INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Cuadernillo de Prácticas

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1 MINISTERIO DE TRABAJO E INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Cuadernillo de Prácticas Centro Nacional de Formación Marítima de Bamio Departamento de Máquinas & Sistemas

2 ÍNDICE PRÁCTICA I. LA HERRAMIENTA DEL FRIGORISTA 2 OBJETIVOS 2 REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA 2 PRÁCTICA II. MONTAJE DE UNA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA CON TUBO CAPILAR 3 OBJETIVOS 3 REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA 3 PRÁCTICA III. VACÍO, PRUEBA DE PRESIÓN Y CARGA DE REFRIGERANTE DE LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA 5 OBJETIVOS 5 MATERIAL NECESARIO 5 REALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS 6 1. VACÍO DE LA INSTALACIÓN 7 2. PRUEBA DE PRESIÓN CON NITRÓGENO VACÍO EN LA INSTALACIÓN CARGA DE REFRIGERANTE EN LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA: 12 PRÁCTICA IV. REGLAJE Y PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA 14 OBJETO 14 REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA 14 Bruno de Miranda Santos Página 1

3 PRÁCTICA I. LA HERRAMIENTA DEL FRIGORISTA Objetivos Identificar las principales herramientas empleadas por los frigoristas, e introducir las principales técnicas para su empleo. El alumno deberá inventariar la herramienta contenida en los maletines entregados, que permanecerán a su cargo a lo largo el desarrollo de todo el curso. Realización de la práctica El profesor realizará una explicación, identificando los componentes de los maletines de herramientas entregados, y demostrando el empleo del cortatubos, escariador, abocardador y de la curvadora de tubos. Tras la demostración, los alumnos pasarán, trabajando en parejas, a identificar e inventariar la herramienta contenida en cada maletín. Bruno de Miranda Santos Página 2

4 PRÁCTICA II. MONTAJE DE UNA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA CON TUBO CAPILAR Objetivos Montaje de una instalación frigorífica con unidad condensadora de compresor hermético alternativo y expansión por tubo capilar. Realización de la práctica Contará con los siguientes elementos, en el orden adecuado: 1 Unidad condensadora compuesta por: o Compresor. o Condensador. o Recipiente de líquido refrigerante. o Válvula de servicio de alta y de baja presión. 2 Visor de líquido. 3 Filtro deshidratador. 4 Dispositivos de expansión por tubo capilar de 0,8 mm de Ø interior y 600 mm de largo. 5 Válvula solenoide. 6 Válvula de carga. 7 Evaporador tiro forzado 8 Presostatos de alta y baja presión. 9 Manómetros de alta y baja presión. 10 Termostato. El montaje se realizará según el siguiente esquema: Bruno de Miranda Santos Página 3

5 Para el montaje de la instalación se deberán seguir las indicaciones siguientes: a) Se empleará tubo de cobre para refrigeración y la unión se realizará por medio de soldadura por capilaridad tipo fuerte y para los elementos roscados con rácores según normas SAE. b) El trazado de la tubería guardará paralelismo en 3 los ejes principales, definidos por el banco de trabajo. c) Se atenderá a la dirección del flujo de aquellos elementos que así lo indiquen (válvula solenoide y filtro deshidratador). d) La válvula solenoide debe mantenerse con el cuerpo horizontal de manera que la bobina quede perpendicular al suelo y por encima de la válvula. El control de la instalación se realizará mediante un termostato Danfoss de tipo mecánico que actuará sobre la válvula solenoide, realizándose la parada del compresor mediante el presostato de baja, cuya desconexión estará tarada a 5ºC menos que el arranque. El presostato de alta estará tarado a 50ºC. Para el gobierno del desescarche se empleará un reloj Theben, que se programará para un tiempo de duración de desescarche de 6 minutos. Bruno de Miranda Santos Página 4

6 MINISTERIO DE TRABAJO E PRÁCTICA III. VACÍO, PRUEBA DE PRESIÓN Y CARGA DE REFRIGERANTE DE LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA Objetivos Sobre la instalación frigorífica montada en la práctica anterior realizaremos vacío, prueba de presión con nitrógeno y carga de refrigerante. Una vez cargada con refrigerante, la instalación frigorífica quedará en disposición de ser puesta en servicio. Material necesario 1 Bomba de vacío de servicio frigorista. 2 Botella de Nitrógeno Técnico. 3 Manorreductor para la botella de Nitrógeno. 4 Báscula. 5 Botella de Refrigerante R 404A. 6 Juego de mangueras y manovacuómetro (puente de manómetros). 7 Llave de carraca Bombas de vacío de servicio frigorista Bruno de Miranda Santos Cilindro dosificador de refrigerante Manorreductor de la botella de nitrógeno Página 5

7 Puente de manómetros o analizador Realización de las prácticas Antes de la puesta en servicio de la instalación, se realizarán las siguientes operaciones en el orden indicado: 1. Vacío de la instalación. 2. Rotura del vacío / Prueba de Presión con Nitrógeno. 3. Vacío de la instalación. 4. Carga de refrigerante a la instalación frigorífica. En el caso de que durante los pasos 1 a 3 se detectaran fugas, se localizarán las mismas mediante el empleo de agua jabonosa y se solucionarán hasta que la instalación quede perfectamente hermética. Una vez conseguido esto volveremos a repetir la secuencia desde el principio (pasos 1, 2 3 y 4). Bruno de Miranda Santos Página 6

8 1. Vacío de la Instalación Siempre que se da por concluido el montaje de una instalación frigorífica, o después de operaciones de mantenimiento que supongan contacto del interior de la instalación con la atmósfera, es necesario hacer vacío. Hacer vacío supone extraer del interior de la instalación el aire y la humedad. La humedad procede del propio aire y de los componentes de la instalación, que durante su almacenaje, transporte o puesta en obra hayan sufrido hidratación. El aire es un gas no condensable, que durante el funcionamiento de la instalación se acumularía en el condensador y provocaría la elevación de la presión de alta, perjudicando el rendimiento del compresor. La presencia de humedad supone riesgo de formación de hielo en el orificio del dispositivo de expansión, u otras zonas frías de la instalación como distribuidores de líquido, el interior del evaporador o el filtro de aspiración. Además el agua aumentará el riesgo de corrosión interior el circuito, pudiendo llegar incluso a formar ácidos en presencia de determinados refrigerantes o aceites, incidiendo en la falla del compresor por degradación del aislamiento del motor eléctrico en compresores herméticos o semiherméticos. En resumen debemos hacer vacío para retirar el aire y la humedad, dado que: El aire es un gas no condensable, que se acumula en el condensador, suponiendo un aumento de la presión de condensación que redunda en reducción del rendimiento del compresor. La humedad provoca riesgo de formación de tapones de hielo en las zonas frías. La presencia de humedad aumenta el riesgo de corrosión interior del circuito. La humedad puede dar lugar a degradación del aceite o refrigerante, llegando a la formación de ácidos corrosivos. En los compresores que utilizan aceites POE, muy higroscópicos, la hidratación de los mismos supondrá alteración de sus propiedades como lubricante. Bruno de Miranda Santos Página 7

9 Equipo necesario El equipo necesario para realizar vacío es relativamente sencillo y económico; el caudal de la bomba de vacío será crítico si trabajamos de manera habitual en instalaciones de gran tamaño. En todo caso necesitaremos: Bomba de vacío de servicio frigorista, de tamaño adecuado en función de las instalaciones en las que operamos de manera habitual. Lo recomendable es una bomba de doble etapa, aunque con una bomba de simple etapa podremos operar de igual manera. Juego de mangueras para conexión a la instalación, con racores compatibles con los existentes en la instalación. Vacuómetro, la mayoría de los puentes de manómetros (analizadores) de frigorista incorporan vacuómetro o cuentan con un mano-vacuómetro de baja (escala de vacío negativa, por debajo de cero). Llave de carraca o chicharra si hay válvulas de macho. Procedimiento El procedimiento de vacío es muy simple, y ayudará a prolongar la vida útil de los elementos de la instalación y a prevenir formación de tapones de hielo. Debe seguir los siguientes pasos. 1. Conectamos la bomba de vacío a la instalación a través del puente de manómetros (analizador) a la zona de la instalación a la que deseemos hacer vacío. 2. Ponemos la válvula de servicio en posición adecuada. Si se trata de una instalación grande servida por compresores herméticos o semi-herméticos con válvulas de servicio propias, es conveniente hacer vacío por zonas, y al compresor por separado, para evitar la excesiva vaporización de las fracciones volátiles del aceite durante el vacío de tuberías o intercambiadores. 3. Arrancamos la bomba de vacío y la mantenemos trabajado unos instantes antes de abrir el las válvulas entre la bomba y la instalación, para garantizar una temperatura mínima en el aceite de la bomba que nos permita minimizar la condensación de humedad en el interior del mismo. 4. Abrimos las válvulas que seccionan el paso entre el punto de conexión a la instalación y la bomba de vacío. Bruno de Miranda Santos Página 8

10 5. Mantenemos la bomba encendida hasta evacuar todo el aire y todo el vapor de agua. Alcanzar la máxima presión de vacío permitida por la bomba no supone garantía de haber evacuado toda la humedad, debemos esperar un tiempo prudencial con la bomba encendida para garantizar la eliminación del agua, en función del máximo vacío alcanzado determinaremos si es necesario repetir la operación después de haber roto el vacío con nitrógeno o no (véase el apartado siguiente). 6. En instalaciones pequeñas, para saber si hemos acabado de evacuar la humedad podemos cerrar la válvula LO del puente de manómetros y tratar de percibir cambio de ruido en la bomba, si hay un cambio de ruido perceptible es posible que en la instalación todavía haya humedad. 7. Cuando el nivel de vacío sea adecuado (500 micrones de mercurio de presión absoluta, -29,9 inhg de vacio), cerramos la válvula LO del puente de manómetros, esperamos 1 minuto para garantizar el secado del aceite de la bomba y apagamos la bomba de vacío. Es imprescindible respetar el orden para que no exista la posibilidad de contaminar la instalación con aceite de la bomba. 8. Tomamos lectura de la presión de vacío, y esperamos un tiempo prudencial (30 minutos), proporcional al tamaño de la instalación. Es relativamente habitual un aumento de presión debido a la vaporización de fracciones volátiles del aceite, o en instalaciones usadas, de refrigerante. Si dicho aumento es inferior a 25 mmhg (1 inhg), Rapin y Jacquard indican que es normal. Ante aumentos mayores debemos proceder a romper el vacío con nitrógeno seco y repetir el procedimiento, salvo que la pérdida de vacío sea muy acusada o total, en cuyo caso deberemos realizar prueba de presión con gas inerte para detección de fugas. Como saber si el vacío es adecuado Si al realizar el paso 6, tras aislar la instalación respecto a la bomba experimentamos un rápido aumento de la presión, lo más probable es que tengamos una fuga; debemos realizar una búsqueda de fugas (con nitrógeno seco y espuma de agua jabonosa, por ejemplo) y reparar las que encontremos. Si el aumento de presión es pequeño, tal y como se indica en el punto 7, podemos tener revaporización de humedad no evacuada, o volatilización de aceite o refrigerante atrapado en los filtros o en el propio aceite (el Bruno de Miranda Santos Página 9

11 caso del refrigerante solo en instalaciones usadas). Si este es el caso, debemos romper el vació con nitrógeno seco, y repetir el procedimiento. Si contamos con una bomba de vacío de simple etapa, puede ser difícil alcanzar los -29,9 inhg (pulgadas de columna de mercurio) de vació. En tal caso, una vez realizados los pasos 1 7, romperemos el vacío con nitrógeno seco hasta una presión ligeramente positiva (0,1 bar) y repetiremos la operación de vacío. Consideraciones finales Durante el vacío de la instalación, si el compresor cuenta con válvulas, manténgalo aislado con respecto a la misma, y abra las válvulas solo cuando haya alcanzado el vacío en el resto de la instalación, para permitir a la bomba vaciar el compresor también. Si el compresor cuenta con resistencia en el cárter, manténgala encendida durante el vacío. No es recomendable realizar vacío con bajas temperaturas ambiente (menos de 10ºC), o con bombas de vacío excesivamente grandes en relación con la instalación, puede provocar congelación de la humedad en el interior de la instalación y falsos vacíos. Puede aportar calor desde el exterior con un calefactor o una pistola de aire caliente a baja temperatura (jamás utilice el soplete). Nunca arranque el compresor en vacío, los compresores herméticos y semi-herméticos refrigeran el motor eléctrico con los vapores del refrigerante. Arrancar el compresor en vacío puede provocar que se queme el motor. 2. Prueba de Presión con Nitrógeno El objeto de la prueba de presión con nitrógeno es detectar la existencia de fugas y comprobar la estanqueidad de la instalación. Otro de los cometidos de esta prueba es romper el vacío, para posteriormente al volver hacer vacío, lo que nos permite mejorar los niveles de vacío alcanzados. Además, debido a que el Nitrógeno es un gas inerte (no contiene aire ni humedad), arrastrará partículas de humedad que en el vacío siguiente podremos extraer con mayor facilidad. Es obligatorio realizar la prueba de presión con Nitrógeno, y bajo ningún concepto debe utilizarse refrigerante (fluido frigorígeno), debido Bruno de Miranda Santos Página 10

12 principalmente a que el Nitrógeno es un gas no contaminante, además de ser mucho más barato. Nunca debe realizarse la prueba de presión con aire, ya que contiene oxigeno y en contacto con aceite de la instalación puede dar lugar a una mezcla inflamable si sale pulverizado por alguna fuga. Material necesario para realizar la Prueba de Presión con Nitrógeno: Mano-vacuómetro (puente de manómetros). Botella de nitrógeno seco. Manorreductor de nitrógeno. Llave de carraca. El procedimiento es el siguiente; realizamos el conexionado de la botella de nitrógeno con el puente de manómetros y éste con la válvula de servicio de carga o la toma de servicio. Abrimos lentamente la válvula de la botella de nitrógeno, comprobando que no hay fugas (aplicar agua jabonosa con un pincel). En este momento el manómetro de alta del manorreductor de la botella de nitrógeno marca la presión existente en la botella (ésta será muy elevada si es nueva pero irá bajando a medida que se consuma el nitrógeno de la botella). Apretaremos el tornillo del manorreductor hasta que manómetro de baja del manorreductor marque la presión que queremos para realizar la prueba. Durante la prueba no debemos superar la presión de timbre de ninguno de los elementos conectados a la instalación, que de lo contrario podrían resultar dañados. Los elementos más sensibles suelen ser los dispositivos de control y los aparatos de medida. Llenamos la instalación con nitrógeno. Cuando la presión del manómetro del puente llegue al valor deseado, que será igual a la del Manómetro de baja del manorreductor de la botella de nitrógeno, entonces podemos asegurar que la instalación está llena. Cerramos las válvulas del puente de manómetros para incomunicarlo con la botella de nitrógeno y observamos los manómetros de la instalación y del puente, para asegurarnos que no baja la presión, si durante un tiempo se mantiene la presión podremos concluir que la instalación está en buenas condiciones. Si la presión disminuyera en los manómetros, localizaremos la fuga con agua jabonosa comenzando desde el puente de manómetros (por si este estuviera en mal estado) y seguiremos metódicamente en un orden. Bruno de Miranda Santos Página 11

13 Otras formas de localizar las fugas es por medio de trazadores de color, lámpara de llama para refrigerantes halogenados (Cloro, fluor, bromo y fuera de frío yodo) y detector electrónico. 3. Vacío en la Instalación Una vez concluida la prueba de presión con nitrógeno, liberamos el mismo a la atmósfera hasta una presión próxima a la atmosférica, y volvemos a realizar vacío como se ha explicado en el punto 1. Debemos realizar este vacío de manera obligatoria, dado que el nitrógeno es un gas no condensable, y su presencia en una instalación durante el funcionamiento sería perjudicial. Es necesario tener la precaución de no someter la bomba de vacío a la presión de la prueba de estanqueidad, y no conectar la misma al circuito hasta que se haya liberado el exceso de presión. 4. Carga de Refrigerante en la instalación frigorífica: Una vez la instalación está en vacío, procederemos a una carga controlada, dosificando la cantidad con el cilindro de carga que se encuentra a presión positiva o mediante una botella de refrigerante licuado y una báscula. Básicamente tenemos tres opciones, en función del estado previo de la instalación y las tomas de servicio o válvulas de carga con las que contemos. Bruno de Miranda Santos Página 12

14 Métodos de carga de la instalación Zona de la instalación por la que realizo la carga Válvula por donde cargo Estado de carga previo (1) Estado de funcionamiento de la instalación durante la carga Estado de agregación del refrigerante durante la carga Zona de baja Válvula de servicio en la aspiración del compresor Parcialmente cargada En vacío (roto) (3) En marcha Refrigerante puro: vapor Refrigerante mezcla: líquido (2) Zona de alta Válvula de servicio en el depósito Válvula de carga en la línea de líquido En vacío Parada Líquido Zona de alta Válvula de carga en la línea de líquido Parcialmente cargada En vacío (roto) En marcha Líquido (4) (1) por si ya hay refrigerante en la instalación (2) muy lentamente, con precaución de no dar golpe de líquido al compresor (3) rompemos el vacío con el mismo refrigerante para que el compresor nunca arranque en vacío, muy importante en compresores herméticos y semiherméticos. (4) Si la potencia del compresor es grande puede que este no aspire suficiente de la botella,y se produzca la parada de la instalación por baja presión, para evitar esta situación debemos estar atentos al manómetro de baja y llegado el caso abrir la válvula de salida del depósito para que pase refrigerante líquido del depósito. Como nuestra instalación está en vacío, iniciamos la carga por diferencia de presiones directamente al depósito. Una vez cargado el peso calculado, o si este no se ha alcanzado, una vez igualadas las presiones, ponemos la instalación en marcha y diagnosticamos si la carga de refrigerante es correcta, para lo que emplearemos la tabla de observación del régimen de trabajo. Caso de ser necesario completar la carga de refrigerante, se realizará a través de la válvula de carga en la línea de líquido, con la instalación en marcha, guardando las precauciones necesarias. Bruno de Miranda Santos Página 13

15 PRÁCTICA IV. REGLAJE Y PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA Objeto Familiarizarse con las magnitudes y sus valores que ayudan a determinar que el funcionamiento de una instalación es correcto. Realización de la práctica Con la ayuda de la figura adjunta, realizar una observación del régimen de trabajo de la instalación a lo largo de un periodo de tiempo prolongado, tomando medidas y anotándolas en la tabla que se acompaña. Con la ayuda de la tabla se diagnosticará la instalación, y se realizarán las correcciones oportunas. Bruno de Miranda Santos Página 14

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17 Medida Hora P B bar Te ºC P A bar T C ºC T asp ºC R total ºC T cam ºC T amb ºC I A B (sí/no) P B : Presión evaporación T e : Temperatura de evaporación P A : Presión de condensación T c : Temperatura de condensación T asp : Temperatura de aspiración R total : Recalentamieto total T cam : Temperatura de la cámara T amb : Temperatura ambiente I: Intensidad absorbida por el compresor B: Presencia de burbujas en el visor de líquido (sí/no) Bruno de Miranda Santos Página 16