El Ciclo de la Refrigeracion
Un ciclo simple frigorífico comprende cuatro procesos fundamentales:
1. La regulación
2. La evaporación
3. La compresión
4. La condensación
1. La regulación
El ciclo de regulación ocurre entre el condensador y el evaporador, en efecto, el refrigerante líquido entra en el condensador a alta presión y a alta temperatura, y se dirige al evaporador a través del regulador.
La presión del líquido se reduce a la presión de evaporación cuando el líquido cruza el regulador, entonces la temperatura de saturación del refrigerante entra en el evaporador y será en este lugar donde se enfría.
Una parte del líquido se evapora cuando cruza el regulador con el objetivo de bajar la temperatura del refrigerante a la temperatura de evaporación.
2. La evaporación
En el evaporador, el líquido se vaporiza a presión y temperatura constantes gracias al calor latente suministrado por el refrigerante que cruza el espacio del evaporador. Todo el refrigerante se vaporizada completamente en el evaporador, y se recalienta al final del evaporador.
Aunque la temperatura del vapor aumenta un poco al final del evaporador debido al sobrecalentamiento, la presión se mantiene constante.
Aunque el vapor absorbe el calor del aire alrededor de la línea de aspiración, aumentando su temperatura y disminuyendo ligeramente su presión debido a las pérdidas de cargas a consecuencia de la fricción en la línea de aspiración, estos detalles no se tiene en cuenta cuando uno explica el funcionamiento de un ciclo de refrigeración normal.
3. La compresión
Por la acción del compresor, el vapor resultante de la evaporación es aspirado por el evaporador por la línea de aspiración hasta la entrada del compresor. En el compresor, la presión y la temperatura del vapor aumenta considerablemente gracias a la compresión, entonces al vapor a alta temperatura y a alta presión es devuelto por la línea de expulsión.
4. La condensación
El vapor atraviesa la línea de expulsión hacia el condensador donde libera el calor hacia el aire exterior.Una vez que el vapor ha prescindido de su calor adicional, su temperatura se reduce a su nueva temperatura de saturación que corresponde a su nueva presión. En la liberación de su calor, el vapor se condensa completamente y entonces es enfriado.
El líquido enfriado llega al regulador y está listo para un nuevo ciclo.
1. La regulación
2. La evaporación
3. La compresión
4. La condensación
1. La regulación
El ciclo de regulación ocurre entre el condensador y el evaporador, en efecto, el refrigerante líquido entra en el condensador a alta presión y a alta temperatura, y se dirige al evaporador a través del regulador.
La presión del líquido se reduce a la presión de evaporación cuando el líquido cruza el regulador, entonces la temperatura de saturación del refrigerante entra en el evaporador y será en este lugar donde se enfría.
Una parte del líquido se evapora cuando cruza el regulador con el objetivo de bajar la temperatura del refrigerante a la temperatura de evaporación.
2. La evaporación
En el evaporador, el líquido se vaporiza a presión y temperatura constantes gracias al calor latente suministrado por el refrigerante que cruza el espacio del evaporador. Todo el refrigerante se vaporizada completamente en el evaporador, y se recalienta al final del evaporador.
Aunque la temperatura del vapor aumenta un poco al final del evaporador debido al sobrecalentamiento, la presión se mantiene constante.
Aunque el vapor absorbe el calor del aire alrededor de la línea de aspiración, aumentando su temperatura y disminuyendo ligeramente su presión debido a las pérdidas de cargas a consecuencia de la fricción en la línea de aspiración, estos detalles no se tiene en cuenta cuando uno explica el funcionamiento de un ciclo de refrigeración normal.
3. La compresión
Por la acción del compresor, el vapor resultante de la evaporación es aspirado por el evaporador por la línea de aspiración hasta la entrada del compresor. En el compresor, la presión y la temperatura del vapor aumenta considerablemente gracias a la compresión, entonces al vapor a alta temperatura y a alta presión es devuelto por la línea de expulsión.
4. La condensación
El vapor atraviesa la línea de expulsión hacia el condensador donde libera el calor hacia el aire exterior.Una vez que el vapor ha prescindido de su calor adicional, su temperatura se reduce a su nueva temperatura de saturación que corresponde a su nueva presión. En la liberación de su calor, el vapor se condensa completamente y entonces es enfriado.
El líquido enfriado llega al regulador y está listo para un nuevo ciclo.
La Refrigeracion
La refrigeración es el proceso de reducción y mantenimiento de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio. La reducción de temperatura se realiza extrayendo energía del cuerpo, generalmente reduciendo su energía térmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo.
La refrigeración implica transferir la energía del cuerpo que pretendemos enfriar a otro, aprovechando sus propiedades termodinámicas. La temperatura es el reflejo de la cantidad o nivel de energía que posee el cuerpo, ya que el frío propiamente no existe, los cuerpos solo tienen más o menos energía térmica. De esta manera enfriar corresponde a retirar Energía (calor) y no debe pensarse en términos de " producir frío o agregar frío".
La salud y el bienestar de un país puede depender de los sistemas de refrigeración. Por ejemplo; la alimentación y el almacenamiento de vacunas, distribución, aplicación médica, industrial, comercial y doméstica de todo tipo depende de los sistemas de refrigeración.
Durante la década de los 90 casi todos los países firmaron y consecuentemente ratificaron el Protocolo de Montreal de Las Naciones Unidas y sus correcciones posteriores. Este acuerdo incluye una escala de tiempo estricto para la desaparición de refrigerantes que atacan el ozono y requiere el uso provisional hasta su sustitución por refrigerantes que no dañen el ozono. Este cambio resultó en el aumento de la variedad de refrigerantes de uso común existentes de 3 a 4 veces mayor y en la necesidad de asegurarse de que las prácticas de los ingenieros sean muy exigentes.
La firma del Acuerdo de Kyoto hace que aumente la necesidad de las prácticas ya que muchos de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global.
La gama de aparatos de refrigeración para la enseñanza y software de ordenador de la empresa ha sido diseñada para enseñar a los estudiantes los principios básicos de la refrigeración, para así asegurarse de que la próxima generación de ingenieros sea capaz de comprender y contribuir a los cambios fundamentales que están ahora dándose lugar en la industria de la refrigeración.
Compresor
El compresor es el corazón del sistema de refrigeración (Ver figura), en él se transforma energía eléctrica en entalpía y presión del gas, permitiendo mantener dos niveles de presión en el sistema, uno donde se evapora el refrigerante y el otro donde se condensa.
Las características más importantes del funcionamiento de un compresor son su capacidad de refrigeración y su potencia; estas dependen principalmente de la presión de succión y de descarga. Los aspectos que pueden afectar el compresor, disminuyendo la capacidad de refrigeración e incrementando la potencia necesaria para su funcionamiento son: pérdidas de presión, calentamiento, fugas, exceso de aceite, ineficiencia de las válvulas y espacios muertos en la compresión. 
Tipos de Compresores
Los tres tipos de compresores más comunes usados en refrigeración son los Alternativos (Ver figura a), los Rotativos (Ver figuras b, c y d) y los Centrífugos (Ver figura e). Los alternativos consisten en un émbolo que se mueve alternativamente dentro de un cilindro, con válvulas de entrada y salida que permiten la compresión; Los Rotativos tienen piezas giratorias en desplazamiento positivo que realizan el trabajo y los centrífugos, también poseen elementos giratorios pero lo que aprovechan es la fuerza centrífuga.
A)
B)
C)
D)
E)
Dispositivos de Expansion
Los dispositivos de expansión son aquellos destinados a disminuir la presión del líquido y a controlar el flujo de refrigerante hacia el evaporador (Ver figura a y b). El tubo capilar (Ver figura c) es el más usado para sistemas de refrigeración de potencia menor de un caballo de vapor, para sistemas de tamaño medio, lo más frecuente es el uso de válvulas de expansión termostáticas (Ver figura d). Para los evaporadores inundados se utilizan las válvulas de flotador (Ver figura e).
A)
B)
C)
D)
E)
B)C)D) E)
Efecto Invernadero y en la Capa de Ozono
Algunos refrigerantes pueden ser causantes del efecto invernadero o calentamiento global del planeta tierra, este efecto es causado por un desequilibrio entre la radiación incidente del sol en la tierra y la que emite ésta al universo, generándose una acumulación de energía en la atmósfera que se traduce en un incremento de la temperatura (Ver figura a).
Si bien, la atmósfera es relativamente transparente a la radiación solar, la radiación infrarroja se absorbe en la atmósfera por muchos gases menos abundantes que impiden que una buena parte de la radiación infrarroja se escape directamente al espacio, al frenar este flujo al espacio los gases calientan la atmósfera y superficie terrestre.
Otro gran problema ambiental lo causa el cloro que contienen algunas sustancias químicas liberadas a la atmósfera, las cuales son las principales responsables del agotamiento de la capa de ozono en la estratosfera (Ver figura b). Una gran parte de estos compuestos están constituidos por CFC’s (clorofluorocarbonados) y halones (agentes de extinción de incendios). Los primeros han sido utilizados por años como refrigerantes, disolventes o agentes espumantes. Los más peligrosos de estos elementos tienen larga vida, por ejemplo el CFC R-11 dura un promedio de 50 años en la atmósfera, el CFC R-12 un promedio de 102 años y el CFC R-113 un promedio de 85 años, es por este motivo que las sustancias químicas influirán en el proceso de agotamiento por muchos años. 
Grado de Seguridad de los Refrigerantes
Los fluidos refrigerantes pueden clasificarse en tres grupos dependiendo del grado de seguridad o peligrosidad de los mismos (Ver figura a) de la siguiente manera:
Grupo primero. Corresponden a este grupo los refrigerantes que no son combustibles, cuyos efectos sobre la salud son despreciables (Ver figura b).
Grupo segundo. Corresponden a este grupo los refrigerantes que son tóxicos o corrosivos o que al combinarse con el aire, en una porción del 3,5% o más en volumen, pueden formar una mezcla combustible o explosiva (Ver figura c). 
Grupo tercero. Corresponden a este grupo los refrigerantes que al combinarse con el aire en proporción inferior al 3,5 % en volumen pueden constituir una mezcla combustible o explosiva (Ver figura d). 
Tipos de Condensadores
CONDENSADORES ENFRIADOS POR AIRE
CONDENSADORES EVAPORATIVOS (ENFRIADOS POR AGUA)
CONDENSADORES DE CORAZA Y TUBOS (ENFRIADOS POR AGUA)
Carga de Gas Refrigerante
Introducción
La mayor parte de los profesionales de la refrigeración y el A/A, 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, y en cualquier caso las variaciones de un ajuste de carga en la mayoría de los casos no tiene mucha importancia porque si le sobra algo de gas puede que se evapore a lo largo del tubo de aspiración ó puede que un excesivo recalentamiento, por falta de carga no afecte mucho a la temperatura de descarga del compresor y que tampoco falte rendimiento, y en este caso, no noten demasiada falta a su vez de potencia frigorífica en el recinto a enfriar, porque al equipo le sobra potencia frigorífica, etc.
Trataremos con este trabajo de enumerar en la práctica las diferentes fórmulas válidas para “ajustar correctamente” la carga de gas en los equipos frigoríficos de expansión directa, sea cual sea el REFRIGERANTE empleado.
Fórmulas generales para el ajuste de la carga
1.a - POR PESO
1.b - MANOMETRO Y TERMOMETRO
1.c - DOS TERMOMETROS
1.a - Por peso.-
Esta es la fórmula más fácil, siempre que el equipo haya sido desarrollado por un fabricante y facilite la carga de gas en peso óptimo para su equipo, y aquí se pueden presentar dos supuestos:
*Equipo compacto, en cuyo caso solo hay que hacer vacio del sistema y con una báscula por diferencia del peso o bien con una columna graduada (cilindro de carga) pesar exactamente la carga de gas que el fabricante del equipo haya desarrollado.
*Equipo partido, aquí habrá que sumar a la carga óptima desarrollada por el fabricante la suma del peso de la línea de líquido según la distancia “L” entre las unidades, o sea sumar:
*Equipo partido, aquí habrá que sumar a la carga óptima desarrollada por el fabricante la suma del peso de la línea de líquido según la distancia “L” entre las unidades, o sea sumar:
V x j = Peso Adicional = (P x D2 x j x L) / 4
Siendo:
D = diámetro del tubo de la línea de líquido.
j = densidad del refrigerante en estado líquido a Tª de trabajo ~ 30/35ºC.
Todo en las mismas unidades daría el peso adicional que sumado a la base del equipo daría el total y con el peso resultante total se procede como en el primer caso y punto.
Inconvenientes del procedimiento:
* Carga parcial.
* Coste de básculas de precisión y delicadeza de las mismas.
* Equipos de mayor tamaño.
1.b - Manómetro y termómetro
Este es el procedimiento más práctico en la mayoría de los casos y especialmente en equipos de A/A tipo doméstico, sin embargo vamos a hacer las siguientes consideraciones y supuestos:
CONDENSACIÓN
A) Equipos con Tª de Condensación fija.
B) Temperatura de condensación variable en función de la temperatura de entrada del fluido de condesación (aire o agua).
CAIDA DE PRESIÓN
C) Que tengan válvula de expansión regulable.
D) Capilar de expansión fijo.
Cada uno de los puntos enmarcados afectarán al comportamiento del equipo y por tanto el buen ajuste de la carga, pero en líneas generales y en condiciones no extremas de temperatura de condensación y/o evaporación, podríamos ajustar nuestro recalentamiento sea cual sea el refrigerante, teniendo en cuenta que debemos colocar:
* MANÓMETRO en la línea de aspiración.
* TERMÓMETRO en la línea de aspiración.
Con el MANÓMETRO, mediremos exactamente la temperatura de SATURACIÓN del vapor del refrigerante en cuestión (ver Fig. 1) P --> EQUIVALE A Ts
Con el TERMÓMETRO de contacto exterior bien colocado al sensor en la línea de aspiración, muy aproximada de la temperatura real del sistema refrigerante que va por dentro hacia el compresor
Ta --- Ts DEBERA SER POSITIVA DE 3/5ºC
CONSIDERACIONES A DIFERENTES VALORES:
PRIMERA. Si efectuada la carga de gas Ta es mucho mayor de 5ºC, quiere decir que la última gota de líquido se ha evaporado mucho antes de salir del evaporador por lo que el refrigerante llegará muy recalentado al compresor y correríamos el peligro de tener una temperatura muy alta en la descarga del compresor que podría romper la viscosidad del aceite y el propio compresor se puede romper por falta de lubricidad sobre todo en condiciones dificultosas o de temperatura de evaporación baja y/o dependiendo de la isioentropica típica del refrigerante que se trate, pero en cualquier caso, como mínimo tendríamos peor rendimiento del evaporador.
Equipo de capilar de expansión fijo (caso D)
Simplemente habrá que añadir carga de gas refrigerante poco a poco hasta conseguir una diferencia POSITIVA de Ta --- Ts como hemos enunciado anteriormente.
Equipo de válvula de expansión (caso C)
En este caso, probablemente el sistema frigorífico dispondrá de recipiente de liquido, sí es así, el recipiente dispone de líquido (que observaremos que al paso de la mirilla este llena y totalmente saturada de líquido) simplemente, habrá que abrir poco a poco el recalentador de la válvula o en todo caso sí no es suficiente cambiar el ORIFICIO a números superiores que aumenta el flujo de refrigerante. En el caso de que la mirilla denote paso de burbujas es que no hay suficiente líquido y en todo caso hay que añadir al sistema mayor cantidad de fluido refrigerante ya que le falta, antes de proceder al movimiento del recalentamiento ó cambio de orificio.
SEGUNDA. Si la Ts y Ta es igual (para refrigerantes puros como el R-22, R-134a, etc) o menor (par refrigerantes mezclas con "GLIDE") estamos probablemente dentro de la campana donde coexiste líquido + VAPOR, en este caso la consecuencia más desfavorable podría ser la llegada de líquido al compresor (no preparado para comprimir líquido) y éste podría deteriorarse mecánicamente.
Equipo de capilar de expansión fijo (caso D)
En este caso nos hemos pasado en la cantidad de gas refrigerante introducido, por tanto, habrá que retirar el sobrante hasta obtener las diferencias convertidas de Ta --- Ts de 3/5ºC, teniendo presente que la extracción cuando sea refrigerante mezcla habrá que sacarlo de la instalación en estado líquido igual que para introducirlo.
Equipo de válvula de expansión (Caso C)
La corrección aquí es más fácil, bien restringimos el flujo de refrigerante cerrando la válvula de expansión o en todo caso disponiendo de un ORIFICIO más pequeño hasta conseguir la diferencia consabidas entre Ta y Ts sea de 3/5ºC POSITIVA.
En este segundo supuesto de excesiva carga de gas, podríamos encontrarnos adicionalmente problemas con la temperatura de Evaporación excesivamente alta para el caso B) de temperatura de condensación variable, ya que se condensaría más alto y por tanto, también más alta la temperatura de evaporación en cuyo caso todo quedaría corregido ajustando la carga. En este caso para una cámara frigorífica tendría además una connotación adicional si la temperatura de evaporación ha subido mucho, es probable que la cámara no enfríe porque tenga esa temperatura de evaporación por encima de la temperatura de consigna de la propia cámara.
1.c - Dos termómetros
Para ajustar la carga con este sistema es bien fácil, se colocan 2 termómetros de contacto
Si estamos trabajando con productos refrigerantes puros como el R-22, R-134a, etc., la temperatura desde Te hasta Ts permanece invariable por tanto, habrá que proceder según el procedimiento indicado en el punto 1.b.
Con la ventaja de que tenemos en un plan relativo de errores equivalentes en la medición por medir por fuera la temperatura tanto en un punto como el otro.
Sin embargo, cuando se trate de productos mezclas, cuyo glide sea importante por ejemplo el R-407C y dado que los isotermas son inclinados, la temperatura Te es inferior a la Ts.
En este caso, a la diferencia de temperatura considerada entre Ta --- Ts de 3/5ºC, por ejemplo para el R-407C sumar 5ºC, un poco menos de la diferencia que marque las tablas entre Ts --- Tl, es decir, temperatura de saturación de vapor menos la temperatura de saturación de líquido para la misma presión de trabajo, datos a obtener fácilmente de las reglitas existentes en el mercado facilitadas por los fabricantes de refrigerantes.
Todas las consideraciones realizadas en el punto 1.b, son aplicables a este método que sería recomendable en los casos que los permitan las circunstancias y el propio equipo frigorífico. Sin embargo, en la mayoría de los equipos pequeños o de A/A doméstico será más fácil para los profesionales aplicar el método 1.b.
Proceso de Vacio del Sistema
Muchos de los técnicos en campo no conocen lo perjudicial que puede ser para el sistema y para la calidad del servicio que ellos mismos brindan el no hacer el vacío al sistema de la manera correcta, aunado de que no se tiene la conciencia de las fallas potenciales que se pudiera tener después de la puesta en marcha del equipo, ocasionando que el técnico regrese por una o varias llamadas de garantía por parte del cliente, y en los casos más graves se requerirá el cambio del compresor. Muchos de los técnicos que ejecutan el proceso del vacío lo hacen con otro compresor de refrigeración que está hecho para bombear gas refrigerante o lo hacen con el mismo compresor de refrigeración del sistema y habrá que agregarle que generalmente no se cuenta con el equipo de medición correcto para poder saber si llevamos a nuestro sistema de refrigeración al vacío correcto, según el tipo de lubricante con el que estemos trabajando no teniendo referencia alguna.
Analicemos que es lo que pasa si no hacemos el vacío correcto al sistema.
Lo primero que pudiera pasar sería la presencia de gases no condensables en el sistema, estos ocasionarán que:
-Que suba la temperatura en el lado de alta presión del sistema
-Que la válvula de la descarga se caliente más de lo debido
-Que se formen sólidos orgánicos que ocasionen fallas en el compresor
-Que la válvula de la descarga se caliente más de lo debido
-Que se formen sólidos orgánicos que ocasionen fallas en el compresor
Lo segundo que puede pasar es que tengamos la presencia de humedad en el sistema, esta ocasionará que:
-Pudiéramos tener la presencia de hielo en el sistema
-Esta situación puede ocasionar que se tape el elemento de control del sistema.
-Tubo capilar
-Válvula de expansión
-Esta condición puede dañar partes del compresor
-Esta situación puede ocasionar que se tape el elemento de control del sistema.
-Tubo capilar
-Válvula de expansión
-Esta condición puede dañar partes del compresor
Veamos si esta humedad se congelara en el interior de la válvula de expansión y trabara el mecanismo interno tendríamos dos síntomas posibles:
La válvula de expansión no va suministrar suficiente gas refrigerante.
Esta condición se va presentar si se traba nuestra válvula cuando esté cerrada y los síntomas en el sistema van a ser:
-La temperatura de la carga que estamos enfriando va a ser alta. (Aire o agua que sale del evaporador)
-El sobrecalentamiento en el sistema será alto.
-La presión de la succión será más baja de lo normal.
La válvula de expansión suministra demasiado gas refrigerante.
Esta condición se va presentar si se traba nuestra válvula cuando esté abierta y los síntomas en el sistema van a ser:
-Retorno de refrigerante líquido al compresor.
-El sobrecalentamiento será demasiado bajo.
-La presión de la succión será más normal o más alta de la esperada.
Pero si tenemos Aire y Humedad atrapados en el sistema tendremos las condiciones para que a nuestro sistema le ocurra lo siguiente, al combinar estos dos elementos y combinándolos a su vez con un gas refrigerante con cloro, por ejemplo el gas R-22 y mediante un proceso químico conocido como hidrólisis*, con esta situación obtendremos ácidos clorhídricos ó ácidos fluorhídricos dependiendo del tipo de gas, además de lodos en el sistema. Esta combinación es letal para los compresores de tipo semihermético y hermético, ya que estos ocasionan fallas prematuras en los motores eléctricos contenidos en el interior, atacando el barniz aislante, al grado de hacerlo fallar hasta que este se vaya a tierra.
En el inicio mencionamos que muchas de las veces se hace el vacío con el propio compresor, ahora revisemos que es lo que le pasa a nuestro compresor si lo hacemos:
-Para empezar daño el aislante del compresor de manera importante, ya que una de las características que tienen los compresores herméticos y los compresores herméticos de más de 5 HP. es que los motores eléctricos son enfriados por gas refrigerante, así que si los hacemos trabajar sin su medio de enfriamiento, los devanados del motor se van a calentar, y ahí comenzamos a dañar nuestro compresor y apenas estamos poniendo en marcha nuestro sistema.
-Lo segundo que pasa es que por ley física las bobinas eléctricas producen arcos eléctricos solo por el hecho de que circule una corriente eléctrica a través de ellas cuando se encuentran en una condición de vacío.
Como hemos analizado anteriormente no es correcto y no se recomienda hacer vacío con el compresor del sistema, ya que aparte de que no lograremos llegar al vacío correcto, vamos a calentar la bobina del motor y además vamos a dejar muy probablemente alguna de las condiciones descritas anteriormente, que van a ocasionar la falla prematura de nuestro compresor.
Los fabricantes de compresores, no otorgan ningún tipo de garantía, si la falla del compresor fuera ocasionada o derivada de la presencia de humedad en el sistema.
Luego entonces tenemos que comprar una bomba de vacío. ¿Cuál es el tamaño correcto? ¿Cómo la voy a seleccionar?, serían las preguntas que nos haríamos para escoger la bomba de vacío que cubra nuestras necesidades.
-Vamos a escoger la bomba de vacío de acuerdo a las toneladas de refrigeración del sistema, no nos va afectar la longitud del sistema para seleccionar la adecuada, y los fabricantes de las bombas no especifican sus equipos tomando como base que tan largo o corto sea el sistema, no importando si hacemos vacíos en las grandes tiendas de autoservicios o en pequeñas cámaras de refrigeración ya que la velocidad con la que vamos a efectuar el vacío va a depender de varios factores y que algunos de ellos son:
*Un factor va a ser la altura sobre el nivel del mar a la que hagamos el proceso del vacío, ya que si hacemos un vacío en el Puerto de Veracruz el tiempo que nos va a llevar hacer nuestro vacío va a ser corto por hacerlo al nivel del mar, y si lo hacemos por ejemplo en la ciudad de Toluca el tiempo del proceso del vacío será largo, debido a esta ciudad se encuentra a una altura de 2600 metros sobre el nivel del mar.
*Un segundo factor será la temperatura ambiente a la que está expuesto nuestro sistema, una técnica conocida para acelerar el tiempo del vacío es precisamente elevar la temperatura del sistema por un medio externo, ya sea por medio de lámparas incandescentes, o por algún otro método que pueda incrementar la temperatura de nuestro equipo o de nuestra instalación.
*Recuerde que el objetivo del vacío es eliminar la presencia de humedad y de gases no condensables del sistema.
Por ejemplo si sabemos que nuestro sistema es de 40 toneladas de refrigeración. Una forma de poder saber que bomba necesitamos es que sabemos que por cada cfm podemos evacuar de una manera efectiva 7 toneladas de refrigeración de un sistema, entonces aplicamos una sencilla formula:
(Toneladas de refrigeración del sistema / 7) = CFM requeridos para evacuar el sistema
De nuestro ejemplo sería (40 Toneladas de refrigeración / 7) = 5.7 CFM’S que equivaldría a una bomba de 6 cfm, estos datos pueden variar de marca a marca, y son solo es una aproximación que nos puede ayudar a determinar el tamaño más adecuado de la bomba de vacío.
Pero para saber que legamos al vacío correcto, nos hace falta un vacuo metro, para poder medir el vacío de una manera eficaz, ya que los manómetros utilizados en los múltiples de servicio no pueden medir los micrones de vacío. En la actualidad y con la presencia en especial del aceite Polyol Ester ha tomado gran importancia lograr el nivel correcto de vacío.
Existen varios tipos de vacuo metros que podemos utilizar, pero el más común actualmente es el electrónico, que entre otras ventajas que tiene, es que algunos de ellos son muy resistentes, y la otra es que no requieren de ningún tipo de calibración.
Tenemos que medir nuestro vacío ya que sabemos que el agua hierve y se evapora a una temperatura de 100°C (212°F) con una presión atmosférica de 1.03 Kg. /cm2 (214.7lbs/pulg2)
Cuando le hacemos vacío al sistema, lo que pasa al interior es que la presión interna del sistema comienza a bajar al punto de que le modificamos el punto de ebullición del agua y la hacemos hervir ó hacemos que se evapore a temperatura ambiente, y nuestra bomba se encargará de succionar los gases al exterior; por otro lado si no tenemos nuestro vacuo metro para saber a cuanto estamos bajando la presión del sistema, corremos el riesgo de bajar tanto la presión que le podríamos modificar el punto de ebullición al aceite, provocando que este comenzara a hervir ó bajo ciertas condiciones lo podríamos succionar del sistema. Por eso es muy importante recalcar, el vacío correcto se alcanza midiendo, no por el tiempo que dejemos la bomba trabajando en el sistema.
Para poder hacer nuestro vacío y eliminar la humedad rápido, nos podemos valer de ciertos procedimientos sencillos de ejecutar.
ü El primero de ellos será hacer un barrido con nitrógeno gaseoso para poder expulsar la mayor cantidad de humedad posible básicamente soplándola al exterior del sistema. Este proceso deberá de hacerse con un cilindro de nitrógeno gaseoso y con un regulador de nitrógeno de por medio para evitar accidentes, debido a que solo es un pequeño barrido con una presión de 2 a 3 libras.
ü El segundo de ellos será que al iniciar el proceso de vacío se haga por los dos lados del múltiple, se conectará la bomba al centro, y deberán permanecer abiertas las dos válvulas, alta y baja presión hasta que se logre el vacío buscado.
ü El tercer punto será el ya antes mencionado, que será calentando el sistema en sí, con lámparas o con algún otro medio para calentar los tubos, evaporadores, condensadores, etc. para que la humedad se evapore.
Este proceso es útil cuando por ejemplo este sistema fuera un chiller, y tuviéramos la presencia de agua en el interior debido a que nuestro evaporador se hubiera estrellado o el sistema fuera muy largo. Una vez que ya estemos listos para iniciar el proceso en sí les sugerimos esta secuencia de operaciones:
1.-Se conecta la bomba de vacío al sistema
2.-Se pone en marcha la bomba
3.-Nos detenemos cuando tengamos una lectura de 1500 micrones
4.-Rompemos el vacío con nitrógeno y presurízanos el sistema con 2 libras.
5.-Soltamos el nitrógeno
6.-Se pone en marcha la bomba
7.-Nos detenemos cuando tengamos una lectura de 1500 micrones
8.-Rompemos el vacío con nitrógeno y presurízanos el sistema con 2 libras.
9.-Soltamos el nitrógeno
10.-Se pone en marcha la bomba
11.-Nos detenemos cuando tengamos una lectura de 500 ó 250 micrones según sea el tipo de lubricante
12.-Rompemos el vacío con el gas refrigerante
13.-Y cargamos con gas nuestro sistema
Precauciones al Utilizar Equipo de Recuperación y Reciclado
Todas las máquinas de recuperación vienen con un instructivo o manual de operación, donde aparecen las instrucciones sobre cómo operarlas. Sin embargo, aportan muy poco acerca de cómo aplicarlas e integrarlas.
Aplicar una máquina para recuperación y reproceso (R y R) es proceder de manera justa. Sin embargo, la otra opción, recuperar y recargar, debe considerarse muy cuidadosamente.
El primer punto que debe reconocerse es que los objetivos
son:
1. Remover el refrigerante en el tiempo más corto posible.
2. Usar prácticas de servicio para proteger el sistema de contaminación potencial.
La contaminación potencial es con mucho, la parte de la operación más crítica y la más descuidada. La gran amenaza es el riesgo potencial de contaminar el refrigerante de una unidad a otra.
A menos que se apliquen adecuadamente, el mal uso de los equipos para R y R, puede volverse para la industria de la refrigeración, lo que las agujas hipodérmicas sucias serían a la profesión médica.
La contaminación cruzada puede ocurrir cada que se hace la recuperación en un sistema, utilizando otro sistema refrigerante y recargándolo con el mismo gas. Sin embargo,
utilizando un poco de precaución, el problema puede evitarse.
utilizando un poco de precaución, el problema puede evitarse.
Procedimiento para el Reproceso del Refrigerante
Como se definió anteriormente, reprocesar un refrigerante, es llevarlo a las especificaciones originales de producción, verificándolo mediante análisis químicos. Para poder llevar esto a cabo, ésta máquina debe cumplir con las normas SAE y remover 100% la humedad y partículas de aceite. Muchas máquinas de recuperación / reciclado, no pueden garantizar que el refrigerante será restaurado a sus especificaciones originales.
Una estación de reciclado para el sitio de trabajo, deberá ser capaz de remover el aceite, ácido, humedad, contaminantes sólidos y aire, para poder limpiar el refrigerante utilizado.
Este tipo de unidades las hay disponibles para usarse con refrigerantes R-12, R-22, R-500 y R-502, y están diseñadas para el uso continuo que requiere un procedimiento prolongado de recuperación / reciclado.
Este tipo de sistema puede describirse mejor como sigue:
1. El refrigerante es aceptado en el sistema, ya sea como vapor o líquido.
2. El refrigerante hierve violentamente a una temperatura alta, y bajo una presión extremadamente alta.
3. El refrigerante entra entonces a una cámara separadora grande única, donde la velocidad es reducida radicalmente. Esto permite que el vapor a alta temperatura suba. Durante esta fase, los contaminantes tales como las partículas de cobre, carbón, aceite, ácido y todos los demás, caen al fondo del separador para ser removidos durante la operación de "salida del aceite".
4. El vapor destilado pasa al condensador enfriado por aire, donde es convertido a líquido.
5. El líquido pasa hacia la cámara de almacenamiento. Dentro de la cámara, un ensamble de evaporador disminuye la temperatura del líquido, de aproximadamente 38°C, a una temperatura subenfriada de entre 3° y 4°C.
6. En este circuito, un filtro deshidratador recargable remueve la humedad, al mismo tiempo que continúa el proceso de limpieza para remover los contaminantes microscópicos.
7. Enfriar el refrigerante también facilita transferirlo a cualquier cilindro externo, aunque esté a la temperatura ambiente.
Muchos fabricantes de refrigerante y otros, han dispuesto servicios de recuperación / reproceso de refrigerante, que ofrece a los técnicos de recuperación y aire acondicionado, una forma de deshacerse del refrigerante usado y obtener reemplazos puros como los necesiten. El técnico de servicio debe usar cilindros retornables aprobados, con etiquetas adecuadas. Los cilindros normales son de una capacidad aproximada de 45 kg. de refrigerante usado y aceite, aunque otros contenedores andarán en el rango de 18 kg hasta 1 tonelada.
La máquina de aire comprimido de desplazamiento positivo, remueve tanto líquido como vapor. El refrigerante es reprocesado a las especificaciones de pureza designadas.
En instalaciones comerciales de gran tamaño, al técnico de servicio se le proporcionan cilindros muestra que son regresados a un centro de reproceso. Esto es a fin de obtener análisis de contaminantes de refrigerante, antes de su evacuación.
Una vez aprobado para reprocesarlo, el refrigerante es removido. Los técnicos llevan entonces el refrigerante al centro de servicio, donde es embarcado a la compañía y procesado de conformidad, para regresarlo para venta futura como refrigerante usado. El reproceso puede utilizarse para refrigerantes de baja (R-11 y R-113) y de alta presión (R-12, R-22, R-114, R-500 Y R-502).
Las normas de cada compañía varían con respecto al tipo de recipiente usado, para transportar el refrigerante del área de servicio al fabricante. Algunos aceptan cantidades mínimas de 200 lts, 38 lts, etc. Cada fabricante tiene su propio procedimiento, mismo que debe seguirse, y cada compañía requiere de cierto número de documentos.
Las compañías de reproceso también proporcionan soluciones para el desecho de refrigerantes no deseados.
El desecho de refrigerantes sólo se puede llevar a cabo por incineración a 650°C. Actualmente existen aproximadamente 5 plantas en los Estados Unidos, que pueden realizar esto.
Equipo para Reciclar Refrigerante
En el pasado, para hacerle servicio a un sistema, lo típico era descargar el refrigerante a la atmósfera. Ahora, el refrigerante puede ser recuperado y reciclado mediante el uso de tecnología moderna. Sin embargo, los clorofluorocarbonos viejos o dañados, no pueden ser reutilizados simplemente por el hecho de removerlos de un sistema y comprimirlos. El vapor, para ser reutilizado, debe estar limpio. Las máquinas de recuperación /reciclado, como la que aparece en la figura 9.7, están diseñadas para recuperar y limpiar el refrigerante en el sitio de trabajo o en el taller de servicio. El reciclado como se realiza por la mayoría de las máquinas en el mercado actualmente, reduce los contaminantes a través de la separación del aceite y la filtración. Esto limpia el refrigerante, pero no necesariamente a las especificaciones de pureza originales del fabricante. El equipo que se muestra en la figura, es un sistema capaz de manejar los refrigerantes R-12, R-22, R-500 y R-502. Muchas de estas unidades, conocidas como unidades de transferencias de refrigerante, están diseñadas para evacuar el sistema. Esto proporciona una máquina recicladora, capaz de regresar los refrigerantes reciclados a un mismo
sistema. Algunas unidades tienen equipo para separar el aceite y el ácido, y para medir la cantidad de aceite en el vapor. El refrigerante usado puede reciclarse mediante la máquina recicladora, utilizando filtros deshidratadores
sistema. Algunas unidades tienen equipo para separar el aceite y el ácido, y para medir la cantidad de aceite en el vapor. El refrigerante usado puede reciclarse mediante la máquina recicladora, utilizando filtros deshidratadores
En la parte del frente, tiene los manómetros de alta y baja presión, así como los puertos de acceso, válvulas, interruptores, selectores, luces indicadoras y el indicador de líquido y humedad. En la parte baja tienen los filtros deshidratadores.
En algunos equipos se puede recuperar refrigerante por ambos lados, baja y alta, al mismo tiempo. Este procedimiento evita restricciones a través de la válvula de expansión o tubo capilar. Si el técnico recupera solamente por uno de los lados, el resultado puede ser un tiempo excesivo de recuperación o una recuperación incompleta. Por lo tanto, las mangueras se conectan a los lados de alta y baja del sistema de recuperación, y luego a través del lado de alta y baja del sistema de refrigeración. Por ningún motivo deberá removerse líquido del sistema en forma contínua. La unidad está diseñada para recuperar vapor. La recuperación inicial de refrigerante del lado de alta presión, será de aproximadamente 200 psig.
Al operar la unidad y llevar a cabo la recuperación de vapor, se alcanzará un punto cuando se haya completado la recuperación, lo cual será indicado al encenderse una lámpara.
Equipo para Recuperar Refrigerante
Hay máquinas de recuperación disponibles en diferentes diseños. Las unidades pequeñas básicas, como la que se muestra en la figura 9.4 están diseñadas para usarse con R-12, R-22,R-500 y R-502, y para actuar como estaciones de recuperación, sin ventilación hacia la atmósfera.
El refrigerante es removido en su condición presente y almacenado en un cilindro desechable o transferible. Esta unidad remueve el aceite del refrigerante, y puede manejar vapor o líquido en un tiempo muy rápido. Después, el refrigerante puede reciclarse en el centro de servicio, o enviado a una estación de reproceso para reutilizarlo posteriormente.
Utilizando un dispositivo de recuperación de refrigerante, el técnico es capaz de remover refrigerante de sistemas pequeños de aire acondicionado, comerciales, automotrices
y residenciales. Durante el proceso de recuperación, el refrigerante es removido del sistema en forma de vapor, utilizando la fuerza bombeadora de la máquina recuperadora,como se muestra en la figura.
La recuperación es similar a la evacuación de un sistema con una bomba de vacío. Los procedimientos varían con cada fabricante. Básicamente, la manguera se conecta a un puerto de acceso en el lado de baja, hacia la válvula de succión de la unidad recuperadora. Una vez que la manguera de salida está conectada, el dispositivo de recuperación se arranca y comienza la recuperación. Algunas unidades tienen una señal para indicar cuando el proceso de recuperación ha terminado. Esto significa que el equipo de recuperación no está procesando más vapor. En algunas ocasiones, el dispositivo de recuperación cierra automáticamente el sistema de vacío.
Cuando se ha completado la recuperación, se cierra la válvula del lado de baja. El sistema deberá asentarse por lo menos 5 minutos. Si la presión se eleva a 10 psig o más, puede significar que quedaron bolsas de refrigerante líquido frío a través del sistema, y puede ser necesario reiniciar el proceso de recuperación.
Puesto que es mucho más rápido recuperar el refrigerante en fase líquida, que en fase vapor, el técnico puede preferir una máquina que remueva el refrigerante líquido. Muchas máquinas son diseñadas para llevar a cabo este proceso usando cilindros para refrigerante normales. Algunas unidades de transferencia pequeñas, utilizan cilindros de recuperación especiales, que permiten al técnico remover refrigerante líquido y vapor.
En la figura, se muestra un procedimiento para remover refrigerante mediante el concepto de transferencia de líquido. Este tipo de unidad de recuperación, requiere un cilindro con válvula de dos puertos. La unidad de transferencia bombea el vapor de refrigerante de la parte superior del cilindro, y presuriza la unidad de
refrigeración. La diferencia de presión entre el cilindro y la unidad, transfiere el refrigerante líquido hacia el cilindro. Una vez que se ha removido el líquido, el vapor restante es removido al cambiar las conexiones.
refrigeración. La diferencia de presión entre el cilindro y la unidad, transfiere el refrigerante líquido hacia el cilindro. Una vez que se ha removido el líquido, el vapor restante es removido al cambiar las conexiones.
Se recomienda cambiar el aceite del compresor de la unidad de recuperación, después de la recuperación de un sistema quemado, o antes de la recuperación de un refrigerante diferente. También se recomienda que el filtro deshidratador se reemplace, y que las mangueras se purguen, antes de transferir un refrigerante diferente.
El técnico deberá asegurarse que no se sobrellene el cilindro. Lo normal es llenarlo al 80% de su capacidad. Conforme se va llenando el cilindro, deberá observarse la presión. Si la unidad de recuperación cuenta con indicador de líquido y humedad, deberá notarse cualquier cambio que ocurra.
Si el técnico utiliza un sistema que sólo recupera el refrigerante, la recarga puede llevarse a cabo de muchas maneras.
Recuperación y Reciclado de Refrigerantes
Debido a las leyes que gobiernan la liberación de refrigerantes clorofluorocarbonados (CFC's) hacia la atmósfera, ha tenido como consecuencia el desarrollo de procedimientos para recuperar, reciclar y volver a utilizar los refrigerantes.
La industria ha adoptado definiciones específicas para estos términos:
Recuperación - Remover el refrigerante de un sistema en cualquier condición que se encuentre, y almacenarlo en un recipiente externo, sin que sea necesario hacerle pruebas o procesarlo de cualquier manera.
Reciclado - Limpiar el refrigerante para volverlo a utilizar, para lo cual hay que separarle el aceite y pasarlo una o varias veces a través de dispositivos, tales como filtros
deshidratadores de tipo recargable de bloques desecantes, lo cual reduce la humedad, la acidez y las impurezas. Este término, generalmente se aplica a procedimientos implementados en el sitio de trabajo, o en un taller de servicio local.
Reproceso - Reprocesar el refrigerante hasta las especificaciones de un producto nuevo por medios que pueden incluir la destilación. Esto requerirá análisis químicos del refrigerante, para determinar que se cumplan con las especificaciones apropiadas del producto. Este término, generalmente se refiere al uso de procesos o procedimientos, disponibles solamente en instalaciones o plantas que tienen la facilidad de reprocesar o fabricar refrigerantes. Esto también abarca talleres de servicio que estén equipados con equipos altamente técnicos.
Muchas compañías han desarrollado el equipo necesario para los técnicos de servicio, a fin de
evitar la liberación innecesaria de clorofluorocarbonos a la atmósfera.
evitar la liberación innecesaria de clorofluorocarbonos a la atmósfera.
Los equipos para recuperación y manejo de refrigerante, pueden dividirse en tres categorías:
1. Recuperación - Unidad que recupera o remueve el refrigerante.
2. Recuperación / Reciclado (R y R) - Unidad que recupera y recicla el refrigerante.
3. Reproceso - Unidad que reprocesa el refrigerante dentro de las normas de la Agencia de
Protección Ambiental (EPA).
1. Recuperación - Unidad que recupera o remueve el refrigerante.
2. Recuperación / Reciclado (R y R) - Unidad que recupera y recicla el refrigerante.
3. Reproceso - Unidad que reprocesa el refrigerante dentro de las normas de la Agencia de
Protección Ambiental (EPA).
Elementos de Refrigeracion
Los componentes básicos de un sistema de refrigeracion por compresion de vapor son un compresor de gas, un condensador, un dispositivo de expansión a modo de válvula, turbina o tubo capilar y un evaporador.
El gas refrigerante sufre una compresion inicial realizada normalmente con un embolo o piston, y es impulsado hacia el condensadora travez de un tubo. En el condensador, el tubo que contiene el vapor pasa por aire en circulacion o un baño de agua, que extraen parte de la energiaasociada al gas y, consiguientemente, disminuyen su temperatura. El gas enfriado llega a un area de presion inferior, tras atravesar una valvula de expansion, y al extenderse comunica su energia al medio con el que se encuentra en contacto. Los evaporadores pueden enfriar directamente un espacio al comunicar el vapor frio con el medio, o indirectamente mediante la utiizacion de metodos secundarios como el agua y otras sustancias.
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