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.

 

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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Temperatura de saturación: es la temperatura de una mezcla de refrigerante bifásica en el condensador y evaporador. Por ejemplo, un vaso de hielo tiene una temperatura de saturación de 0º C a la presión atmosférica. Una mezcla de hielo y agua absorbe más calor mientras está sobre una mesa y permanece a la misma temperatura. Esto es análogo a lo que sucede con un refrigerante cuando absorbe calor en el evaporador y lo entrega en el condensador a temperaturas aproximadamente constantes. Temperatura de evaporación: es la temperatura de saturación en el evaporador. Para aplicaciones de aire acondicionado, la temperatura de evaporación general es de alrededor de los 4º C.

Luego de que el hielo se termina de derretir, el agua se calienta hasta una temperatura igual a la del cuarto (por ejemplo 22º C). Esto nos da un recalentamiento de 22º C, ya que 0º - 22º = 22º C. Se considera el recalentamiento normal cuando su valor es de alrededor de 11º en la línea de succión. Por ejemplo, supongamos que la temperatura de evaporación en el evaporador sea de 4º C, le agregamos 10º C de recalentamiento, esto nos daría una temperatura de 14º para la línea de succión (4º + 10º = 14º).Temperatura de condensación: es la temperatura de saturación en el condensador. Para aplicaciones de aire acondicionado, la temperatura de condensación general es de alrededor de los 11º C por sobre la temperatura del ambiente exterior o de 40º C en un día de 29º C.

Recalentamiento: es el incremento en la temperatura del refrigerante en estado de vapor por sobre su temperatura de saturación luego de que el líquido hirvió completamente. En el ciclo de compresión de vapor, esto tiene lugar en la parte final del evaporador. Esto es análogo a lo que sucede con el aumento de temperatura del vaso de agua sobre la mesa luego de que el hielo se derritió. La mezcla de agua y hielo está a 0º C.

Subenfriamiento: es el descenso en la temperatura de un líquido refrigerante por debajo de su temperatura de saturación luego de que todo el vapor se condensó. En el ciclo de compresión de vapor, esto tiene lugar en el final del condensador. Esto es análogo al descenso de la temperatura del agua contenida en un cubito de hielo luego de que se convierte en hielo sólido en el congelador. Mientras se forma el cubito de hielo, la mezcla de agua y hielo está a 0º C. Luego de que ya no hay agua, la mezcla se enfría (por ejemplo a -17º C) hasta tener la misma temperatura del congelador. El hielo tendría un subenfriamiento de 17º (0º - (-17º)) = 17º. El subenfriamiento se considera normal cuando su valor es de alrededor de 7º. Por ejemplo, si la temperatura de la línea de líquido es de 40º C, le agregamos unos 7º de subenfriamiento, eso nos dará una temperatura de 47º C, cuando la temperatura de condensación sea de 40º C.

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Recuperación de refrigerantesLa necesidad de adoptar la conservación de los refrigerantes ha llevado a la industria a desarrollar terminología específica que será usada en este artículo técnico.

De acuerdo a la norma estándard ISO 11650, las definiciones son:

Recuperación: significa quitar refrigerante encualquier condición de un sistema y almacenarlo en un contenedor externo.

Reciclado: significa extraer refrigerante de una unidad y limpiarla empleando la separación del aceite y uno ó multiples pasadas a través de filtros secadores que reducen el grado de humedad, acidez, y partículas de materia. El reciclado generalmente toma lugar en el sitio del trabajo.

Debido a que las recuperadoras quitan más refrigerante de un sistema que cualquier otro método de práctica, debería considerarse su uso como una norma y no como una excepción. Las unidades de recuperación estan ampliamente disponibles en el mercado. Es muy importante usar equipo apropiado considerando las características del sistema de refrigeración y las especificaciones técnicas de la unidad recuperadora, teniendo en cuenta el radio de recuperación, tipo de refrigerante a recuperar. Tal como las bombas de vacío, las unidades de recuperación trabajan más eficientemente cuando las manguera que se emplean para las conexiones se mantienen lo más cortas posibles. Sin embargo, si no pudiese tener la unidad recuperador lo más cerca posible del sistema, no es excusa suficiente para no usar una. Si se emplean mangueras largas, lo único que sucederá es que el tiempo de recuperación será mayor. No existe ninguna excusa razonable para liberar refrigerantes a la atmósfera.Métodos de recuperación

Las siguientes imágenes muestran la configuración típica y los principales componentes de una unidad de recuperación.

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CONFIGURACIÓN DE UNIDAD DE RECUPERADO

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CONEXIÓN DE RECUPERADOR DE REFRIGERANTE

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CONEXIÓN DE RECUPERADOR DE REFRIGERANTE

Empleo de unidades recuperadoras

Las unidades recuperadoras son conectadas al sistema por medio de válvulas de servicio disponibles o válvulas de acceso en las tuberías tal como se muestra en la imagen anterior. Algunas recuperadoras pueden manejar refrigerantes en fase vapor y otras tanto en fase vapor como líquido, expansionando el refrigerante antes de que ingrese al compresor. Para las máquinas recuperadoras de sólo vapor, debe asegurarse de que al compresor no le ingrese refrigerante en estado líquido dado que produciría un serio daño al mismo.

Transferencia en estado de vapor

La carga de refrigerante puede ser recuperada en estado de vapor tal como lo muestra el siguiente diagrama.

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RECUPERACIÓN DE VAPOR

En sistemas frigoríficos mucho más grandes esto tomará un tiempo considerable a diferencia de la transferencia en estado líquido. Las mangueras de conexión entre las unidades de recuperación, sistemas y cilindros de recuperación deberán mantenerse lo más cortas posibles y con el mayor diámetro interior disponible.

Transferencia en estado de líquido

Recientemente, se hablaba poco sobre la recuperación en estado líquido. Pero con el uso de compresores sin aceite y válvulas reguladoras de presión constante, se ha convertido en el método preferido de recuperación por la mayoría de los fabricantes de recuperadoras. Las unidades recuperadoras libres de aceite poseen un dispositivo interno que expansiona el refrigerante. Los compresores que no usan aceite toleran el líquido solamente si éste se controla a través de un dispositivo como la válvula CPR (regulador de presión de cárter ó por sus siglas en inglés crakcase pressure regulating). No intente usar su unidad para recuperar refrigerante en estado líquido si esta no está preparada para tal fin.

La recuperación de líquido se realiza de la misma manera que la recuperación de vapor. La única diferencia es que la conexión se realiza por el lado de alta presión del sistema. La recuperación de líquido es ideal para recuperar grandes cantidades de refrigerante.

Si la unidad recuperadora no posee una bomba de líquido en su interior, o no está diseñada para recuperar refrigerante en estado líquido, entonces se podrá recuperar líquido mediante el uso de dos cilindros y una unidad recuperadora. Los cilindros de recuperación deben tener dos puertos y dos válvulas, una para refrigerante líquido y otra para vapor. Se debe conectar el puerto de líquido de un cilindro directamente en el sistema frigorífico en un punto donde se sepa que circule refrigerante en estado líquido. Conecte el puerto de vapor del mismo cilindro a la entrada de la unidad recuperadora. Use la unidad recuperadora para aspirar vapor desde el cilindro, así se reducirá la presión del cilindro, lo que provocará que el líquido fluya desde el sistema frigoríficoa hacia el interior del cilindro. Tenga cuidado porque esto puede suceder my rápido.

El segundo cilindro se usa para juntar el refrigerante de la unidad recuperadora a medida que es aspirado del primer cilindro por el recuperador. Esto no será necesario si la unidad recuperadora posee el suficiente almacenaje interno. Una vez que se recuperó todo el líquido del sistema frigorífico, las conexiones podrán cambiarse de lugar y continuar la recuperación del vapor remanente.

Tal vez sea conveniente colocar un visor de líquido entre la línea de transferencia. No conecte la línea de líquido a la unidad de transferencia porque de lo contrario se dañará el compresor. La configuración de este arreglo se puede apreciar en la siguiente imagen:

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RECUPERACIÓN DE LÍQUIDO

Sistema de recuperado "Push y Pull"

Existe otro método para la recuperación de líquido; es más común que el método descripto anteriormente, y se denomina método "push y pull". Si se tiene acceso a un cilindro de recuperación, el procedimiento será exitoso si se conecta el cilindro de recuperación a la válvula de vapor de la recuperadora, y la válvula de líquido del cilindro concectada en la válvula de líquido del sistema deshabilitado tal como muestra el diagrama. La unidad recuperadora "tirará" del refrigerante líquido alojado en el sistema deshabilitado cuando descienda la presión en el interior del cilindro. El vapor "tirado" desde el cilindro de recuperación por la recuperadora será entonces "empujado" de regreso hacia el lado de vapor del sistema inhabilitado.

{rokbox title=|Recuperación con el método "push y pull"| size=|854 488|}images/stories/demo/rokbox/recuperacion-push-pull.jpg{/rokbox}

RECUPERACIÓN CON EL MÉTODO "PUSH Y PULL"

Empleo del compresor del sistema para realizar el recuperado

Si se debe recuperar el refrigerante en un sistema donde su compresor todavía funciona, se puede emplear el mismo para recuperarlo. Se podría bombear el refrigerante para que se almacene en un cilindro de recuperación enfriado conectado a la salida del compresor, tal como se muestra en el siguiente diagrama.

{rokbox title=|Recuperación de refrigerante con el compresor de la instalación| size=|722 539|}images/stories/demo/rokbox/recuperar-refrigerante-con-compresor.jpg{/rokbox}

RECUPERACIÓN DE REFRIGERANTE CON EL COMPRESOR DE LA INSTALACIÓN

Fuente original: Manual for Refrigeration Servicing Thecnicians - United Nations Environment Programme 2010

 

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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.

 

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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El ciclo de refrigeración por compresión mecánica consta de 4 componentes principales: evaporador, compresor, condensador y dispositivo de expansión.

Evaporador: Intercambiador de calor ubicado dentro del recinto que se desea enfriar al cual el refrigerante entra en estado líquido o mayoritariamente líquido a baja presión y por consiguiente a una baja temperatura de ebullIción. Al entrar en contacto con las paredes del evaporador, comienza su evaporación con la consiguiente absorción de calor. Dicha absorción provoca el enfriamiento de las paredes del aparato y por consiguiente, el enfriamiento del medio que lo rodea.

A la salida del evaporador nos encontramos con vapor refrigerante a baja presión el que se encuentra "cargado" con la energía térmica absorbida a las paredes del aparato y al medio ambiente. Como todo intercambiador de calor, este aparato deberápresentar el mínimo de resistencia al paso de calor desde el recinto o producto enfriado a las paredes del aparato y enseguida desde allí al refrigerante. Se puede afirmar que este aparato es el "productor de frío".- Compresor : Succiona los vapores del refrigerante desde el evaporador y los comprime, o sea, eleva la presión a una temperatura tal que permita licuar posteriormente en el condensador. En este elemento es donde debemos entregar la fuerza motriz necesaria para el funcionamiento del sistema, es decir, aquí se realiza el gasto de energía.

- Condensador : Segundo intercambiador de calor, fundamental dentro del sistema. Tiene por finalidad condensar los vapores refrigerantes a alta presión provenientes del compresor. La condensación de estos vapores significa convertirlos en líquidos y para ello debemos extraerles calor, o sea, enfriarlos. El calor retirado a los vapores refrigerantes en este elemento, es el mismo calor que se absorbió en el evaporador más una pequeña cantidad aportada al refrigerante por el funcionamiento del compresor. El calor extraído al
refrigerante es entregado al medio ambiente, ya sea por un enfriamiento de este elemento mediante agua o aire. Debe cumplir con las mismas condiciones del evaporador desde el punto de vista del intercambio de calor.

A la salida del condensador nos encontramos con líquido refrigerante a alta presión.

- Dispositivo de expansión : Tiene como finalidad reducir la presión del líquido refrigerante proveniente del condensador y entregarlo como líquido a baja presión al evaporador. Esta reducción de presión es fundamental para poder lograr la evaporación del refrigerante en el evaporador. En algunos casos actúa como regulador de la cantidad de líquido que entra al evaporador.

Analizando el sistema desde el punto de vista de las presiones existentes en él, es usual dividirlo en dos sectores bien definidos:

a) El lado de alta presión que va desde la salida del compresor a la entrada del aparato de expansión.
b) El lado de baja presión que va desde la salida del aparato de expansión a la entrada del compresor.

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Deslizamiento de temperatura (glide)

La característica denominada "deslizamiento de temperatura" (glide)se refiere al rango de temperatura sobre el cual los componentes en un refrigerante blend se evaporan o se condensan a una presión dada. Una sustancia pura (como el agua) a presión constante pasará por un completo cambio de fase a temperatura constante. De forma inversa, un refrigerante blend zeotrópico debe proceder a través de un rango de temperatura que varía, con el fin de completar el proceso de cambio de fase. El nombre "deslizamiento de temperatura" o conocido como "glide" en inglés, se refiere a este rango de temperatura que no es constante.

 

La humedad dentro del cuarto frío, y la velocidad del aire son factores que hay que tomar en cuenta a la hora de diseñar un equipo de refrigeración. Una humedad baja en el cuarto frío hace que productos como la carne, flores, verduras, vegetales etc. se deshidraten excesivamente. Por el contrario, una humedad alta hace que se favorezca el crecimiento de moho y bacterias. Si el producto a conservar está empacada (botellas, latas, empaques al vacío, etc.) el tema de la humedad es irrelevante.

Quienes leyeron este artículo, también leyeron los siguientes títulos:La velocidad del aire es importante para la transferencia del calor, si no hay una buena circulación de aire se favorece el crecimiento de moho y bacterias y disminuye la capacidad del evaporador. Una circulación de aire muy alta, por el contrario, puede aumentar la deshidratación del producto. El factor más importante que regula la humedad dentro del cuarto refrigerado es el DT (Delta T) del evaporador, mientras más alto el DT menor humedad se va a producir dentro del cuarto. Mientras mas pequeño el DT, mayor será la humedad relativa. Mientras mayor del DT mayor será la capacidad del evaporador, esto significa que un evaporador pequeño puede, con un DT alto, dar la misma capacidad que un evaporador grande con un DT pequeño.

Este punto es importante porque muchas veces, el contratista con el afán de ganar una venta, calcula un evaporador más pequeño y así tener el menor precio. El que sale perdiendo es el cliente porque los productos que va a almacenar van a perder peso (carnes) o se deshidratarán (quemarán) en el caso de verduras o frutas.

Delta T: es la diferencia de temperatura entre el aire que pasa por el serpentín del evaporador (temperatura de diseño del cuarto) y la temperatura de evaporación del refrigerante (temperatura de saturación del gas correspondiente a la presión a la salida del serpentín).

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Los contactores son dispositivos electromecánicos, cuya función es interrumpir en un circuito eléctrico el paso de la corriente, y tienen la particularidad de poder realizar múltiples maniobras y además son controlados a distancia sin el accionamiento por parte del operario en forma directa. Es un dispositivo fundamental en los circuitos de automatización, que asociado con otros elementos de protección constituye el dispositivo ideal para el control y protección de los motores eléctricos del tipo de inducción, iluminación, calefacción y banco de capacitores. El contactor se encuentra presente en muchas aplicaciones del mundo de la refrigeración.

Puede ser empleado en baja tensión (hasta 1000 V) y también hasta los 10 kV aproximadamente. Para aplicaciones de baja tensión, la conexión y desconexión se hace en aire, y en cambio, en los de mayores tensiones las maniobras anteriormente mencionadas se realizan en un medio distinto, como ser vacío o algún gas.

Funcionamiento y características

El contactor es un interruptor que funciona por acción de una bobina alimentada por una tensión más baja que la del circuito a interrumpir, que denominaremos auxiliar o de bajo voltaje y que en el campo se especifica como tensión de mando o tensión de accionamiento o tensión auxiliar. La mayoría de los contactores usados en la industria son accionados por la energía magnética desarrollada por una bobina de excitación.

Cuando circula corriente por la bobina, se produce un campo magnético suficientemente grande que hace que la armadura fija atraiga a la armadura móvil, dando como resultado el cierre de los contactos. La corriente auxiliar se obtiene de la misma red, a través de un transformador denominado de control. Cuando el operador oprime el pulsador de arranque, se produce el cierre del circuito auxiliar y se acciona la bobina, que cierra los contactos principales debido a la atracción magnética producida.

Una de las características importantes del contactor es la tensión que se aplica a la bobina de accionamiento, como así también su intensidad o potencia. Existe una amplia gama de tensiones de accionamiento, tanto en corriente contínua como alterna, siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220 y 380 voltios. La intensidad y potencia de la bobina dependen del tamaño del contactor. La tensión de alimentación de la bobina puede ser la misma del circuito de fuerza o inferiores a esta, reducidas por un transformador o suministradas por otras fuentes de alimentación.

El tamaño del contactor dependerá de la intensidad que es capaz de establecer, soportar e interrumpir, como así también del número de contactos que posea. Además, su tamaño dependerá también de la máxima tensión de trabajo que pueda soportar, aunque esta suele ser de 660 voltios para los contactores usados en la industria.

Tipos de contactos

En los contactores pueden encontrarse dos tipos de contactos: contactos principales y contactos auxiliares. Los contactos principales son aquellos que tienen por finalidad realizar el cierre o apertura del circuito principal, a través del cual se transportará la corriente al circuito donde se encuentra la carga. La calibración de estos contactos dependerá de la intensidad que deberán soportar sin riesgo de deteriorarse. Lso contactos principales se referencian con una sola cifra del 1 al 16.

Los contactos auxiliares tienen por finalidad el gobierno del contactor (específicamente de la bobina) y de su señalización. Estos pueden ser abiertos o cerrados, y dado que están diseñados para dar paso a corrientes pequeñas (alimentación de bobina y dispositivos de señalización), suelen ser diseñados de un tamaño más pequeño que los contactos principales. Los contactos auxiliares están referenciados con dos cifras. Las cifras de unidades o cifras de función indican la función del contacto:

1 y 2, contacto normalmente cerrados (NC).
3 y4, normalmente abiertos (NA)
5 y 6, contacto de apertura temporizada
7 y 8, contacto de cierre temporizado

Las bobinas de un contactor se referencian con las letras A1 y A2. El contactor se denomina con las letras KM seguidas de un número de orden.

Tipos constructivos

Los contactores se agrupan en dos tipos según su construcción: los de potencia y los auxiliares. Los contactores de potencia se utilizan para conectar y desconectar las corrientes de las cargas. Mientras que los contactores auxiliares se emplean en los circuitos auxiliares, como por ejemplo, los circuitos de automatización, control o señalización.

Los contactores de potencia tienen tres contactos principales y un numero variable de contactos auxiliares, que dependen del tamaño y construcción del mismo, generalmente son dos contactos auxiliares, uno normalmente cerrado y otro normalmente abierto.

Los contactores auxiliares pueden tener un número variable de contactos. Estos contactos pueden ser normalmente abiertos, normalmente cerrados o inversores. Este tipo de contactores tienen una mayor velocidad de operación y por lo tanto un número mayor de maniobras horarias.

Categoría de empleo para los contactores según la norma IEC 60947

Los contactores se diferencian por la categoría para la cual están diseñados, esta define qué tipo de interruptor será utilizado. Las categorías de empleo están normalizadas y fijan los valores de la corriente que el contactor debe establecer o cortar:

Depende de:

El tipo de receptor controlado: motor de jaula o de anillo, resistencias, etc.
Condiciones en las que se realizan los cierres y aperturas: arranque, inversión de marcha, etc.
Estas categorías son establecidas para corriente alterna  AC-1,. AC-2, AC-3 y AC-4 y para corriente contínua: DC-1, DC-3 y DC-5.

Categoría AC-1: se aplica a todos los receptores o equipos alimentados con corriente alterna, cuyo factor de potencia es mayor o igual a 0,95. Ejemplos: sistemas de calefacción, distribución, cargas puramente resistivas, etc.

Categoría AC-2: para cargas inductivas. Arranque e inversión de marcha de motores de anillos rozantes motores asíncronos para mezcladoras, centrífugos, etc. Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque del orden de ,5 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque con una tensión menor o igual a la tensión de la red. Ejemplos: Puentes grúa, grúas pórtico con motores de rotor bobinado.

Categoría AC-3: se emplea para el arranque y desconexión de los motores asíncronos de jaula de ardilla, conexión con 5 a 7 veces la corriente nominal, apertura durante la marcha. Al cierre, el contactor establece la intensidad de arranque con 5 a 7 veces la intensidad nominal del motor. A la apertura, corta la intensidad nominal absorbida por el motor. En este momento la tensión en los bornes de sus polos es del orden del 20% de la tensión de la red, por lo que el corte es fácil. Ejemplo: todos los motores jaula de ardilla empleados en ascensores, escaleras mecánicas, cintas transportadoras, compresores, bombas, mezcladoras, aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores.

Categoría AC-4: para motores de jaula (arranque, marcha a impulsos y frenado por inversión), motores asíncronos para grúas, ascensores, etc. El contactor se cierra con un pico de corriente que puede alcanzar 5, incluso 7 veces, la intensidad nominal del motor. La tensión puede ser igual a la de la red. El corte es severo.

Vida útil de los contactos

Debido a la gran cantidad de maniobras a la cual se sometido el contactor, los elementos que más sufren son sus contactos. Por lo tanto, es fundamental la vida operativa o duración de los mismos es fundamental. Los fabricantes proporcionan tablas a tal efecto, en donde para determinada potencia y corriente se pueden determinar los ciclos de maniobra que tendrá el contacto a lo largo de su vida.

La selección de los contactos dependerá de la forma de empleo que se hace del motor y de su tipo (arranque, marcha, contramarcha, rotor en jaula de ardilla o bobinado, etc.)

Montaje de los contactores

Cuando se utilizan los contactores para comandar, proteger y controlar un solo motor se los instala dentro de un gabinete en cuyo frente están los pulsadores de arranque y parada. La fijación del contactor al gabinete, se realiza mediante la utilización de los denominados riel tipo DIN.

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