temperaturas menores a 0º C, debe proveerse otro mecanismo para calentar el sistema de drenaje.

Otros factores de gran importancia en la selección del método de deshielo son los efectos en el producto durante el período de desescarche, el tamaño de la unidad condensadora, la simplicidad del sistema y la economía del mismo. Ciertos productos se estropean si se exponen a temperaturas por encima de su temperatura de conservación durante un tiempo prolongado. Las cremas heladas y alimentos congelados corren el riesgo de estropearse sin son expuestas por encima de -17º C durante más de una hora. Las carnes rojas comienzan a tomar un color oscuro cuando son expuestas a temperaturas mayores a 2º C durante más de una hora y media. Dado que el oscurecimiento de la carne toma lugar en los períodos de desescarche del evaporador, será muy ventajoso tener la menor cantidad de deshielos durante el día. La leche que se almacena durante 48 horas a 10º C tendrá un excesivo crecimiento de bacterias en una proporción de unas 150 veces más que si fuese almacenada a 3º C durante el mismo período de tiempo. Por lo tanto, se deduce que períodos prolongados de desescarche dañan la leche y otros productos lácteos. 

Durante el período de desescarche se agrega calor al aire, a las paredes del producto a conservar y al evaporador; es por esta razón, que la unidad condensadora debe ser dimensionada para extraer el calor de la manera más rápida posible. Algunos sistemas de desescarche agregan más calor que otros para derretir la misma cantidad de hielo. Numerosos períodos de desescarche por día hacen necesario que la unidad condensadora extraiga este calor añadido muchas veces durante el día. El método más eficiente de desescarche es aquel que requiere la menor cantidad de interrupciones en la operación del equipo. En realidad, los períodos de desescarche limitan la capacidad del equipo tal como se demuestra en la siguiente ecuación: 

Donde Cd es la demanda de enfriamiento diario del sistema; N es el número de períodos de desescarche por día y T es al duración de cada desescarche en horas.

Todos los factores deben ser cuidadosamente considerados para obtener un sistema económico y capaz de generar los resultados deseados.

Apagado de la unidad condensadora para permitir el desescarche natural

Este tipo de desescarche es quizás el más simple dado que se requiere el mínimo de dispositivos para realizarlo. En este método, simplemente se apaga la unidad condensadora durante todo el período de desescarche de las tuberías del evaporador. Dado que no se agrega calor por ninguna fuente externa para derretir el hielo, y solamente se usa la circulación del mismo aire que rodea al evaporador, este método se caracteriza por ser más lento, y como resultado de ello, se recomienda su uso para aplicaciones de media temperatura (por sobre -2º c).

Las cuatro maneras de controlar este tipo de desescarche son: manual; con control de presión de succión; iniciado y terminado por reloj; e iniciado por reloj y finalizado por control de presión de succión. 

El control manual consiste simplemente en la apertura del circuito eléctrico que alimenta al motor del compresor cuando el evaporador está lleno de escarcha y se espera hasta que el hielo se derrita en su totalidad antes de volver a alimentar el motor.

Otra variable de control del deshielo es mediante el ajuste del control de la presión de succión de manera que el deshielo entre en acción en cada parada del sistema. Este método se limita a refrigeradores que normalmente trabajan entre los 3º y 5º C. Este método se usa frecuentemente en unidades destinadas a la refrigeración de vegetales y lácteos donde el aire que rodea al evaporador se hace circular con la ayuda de ventiladores o forzadores.

El método de deshielo durante el ciclo de parada del sistema, tiene la ventaja de generar un poco de efecto frigorífico, ya que el aire circula alrededor del hielo que se derrite. Otra ventaja es que la tubería, libre de hielo la mayor parte del tiempo, puede operar más cerca de su temperatura de diseño.

Segunda parte de este artículo: Desescarche por gas caliente de sistemas frigoríficos

 

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Válvula de expansión termostáticaIntroducción

La válvula de expansión termostática es uno de los dispositivos más importantes de un sistema frigorífico. El conocer las principales causas que provocan su mal funcionamiento ayudará al técnico a resolver problemas con la rapidez necesaria. En este artículo técnico, analizaremos los distintos problemas que suelen presentarse y la metodología a seguir para resolver los mismos.

Para determinar si el funcionamiento de la válvula de expansión termostática es la correcta, es necesario hacer la medición del recalentamiento de la misma. Hay que recordar que los pasos fundamentales en el análisis sistemático son los siguientes:

 

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Bomba de calor aire acondicionado

Objetivos de este artículo

Luego de leer este artículo, podremos aprender lo siguiente:

*  Explicar los efectos en el sistema de una válvula check o antiretorno defectuosa.

*  Explicar cómo determinar si la válvula check o antiretorno está funcionando incorrectamente.

*  Explicar cómo una válvula inversora de cuatro vías con fugas afecta a la operación de un sistema.

*  Explicar cómo determinar si la válvula inversora de cuatro vías está funcionando correctamente.

*  Explicar los efectos de un filtro deshidratador obstruido.

*  Explicar cómo determinar si el filtro deshidratador está bloqueado.

*  Explicar cómo determinar si la válvula de expansión está funcionando correctamente.

Introducción a la bomba de calor

Dos aspectos fundamentales distinguen a un técnico mediocre de otro idóneo. Estos dos factores son la velocidad y la exactitud con la que el técnico es capaz de realizar sus trabajos. Estos dos elementos juegan un rol muy importante, sin importar el tipo de sistema que se esté reparando o asistiendo. En las bombas de calor, deben evaluarse componentes adicionales para poder diagnosticar y resolver este tipo de unidades. Este artículo técnico se concentrará en esos componentes adicionales. Desde el punto de vista mecánico, las bombas de calor se diferencian de las unidades convencionales frío / calor en que las primeras cuentan con dispositivos adicionales que incluyen:

Válvulas chek o antiretorno

Válvulas inversoras de cuatro vías.

Además de la válvula check e inversora, las válvulas de expansión y filtros deshidratadores también necesitan ser apropiadamente evaluados. Estos componentes tienden a ser construidos de forma diferente que los componentes diseñados para unidades que no sean bombas de calor. Es por esta razón, que estos dispositivos serán examinados en este tratado, dando especial énfasis a las aplicaciones de bomba de calor para las cuales fueron diseñadas.

Panorama sobre las bombas de calor

A diferencia de las unidades convencionales frío / calor, los equipos con bomba de calor tienden a ser más complejos, y por lo tanto, más difíciles de reparar. En un acondicionador de aire convencional, por ejemplo, el refrigerante circula en una única dirección mientras el sistema está funcionando. En una bomba de calor, sin embargo, el refrigerante circula en diferentes direcciones dependiendo del modo de operación. El sentido de circulación del refrigerante es controlado por una válvula check o antiretorno, y por la válvula inversora de cuatro vías. Mientras estos componentes estén funcionando correctamente, la circulación del refrigerante puede ser controlada apropiadamente y el sistema funcionará adecuadamente. Sin embargo, si estos dispositivos fallan en realizar su trabajo, la operación del sistema se verá afectada y podrían ocurrir fallas aún más graves. Por ejemplo, una válvula inversora de cuatro vías que tenga una fuga interna podría permitir que la descarga de gas caliente del compresor regrese inmediatamente al puerto de succión del compresor, provocando la quema del mismo. Un técnico con poca experiencia podría acudir a reparar esta unidad, y determinar que el compresor se ha quemado, y lo reemplazará sin determinar en primer lugar, qué es lo que provocó la falla del compresor. Luego de reemplazar y poner en marcha la unidad, el técnico se mostrará sorprendido al comprobar que el compresor nuevo también está quemado! El ser capaz de responder la pregunta: ¿Por qué el compresor se deterioró? le ayudará al técnico a ubicar la causa del problema, lo que es mucho más importante que simplemente identificar el efecto, o el resultado final, del problema.

Un escenario mucho más obvio que el anterior, podría ser el siguiente. El dueño de casa llama al servicio técnico debido a que su acondicionador de aire central no funciona. El servicio técnico acude al lugar y se da cuenta que los fusibles de la línea de voltaje de la unidad condensadora están quemados. El técnico reemplaza los fusibles, y esto se queman de nuevo. Una vez más, el técnico reemplaza el fusible (sí, adivinó"¦) y estos se queman de nuevo. Este técnico está intentando solucionar el efecto, los fusibles quemados, sin intentar encontrar la causa que origina el problema. Un apropiado diagnóstico implica el identificar no solamente el efecto sino la causa que lo origina también. De manera que, para saber qué distingue a un técnico mediocre de otro idóneo, ahora se puede dibujar un panorama más completo. Un técnico idóneo con una habilidad excelente en el diagnóstico de problemas debe ser capaz de:"¢

Identificar la causa del problema.

Identificar los efectos del problema.

Identificar las causas y los efectos con rapidez y exactitud.

Tratar el cliente con cortesía, y con aspecto profesional.

Conducirse correctamente en todas las prácticas de servicio, siempre manteniendo una línea de trabajo prolija en la casa del cliente. Esto incluye las huellas de las manos en la pared, el polvo generado por el trabajo, marcas en el suelo, etc.

Dos aspectos fundamentales distinguen a un técnico mediocre de otro idóneo. Estos dos factores son la velocidad y la exactitud con la que el técnico es capaz de realizar sus trabajos. 

En este tratado sobre diagnóstico de fallas en bombas de calor (que constará de varias entregas) examinaremos los distintos componentes y le daremos al lector un panorama de cómo estos dispositivos deberían operar y qué observar cuando se intente diagnosticar un sistema que no funciona correctamente. Antes de comenzar a introducirnos en los componentes de las bombas de calor, recrearemos un escenario hipotético para analizar.

Consideremos el condensador de la siguiente figura. Este condensador tiene una válvula manual conectada entre la entrada y la salida del condensador. Esta válvula está instalada con la intención de permanecer en posición cerrada todo el tiempo, evitando que el refrigerante circula a través de ella. Podemos observar que la temperatura del refrigerante que abandona el condensador es la misma que la temperatura del refrigerante en la línea que circula hacia el dispositivo de expansión, es decir, 100º F. La válvula conectada a través del condensador está por lo tanto en posición cerrada. 

EN CONSTRUCCIÓN

Ahora vamos a considerar la siguiente situación. En la imagen inferior, la temperatura del refrigerante que sale del condensador ha aumentado a 120º F. ¿Por qué la temperatura del refrigerante aumentó de repente? Puede concluirse que el gas caliente proveniente del compresor está ingresando a través de la válvula manual que supuestamente permanece cerrada y se está mezclando con el refrigerante que sale del compresor. Esta mezcla de refrigerantes provocará una reducción en la eficiencia del sistema, ya que la temperatura del refrigerante que ingresa al dispositivo de expansión será más alta que la deseada.

EN CONSTRUCCIÓN

En este ejemplo, logramos apreciar que es posible diagnosticar y evaluar ciertos componentes de una bomba de calor sin tener que quitar o desinstalar físicamente ninguno de ellos. Este artículo y los que más adelante se publiquen, tienen la intención de enfocarse en este tipo de evaluación. Conociendo la diferencia entre qué es lo que debería suceder y qué es lo que sucede, el técnico puede efectivamente realizar su trabajo, creando un valor agregado para su clientela.

Próximamente el Capítulo 2 de este artículo.

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Filtro deshidratador

Para obtener una larga vida del sistema, es importante mantener los contaminantes al mínimo nivel. Esto es particularmente necesario en aplicaciones de trabajo continuo, como bombas de calor. Por lo tanto, todas las bombas de calor deberían tener al menos un filtro deshidratador. Dos filtros deshidratadores convencionales son preferidos, pero en donde la adopción de estos genera problemas de circulación de refrigerante, entonces se hace necesario el uso de filtros deshidratadores reversibles para proveer una adecuada protección.

Uso de dos filtros deshidratadores convencionales

Los fabricantes prefieren usar dos filtros deshidratadores convencionales en vez del tipo reversibles. Esto presenta varias ventajas: más material desecante en el sistema, menor cantidad de partes complicadas en el filtro, y bajo costo. El técnico debería seguir las recomendaciones del fabricante de la unidad. El uso de dos filtros deshidratadores convencionales brinda una protección igual o mayor que el uso de un solo filtro reversible, ver Figura 1. Los filtros deshidratadores convencionales  se instalan generalmente antes del dispositivo de expansión, uno en la unidad exterior y otro en la unidad interior.

{rokbox title=|Disposición de dos filtros deshidratadores| | Image| size=|850 537|}rokdocs/dos-filtros-deshidratadores.jpg{/rokbox}

Figura 1 - Click en la imagen para ampliar

Otra disposición que se usa generalmente es la de ubicar ambos filtros en la unidad exterior, donde es más fácil de realizar el servicio de los mismos. En este diseño un filtro deshidratador  se ubica antes del dispositivo de expansión, y el otro filtro se ubica antes de la válvula check. Cuando ambos filtros se instalan en las ubicaciones anteriormente mencionadas, el flujo de refrigerante es siempre en la misma dirección, ver Figura 2. Los filtros deshidratadores convencionales no toleran el flujo de refrigerante en la dirección opuesta. Cuando se invierte el flujo del refrigerante a través del filtro deshidratador, este termina arrastrando hacia fuera toda la suciedad que previamente se capturó con el filtro, y además, también se genera una excesiva caída de presión.

{rokbox title=|Disposición de dos filtros deshidratadores en unidad exterior| | Image| size=|850 537|}rokdocs/dos-filtros-exterior.jpg{/rokbox}

Figura 2 - Click en la imagen para ampliar

Cuando se realiza el servicio de una unidad, es aconsejable reemplazar el filtro deshidratador original por otro del tamaño siguiente, o el tamaño recomendado por el fabricante. Cuando se carezca de la información necesaria, los filtros Sporlan Catch-All de la serie C-080 son recomendados para el uso en bombas de calor de más 2 toneladas; la serie de filtros Catch-All C-160 son recomendadas para unidades desde 2 hasta 5 toneladas; y la serie de filtros Catch-All C-300 son recomendadas para sistemas de entre 5 y 10 toneladas. 

Cuando se reemplaza el filtro original de una unidad, se recomienda el cambio por otro filtro convencional. Si la unidad original no posee filtro deshidratador, se recomienda el uso del filtro reversible HPC-160-HH.

Combinación filtro deshidratador "“ válvula check

Algunas bombas de calor usan un filtro en conjunto con una válvula check ubicada a la salida del filtro deshidratador. Sporlan denomina a estos filtros con una serie de números y letras tales como CG-033-SV, CG-053-SV, y CG-054-SV. La letra "œV" indica la presencia de la válvula check en la salida del filtro. Los filtros deshidratadores de este tipo deben ser reemplazados por otro de idénticas características según el fabricante. Si no hubiese un reemplazo con idénticas características, entonces será necesario el reemplazo del filtro con un filtro convencional y una válvula check por separado.

Uso de los filtros deshidratadores reversibles HPC

Los filtros del tipo Sporlan HPC se recomiendan para bombas de calor con capacidad de más de 5 toneladas con refrigerante R-22. Estos filtros deben instalarse en la línea de líquido (donde el refrigerante invierte su dirección) que corre entre la unidad interior y exterior.

Los filtros deshidratadores reversibles nunca deben ser instalados en la línea de gas que corre entre la serpentina de la unidad interior y la válvula de cuatro vías, o en la línea de gas (donde el refrigerante invierte su dirección) que corre entre la serpentina de la unidad exterior y la válvula de cuatro vías. La instalación en este lugar no otorgará la protección necesaria a las partes del sistema, y podría resultar en una caída presión excesiva. Si se usa el filtro deshidratador reversible en un sistema altamente contaminado, como por ejemplo luego de la quemadura de un compresor hermético, es esencial que el viejo filtro deshidratador sea quitado, ver Figura 4 y 5.

{rokbox title=|Filtro reversible HPC| | Image| size=|850 537|}rokdocs/filtro-reversible-sporlan.jpg{/rokbox}

Figura 4 - Click en la imagen para ampliar

{rokbox title=|Sistema filtro reversible HPC| | Image| size=|850 537|}rokdocs/sistema-filtro-reversible.jpg{/rokbox}

Figura 5 - Click en la imagen para ampliar

Ubicación del filtro deshidratador en la línea de succión

El filtro deshidratador debería ser ubicado en la línea de succión para limpiar una bomba de calor luego de una severa quemadura de compresor hermético. Primero, asegúrese de que la quemadura es "œsevera" mediante una prueba de acidez del aceite del compresor quemado usando el kit de acidez necesario para tal efecto. Si la quemadura es severa, instale un filtro convencional de la serie Catch-All "œHH" en la línea de succión. Este filtro puede ser instalado ya sea antes o después del acumulador, pero siempre entre la válvula de cuatro vías y el compresor. Si algún contaminante permanece en el acumulador, entonces la ubicación más adecuada es entre el acumulador y el compresor. Este lugar generalmente es de difícil acceso, e instalar el filtro puede ser dificultoso. En algunos casos, puede que sea necesario modificar el trazado de la línea de succión para poder instalar el filtro en la parte externa del gabinete de la unidad.

Fuente original: artículo técnico de la compañía Sporlan.

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Tubo capilar

El tubo capilar como dispositivo de expansión

El tubo capilar es un dispositivo de control de refrigerante. Se trata de un simple tubo de cobre con una longitud específica que depende de la aplicación o unidad donde se lo use, y en cuyo interior posee un orificio de diámetro muy reducido, que actúa como restricción al paso del refrigerante que ingresa al evaporador de un frigorífico o sistema de refrigeración.