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Refrigerador - Frigorífico - Nevera - HeladeraEl refrigerador es un electrodoméstico utilizado principalmente en la cocina hogareña o en laboratorios de estudio, que consta de un compartimento principal dedicado a mantener una temperatura de entre 2 y 6 C, y otro sector en donde se almacenan productos que se mantendrán a una temperatura de -18 C y que generalmente se denomina congelador.

El refrigerador (que además se lo puede encontrar denominado como nevera, frigorífico,  heladera o refrigeradora) es el electrodoméstico más común en el mundo. Dado que su misión principal es la de conservar alimentos a baja temperatura, es uno de los dispositivos más importantes que se encuentran en el hogar a nivel mundial.

De acuerdo al principio en el que se basa la producción del frío, se distinguen dos tipos de refrigerador: los de absorción y los de compresión.El frigorífico, toma calor del lado de baja temperatura de la unidad y lo expulsa hacia el exterior del mismo. Para realizar este proceso, el frigorífico necesita de una fuente de energía externa (motor eléctrico). El calor del producto a enfriar, es eliminado mediante el proceso de transferencia de calor. 

Con el fin de reducir la temperatura, el frigorífico a compresión (es el método más utilizado), utiliza la compresión y posterior expansión de un fluido refrigerante o gas, mientras que los frigoríficos a absorción, aprovechan la evaporación y posterior condensación de una mezcla de agua y amoníaco calentada mediante una resistencia eléctrica.

El origen de los refrigeradores o neveras, se remonta a la antigüedad, cuando el hombre ideaba la manera de conservar los alimentos, o mantenerlos fríos para su posterior  consumo. El propósito principal fue el de retardar la descomposición de los alimentos o mantenerlos fríos.

Funcionamiento del refrigerador o frigorífico

El funcionamiento del refrigerador se basa en un mecanismo muy sencillo. Entre sus componentes, encontraremos el termostato, que regula el frío del interior del refrigerador, y que además controla el funcionamiento del compresor que se encuentra cargado de un gas. A través de un proceso de compresión y descompresión del gas se logra que el calor del interior del refrigerador sea transportado hacia el exterior del mismo a través de una rejilla alojada en el exterior del mismo.

El principal componente en las neveras es el compresor, que recibe vapor refrigerante a baja presión y lo comprime. Al comprimirlo, se eleva la presión y temperatura del mismo. Luego, este vapor comprimido y recalentado circula por la tubería de salida del compresor hacia el condensador o intercambiador de calor, donde el vapor cede su calor o al aire frío que rodea al condensador. Es de esta manera, que el refrigerador o nevera hace descender la temperatura del vapor refrigerante hasta el punto de su condensación, y se transforma en líquido con la correspondiente liberación de calor.

El refrigerante que se encuentra en estado líquido, pasa desde el condensador hacia un recipiente y desde allí pasa por una válvula o tubo reductor, que disminuye su presión a medida que fluye por esté en dirección al evaporador. El aire caliente alojado en el interior del refrigerador, se transmite por contacto hacia el evaporador, y hace que el líquido se evapore. Este cambio de estado se produce aumentando la temperatura del refrigerante. Luego, el compresor aspira el refrigerante en estado de vapor, por el tubo de succión, y después de volverlo a comprimir lo devuelve nuevamente al condensador para iniciar un nuevo ciclo.

Refrigerador o frigorífico con sistema no frost

Esta tipo de refrigerador mantiene los alimentos durante más tiempo, sin congelar excesivamente. Su principal ventaja, a diferencia de los refrigeradores convencionales, es que no es necesaria su descongelación ya que no se forma hielo o escarcha en el compartimento de congelación.

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El correcto funcionamiento de un acondicionador de aire cargado con refrigerante R410-A depende de la cantidad de refrigerante que contiene. Según estudios realizados, se estima que un 78% de los equipos cargados con refrigerante R410-A posiblemente tengan niveles de carga incorrectos, lo que podría reducir la capacidad y eficiencia en un 20% o más. Descubre con este artículo, lo que tienes que tener en cuenta sobre este gas refrigerante.

 

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Considerado como el refrigerante por excelencia para equipar equipos frigoríficos hogareños y comerciales, el gas refrigerante R134a se ha popularizado por ser menos dañino al medio ambiente. En el presente artículo, conocerás las características y empleo del mismo, la importancia del proceso de vacío previo a la instalación de este gas, como así también la re-conversión de sistemas equipados con R12 a R134a.

 

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Los gases no condensables en sistemas frigoríficos-

Cuando se fabrica o se repara un sistema frigorífico debe ser cuidadosamente evacuado (quitar el aire del sistema),antes de ser cargado con refrigerante. Esto es necesario para lograr un correcto procedimiento. La presencia de gasesno condensables es altamente perjudicial para el sistema. Analizaremos a continuación las consecuencias de la presencia de estos gases y la manera de prevenir su existencia en un sistema frigorífico. Los gases no condensables, tal como su nombre lo indica, no se condensan en el interior del sistema de refrigeración. Esto tiene un impacto muy serio en la eficiencia del sistema, su eficiencia energética y su tiempo de vida. Entre los gases no condensables más encontrados en los sistemas podemos mencionar: oxígeno, argón, nitrógeno y tal vez dióxido de carbono.

La evacuación de los gases no condensables

El principal propósito de la evacuación o vacío de la unidad frigorífica, es reducir la cantidad de gasesno condensables en el sistema y eliminar la humedad. La humedad en el sistema puede llegar a provocar el bloqueo del dispositivo de expansión, reacción química con el refrigerante, degradación del aceite, aceleración del proceso de oxidación e hidrólisis en los materiales de aislación.


Los gases no condensables en un sistema frigorífico pueden llegar a incrementar la presión de condensación(presión del lado de alta de un sistema) y debido a ello provocar alteraciones en el funcionamiento y un mayorconsumo de energía. Es muy importante que el contenido de gases no condensables sea mantenido por debajo del 1%.

El procedimiento de vacío realizado con una bomba apropiada para tal fin, puede realizarse de diferentes manerasdependiendo del volumen del lado de descarga y succión de un sistema frigorífico. Si el evaporador y el compresor tienen un volumen menor, puede realizarse la evacuación por un lado, de otra manera, se recomienda el vacío por amboslados a la vez. El método de evacuación realizado por un solo lado del sistema a través del tubo de servicio o proceso del compresor implica un proceso lento y la posibilidad de que queden remanentes de gases no condensables en el lado de alta presióndel sistema. Al realizar el procedimiento de esta manera, el aire alojado en el lado de descarga (lado de alta presión) deberá atravesar el capilar para poder ser eliminado, lo que significa una restricción. El resultado será una alta presión en el lado de descarga como consecuencia del pobre vacío realizado.

Eliminación de los gases no condensables por el lado de alta y baja presión

Para evitar la presencia de restos de gases no condensables en el sistema, se recomienda realizar el vacío simultáneo del lado de baja y alta presión. De esta manera, será posible obtener una muy baja presión en un tiempo razonable. El vacío simultáneo por el lado de alta y baja presión nos dará los mejores resultados para la eliminación de la humedady los gases no condensables.

Eliminación de gases no condensables con la bomba de vacío 

Se recomienda el uso de una bomba de vacío de dos etapas para la eliminación de los gases no condensables y humedad. No se recomienda el uso de un compresor hermético para realizar vacío ya que este no es capaz de producir un descenso suficiente de la presión, y además el compresor se sobrecalentará y se dañará.

Fuente consultada: Repair of hermetic refrigeration systems - Danfoss

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Devanado de motor eléctricoEl motor eléctrico es un componente fundamental en los compresores que forman parte de un sistema frigorífico. El bombeo y aspiración del refrigerante se llevan a cabo merced al trabajo realizado en conjunto por el motor eléctrico y los elementos mecánicos que forman parte del grupo compresor (cigueñal, biela, pistón, etc). Dado el amplio uso de los motores eléctricos en Refrigeración y Aire Acondicionado, es importante para el Técnico comprender las implicaciones que sobre éstos tienen, las variaciones en la tensión de alimentación de los mismos. A continuación analizaremos los distintos casos que se pueden presentar y sus consecuencias.

Efectos de la variación de la tensión en los motores

Aumento de tensión:

* En la mayoría de los casos producen la destrucción del aislante de los devanados, cosa que acaba destruyendo el motor.

* Disminuye considerablemente el factor de potencia.

* Disminuye la eficiencia del motor.

* Aumenta la corriente absorbida durante el arranque. Este aumento de corriente se agrava por la saturación de la máquina.

* Una disminución del voltaje produce un incremento en el factor de potencia.Disminución de tensión:

* Disminuye el torque de arranque disponible.

* Disminuye la eficiencia del motor.

Efectos de fases desequilibradas: un sistema trifásico está desequilibrado cuando sus tres tensiones tienen amplitud diferente o no están a 120º entre cada una de ellas. El desequilibrio puede deberse a la apertura de las fases, a la presencia de cargas monofásicas próximas al motor o a la red en sí misma.

"¢ El desequilibrio en la tensión de alimentación del motor genera una componente inversa que crea fuertes corrientes rotóricas que calientan el rotor y acaban provocando el sobrecalentamiento del motor.Efectos de las caídas y cortes de tensión en los motores: una caída de tensión es una pérdida repentina de tensión en un punto de la red de alimentación. 

Efectos sobre los motores asíncronos:

* Calentamiento y fatiga electrodinámica en los devanados que puede causar la destrucción de su aislante.

* Sacudidas que provocan fatiga mecánica anormal en acoplamientos, desgaste prematuro y rotura.

* Pueden afectar otras partes como contactores (desgaste del contacto o soldadura) y provocar que dispositivos de protección corten el suministro parando la cadena de producción o el taller.

Efectos sobre motores síncronos:

* Este tipo de motores pueden soportar mayores caídas de tensión (aproximadamente un 50% o más) sin llegar a calarse, debido a su mayor inercia y al menor impacto de la tensión en el par.
Efectos sobre motores con variación de velocidad:

* Imposibilidad de suministrar suficiente tensión al motor (pérdida de par, ralentización)

* Funcionamiento incorrecto de los circuitos de control alimentados por la red.

* Posible sobrecorriente en restaurar la tensión debido a los condensadores de filtrado de los variadores. 

*  Sobrecorriente y corriente desequilibrada en la red alimentación cuando la tensión cae en una fase.

* Los variadores de velocidad generalmente fallan si la tensión cae más de un 15).

Fallos debido a causas externas de funcionamiento:

* Bloqueo del rotor: el bloqueo del rotor provocado por causas mecánicas produce una sobrecorriente casi igual a la de arranque. Pero el calentamiento es superior dado que las pérdidas del rotor permanecen en su valor máximo durante todo el bloqueo y la refrigeración se paraliza dado que normalmente funciona con la propia rotación del motor. La temperatura del rotor puede llegar a los 350º C.

* Sobrecarga: la sobrecarga de un motor está causada por un incremento del par resistente o por una caída de la tensión de alimentación mayor a 10% de la tensión nominal). El aumento de la corriente consumida causa un calentamiento que reduce la vida útil del motor drásticamente.

Resumen

El resumen de la tabla muestra las posibles causas de cada tipo de fallo, los probables e inevitables efectos y las consecuencias si no se toman las oportunas medidas de protección.
En todos los casos, los motores necesitan dos tipos de protección: " Protección contra cortocircuitos" Protección contra sobrecargas (sobrecalentamiento). 

Fallo Causas Efectos

Consecuencias

Cortocircuito

Entre dos fases, una fase y el neutro o entre devanados.

Pico de corriente.

Fatiga electrodinámica en los conductores.

Destrucción de devanados.
Pico de tensión

Relámpagos.

Descarga electrostática.

Desconexión carga.

Destrucción aislante devanados. Destrucción de devanados y pérdida de aislamiento.
Tensión desequilibrada

Apertura de fase.

Carga monofásica aguas arriba del motor.

Reducción del par disponible.

Incremento de pérdidas.

Sobrecalentamiento (*)
Armónicos Contaminación de red por cargas no lineales.

Reducción del par disponible.

Incremento en pérdidas.

Sobrecalentamiento (*)
Arranque largo

Par resistente muy elevado.

Caída de tensión.

Incremento del tiempo de arranque. Sobrecalentamiento (*)
Bloqueo Problema mecánico Sobrecorriente Sobrecalentamiento (*)
Sobrecarga

Incremento del par resistente.

Caída de tensión.

Mayor consumo de corriente. Sobrecalentamiento (*)
Caídas y cortes de tensión.

Inestabilidad en la tensión de la red.

Conexión de grandes cargas.

Reducción del para disponible.

Incremento de pérdidas.

Sobrecalentamiento (*)
(*) Y a corto y largo plazo, dependiendo de la severidad y/o frecuencia de fallo, los devanados se cortocircuitan y acaban por destruirse.

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