ELEMENTOS AUXILIARES DE UN SISTEMA FRIGORIFICO Y ANALISIS FUNCIONAL
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- Pablo Rico Maldonado
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1 Ciclo Formativo Grado Superior de Mantenimiento de Instalaciones Térmicas y de Fluidos (IMA 301) Modulo 0135: Mantenimiento de Instalaciones Frigoríficas y de Climatización ELEMENTOS AUXILIARES DE UN SISTEMA FRIGORIFICO Y ANALISIS FUNCIONAL FILTRO DE ACEITE Dispositivo para retener las impurezas del aceite. Se instala en la línea de retorno de aceite, en la línea que va desde el depósito acumulador hasta la entrada del control del nivel de aceite del compresor. DEPOSITO SEPARADOR DE ACEITE Equipo a presión colocado en la descarga del compresor para separar y recuperar el aceite empleado en la lubricación del compresor. Si tenemos un sistema con varios compresores podemos utilizar cualquiera de estos sistemas: Retorno de aceite a la aspiración Un separador de aceite, único para todos los compresores, está conectado al colector de descarga de la central. El retorno de aceite se efectúa en el colector de aspiración. El aceite presente en el colector de aspiración está aspirado por los compresores. Entre los compresores y el colector, las pérdidas de carga no son rigurosamente idénticas. Por eso, las cantidades de aceite aspiradas por los compresores pueden ser diferentes de las que se expulsaron, y acarrear diferencias de niveles entre los cárteres de los compresores. Unos niveles de aceite anormalmente altos o bajos pueden acarrear daños, y aun la rotura de los compresores. Es posible mantener un nivel de aceite idéntico entre los cárteres de los compresores instalando una tubería de equilibrado.
2 Retorno de aceite a los cárteres Para minimizar las diferencias de niveles de aceite en los cárteres de los compresores, el retorno de aceite se puede realizar directamente hacia los compresores pasando por la tubería de igualación. Retorno de aceite centralizado Este dispositivo es el más utilizado desde que la central frigorífica: Alimenta un gran número de cámaras frías o de vitrinas refrigeradas Está ubicada a una distancia importante del (de los) condensador(es) y de los evaporadores. Al poner en servicio la instalación, es necesario rellenar las trampas de aceite y los sifones. Una reserva de aceite suficiente es imprescindible. El aceite separado vuelve hacia un depósito de aceite. El depósito permite la alimentación de los reguladores de nivel de aceite, cuyo papel radica en mantener unos niveles de aceite constantes en los cárteres de los compresores. El depósito de aceite está mantenido en sobrepresión en relación a los cárteres de aceite de los compresores, de manera que se permita una buena alimentación en aceite de los reguladores de nivel de aceite. El mantenimiento en sobrepresión del depósito de aceite está permitido por una válvula reguladora de presión que evacua el exceso de presión hacia el colector de aspiración. Un separador por compresor Se suele seleccionar el separador de aceite según la potencia máxima de la central frigorífica. Cuando la central está equipada con más de 3 compresores, y que sólo uno está en marcha, la variación del caudal de gas refrigerante puede acarrear una disminución de la eficacia del separador de aceite. Entonces se recomienda en estos casos la instalación de un separador por compresor. Esta técnica permite por una parte que no haya límite en el número de compresores instalados en paralelo, y por otra parte que se puedan adaptar a todos los tipos de aplicaciones. La asociación compresor/separador de aceite suele ser más fácil y la eficacia del separador está siempre óptima. En función de lo complejo de la instalación, los retornos de aceite de los separadores se efectuarán directamente hacia los compresores correspondientes o hacia un depósito de aceite. Retorno de aceite alta presión Esta tecnología utiliza separadores de aceite sin mecanismo flotador. El aceite separado se almacena en la parte inferior del separador de aceite y constituye así la reserva de aceite. El aceite vuelve a los cárteres de los compresores gracias a los reguladores de nivel de aceite electrónicos. De hecho, el aceite está almacenado en alta presión y no puede volver dentro de los cárteres ni directamente, ni gracias a los reguladores de nivel de aceite mecánicos. Estos reguladores mecánicos no pueden funcionar con un retorno de aceite en alta presión porque su principio de funcionamiento radica en un equilibrio de fuerzas que actúan en un flotador.
3 Según lo complejo de la instalación, puede ser necesario utilizar un depósito de aceite adicional. El depósito de aceite permite el almacenaje de una cantidad de aceite necesaria para rellenar los sifones y las trampas de aceite de la instalación. VÁLVULA DE SEGURIDAD Válvula estándar de seguridad, especialmente diseñada para proteger pequeños componentes de la instalación frente a presiones elevadas. El Reglamento de seguridad de instalaciones frigoríficas dice: Todas las instalaciones frigoríficas estarán protegidas contra sobrepresión mediante los dispositivos requeridos en esta Instrucción. Durante el funcionamiento normal, parada y transporte ningún componente de los sistemas de refrigeración deberá sobrepasar la presión máxima admisible. Las presiones internas excesivas debido a causas previsibles se evitarán o aliviarán con el mínimo riesgo posible para personas, bienes y medio ambiente. En el caso de que un dispositivo de alivio de presión esté descargando, la presión en cualquier componente no deberá sobrepasar en más del 10 % la presión máxima admisible. En el apéndice 1 de esta instrucción técnica complementaria se recoge el diagrama de flujo de protección de los sistemas de refrigeración contra presiones excesivas. Válvulas de seguridad. o Requisitos generales. Las válvulas de seguridad se deberán diseñar de forma que su cierre sea estanco después de la prueba y de la eventual descarga. o Dispositivo indicador. Se deberá instalar un dispositivo indicador para comprobar si la válvula de seguridad ha descargado a la atmósfera. o Precintado. El tarado de la válvula deberá ser precintado una vez haya sido ajustada y probada. o Marcado de identificación. El precinto deberá llevar la marca de identificación del fabricante de la válvula o, en su caso, la organización o entidad registrada que haya efectuado el tarado. o Marcado. En una chapa de identificación o en el cuerpo de la válvula deberán ir grabadas la presión de tarado y la capacidad nominal de descarga, o bien la presión de tarado, el coeficiente de descarga y la sección de paso. PRESOSTATO DIFERENCIAL DE ACEITE Los presostatos diferenciales de aceite se utilizan como interruptores de seguridad para proteger compresores de refrigeración contra presiones de aceite de lubricación insuficientes. En el caso de fallo de la presión de aceite, el presostato diferencial parará el compresor después de transcurrir cierto tiempo.
4 Normalmente la presión neta del aceite debe encontrarse dentro del rango comprendido entre 70 Kpa y 415Kp ( bar). Normalmente una baja presión de aceite se debe a un nivel bajo de aceite en el cárter del cigüeñal, demasiada espuma en el aceite o una bomba defectuosa. PRESOSTATO DE ALTA Y BAJA PRESION Los presostatos se utilizan en sistemas de refrigeración y aire acondicionado para proteger contra presiones de aspiración demasiado bajas ó presiones de descarga elevadas. Los controles se utilizan también para arrancar y parar los compresores y ventiladores en los condensadores. DEPOSITO DE LÍQUIDO Los depósitos de líquido aseguran la compensación de las variaciones de volumen del gas refrigerante en las instalaciones de refrigeración y de acondicionamiento de aire. Estas variaciones de volumen son debidas a las variaciones generadas por las diferencias de temperaturas de funcionamiento en diversas estaciones y a las secuencias de apertura y cierre de la válvula de expansión que llena o no el evaporador de su gas refrigerante. Los depósitos de líquido permiten igualmente almacenar el gas refrigerante de la instalación, para las operaciones de mantenimiento o de reparación. Los depósitos de líquido se montan después del condensador. Para un funcionamiento óptimo, vigilar la puesta a nivel de los depósitos: perfectamente horizontales para los depósitos horizontales y perfectamente verticales para los depósitos verticales. En el caso de una selección de la dimensión de los depósitos a partir de la carga total de gas refrigerante, hay que seleccionar estos depósitos con un volumen interno del 20% superior, para siempre disponer de una reserva de gas por encima del nivel del líquido. VÁLVULAS COMPENSADORAS DE PRESIÓN Los reguladores tipo KV se emplean en las zonas de alta/baja presión de los sistemas bajo condiciones de carga variables. o El KVP se utiliza como regulador de la presión de evaporación. o El KVR se utiliza como regulador de la presión de condensación.
5 o o o o o El KVL se utiliza como regulador de presión de aspiración. El KVC se utiliza como regulador de capacidad. El NRD se utiliza como regulador de presión diferencial y como regulador de la presión del recipiente. El KVD se utiliza como regulador de presión de recipiente. El CPCE se utiliza como regulador de capacidad. Regulador de presión de evaporación KVP El regulador KVP se monta en la línea de aspiración después del evaporador y se utiliza para: 1. Mantener una presión de evaporación constante y por tanto una temperatura constante en la superficie del evaporador. La regulación es modulante. Estrangulando la línea de aspiración se adapta la cantidad de gas refrigerante a la carga del evaporador. 2. Proteger contra una presión de evaporación demasiado baja (por ejemplo, como protección contra la congelación en un enfriador de agua). El regulador cierra cuando la presión en el evaporador disminuye por debajo del valor ajustado. 3. Diferencia la presión de evaporación en una instalación frigorífica con un sólo compresor y varios evaporadores con diferentes temperaturas de evaporación. Funcionamiento: El regulador de presión de evaporación KVP se abre cuando aumenta la presión de entrada, es decir, cuando la presión del evaporador excede el valor de ajuste. El KVP regula sólo en función de la presión de entrada. Una variación de la presión en el lado de salida no afecta en nada el grado de apertura puesto que el KVP está dotado de un fuelle de igualación (6). La superficie efectiva de este fuelle es igual a la superficie del asiento de válvula, neutralizando todo efecto sobre el ajuste. El regulador está también dotado de un dispositivo amortiguador (9) que protege contra las pulsaciones, un fenómeno corriente en las instalaciones frigoríficas. Gracias a este dispositivo, se prolonga la vida útil del regulador sin afectar la exactitud de la regulación. El regulador de presión de evaporación se instala en la línea de aspiración detrás del evaporador para regular la presión de evaporación en instalaciones de refrigeración con uno o más evaporadores y un compresor. En dichas instalaciones, que trabajan con diferentes presiones de evaporación, se monta el KVP detrás del evaporador que tenga la presión más alta. Montar una válvula de retención tipo NRV en la línea de aspiración detrás del evaporador con la presión de aspiración más baja. Cada evaporador es activado mediante una válvula de solenoide instalada en la línea de líquido. El compresor está controlado por un presostato en función de recogida de gas. La máxima presión en el lado de aspiración corresponde a la temperatura mínima de la cámara. En instalaciones de refrigeración con evaporadores montados en paralelo y compresores normales, y donde se requiere la misma presión de evaporación, el KVP debe montarse en la línea de aspiración común. El regulador de presión de evaporación KVP tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de evaporación. El KVP mantiene una presión constante en el evaporador. El KVP se abre al aumentar la presión de entrada (presión de evaporación).
6 Regulador de presión de condensación KVR El KVR se monta normalmente entre el condensador enfriado por aire y el recipiente. El KVR mantiene una presión constante en los condensadores enfriados por aire. Se abre al aumentar la presión de entrada (presión de condensación). El KVR junto con un KVD ó una NRD aseguran una presión de líquido suficientemente alta en el recipiente bajo condiciones de trabajo variables. El KVR tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de condensación. En situaciones en las que tanto el condensador enfriado por aire como el recipiente estén situados en zonas exteriores y en un entorno climático muy frío, puede resultar difícil arrancar la instalación de refrigeración después de una larga parada. En estos casos, se monta el KVR delante del condensador enfriado por aire con una NRD montada en una tubería bypass alrededor del condensador. Una NRV impide la entrada de refrigerante por la salida del condensador. El KVR puede utilizarse como válvula auxiliar en instalaciones de refrigeración con desescarche automático. El KVR se monta en este caso entre la tubería de salida del evaporador y el recipiente. El KVR se utiliza también para recuperación de calor. Para este uso se monta el KVR entre el depósito de recuperación de calor y el condensador. Es necesario montar una válvula de retención entre el condensador y el recipiente para evitar una reversión de condensación de líquido en el condensador.
7 Regulador de presión en el cárter KVL El regulador de presión en el cárter, tipo KVL, se monta en la línea de aspiración, antes del compresor. Protege el motor del compresor contra sobrecarga durante el arranque, después de largos períodos de parada o después de desescarches (presión elevada en el evaporador). El regulador de presión de cárter KVL limita el funcionamiento del compresor y el arranque si la presión de aspiración es demasiado alta. El KVL se monta en la tubería de aspiración inmediatamente delante del compresor. El KVL se usa frecuentemente en instalaciones de refrigeración con compresores herméticos o semiherméticos diseñados para bajas temperaturas. El KVL se abre al descender la presión de aspiración. Regulador de capacidad KVC El KVC es un regulador de capacidad que se utiliza para adaptar la capacidad del compresor a la carga real del evaporador. Se monta en un bypass (derivación) entre los lados de alta y baja presión del sistema de refrigeración para imponer un límite inferior en la presión de aspiración del compresor, suministrando al lado de baja presión una carga "falsa" bajo la forma de gas caliente/frío procedente del lado de alta presión. El KVC se utiliza para regular la capacidad en instalaciones donde se dan casos de baja carga y donde es necesario evitar una presión de aspiración demasiado baja y un funcionamiento irregular. Una presión de aspiración demasiado baja causa vacío, y por lo tanto, riesgo de penetración de humedad en instalaciones con compresores abiertos. El KVC se monta normalmente en una tubería bypass entre las líneas de descarga y de aspiración del compresor. El KVL se abre al descender la presión de aspiración. El KVC se puede montar también en una tubería bypass desde la línea de descarga del compresor, con la salida de la válvula conectada entre la válvula de expansión y el evaporador. Esta disposición se puede utilizar en un enfriador de líquido con varios compresores montados en paralelo, donde no se usa un distribuidor de líquido. Regulador de presión de recipiente KVD El KVD es un regulador de presión por modulación. Abre cuando disminuye la presión en el recipiente y deriva gas caliente para mantener la presión del recipiente de acuerdo con el reglaje del regulador (ajustable). El conjunto KVD + KVR forma un sistema de regulación que se utiliza para mantener una presión constante y adecuadamente elevada en el condensador y en el recipiente de líquido de instalaciones provistas de recuperación de calor y en instalaciones de refrigeración y de aire acondicionado equipadas con condensadores enfriados por aire. El KVD se usa para mantener una presión de recipiente suficientemente elevada en instalaciones de refrigeración con o sin recuperación de calor. El KVD se utiliza junto con un regulador de presión de condensación KVR. El regulador de presión de recipiente KVD tiene una toma para acoplar un manómetro que se usa para regular la presión de recipiente. El KVD se abre al disminuir la presión del recipiente.
8 FILTRO DESHIDRATADOR Un filtro deshidratador de un sistema de refrigeración consta de laminas y fibras que atrapan las partículas que circulan por el sistema. Contienen desecantes para atrapar sustancias contaminantes, tales como ácidos, cera, y lo que es mas importante, la humedad. Si hay una caída de presión grande en el filtro, se deberá a los residuos que bloquean el flujo del fluido. Podemos medir la presión a la entrada y a la salida del filtro, y si la diferencia esta entre 7 y 14 kpa se debería sustituir el filtro. De la misma manera podemos medir temperaturas, que es casi tan efectivo como medir presiones. Una diferencia entre entrada y salida de 2ºC, equivaldría a una caída de presión de 70 kpa. El filtro deshidratador se puede colocar tanto en la línea de descarga como en la línea de aspiración. Cuándo sustituir el filtro? Filtros en conducto de descarga: o Cuando el sistema este abierto para efectuar reparaciones o Cuando la mirilla (visor) indique que hay humedad en el sistema o Cuando la caída de temperatura en el filtro sea mayor de 3ºC o Cuando se tenga dudas sobre su funcionamiento Filtros permanentes del conducto de aspiración o Caída de presión de 14kPa en unidades de temperatura media o Caída de presión de 7 kpa en unidades de temperatura baja Instalar el filtro secador del conducto de liquido justo antes del sistema de expansión se considera la mejor ubicación VISOR DE LÍQUIDO Es aconsejable el uso de visores con indicador de humedad en todos los sistemas que llevan incorporado una válvula de expansión termostática. Muestra el flujo de refrigerante. El visor puede instalarse antes o después del filtro. Un visor situado después del filtro deshidratador puede que muestre mejor que hay humedad en el circuito, en lugar de antes. Cuando un sistema esta abierto, el indicador de humedad cambia de color para mostrar que el sistema esta húmedo. Incluso cuando se haya hecho un vacío apropiado, el indicador no mostrara que el sistema esta completamente seco. Esto es normal y es posible que sea necesario que el sistema este funcionando hasta 12 horas para que el indicador de humedad muestre que el sistema está seco. Si no es así, se deberá sustituir el filtro
9 VÁLVULA SOLENOIDE En La refrigeración, las válvulas solenoides (bobina magnetoeléctrica) se utilizan para detener e iniciar el flujo de refrigerante. Cuando el solenoide no recibe potencia, un embolo de hierro mantiene el asiento redondeado con forma de disco encerrado dentro del cuerpo de latón. Esto bloquea el flujo de refrigerante. Cuando se proporciona energía a la bobina eléctrica, el campo magnético que se crea dentro de la bobina eleva el émbolo. La presión del refrigerante empuja hacia arriba el asiento y fluye a través de la válvula. Las válvulas solenoides pueden instalarse en conductos verticales pero funcionan mejor cuando se instalan sobre conductos horizontales. Si se colocan en un conducto horizontal, deben ponerse en sentido vertical (con la solenoide hacia arriba). También deben colocarse de manera que el flujo refrigerante se mueva en la dirección correcta. Si se instala al revés, la presión de liquido no permitirá que se cierre completamente. La forma mas efectiva de impedir la migración del refrigerante durante el ciclo de inactividad consiste en emplear una solenoide de evacuación. La válvula detiene el flujo de liquido y el compresor expulsa todo el refrigerante que queda del evaporador y del conducto de aspiración. Una solenoide de evacuación debe conectarse en el conducto de liquido, en la unidad de condensación o cerca del evaporador. La secuencia de funcionamiento es la siguiente: 1. Cuando el termostato alcanza la temperatura, deja de proporcionar potencia la solenoide. 2. El embolo cae y el asiento bloquea el flujo de liquido. 3. El compresor continua funcionando, evacuando el refrigerante del evaporador y de los conductos de aspiración e introduciéndolo en lado de alta del sistema. 4. Cuando la presión de aspiración cae hasta la presión de desconexión del control de baja presión, el compresor se para. 5. Cuando el termostato indica que se precisa refrigeración, se proporciona energía a la solenoide. 6. El émbolo asciende por la bobina de la solenoide abriendo la válvula. 7. El refrigerante fluye a través de la válvula y del evaporador y entra en el conducto de aspiración. 8. La presión de aspiración aumenta. 9. Cuando la presión alcanza el valor para el punto de conexión del control de baja presión, el compresor arranca. 10. El sistema vuelve al modo de refrigeración. INTERCAMBIADORES TÉRMICOS Los intercambiadores de calor se utilizan principalmente para efectuar la transferencia de calor entre la línea de líquido y la línea de aspiración en instalaciones de refrigeración. El objeto es utilizar el efecto de refrigeración que se perdería en el aire ambiente a través de las tuberías de aspiración no aisladas, en ausencia de un intercambiador de calor. En éste, dicho efecto se utiliza para subenfriar el refrigerante líquido.
10 DEPOSITO SEPARADOR DE PARTÍCULAS Eliminación de los riesgos que acarrean el retorno del gas refrigerante en fase líquida y la llegada masiva de aceite a la aspiración del compresor en las instalaciones de refrigeración y de acondicionamiento de aire. Los separadores de líquido se recomiendan para las instalaciones: sometidas a fuertes variaciones de cargas térmicas en las cuales las larguras de las líneas son importantes que funcionan con inversiones de ciclo. Los separadores de líquido con intercambiador se recomiendan para las instalaciones, con poco recalentamiento de vapores del gas refrigerante a la aspiración del compresor (refrigerador de líquido, vitrinas bajas temperaturas, refrigeración de vehículos, etc ).
Reguladores de presión. Danfoss A/S (RA Marketing/MWA), DKRCC.PF.000.G1.05 / 520H
Índice Página Aplicación... 37 de evaporación KVP... 37 de condensación KVR... 38 de cárter KVL... 38 Regulador de capacidad KVC... 39 de recipiente KVD... 39 Identificación... 40 Instalación... 40 Soldadura...
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