Válvula de expansión termostáticaEl cuerpo humano, maravillosa creación, puede ser simplemente visto como una máquina biológica. Aunque todavía hoy en día hay mucho por aprender sobre este complejo organismo viviente, existen algunas similitudes entre el cuerpo humano y un sistema frigorífico. El corazón es nada más y nada menos que una bomba, mientras que las venas son las "œtuberías" que transportan la sangre hacia las distintas partes del organismo. El sistema nervioso  es el equivalente al complejo circuito eléctrico, con el cerebro como procesador central que controla todo.

 

Carga de gas

La mayor parte de los profesionales de la refrigeración y el Aire Acondicionado en España, hacen un buen ajuste práctico de la carga de gas refrigerante en cualquier sistema, bien porque saben ajustar el recalentamiento a la  salida del evaporador, bien porque midiendo la presión tocan con la mano la temperatura de evaporación y notan cuando no hay gotas de líquido evaporable a la salida del evaporador  en el tubo de aspiración, o bien por casualidad.

 

1º Caso: El equipo tiene una falla, pero tiene su compresor intacto, y se elije el reemplazo por un blend (mezcla) como refrigerante, seguir los siguientes pasos: 

A. Fuga en el equipo: si la unidad ha perdido su carga, debe localizarse la fuga y repararla.

B. Recuperar el refrigerante: Colocar una válvula de servicio, preferentemente en el tubo de proceso, y recuperar el refrigerante de la unidad. Con nitrógeno seco, equilibre la presión del sistema a la presión atmosférica.

C. Reemplaze el filtro deshidratador: Quite el filtro deshidratador. Haga un barrido al sistema con nitrógeno. Repare la unidad. Coloque un nuevo filtro deshidratador que contenga desecante XH9 o H3R.

D. Cambie el aceite (si es necesario). Si el compresor original estaba cargado con aceite del tipo alkylbenceno, puede usarse sin ningún cambio. Si el compresor estaba cargado con aceite mineral, deberá ser removido en la mayor proporción posible. Si es necesario, desconecte el compresor de la unidad con el fin de purgar todo el aceite. Mida la cantidad de aceite removido.

Nota: en los pequeños compresores, una pequeña cantidad de aceite permanecerá en los devanados del motor y en otras superficies.

Recargue el compresor con aceite alkylbenceno con la mima cantidad que se quitó. Instale el compresor en el equipo.

E. Evacuación y carga: evacúe y cargue el sistema con rerigerantes blends (mezcla). Introduzca el refrigerante al sistema solo en estado líquido. Debido a que la carga de refrigerante de un blends es menor que la carga original con R-12, se recomienda cargar usando solo un 75% de la cantidad original de refrigerante. El sistema luego puede cargarse hasta que esté balanceado.

F. Fin de la reparación. Cierre el tubo de proceso. Verifique que no hayan quedado fugas. Marque el equipo con la fecha de la reparación, tipo de refrigerante y cantidad, y eltipo de aceite en el compresor.

2º Caso: El equipo tiene una falla y tiene su compresor defectuoso, y se elije el reemplazo por un blend (mezcla) como refrigerante, seguir los siguientes pasos:

A. Recuperar el refrigerante: Colocar una válvula de servicio, preferentemente en el tubo de proceso, y recuperar el refrigerante de la unidad. Con nitrógeno seco, equilibre la presión del sistema a la presión atmosférica.

B. Quite el compresor y el filtro deshidratador. Haga un barrido al sistema con nitrógeno seco.

C. Selección del compresor: Seleccione un nuevo compresor con la capacidad correspondiente al compresor original. Puede ser un compresor para R12 cargado con aceite alkylbenceno o un compresor para R-134a con aceite POE (polyolester).

D. Instale el nuevo compresor y el filtro deshidratador nuevo: coloque el compresor nuevo. Instale un filtro deshidrator que contenga UOP XH9 o Siliporite H3H.

E. Evacuación y carga: evacúe y cargue el sistema con rerigerantes blends (mezcla). Introduzca el refrigerante al sistema solo en estado líquido. Debido a que la carga de refrigerante de un blends es menor que la carga original con R-12, se recomienda cargar usando solo un 75% de la cantidad original de refrigerante. El sistema luego puede cargarse hasta que esté balanceado.

F. Fin de la reparación. Cierre el tubo de proceso. Verifique que no hayan quedado fugas. Marque el equipo con la fecha de la reparación, tipo de refrigerante y cantidad, y eltipo de aceite en el compresor.

3º Caso: El equipo tiene una falla y tiene su compresor defectuoso, y se elije el reemplazo por R-134a como refrigerante, seguir los siguientes pasos:

A. Daño en el compresor: Si el defecto se debe a la "quema" del motor el compresor, el sistema deberá ser descartado.

B. Fuga en el equipo: si la unidad ha perdido su carga, debe localizarse la fuga y repararla.

C. Recuperar el refrigerante: Colocar una válvula de servicio, preferentemente en el tubo de proceso, y recuperar el refrigerante de la unidad. Con nitrógeno seco, equilibre la presión del sistema a la presión atmosférica.

D. Quitar el compresor y el filtro deshidratador: haga un barrido de todo el sistema con nitrógeno seco. Nota: es importante mantener al mínimo posible los niveles de residuos de aceite mineral o alkylbenceno.

E. Selección del compresor: Seleccione el compresor para trabajar con R-134a (no se puede usar el compresor original para trabajar con R134a). La capidad frigorífica del nuevo compresor debe corresponder al compresor original.

F. Instale el filtro y el compresor nuevo: coloque el nuevo compresor y el filtro deshidratador con desecante del tipo XH7, XH9 ó H3R.

G. Evacuación y carga: evacué y cargue el sistema con R-134a. Para sistemas LBP (baja presión de evaporación) la carga óptima de R134a será menor que la carga original con R12. Por lo tanto, inicie la carga usando solo un 75% de la carga original con R12 y luego ajuste gradualmente la carga hasta que el sistema esté balanceado.

H. Fin de la reparación. Cierre el tubo de proceso. Verifique que no hayan quedado fugas. Marque el equipo con la fecha de la reparación, tipo de refrigerante y cantidad, y eltipo de aceite en el compresor.

Fuente: Service on Household Refrigerators and Freezers Using New Refrigerants - Danfoss

 

Clasificación de refrigerantesAntes de la introducción de clorofluorocarbonos (CFCs) en la década de los 30, la mayoría de los refrigerantes comúnmente eran utilizados era el aire; el amoniaco; bióxido de azufre; bióxido de carbono, y cloruro de metilo. Hasta que en 1986, los gases hidrocarburos halogenados no tóxicos y no inflamables, con varios potenciales del agotamiento de ozono se empezaron a utilizar en forma casi exclusiva en los sistemas de refrigeración de compresión de vapor para aire acondicionado. 

El impacto del agotamiento de ozono de cloroflourocarbonos y de hidroclorofluorocarbonados (HCFCs) desde que la década de los 80 provocó una decisión mundial para dejar de utilizar estos refrigerantes. Se realizó una nueva clasificación de refrigerantes en seis grupos basados principalmente en el agotamiento de ozono que sería útil para el reemplazo de los cloroflourocarbonos por otro refrigerante alternativo.

Hidrofluorocarbonados (HFCs)

El HFCs contiene sólo hidrógeno, flúor, y átomos de carbón y no contienen átomos de cloro, por lo tanto son ambientalmente seguros y no provocan el agotamiento de ozono. Ellos son designados por el prefijo HFC; HFC-134a que es una alternativa atractiva y a largo plazo para reemplazar Cloroflourocarbono-12 (CFC-12) e intercambiar compresores a tornillos y centrífugos. Además es la alternativa a largo plazo para HCFC-22. El HFC-134a no es inflamable, tiene una toxicidad muy baja, en el estándar de ASHRAE 34-1997 se muestra la calificación de seguridad.



El HFC-134a tiene una masa molecular de 102.3 en vez de CFC-12 que la masa molecular de 120.93. En una temperatura de condensación de 100°F (37.8°C), el HFC-134a"™s se condensa a una presión de 138.83 psia (abs 957kPa.), mientras que en el CFC-12"™s es de 131.65 psia (908 abs de kPa.).

Azeotrópicos HFC

Azeotrópico son mezclas de componentes de múltiple volatilidades que se evaporan y condensan como una sustancia simple y no cambia su composición volumétrica ó temperatura de saturación cuando se evaporan ó condensan a presión constante.

El HFC-507 es una mezcla de refrigerantes de HFC-125/HFC-143a (45/55) de agotamiento de ozono igual a cero. Es un refrigerante alternativo a largo plazo para reemplazar al cloroflourocarbono 502 (CFC-502) y CFC-12 en sistemas de refrigeración de baja temperatura cuya temperatura de evaporación es de 10°F (12.2°C). y necesita un lubricante sintético de petróleo. Según el estándar ANSI de ASHRAE 34- 1997, HFC-507 se permiten las designaciones alternativas para el HFC-507A, que es una mezcla de refrigerantes de HFC-125/HFC-143a (50/50). Los resultados de las pruebas que compararon el CFC-502, y, la capacidad de refrigeración de HFC-507 estaban entre 0.95 y 1.05. El HFC-507 tuvo una eficiencia de energía de 0.87 a 0.97 comparado al CFC-502.

Semi azeotropico

Son refrigerantes con características similares a los Azeotrópicos . El HFC es una mezcla refrigerante de agotamiento de ozono cero y tiene los cambios bastante pequeños en la temperatura volumétrica de composición o la de saturación. El semi azeotropico o HFC-404A y HFC-410A requieren un lubricante sintético en vez del petróleo mineral y no son tóxicos ni inflamables con una clasificación de la seguridad de A1/A1.

El HFC-404A es un refrigerante alternativo a largo plazo para el CFC-502 y el CFC-12, ambos en sistemas de refrigeración de baja temperatura. El HFC-404A tiene una temperatura de 0.9°F (0.5°C) durante la evaporación y una temperatura de 0.6°F (0.33°C) durante la condensación.

En el año 1995 se comparó al HFC-404A con el CFC-502 y resultó que el HFC-404A tuvo la misma evaporación levemente más alta la capacidad de condensación y más baja la evaporación de las temperaturas. La eficiencia de la energía es de 0.89 a 0.99 y se encontraron en la evaporación diferente temperaturas Tev y, al bajar la Tev, baja la proporción de la eficiencia de energía, a causa de la proporción más alta de la presión de compresor.



El HFC-410A es una mezcla de HFC-32/HFC-125 (50/50) con agotamiento de ozono cero y un HGWP de 0.43. Es un refrigerante alternativo a largo plazo para reemplazar HCFC-22 y el CFC-502. El HFC-410A tiene una temperatura de 0.2°F (0.11°C) durante la evaporación y la  condensación. El desplazamiento de compresor, cfm/tonelada (L/kW de s), para el HFC-410A está acerca del 50 por ciento menos que para el HCFC-22; y la presión de descarga para 130°F (54.4°C) está acerca de 490 psia (3379 abs de kPa.), que es mucho más alta que la del HCFC-22. Para una eficiencia de energía más alta, los fabricantes de este refrigerante recomiendan utilizar compresores rotativos.

Zeotrópico HFC

Son mezclas de componentes de múltiple volatilidades que se evaporan y condensan como una sustancia simple y "œsi" cambia su composición volumétrica ó temperatura de saturación cuando se evaporan ó condensan a presión constante.El HFCs es las mezclas refrigerantes de agotamiento de ozono de cero que tiene la temperatura más alta durante la evaporación y la condensación. El zeotrópico HFC-407A y HFC-407C requieren también de un lubricante sintético de petróleo, en vez del petróleo mineral; y son no tóxicos ni inflamables con una clasificación de la seguridad de A1/A1.

El HFC-407A es una mezcla de HFC-32/HFC-125/HFC 134a (20/40/40) con agotamiento de ozono de cero con un HGWP de 0.49. Es un refrigerante alternativo a largo plazo para el CFC-502 y CFC-12 en sistemas de refrigeración de baja temperatura. El HFC-407A mostró una reducción en la transferencia de calor en el evaporador de un sistema de baja temperatura durante las pruebas. El desempeño del sistema de HFC-407A era el más bajo comparado con el HFC- 404A y el HFC-507.

El HFC-407C es una mezcla de HFC-32/HFC-125/134a (23/25/52) de agotamiento de ozono de cero con un HGWP de 0.38. Es un refrigerante alternativo a largo plazo para reemplazar HCFC-22 y CFC-502. Las comparaciones entre el HFC-407C y el HCFC-22 durante las pruebas dieron como resultado que para enfriar y calentar, la proporción de la capacidad varió de 0.93 a 1.06, y la de energía de 0.94 a 0.97. Los coeficientes de calor de transferencia en un tubo durante la evaporación y la condensación dieron valores del 85 a 95 por ciento.

El HCFCs y su Zeotrópico HCFCs contienen hidrógeno, cloro, flúor, y átomos de carbón y no son completamente halogenados. El HCFCs tiene una vida mucho más corta que los cloroflourocarbonos y causa mucho menos agotamiento de ozono (0.02 a 0.1 ODP) y son designados por el prefijo HCFC. Su consumo se planifica para ser reducido empezando gradualmente desde el año 2004 y descartarlo completamente en el 2030 en los países en vías de desarrollo.

El HCFC-22 tiene un ODP de 0.05 y un HGWP de 0.40, no es inflamable y tiene una  clasificación de seguridad A1. También es parcialmente miscible con el petróleo mineral.
En 40°F (4.4°C), su evaporación es de 82.09 psia (566 abs de kPa.), y en 100°F (37.8°C) la presión de condensación es de 201.5 psia (1389 abs de kPa.). El HCFC-22 tiene un desplazamiento más pequeño de compresor entre el HCFCs y cloroflourocarbonados. Todos estos factores lo hace una alternativa provisional para reemplazar CFC-12. HCFC-22 que eran refrigerantes utilizados en unidades pequeñas y de tamaño mediano en la década de los 90 en los Estados Unidos.

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Desescarche por gas caliente de sistemas frigoríficos

El desescarche por gas caliente tiene muchas variedades y variantes y todas ellas usan la compresión del vapor como medio de desescarche para la serpentina del evaporador. Algunos sistemas utilizan el calor latente de condensación de este vapor comprimido como fuente de calor, mientras que otros usan solamente el calor sensible obtenido del vapor altamente recalentado del gas comprimido.

 

Es importante tener una idea de la relación que el refrigerante tiene entre la presión y la temperatura. Debemos recordar que: mientras haya una mezcla de refrigerante líquido y vapor en un sistema, y se mide ya sea su temperatura o presión, podemos predecir el otro valor dentro del sistema. Si se conoce la temperatura, se conoce la presión

 

El principal enemigo de una instalación frigorífica es la humedad. La presencia de este factor en un equipo frigorífico puede acarrear innumerables problemas tanto a corto como a largo plazo. Es importante para el mecánico conocer los problemas originados por la humedad para saber combatirla.

El exceso de humedad en un sistema frigorífico puede provocar uno o todos los siguientes efectos no deseables:

  • Formación de hielo en las válvulas de expansión, capilares o evaporadores.
  • Corrosión de los metales.
  • Plateadura del cobre.
  • Daño químico a la aislación del motor en compresores herméticos u otros materiales del sistema.
  • Hidrólisis de los lubricantes y otros materiales.

El hielo o los hidratos sólidos se separan del refrigerante solo si la concentración de agua es suficientemente alta y la temperatura suficientemente baja. Los hidratos sólidos, moléculas complejas de refrigerante y agua, pueden formarse a temperaturas mucho más altas de aquellas requeridas para separar el hielo. El agua se forma a temperaturas por encima de aquellas requeridas para separar el hielo o los hidratos sólidos. El hielo se forma durante la evaporación del refrigerante cuando la saturación relativa del vapor alcanza el 100% en temperaturas de 0º C o por debajo.


El exceso de humedad provoca que la aislación de papel o polyester del motor se vuelva quebradiza, lo que puede generar una falla prematura en el motor. Sin embargo no todas las aislaciones de los motores son afectadas por la humedad.



Los lubricante poliolester (POE), que son usados en gran manera con los refrigerantes hidrofluorocarbonados (HFC), absorben más humedad que los aceites minerales y lo hacen más rápido aún, cuando son expuestos a la atmosfera. Una vez presente, es muy difícil quitar la humedad. La hidrólisis de estos aceites POE puede provocar la formación de ácidos y alcoholes, teniendo un impacto negativo en la durabilidad y performance del sistema (Griffith 1993). Por esta razón, los aceites POE no deben ser expuestos al ambiente excepto por períodos muy cortos, por ejemplo, para cuando se instale un compresor. Además, se requieren filtros deshidratadores apropiados para estos sistemas equipados con aceites POE.

La herramienta para quitar en gran medida la cantidad de humedad de un sistema frigorífico es la bomba de vacío. Esta herramienta debe formar parte del instrumental de cualquier mecánico que pretenda reperar un equipo frigorífico.

 

La entrada de refrigerante en estado líquido al evaporador es lo que produce el efecto frigorífico en el mismo. Es muy importante controlar la cantidad del refrigerante que ingresa en estado líquido al evaporador, para que de esta manera se evite la entrada de este en el compresor. El compresor no está diseñado para comprimir líquidos. En el peor escenario, la entrada de líquido al compresor, significará su rotura. Además, se debe controlar la correcta alimentación del evaporador con refrigerante en estado líquido para poder aprovechar toda la superficie del mismo.

Las válvulas de expansión termostáticas (VET) y los tubos capilares son los dispositivos de control principales que se utilizan en refrigeración. A continuación, examinaremos el funcionamiento de los dispositivos de control y de qué manera controlan las presiones y temperaturas en un sistema frigorífico.

 

La termodinámica, como la mayoría de los conceptos de la ciencia y la física, se describe con mayor exactitud mediante el uso de ecuaciones matemáticas. Sin embargo, explicaciones simples aunque no sean perfectamente exactas, son suficientes para comprender la información necesaria para las experiencias diarias. Este artículo pretende simplificar estos conceptos.

 

Diagnostico de aire acondicionadoEn el diagnóstico de sistemas, el técnico deben tener presente que las unidades destinadas al acondicionamiento del aire desarrollan fallas que en la mayoría de las veces se pueden clasificar en dos categorías: Problemas con el flujo de aire, y problemas con el ciclo frigorífico. En este artículo, cubriremos las fallas ocasionadas por problemas con el flujo de aire.