1. 3.3 Tuberías, válvulas y accesorios de refrigeración
1.1. Tuberías: Las tuberías son un componente importante de las instalaciones frigoríficas. Un diseño y construcción erróneos de las tuberías de refrigerante pueden dar lugar a un funcionamiento defectuoso o incluso a daños en la instalación frigorífica.
1.1.1. Transporte de aceite en las tuberías de refrigerante: En los compresores de refrigerante, una parte del aceite lubricante con el vapor refrigerante comprimido se dirige a la instalación. Para evitar una falta de aceite lubricante en el compresor, dicho aceite tiene que reconducirse al compresor y no puede permanecer en la instalación. El transporte de aceite resulta especialmente difícil en las tuberías de aspiración ascendentes
1.1.1.1. Fabricación de tuberías. En las instalaciones frigoríficas con refrigerantes HFC, las tuberías de refrigerante suelen estar hechas de tubos de cobre. El cobre es un material ideal para temperaturas bajas y, por ello, es especialmente adecuado para la fabricación de componentes en instalaciones frigoríficas. El cobre muestra una resistencia y alargamiento crecientes a medida que disminuye la temperatura.
1.1.2. Materiales de tuberías de refrigerante: La mayor parte de las tuberías que se utilizan en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado se fabrica de cobre; sin embargo se utiliza también aluminio para la fabricación de circuitos de evaporador y condensador. El aluminio no se ha hecho popular en la instalación de tuberías de conexión para el refrigerante, debido a que no puede ser trabajado con facilidad como el cobre y su soldadura es más difícil. La tubería de acero se utiliza en algunas unidades más grandes ensambladas en fábrica, así como en el armado de grandes sistemas de refrigeración.
1.1.2.1. Aislamiento de las tuberías: Los materiales metálicos utilizados en las tuberías de refrigerante poseen una alta conductibilidad térmica para que la temperatura superficial Ts de la tubería corresponda aprox. a la temperatura del refrigerante. Con el aire ambiente (temperatura TR) puede cambiarse así mucho calor. Mediante el recubrimiento de la tubería con un revestimiento aislante, la temperatura superficial se adapta a la temperatura ambiente y se reduce la transición térmica.
1.2. Válvulas
1.2.1. Válvula de expansión termostática: Las válvulas de expansión termostáticas son desarrolladas para regular la inyección de refrigerante líquido a los evaporadores. Esta inyección de refrigerante estará siempre regulada por un elemento termostático que está situado en la parte superior de la válvula de expansión la cual es controlada en función del recalentamiento del refrigerante.
1.2.2. Válvulas con carga MOP: Se usan normalmente en equipos fabricados, donde se desea una limitación de la presión de aspiración en el momento de puesta en marcha, como por ejemplo en el sector de transporte y en instalaciones de aire acondicionado. Las válvulas de expansión con MOP tienen una cantidad muy reducida de carga en el bulbo.
1.2.3. Válvula solenoide: Esta es el componente que se utiliza mas a menudo para controlar el flujo de refrigerante. Esta válvula posee una bobina magnética, que cuando tiene corriente, levanta el embolo en su interior. Hay de dos tipos: -Normalmente abierto: no abre hasta que recibe corriente -Normalmente cerrado: no cierra hasta que recibe corriente
1.3. Accesorios de refrigeración
1.3.1. Son dispositivos secundarios que servirán para proteger, controlar, supervisar, o mejorar algo en el sistema y se utilizarán los que sean necesarios
1.3.1.1. Mofle de Descarga. Función: minimizar las pulsaciones del flujo ocasionada por el compresor reciprocante, así como la vibración y ruido
1.3.1.2. Separador de aceite: Separar el aceite que sale del compresor hacia el sistema conjuntamente con el gas refrigerante y devolverlo al cárter. Para sistemas de baja temperatura, para sistemas de temperatura media en que la unidad condensadora esté por arriba del nivel del evaporador
1.3.1.3. Filtro deshidratador de línea de aceite Función: Proporcionar filtración y secado del aceite. En el Aceite es donde mayormente se acumula la contaminación. Aplicación: Sistemas de refrigeración en paralelo (racks), aunque en realidad es un accesorio que debieran llevar todos los sistemas de refrigeración.
1.3.1.4. Filtro deshidratador de succión. Función: Protege al compresor. Retiene la contaminación existente en el sistema. La contaminación es altamente dañina y casi siempre concluye en daños al compresor, especialmente la acidez y suciedad
1.3.1.5. Acumulador de Succión. Función: Protege al compresor contra regresos eventuales de refrigerante líquido. Aplicación: Todo sistemas de baja temperatura, particularmente aquellos con sistema de deshielo por gas caliente
2. 3.4 Sistemas de control de refrigeración
2.1. Los objetivos básicos de cualquier sistema de control para equipos de refrigeración son los de mantener constantes las condiciones operativas como temperaturas y/o presiones, consumiendo el mínimo de energía y garantizar un funcionamiento seguro en todo momento.
2.1.1. RELÉ ELECTROMAGNÉTICO: Se trata de un dispositivo termo resistivo, lo que significa que su resistencia al paso de corriente se altera conforme su temperatura. En esos modelos, cuando el compresor está desconectado el PTC está a una temperatura más baja, próxima a la del ambiente.
2.1.1.1. TIPOS DE RELES
2.1.1.1.1. Simple trabajo: el relé se encarga de unir la fuente de alimentación con el consumidor, accionándose a través de un interruptor o cualquier otro aparato de mando
2.1.1.1.2. De doble trabajo: En este tipo de relé la salida de corriente se produce por dos terminales a la vez al ser excitado el relé.
2.1.1.1.3. Relé de conmutación: Actúa alternativamente sobre dos circuitos de mando o potencia. Uno es controlado cuando los elementos de contacto se encuentran en la posición de trabajo, mientras que el otro lo es cuando los elementos de contacto se encuentran en la posición de reposo.
2.1.2. PROTECTORES TÉRMICOS: tienen la función de proteger el compresor, evitando que trabaje en condiciones adversas y diferentes de aquellas para las cuales fue proyectado. Su principal objetivo es evitar que el motor del compresor alcance una temperatura que lo dañe o queme.
2.1.2.1. El protector térmico actúa cuando la corriente del compresor y/o la temperatura de la bobina (motor) o de la carcaza del compresor están llegando a un nivel crítico. Ese es, así, un componente esencial para la seguridad del compresor.
2.1.3. CONTACTOR ELERCTRICO: es un dispositivo con capacidad de interrumpir corriente eléctrica en un equipo con la posibilidad de ser accionado a distancia. El contactor empleado en sistema de refrigeración interrumpe el suministro de energía a una etapa del compresor, lo cual es suficiente para parar un compresor monofásico.
2.1.4. Sensores de temperatura:Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo eléctrico o electrónico
2.1.5. TERMISTORES: Los termistores o sensores de temperatura juegan un papel muy importante dentro del sistema de control electrónico. El termistor más común es del tipo NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura). Esto es porque disminuye el valor de su resistencia en sus terminales conforme incrementa la temperatura en que está expuesto.
3. 3.1 Clasificación y selección de refrigerantes
3.1. La American Socieyy of Heating, Refrigerating and Aconditioning Engineer (ASHRE) clasifica los refrigerantes en 3 grupos: 1.- Compuestos halocarburos e hidrocarburos 2.- Compuestos inórganicos 3.- Compuestos Azeotrópicos
3.1.1. Refrigerantes CFC: son los refrigerantes que contienen cloro, flúor y carbono en su molécula. Estos refrigerantes son de baja toxicidad, no corrosivos y compatibles con otros materiales. No son inflamables ni explosivos.
3.1.2. Refrigerantes HCFC o Hidroclorofluorocarbonos: Son los refrigerantes que contienen hidrogeno, cloro, flúor y carbono. Tienen vida corta y causan menor daño al ozono que los que son completamente halogenados por consiguiente, tienen reducido potencial para el calentamiento global.
3.1.3. Refrigerantes Hidrocarburos: Todos son muy flamables y explosivos. En general no son muy tóxicos. Son algo solubles en aceites lubricantes
3.1.4. Refrigerantes Azeotropicos: Son los refrigerantes compuestos de dos o tres sustancias, pero que se comportan como o casi un refrigerante puro o simple.
3.1.5. Refrigerantes Zeotrópicos: Son mezclas que no son azeotrópicas, por lo que no tienen una evaporación ni condensación constante a una presión determinada. Durante la evaporación del refrigerante zeotrópico cada uno de sus componentes lo hace a temperaturas diferentes
4. 3.2 Clasificación y selección de lubricantes
4.1. El compresor en un sistema de refrigeración mecánico, debe ser lubricado para reducir la fricción y evitar el desgaste. El tipo especial de lubricante utilizado en los sistemas de refrigeración, se llama aceite para refrigeración. Este aceite debe cumplir ciertos requerimientos especiales, que le permiten realizar su función lubricante, sin importar los efectos del refrigerante y las amplias variaciones de temperatura y presión.
4.1.1. Aceites Minerales: Los aceites minerales son derivados del petróleo y se pueden clasificar en tres tipos, de acuerdo al crudo de que se obtienen. • Con base parafínica. • Con base nafténica. • Con base aromática.
4.1.1.1. La experiencia ha demostrado que los aceites de base nafténica, son los más adecuados para refrigeración, por las siguientes razones: a) Fluyen mejor a bajas temperaturas. b) Conservan mejor su viscosidad que los aromáticos. c) Hay menos depósitos de cera a bajas temperaturas, ya que contienen menos parafina, que los de base parafínica. d) Los depósitos de carbón formados por estos aceites son ligeros, y se eliminan fácilmente. e) Son más estables térmica y químicamente, que los aromáticos. f) Tienen excelente capacidad dieléctrica.
4.1.2. Aceites Sintéticos: Aunque los aceites sintéticos para refrigeración, existen desde hace más de 25 años, en nuestro país han tenido un uso muy limitado. Los aceites sintéticos tienen características muy superiores a los minerales. A diferencia de los aceites minerales, los cuales son productos destilados directamente del petróleo crudo, los aceites sintéticos se obtienen a partir de reacciones químicas específicas. Por esta razón, su calidad no depende de la calidad de ningún petróleo crudo, y su composición es consistente todo el tiempo, ya que los componentes son siempre iguales.
4.2. PROPÓSITO DEL ACEITE PARA REFRIGERACIÓN: El aceite para refrigeración es necesario para una operación adecuada del compresor, en un sistema de refrigeración mecánica. Además de lubricar las partes móviles del compresor, el aceite realiza las siguientes funciones: a) remueve el calor de los cojinetes y lo transfiere al exterior. b) ayuda a formar un sello más positivo, cuando están cerradas las válvulas de succión y descarga. c) amortigua el ruido generado por las partes móviles dentro del compresor. En los compresores abiertos, el aceite también evita que el sello de la flecha se seque y se deteriore.
4.2.1. Propiedades De Los Lubricantes para su selección: -Viscosidad: Es la resistencia a fluir que tienen los líquidos. La viscosidad indica qué tanto puede fluir un aceite a una temperatura dada. Los aceites se vuelven menos viscosos al aumentar la temperatura, y más viscosos a bajas temperaturas. -Punto de Escurrimiento: Es la temperatura más baja a la cual fluirá un aceite. Por definición, el punto de escurrimiento es 3°C mayor que la temperatura a la cual el aceite cesará totalmente de fluir; es decir, el punto de escurrimiento es 3°C, arriba de la temperatura de -Congelación del aceite: Punto de Floculación Es la temperatura a la cual un aceite empieza a flocular (formar depósitos de cera). Un buen aceite para refrigeración, no debe flocular al ser expuesto a las más bajas temperaturas, que normalmente se encuentran en los sistemas de refrigeración. -El punto de inflamación: de un aceite es la temperatura más baja, a la cual el vapor de aceite existente sobre la superficie se inflama al ser expuesto a una flama, pero se apaga inmediatamente. Esta temperatura no es lo suficientemente alta para mantener al aceite ardiendo. -El punto de ignición: es la temperatura a la cual un aceite arde y continúa quemándose, cuando menos durante 5 segundos, al ser expuesto a una flama. -Rigidez Dieléctrica: Es la medida de la resistencia de un aceite al paso de la corriente eléctrica. Se expresa en kilovoltios