Requisitos y Mantenimiento de Sistemas de Refrigeración y Bombas de Calor

Conceptos Básicos de Refrigeración

• La estrella del congelador significa * = -6ºC
• Evaporadores: Pueden ser visibles o estar integrados.
• Conservador para la temperatura: Se caracteriza por tener mucho espacio y un evaporador pequeño.
• Aparato combi: Consta de una manguera de red y dos equipos diferentes (2 evaporadores, 2 compresores, etc.).
• Evaporador para un solo equipo: Tendrá un serpentín más grande para el congelador y uno más pequeño para la refrigeración.
• Circuito perimétrico: Recorre los marcos de las puertas para evitar la formación de escarcha. Es importante destacar que estos circuitos presentan el mayor porcentaje de fugas.
• Bucle de aceite: Extrae el aceite del cárter, lo circula para enfriarlo y luego lo devuelve.
• El vacío se realiza hasta alcanzar 30 pulgadas de mercurio (Hg).
• Frigorífico de un solo comportamiento = **
• Split = sistema partido
• Un condensador puede utilizarse para varios evaporadores (unidad interior).
• Bomba de calor: El evaporador, en lugar de generar frío, se transforma en el condensador, generando calor. Posteriormente, el condensador también cambia a evaporador.
• La pérdida de carga influye en la velocidad; no se puede exceder de 3 psi (si la tubería es pequeña, se reduce el rozamiento y, por lo tanto, la pérdida de presión no será de 3 psi).

Requisitos para el Tendido de Tuberías en Sistemas de Refrigeración

1. Las líneas deben ser lo más cortas y directas posible para reducir el coste y minimizar la caída de presión.
2. Utilizar la menor cantidad de accesorios posible para reducir las fugas.
3. Evitar la instalación de tuberías en zonas con temperaturas extremas para prevenir problemas de funcionamiento.
4. Las líneas deben instalarse de manera que no interfieran con el uso del edificio ni estén expuestas a posibles daños.
5. Las tuberías deben estar alineadas con una pendiente mayor al 2% (superior a la del agua) en el sentido de circulación del fluido hacia el condensador. Esto favorece el retorno del aceite al compresor. Además, deben estar sujetas con grapas a una distancia de 1 metro entre ellas.
6. Si las tuberías atraviesan muros, paredes o suelos, se deben proteger con tubos forrados de 10 a 15 cm de espesor, equivalente al grosor de dichos muros.
7. Las tuberías que lo requieran se aislarán con material flexible para evitar ruidos.
8. Se debe asegurar una velocidad de circulación mínima para que el aceite retorne al compresor. En la línea de aspiración (tramo ascendente), la velocidad mínima debe ser de 6 m/s, mientras que en el tramo horizontal debe ser de 3 m/s.
9. La tubería de aspiración debe estar aislada. La pérdida de carga máxima en la tubería de líquido debe ser de 3 psi (1 ºC) y de 6 psi en la tubería de descarga (solo se aísla en bombas de calor).
10. En las líneas de aspiración o descarga, se deben instalar sifones cada 3 a 5 metros (a la salida del evaporador, no del condensador).
11. El diámetro de las líneas se elige en función de la pérdida de presión (3 psi) y la velocidad del gas (máximo 15 m/s).

Consideraciones Adicionales sobre Tuberías

• Línea de líquido: No se aísla.
• Línea de gas: Sí se aísla.
• Bomba de calor: Se aíslan ambas líneas.
• Pérdida de presión: Se produce por el rozamiento del gas con las paredes del tubo, lo que provoca un aumento de volumen y una disminución de la densidad del refrigerante. Esta pérdida aumenta cuanto más larga es la línea y menor su diámetro. La pérdida de presión debe ser inferior a 3 psi.
• Comprobación de la pérdida de presión: Se puede realizar con un manómetro en cada extremo, restando las presiones, o con una válvula de intervención rápida (perforando el tubo cargado), si el diámetro lo permite y no hay toma de presión a la salida del evaporador. En caso contrario, se instalará una T con salida para el manómetro.
• En cada bombeo se arrastra entre un 1% y un 4% en peso de refrigerante más aceite.
• Grado de miscibilidad: Depende de la presión, la temperatura y la fase del gas refrigerante (es miscible en estado líquido, pero no en vapor).

Tuberías Verticales y Variaciones de Carga

• Tuberías de succión y descarga (verticales): Están sujetas a variaciones de carga y volumen de gas. Se utilizan tramos de doble subida, siendo uno más pequeño que el otro, para asegurar que la velocidad del gas refrigerante arrastre el aceite.
• Variación de carga: El tubo pequeño se dimensiona para asegurar el retorno del aceite trabajando a mínima capacidad. El segundo tubo se dimensiona entre las dos pérdidas de presión con el sistema a plena carga. Se recomienda instalar un sifón entre ambos tubos.
• Diseño y elección de la instalación: Hasta 6 psi.
• Rendimiento frigorífico: Hasta 3 psi.

Líneas de Descarga y Líquido

• La línea de descarga se une con la de líquido para garantizar que no haya líquido en el condensador.
• Línea de descarga: No debe aislarse, a menos que discurra por el interior del espacio acondicionado, dentro de un conducto, si recupera el calor de los gases calientes, o por seguridad, ya que trabaja a temperaturas entre 60 y 80 ºC (riesgo de quemaduras).
• Línea de líquido: No se aísla, a menos que pase por un sitio a temperatura elevada, para evitar la autoevaporación de parte del líquido (flash-gas).
• Línea de líquido: Se extiende desde la salida del condensador hasta la válvula de expansión. Presenta menos problemas en comparación con otras líneas.
• En la válvula de expansión, el refrigerante debe estar 100% en estado líquido.
• Línea de aspiración y líquido juntas: Se unen mecánicamente y se aíslan como un solo tubo, en tramos no mayores de 15 metros.
• Se recomienda un subenfriamiento entre 5 y 10 ºC, o para un rendimiento máximo, entre 10 y 13 ºC.
• Se debe subenfriar 1 ºC cada 3,5 metros.
• La longitud máxima embridad es de 15 metros.
• Bomba de calor: Se debe introducir más carga de refrigerante o enfriar la línea de líquido.
• Línea de líquido con subenfriamiento descendente: Si la altura es superior a 10 metros, en la parte inferior debe haber un ecualizador de presión (regulador). En los equipos de solo frío, basta con una válvula manual. En los de bomba de calor, además, se dispondrá de una válvula antirretorno. La pérdida de presión no debe superar los 10 psi.

Configuraciones de Unidades

• Unidad exterior por encima de la interior.
• Unidad exterior por debajo de la interior.
• Ambas unidades a la misma altura.
• Equipos solo frío: La unidad interior funciona como evaporador y la exterior como condensador (incluido el compresor).
• Línea de aspiración ascendente: La velocidad del gas debe ser mayor de 6 m/s.

Uniones Flexibles y Silenciadores

• Uniones flexibles: Fabricadas en cobre y bronce. Las vibraciones pueden ser causadas por el compresor o las tuberías. El manguito antivibratorio debe estar firmemente sujeto a un lado del tubo y en dirección a la absorción de la vibración. Se instala un silenciador de descarga para la resonancia del gas.
• Silenciador de descarga: Amortigua las pulsaciones de descarga, reduciendo ruidos y vibraciones en la tubería.

Evaporadores: Funcionamiento y Tipos

• Evaporador (intercambiador): Facilita la cesión de calor del ambiente, que es absorbido por el fluido, para el cambio de estado de líquido a vapor (L-V). No debe trabajar más de 24 horas seguidas.
• Calor sensible: El calor del aire del evaporador reduce la temperatura del aire.
• Calor latente: El calor del aire del evaporador condensa y escarcha el vapor de agua del aire. En verano, representa aproximadamente un 20%.
• Una cámara de refrigeración trabaja aproximadamente 16 horas, mientras que una de congelación trabaja 18 horas.
• Para quitar la escarcha: Se puede dirigir el refrigerante directamente al evaporador, saltándose la expansión, o calentar el hielo con una resistencia eléctrica.
• Tipos de evaporadores:
  • Enfriamiento de aire (circulación natural y forzada).
  • Enfriamiento de líquidos (de inmersión, de doble tubo a contracorriente, de lluvia, multitubulares, especiales).
  • Congeladores.
• Fuga: Se manifiesta con una disminución de la presión y la temperatura, un aumento del recalentamiento, un incremento de la temperatura en la línea de aspiración, la aparición de escarcha y una reducción en la capacidad de enfriamiento del ventilador.
• El evaporador debe operar entre -18 y -30 ºC para la conservación de alimentos.

Tipos de Evaporadores según su Construcción

• Evaporador de tubo simple: Consiste en tubos colgados en forma de S, formando un serpentín por donde circula el refrigerante. Transfieren el frío por convección.
• Evaporador de aletas: Serpentín atravesado por aletas.
• Evaporador con relieve o conformado: Planchas enfriadas por un serpentín con refrigerante.
• Evaporador inundado: Utiliza un dosificador de flotador para mantener el nivel de líquido lo más alto posible en el evaporador. Si no está inundado, se denomina evaporador seco o de expansión directa.