Refrigeracion Icv Libro Ud6

FORMACIÓN PROFESIONAL ESPECÍFICA

TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO

DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR

MÓDULO 6:Instalaciones de climatización y ventilación

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

Tomo 2

MÓDULO 6INSTALACIONES DE

CLIMATIZACIÓN Y

VENTILACIÓNTomo 2

CICLO FORMATIVOMONTAJE Y MANTENIMIENTODE INSTALACIONES DE FRÍO,CLIMATIZACIÓN YPRODUCCIÓN DE CALORGRADO MEDIO

AUTORES:César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Edita

Conselleria de Cultura, Educación y Deporte

Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación de Valencia

Autores Expertos

César González Valiente / Rafael Ferrando Pérez

Dirección y coordinación del proyecto

Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación de Valencia

Isabel Galbis Cordova, Directora de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Antonio Carmona Domingo, Subdirector de la Escuela de Negocios Lluís Vives

Julián Moreno Calabria, Coordinación de Programas

Máximo Moliner Segura, Coordinación General del Proyecto

Ilustración de portada: José María Valdés

Fotografías e ilustraciones de interior: Autores del módulo

Diseño y maquetación: Rosario Mas Millet

Todos los derechos reservados. No está permitida la reproducción total ni parcial

de esta publicación, ni la recopilación en un sistema informático, ni la transmisión

por medios electrónicos, mecánicos, por fotocopias, por registro o por otros métodos,

sin la autorización previa y por escrito del editor.

ISBN: 978-84-96438-44-6

978-84-96438-48-4

CONTENIDO DEL MÓDULO SEIS

TOMO 1

U.D. 1 Repaso de unidades y magnitudes físicas relacionadas

con la climatización y ventilación ..................................... 5

U.D. 2 Instalaciones de ventilación .............................................. 43

U.D. 3 Conductos de distribución de aire ................................... 101

U.D. 4 La técnica de difusión del aire ......................................... 183

U.D. 5 Cálculo de cargas térmicas................................................ 229

TOMO 2

U.D. 6 Técnica de la refrigeración y la bomba de calor

aplicada a la climatización ................................................ 293

U.D. 7 El climatizador autónomo................................................. 355

U.D. 8 Instalaciones centralizadas, distribución con agua y

refrigerante ........................................................................ 445

U.D. 9 Instalaciones de regulación y control............................... 531

U.D. 10 Trabajo final de curso. Estudio y oferta para la

climatización de un local................................................... 569

Glosario del Módulo ......................................................................... 595

MÓDULO SEIS INSTALACIONES DECLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN

U.D. 6 TÉCNICA DE LA REFRIGERACIÓN YLA BOMBA DE CALOR APLICADA A LACLIMATIZACIÓN

M 6 / UD 6

MÓDULO SEIS INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN

U.D. 6 TÉCNICA DE LA REFRIGERACIÓN Y LA BOMBA DE CALOR APLICADA A LA CLIMATIZACIÓN

295

ÍNDICE

Introducción.................................................................................. 297

Objetivos ........................................................................................ 299

1. El ciclo de carnot. La bomba de calor. COP y CEE teórico

y real......................................................................................... 301

2. Fundamentos de refrigeración............................................... 304

3. Refrigerantes ........................................................................... 308

3.1. Propiedades deseables ................................................... 308

3.2. Clasificación numérica .................................................. 308

3.3. Clasificación según su seguridad .................................. 309

3.4. Refrigerantes nuevos...................................................... 311

3.5. Sustitución de equipos................................................... 312

4. Aceites lubricantes .................................................................. 313

5. Ciclo en el Diagrama de Mollier ............................................ 314

6. Puntos y zonas características del ciclo de refrigeración en

el diagrama mollier................................................................. 316

6.1. Recalentamiento y subenfriamiento............................. 317

6.2. Deslizamiento en la evaporación y condensación ....... 319

7. Circuito frigorífico de un climatizador.................................. 321

8. Ciclo en invierno o bomba de calor.

Utilización y limitaciones........................................................ 323

9. Circuito real de un climatizador ............................................ 325

10. Componentes del circuito frigorífico de un climatizador.... 328

10.1. Compresores. Clasificación ........................................... 328

10.2. Sistemas arranque de compresores............................... 331

10.3. Evaporador. Factor de By-pass....................................... 332

10.4. Condensador.................................................................. 333

10.5. Capilar. Válvula de expansión ....................................... 334

10.6. Válvula inversora ............................................................ 337

10.7. Otros componentes ....................................................... 338

11. Reparación de averías en equipos frigoríficos....................... 341

12. Síntomas característicos.......................................................... 342

296

12.1. Condensador con exceso de refrigerante .................... 343

12.2. Condensador con falta de refrigerante ........................ 343

12.3. Evaporador con exceso de refrigerante ....................... 343

12.4. Evaporador con falta de refrigerante ........................... 343

12.5. Circuito con atasco ........................................................ 344

12.6. Compresor no rinde ...................................................... 344

12.7. Presencia de aire en el circuito ..................................... 344

Resumen ........................................................................................ 345

Anexo. Hojas de datos de refrigerantes....................................... 347

Cuestionario de autoevaluación................................................... 351

Laboratorio.................................................................................... 353





297

INTRODUCCIÓN

Dado que estos conocimientos se incluyen en el módulo de Máquinasy Equipos Frigoríficos de Primer Curso, y se amplían en el de InstalacionesFrigoríficas de Segundo, nos limitaremos a describir los equipos específicosde climatización, y someramente la teoría de refrigeración en lascondiciones normales en aire acondicionado.

También explicaremos la Bomba de Calor, incidiendo en sus ventajasaplicadas al ahorro energético.

299

OBJETIVOS

El objetivo de esta Unidad Didáctica es repasar los conocimientos sobrerefrigeración, pero enfocados específicamente a los equipos declimatización.



301

1. CICLO DE CARNOT. LA BOMBA DE CALOR.COP Y CEE TEÓRICO Y REAL

El funcionamiento de un climatizador autónomo se basa en el ciclo derefrigeración de Carnot. Consiste en el traslado de energía calorífica deun foco caliente a uno frío o viceversa, mediante la energía mecánicaque suministra el compresor del equipo.

Este ciclo puede utilizarse como refrigerador (extrayendo calorías de unrecinto frío), o como calentador o bomba de calor (calentando uncaliente desde uno frío).

Balance energético

Recordemos que el diagrama es el de la figura:

Si nos fijamos en las energías trasladadas:

Q2 = Q1 + Q3

Siendo: Q1 = calor extraído del foco frío.

Q2 = Calor cedido al foco caliente.

Q3 = Energía mecánica aportada.

Eficiencia de una máquina frigorífica

El rendimiento de una máquina frigorífica es la relación entre el calorútil y la energía mecánica aportada. En caso de equipos frigoríficos elcalor útil es Q1 (extraído del foco frío). En caso de bombas de calor, elcalor útil es Q2 (calor aportado al foco caliente). Este rendimiento se



302

denomina CEE o COP (CEE es coeficiente de eficiencia energética, COPes en inglés coeficient of perfomance).

Distinguiremos CEEe = Eficiencia en refrigeración

CEEc = Eficiencia en calefacción

Ciclo frigorífico:

CEEe = Energía utilizada / Energía consumida = Q1 / Q3

Ciclo bomba de calor:

CEEc = Energía utilizada / Energía consumida = Q2 / Q3

Físicamente se demuestra la ecuación siguiente:

CEE = T2 / (T2 – T1)

Siendo: T1 = Temperatura del foco frío en ° K.

T2 = Temperatura del foco caliente en ° K.

Vemos que el rendimiento va cayendo a medida que se separan lastemperaturas de los focos frío y caliente (T2 – T1 en el denominador)y por ello se precisa de más energía mecánica para el mismo transportede calor entre los focos.

Por ejemplo, suponiendo una temperatura de foco frío de 5° C, y defoco caliente de 45° C.

T1 = 5 + 273 = 278° K

T2 = 45 + 273 = 318° KCOP = 318 / (318 – 278) = 7,9

En el caso del aire acondicionado, la temperatura del foco frío suele serla de evaporación, de 5° C, y la del foco caliente, la de condensación, de45° C.

Por ello la máquina ideal de aire acondicionado tendrá un COP máximoteórico aproximado de 8, pero sin embargo el COP real suele ser delorden del 50% del teórico, es decir 3,9.

Es decir: una máquina de aire acondicionado, por cada 1 kw de potenciaque toma de la red eléctrica, mueve 3 kW térmicos del local.

Este efecto es muy importante en el caso de utilizarla como bomba decalor, es decir para calentar un local. Si utilizamos una estufa conresistencias eléctricas de efecto Joule, del tipo que sea (radiador, convector,infrarrojos, etc.) el COP es de 1, cada kW eléctrico se convierte en un



303

kW de calor. Pero si utilizamos una bomba de calor, con un kW eléctricocalentaremos la habitación con 3 kW de calor (COP = 3).



304

2. FUNDAMENTOS DE REFRIGERACIÓN

La refrigeración es la técnica de enfriar un local u objeto por debajo dela temperatura ambiente.

Para enfriar o calentar un objeto deberemos quitarle o aportarle calorías.

Para trasladar calorías de un punto a otro podemos utilizar muchossistemas:

1. Calentar un sólido, trasladarlo y con él calentar el otro punto.

2. Calentar un fluido, trasladarlo por una tubería y calentar el otrocuerpo.

3. Calentar un líquido hasta que se convierta en vapor, trasladar el vapor,y que se condense en el otro punto.

De los tres sistemas anteriores, el más eficiente es el tercero, ya que utilizael calor latente del fluido, que recordemos que era mucho mayor queel sensible. El calor latente del agua es de 537 Kcal/kg.

Es decir, utilizamos un cuerpo líquido, lo calentamos hasta su punto deebullición, y al evaporase va tomando grandes cantidades de calor. ELvapor lo trasladamos por una tubería, y cuando toca un cuerpo más fríose condensa (pasa a líquido) y desprende las mismas calorías que tomóen el punto primero.



305

El ciclo real de refrigeración se basa hacer circular por un circuito cerradoa un fluido que al pasar de líquido a gas absorbe una cantidad de calorllamada calor latente de evaporación, y al pasar de gas a líquido desprendela misma cantidad. Para forzar la evaporación bajamos bruscamente lapresión, y para condensarlo aumentamos la presión y ventilamos.

De esta forma, el fluido es el conductor de calor en grandes cantidades.

El agua puede ser un refrigerante, pero en los circuitos frigoríficos seusan otros fluidos refrigerantes que se vaporizan a menor temperaturaque el agua (a –40° C y más).

Si dejamos abierto un recipiente con refrigerante, comenzará a hervir,y a bajar su temperatura hasta la de su ebullición.

Si con un compresor recogemos el vapor y lo volvemos a meter en labotella, ya tenemos una máquina frigorífica.

Al comprimir el vapor, se calienta, y si lo enfriamos con un serpentín,cederá su calor, y pasará a líquido, con lo que ya podemos volver aintroducirlo en la botella.

El único fallo que tiene este circuito es que para que se comprima elvapor a alta presión, es necesario colocar un estrangulamiento antes deque entre en la botella, de forma que divida el circuito en una parte abaja presión, y otro a alta presión.



306

Relación Presión – Temperatura

Que el agua hierve a 100° C es cierto, pero hay que añadir que es ciertosi la presión es la atmosférica (1 bar). Si la presión baja, el agua hiervea menor temperatura.

Relación presión temperatura

En la cima del Everest el agua hierve a 60° C, pues la presión atmosféricaes muy baja. Igualmente, si aumentamos la presión igual que ocurre enuna olla express, el agua hierve a unos 150°, y por eso cocina los alimentosmás rápido.



307

Es decir cada líquido tiene una curva que relaciona su temperatura deebullición con la presión existente.

En refrigeración se utilizan fluidos que hierven a muy baja temperatura,con los que se puede mantener en todo el circuito con presiones altas,y que denominamos refrigerantes. Según las temperaturas que vayamosa conseguir, utilizaremos el refrigerante que mejor se adapte.



Botella de gas refrigerante

308

3. REFRIGERANTES

Refrigerantes son los líquidos que utilizaremos en el circuito interior delos equipos frigoríficos. Son fluidos con las mejores propiedades posiblespara su utilización en bombas de calor.

3.1. Propiedades deseables

Un refrigerante ideal ha de cumplir las siguientes propiedades:

• Ser químicamente inerte: no ser inflamable, ni tóxico, ni explosivo.

• No reaccionar desfavorablemente con los aceites o materialesempleados en la construcción de los equipos frigoríficos (Cobre…).

• No reaccionar desfavorablemente con la humedad, que a pesar delas precauciones que se toman, aparece en toda instalación.

• El refrigerante ha de poseer unas características físicas y térmicas quepermitan el máximo de rendimiento en los equipos.

• La relación presión-temperatura debe ser tal que la presión en elevaporador para la temperatura de trabajo sea superior a la atmosférica,para evitar la entrada de aire y de humedad en el sistema en caso defuga.

• El punto de congelación deberá ser inferior a la temperatura mínimade trabajo.

• Finalmente, ha de ser de bajo precio y fácil disponibilidad.

3.2. Clasificación numérica

A efectos de lo dispuesto en el número anterior, se establece la siguientenomenclatura simbólica numérica:

Los refrigerantes podrán expresarse, en lugar de hacerlo por su fórmulao por su denominación química, mediante la denominación simbólicanumérica adoptada internacionalmente y que se detalla seguidamente.

La denominación simbólica numérica de un refrigerante se estableceráa partir de su fórmula química, consistiendo en una expresión numéricaen la que:

• La primera cifra de la derecha, en los compuestos que carezcan debromo, indicará el número de átomos de flúor de su molécula.

• A la izquierda de la anterior se indicará con otra cifra el número deátomos de hidrógeno de su molécula más uno.



309

• A la izquierda de la anterior se indicará con otra cifra el número deátomos de carbono de su molécula menos uno.

• Si resultara cero no se indicará.

• El resto de los enlaces se completará con átomos de cloro.

• Si la molécula contiene átomos de bromo se procederá de la maneraindicada hasta aquí, añadiendo luego a la derecha una B mayúscula,seguida del número de dichos átomos.

• En los compuestos isómeros, el más simétrico (en pesos atómicos)se indicará sin letra alguna a continuación de los números. Al aumentarla asimetría, se colocarán las letras a, b, c, etc.

• Los compuestos no saturados seguirán las letras anteriores,anteponiendo el número 1 como cuarta cifra, contada desde laderecha.

• Los azeótropos o mezclas determinadas de refrigerantes se expresaránmediante las denominaciones de sus componentes, intercalando,entre paréntesis, el porcentaje en peso correspondiente a cada uno.Los azeótropos también pueden designarse por un número de laserie 500 completamente arbitrario.

Los números de identificación de los refrigerantes de los compuestosinorgánicos se obtienen añadiendo a 700 los pesos moleculares de loscompuestos.

Cuando dos o más refrigerantes inorgánicos tienen los mismos pesosmoleculares se utilizan las A, B, C, etc., para distinguirlos entre ellos.

3.3. Clasificación según su seguridad

En relación con su impacto sobre el medioambiente

Existen en la actualidad existen tres tipos derefrigerantes de la familia de los hidrocarburoshalogenados:

CFC: (Flúor, Carbono, Cloro), Clorofluorocar-bono totalmente halogenado, no contiene hi-drógeno en su molécula química y por lo tantoes muy estable; esta estabilidad hace que per-manezca durante largo tiempo en la atmósferaafectando seriamente la capa de ozono y es unade las causas del efecto invernadero (R-11, R-12,R-115). Está prohibida su fabricación desde 1995.



310

HCFC: (Hidrógeno, Carbono, Flúor, Cloro). Es similar al anterior perocon átomos de hidrógeno en su molécula. La presencia de Hidrógenole confiere menos estabilidad, en consecuencia, se descompondrá en laparte inferior de la atmósfera y no llegará a la estratosfera. Posee unpotencial reducido de destrucción de la capa de ozono. Su desapariciónestá prevista para el año 2015 (R-22) y desde 2004 ya no se fabricanequipos con ellos.

HFC: (Hidrógeno, Flúor, Carbono), Es un Fluorocarbono sin cloro conátomos de hidrógeno sin potencial destructor del ozono dado que nocontiene cloro (R-134a, 141b).

En relación con la seguridad de las personas

Aunque los refrigerantes circulan por un circuito cerrado, pueden escaparpor una fuga, o rotura del equipo, y en tal caso pueden ser inhaladospor las personas, con posibles riesgos si son tóxicos.

Debido a esto los refrigerantes se clasifican en tres niveles, según supotencial peligrosidad para las personas:

Alta seguridad: refrigerantes inocuos en caso de inhalación, y que noforman mezclas explosivas con el aire. Son los usados en equiposdomésticos y comerciales.

Media seguridad: refrigerantes peligrosos en caso de fugas, por ser tóxicoso corrosivos; su mezcla con el aire pueden ser combustible o explosivaa un 3,5 % o más en volumen: Amoníaco, Cloruro de metilo, AnhídridoSulfuroso…

Baja seguridad: refrigerantes venenosos; su mezcla con el aire puede sercombustible o explosiva a menos de un 3,5 % en volumen.

También hay que tener en cuenta que si el equipo contiene un granvolumen de refrigerante, en caso de fuga el gas desplazará al aire de lahabitación, y sus ocupantes pueden morir por asfixia. Por ello se limitael tamaño de los equipos en función del tamaño del local.

Estos gases no son tóxicos en estado normal pero en caso de fuga,desplazan el oxígeno produciendo asfixia. Cuando están en contactocon llamas o cuerpos incandescentes el gas se descompone dandoproductos altamente tóxicos y capaces de provocar efectos nocivos enpequeñas concentraciones y corta exposición.



311

3.4. Refrigerantes nuevos

Los nuevos refrigerantes (HFC) tenderán a sustituir a los CFC y HCFC:

Los refrigerantes pueden ser puros o mezcla de diferentes gases; lasmezclas pueden ser azeotrópicas o no azeotrópicas.

Las mezclas azeotrópicas están formadas por tres componentes y secomportan como una molécula de refrigerante puro. Empiezan por 5(R-500, R-502).

Las mezclas no azeotrópicas están formadas por varios componentespero la mezcla no se comporta como una molécula de refrigerante puro.Por lo tanto, la carga de refrigerante que funciona con estos gases se hade realizar siempre por líquido ya que cada gas se comporta diferenteen estado gaseoso. Empiezan por 4 (R-404, R-408, R-409). Además, estetipo de mezclas tiene deslizamiento, lo que quiere decir que a la mismapresión la temperatura es diferente si está en estado gaseoso o en estadolíquido. Este deslizamiento puede ser desde 1° hasta 7° C.

Para climatización los nuevos refrigerantes a usar serán:



USO O SERVICIO CFC / CFC HFC

Limpieza R-11 R-141b

Temperatura media R-12 R-134a / R-409

Baja temperatura R-502 R-404 / R-408

Aire Acondicionado R-22 R-407c / R-410 a

ASHRAE REEMPLAZA LUBRICANTE APLICACIÓN

R-123 R-11 Limpieza circuitos

R-134 A

Fluido puro C2H2F4 R-12 Ester de poliol Nuevos equipos y reconversiones

R-410 A

Mezcla azeotrópica R-22 Ester de poliol Nuevos equipos

R-407C

Mezcla R-22 Ester de poliol Nuevos equipos y reconversiones

312



En climatización actual se utilizan:

El R-134 A para grandes instalaciones.

El R-410 A se usa en pequeñas instalaciones y domésticas.

El R407 C equipos grandes, sustituto del R-22.

3.5. Sustitución de equipos

Si tenemos en cuenta que los equipos se diseñan para un refrigeranteconcreto, sus presiones y temperaturas de trabajo, aceite, etc., no podemoscambiar su refrigerante por otro cualquiera, pues con toda probabilidaddañaremos el equipo.

Si tenemos equipos instalados que usan refrigerantes prohibidos, comoel R-12 o el R-22, podemos sustituir su refrigerante por otro que llamaremosde sustitución, y nos permitirá seguir usando el equipo, sin cambiarlo.

En la mayoría de los casos el equipo pierde un poco de rendimiento.

En los equipos de climatización los refrigerantes de sustitución del R22son:

El R-134 A para grandes instalaciones.

El R-410 A se usa en pequeñas instalaciones y domésticas.

El R407 C equipos grandes.

También se debe de sustituir el aceite de los compresores y de la instalaciónpor otros compatibles con los nuevos refrigerantes.

Lata de aceite

313



4. ACEITES LUBRICANTES

Los compresores necesitan lubricarse con aceite, que se almacena en elcárter.

El aceite engrasa todas sus piezas, pero una parte del mismo es arrastradopor el refrigerante, y se va por el circuito al condensador.

Es importante que el aceite regrese de nuevo al cárter del compresor, yla instalación debe diseñarse adecuadamente.

Los aceites usados en refrigeración son específicos para cada refrigerante,ya que deben mezclarse con él sin formar compuestos, posos, nocongelarse, etc.

Los aceites usados en climatización son:

• Aceites minerales; aptos para refrigerante CFC y HCFC (R22, R12,R502).

• Aceites sintéticos PAG, especiales para refrigerante HCF deautomoción.

• Aceites sintéticos ESTER POLIOL para los nuevos refrigerantes HCFC(R410A y R407C).

Es importante saber que ambos tipos de aceites son incompatibles, porlo que cuando a un equipo se le cambie el refrigerante, deberá limpiarsetodo el aceite de la instalación, mediante un líquido limpiador circulandorepetidamente.

El aceite también disuelve un porcentaje de refrigerante. Si hacemosvacío en un compresor, el refrigerante hervirá, y puede congelar el aceite.El vaciado de compresores debe realizarse con el compresor caliente ocalentándolo.

En compresores herméticos y semi-herméticos, cuando el bobinado secalienta excesivamente o se quema, se forma con carbonilla que se mezclacon el aceite y lo estropea.

Si existe agua o aire en el circuito, reacciona con el aceite, y formaespuma y ácidos que atacan el circuito eléctrico y juntas de goma.

314



5. CICLO EN EL DIAGRAMA DE MOLLIER

Si tomamos el gas refrigerante R-22, podemos ver la evolución del ciclode refrigeración de un equipo climatizador en el Diagrama de Mollier,con presiones en el eje vertical (absolutas), y entalpía (o energía total)en el eje horizontal en calorías por kg.

En este ciclo que podemos observar las etapas de:

Diagrama de Mollier (Ciclo ideal)

Compresión a partir del refrigerante en estado vapor recalentado. El gasaumenta de presión y se calienta, aumenta su entalpía.

Condensación. Se enfría el gas caliente y comprimido, y comienza acondensar y pasar a fase líquida. Baja su entalpía.

Expansión. El refrigerante en estado líquido a alta presión, pasa por unorificio y baja su presión de golpe. Su entalpía no cambia.

Evaporación. El refrigerante se encuentra en estado casi líquido, peroal ser la presión baja, debe de estar vaporizado. Pero para evaporarsedebe absorber calor, y lo hace bajando su temperatura. Al evaporarse,aumenta su entalpía. Al final el refrigerante vuelve a ser gas a baja presión,y retorna al compresor para iniciar el ciclo.

• La curva de la izquierda nos indica que el refrigerante es todo líquido.

• La curva derecha nos indica que el refrigerante es todo gas.

• Entre ambas curvas el refrigerante está hirviendo o condensando, esdecir, está en parte líquido y en parte como vapor.

315



Vemos también en el ciclo cómo durante la condensación el refrigerantedesprende calor, y en la evaporación absorbe calor.

Diagrama de Molier movimientos del calor

316



6. PUNTOS Y ZONAS CARACTERÍSTICAS DEL CICLODE REFRIGERACIÓN EN EL DIAGRAMA DE MOLLIER

Cada gas refrigerante tiene un diagrama propio, en el que podemosobservar un ciclo de trabajo, por ejemplo el del refrigerante R-22:

Diagrama de Mollier R 22 (Puntos característicos)

Con R407C las presiones son similares al R-22, pero en conjunto el ciclotiene un 8% menos de rendimiento.

Ciclo con R-410A

En el caso de utilizar el refrigerante R-410A, las presiones de trabajo sonun 50-60 % más altas, pero las temperatura de evaporación condensaciónson similares.

Diagrama de Mollier R 410-A (Puntos característicos)

317



El R-410A se emplea en equipos climatizadores pequeños, pues tiene unrendimiento mayor que el R-22, pero sus elevadas presiones de trabajolimitan su uso en equipos grandes.

6.1. Recalentamiento y subenfriamiento

Los manómetros de toma de presión suelen incorporar una escala exteriordonde aparecen presiones, una interior donde indican la temperaturade evaporación del gas correspondiente a esa presión.

Manómetro para refrigerantes

Recalentamiento

El gas refrigerante una vez se ha evaporado no puede pasar directamenteal compresor sin estar seguros de que se ha evaporado totalmente, esdecir que no queden gotas de líquido que puedan dañar los pistones opaletas del compresor. Para ello se mantiene un poco más de tiempo elgas en el evaporador, y nos aseguramos que aumente unos 5 ó 6 gradossu temperatura.

Recalentamiento

318



Este aumento de temperatura lo llamamos recalentamiento, y es elincremento de temperatura sobre la temperatura de evaporación quedebería de tener según su presión de baja (la que marca el manómetrode baja).

Es decir si tomamos la temperatura al inicio del evaporador, debecorresponder con la que marca el manómetro según su presión, y simedimos la temperatura a la salida, la diferencia será el recalentamiento.

Este valor en aire acondicionado suele ser de 5 a 7° C, y también nosservirá para diagnosticar averías en los equipos.

En el diagrama lo encontramos subiendo 5° en la curva de gas, y bajandohasta encontrar la horizontal de la presión de baja por la curva de esatemperatura.

Subenfriamiento

Es el mismo concepto, pero aplicado al condensador de aire, es decir elrefrigerante caliente a alta presión, una vez que se ha condensado (seha convertido en líquido), lo enfriamos un poco más, para asegurarnosque todo sea líquido, y para ello lo enfriamos unos 5 ó 7° C más, antesde mandarlo a la válvula de expansión o capilar.

Subenfriamiento

En el diagrama lo encontramos subiendo 5° en la curva de líquido, ybajando hasta encontrar la horizontal de la presión de baja por la curvade esa temperatura.

319



6.2. Deslizamiento en la evaporación y condensación

El gas R-22 realiza la evaporación y condensación a una temperaturaconstante para una determinada presión. Esta temperatura la podemosleer en el propio manómetro bajo la presión, en la escala del gas R-22.

Sin embargo los gases refrigerantes, que son mezclas de varios gases,como el R-410A y el R-407C, evaporan primero unos gases y despuésotros, de forma que la temperatura de evaporación va ascendiendo unos7° C desde el principio al final.

Fenómeno de deslizamiento

Esta variación de la temperatura de evaporación no se debe de confundircon un recalentamiento, ya que se trata de la variación entre el inicio yel final de la evaporación del líquido, y el recalentamiento es elcalentamiento del gas una vez que se ha evaporado totalmente.

Entonces podemos preguntarnos: ¿cuál es la temperatura que marca elmanómetro para una presión? Pues la media entre el inicio y el final dela evaporación, es decir la temperatura a mitad del recorrido delevaporador.

Por ello si el manómetro indica una temperatura T1 para la presión deevaporación, y tomamos la temperatura a la entrada del compresor T2,si el deslizamiento del gas es de 7° C, el valor real del recalentamientosserá = T2 – T1 – 7°/ 2 .

El deslizamiento del gas R-410A es muy bajo, de unos 2° C, y podemosdespreciarlo.

320



El deslizamiento del gas R-407C es importante, de unos 7°.

En las Hojas de Datos, al final del tema, podemos ver los diagramaspresión entalpía de los gases R-22, R-410A y R-407C, y observaremoscómo las líneas de temperatura del R-407C están inclinadas, por elfenómeno del deslizamiento.

321



7. CIRCUITO FRIGORÍFICO DE UN CLIMATIZADOR

El circuito frigorífico de un climatizador de aire típico, en la práctica,se realiza mediante los elementos siguientes:

El condensador y el evaporador son tubos arrollados con aletas, y cruzadospor una corriente de aire movida por dos ventiladores.

Circuito frigorífico con capilar

La expansión se realiza mediante un tubo de pequeño diámetro –llamadocapilar–, que produce una pérdida de presión por rozamiento, o unaválvula con un orificio controlado, llamada válvula de expansión.

A la entrada y salida del compresor tenemos dos tomas de presión paraconectar sendos manómetros que nos indicarán las presiones de alta(condensación) y baja (evaporación).

El circuito frigorífico de la figura siguiente muestra las temperaturas ypresiones normales de un climatizador, funcionando con refrigeranteR–22.

Vemos que aparecen varios datos de interés:

Temperatura de entrada del aire: es el aire del recinto acondicionado,que entra en el aparato con unas condiciones de temperatura y humedad,(entre 23 y 30 ° C, y Hr entre 50-60%).

322



Temperaturas en circuito frigorífico

Temperatura de salida del aire: es el aire que sale de la batería evaporadora,hacia el local a climatizar. Suele salir entre 11 y 14° C, con humedad del80-85%.

Temperatura de entrada del aire exterior: depende de la temperaturade cada día, entre 30 y 40° C.

Temperatura de salida del aire exterior: tras pasar por el condensador,se calienta unos 15° C sobre la T de entrada (35 + 15 = 50° C).

Temperatura de evaporación: suele ser de 4 a 5° C.

Temperatura de entrada del gas en el compresor: unos 5° C sobre la Tde evaporación ó 10° C.

Temperatura de descarga del compresor: sobre 70-90° C.

Temperatura de Condensación: unos 15° C sobre la T de entrada delaire exterior (30 + 15 = 45° C).

Temperatura del líquido a la salida del condensador: unos 5° C bajo laT de condensación (45 – 5 = 40° C).

Presión de evaporación o Baja: con R-22 = 5 Bar.

Presión de condensación o Alta: con R-22 = 17 Bar.

323



8. CICLO DE INVIERNO O BOMBA DE CALOR.UTILIZACIÓN Y LIMITACIONES

Los climatizadores con bomba de calor incorporan una válvula de 4 vías,que intercambia en el compresor las tuberías de aspiración y de descarga,de forma que el evaporador se convierte en condensador, y el condensadoren evaporador.

El efecto es similar a coger un equipo de ventana, y darle la vuelta delexterior al interior. De esta manera absorbe calorías del exterior (aunqueesté más frío), y las descarga en el interior, calentando el ambiente.

Bomba de calor

El problema suele aparecer porque el condensador de un ciclo de fríosuele ser un 30% mayor que el evaporador, y al invertir el ciclo, elevaporador es un 30% mayor de lo debido. Para evitar este inconveniente,se suele parar el ventilador exterior mediante un termostato o unpresostato, de forma que la presión de baja no suba mucho.

En el caso de climatizadores en bomba de calor, la temperatura deevaporación es más baja, alrededor de 0° C, y la de condensación másalta, sobre 50°.

Utilización

Las bombas de calor se utilizan principalmente en procesos decalentamiento de:

• Climatización, en zonas no muy frías, donde la temperaturas exterioresno sean muy frías (dependiendo de la calidad del aparato desde 0° Chasta –15° C).

324



• Producción de agua caliente sanitaria.

• Calentamiento de piscinas climatizadas.

• Calefacción por suelo radiante.

Limitaciones

La bomba de calor tiene limitaciones en su temperatura de condensación,que no puede pasar de 65° C, ya que la presión de alta y la temperaturade descarga del compresor suben excesivamente.

Cuando la temperatura de evaporación baja de 0° C, se forma hielo enla batería, y pierde capacidad de intercambio con el aire. El equiporealiza un desescarche, que consiste en invertir el ciclo, para que elevaporador se caliente y funda el hielo. Este proceso quita tiempo detrabajo al equipo, y si la temperatura exterior desciende de 0° C, elrendimiento del equipo desciende siendo cada vez menor hasta llegarun punto en que no resulta económico.

Por ello, en zonas en las que las temperaturas permanecen durantemucho tiempo bajo cero, no se deben utilizar bombas de calor.

325



9. CIRCUITO REAL DE UN CLIMATIZADOR

El circuito más sencillo es el de un climatizador denominado “climatizadorde ventana”, que se coloca en mitad de una pared o ventana, con unaparte dentro del local, y el resto al exterior.

Componentes

1. Evaporador, batería interiores. Aspiración de aire del interior. Realizadocon tubos de cobre y aletas de aluminio.

Componentes de equipo de ventana perspectiva

2. Botonera de mando. Marcha, paro, ventilador, termostato.

3. Salida de aire interior. Con aletas directrices del flujo.

4. Ventilador interior, de tipo centrífugo.

5. Motor ventiladores. Trifásico con condensador permanente para latercera fase.

6. Ventilador aire exterior, de tipo helicoidal de pala ancha.

7. Condensador. Con tubo de cobre y aletas de aluminio, entrada deaire posterior, salida por los laterales del equipo.

8. Compresor, de tipo hermético y normalmente rotativo.

9. Válvula inversora 4 vías.

10. Filtro secador.

326



11. Capilar, con distribuidor de líquido.

12. Salida desagüe condensados.

13. Toma de alimentación eléctrica.

Vemos que todos los componentes se encierran en una caja metálica ochasis en forma de paralelepípedo, que suele estar acolchado en suinterior por un aislante acústico.

En la siguiente figura podemos ver el esquema real de un equipoclimatizador tipo partido de la marca Mitsubishi Electric de 3.000 Kcal/hbomba de calor. El esquema frigorífico es un poco más complejo, portener varios capilares en serie, cuya misión es compensar la diferenciade tamaño del condensador y el evaporador al invertir el ciclo.

También vemos que se trata de un equipo dividido en dos partes:

• Unidad interior, con evaporador y ventilador interior (no aparece).

• Unidad exterior, con resto del circuito frigorífico (compresor, válvulainversora, condensador, capilares, etc.).

Ambas partes se unen con dos tubos de cobre por los que circula elrefrigerante en fase líquida y en fase vapor, que denominamos “tubo delíquido” y “tubo de gas”.

Hay que tener cuidado de que los dos tubos estén a la misma presión,ya que el capilar se encuentra en la unidad exterior, y el líquido va ya“pre-expansionado”. Por ello estos equipos pequeños sólo tienen unatoma de presión, que en ciclo de frío es Baja, y en ciclo de calor es Alta.

Componentes de equipo split esquema

327



Equipos “INVERTER”

La palabra inverter se traduce por variador.

Por equipos inverter se conocen aquellos que tienen un variadorelectrónico de la velocidad del compresor y ventiladores, de forma quesu capacidad frigorífica se adapta a las necesidades del local.

Es decir, el compresor suministra una potencia que va del 20 al 130% desu nominal, por ello su capacidad se indica con márgenes de potencia(1.200 – 3.000 – 3.500). La primera potencia es la mínima, la segundala nominal, y la tercera la máxima, que normalmente puede suministrardurante 30 minutos.

Los equipos inverter son cerca de un 30% más caros, pero tienen lasventajas siguientes:

• Menos arranques y paradas del compresor.

• Velocidad mínima del ventilador menor, al reducirse también elcompresor.

• Condiciones de salida del aire siempre uniformes.

Su esquema frigorífico es similar al de los equipos normales.

328



10. COMPONENTES DEL CIRCUITO FRIGORÍFICODE UN CLIMATIZADOR

10.1. Compresores. Clasificación

El compresor se encarga de comprimir el gas refrigerante de la baja ala alta presión. Está compuesto de un motor eléctrico y un sistema decompresión del gas.

Según su construcción pueden ser:

Herméticos: el motor y el compresor están encerrados en el interior deuna caja de chapa soldada. Son los más usuales para potencia hasta20 KW.

Semiherméticos: igual que el anterior, pero la carcasa es de fundición,y se puede desmontar. Alcanzan potencias mayores.

Abiertos: el motor eléctrico está separado del compresor. Se unenmediante un acoplamiento o transmisión.

Compresores hermético y semihermético

Según su mecanismo de compresión:

Alternativos: tienen cigüeñal, cilindros, pistones, culata y válvulas. Sonresistentes y duraderos, pero vibran y son más ruidosos.

329



Corte de un compresor

Las válvulas son láminas situadas en la culata, de forma que se abren paraque entre el gas, y se cierran en sentido contrario. Pueden tener de dosa ocho cilindros.

Rotativos: comprimen el gas en una cámara circular cerrada por unaspaletas. Son los más usados en climatizadores domésticos y pequeños,por ser muy silenciosos.

La compresión se produce al girar el rodillo móvil, de forma que lacámara se va estrechando, hasta que el gas comprimido sale por unaválvula de clapeta, que se abre por la presión interior.

La paleta deslizante es la que separa la parte de baja presión de la dealta.

Estos compresores son más estrechos que los de pistones, y suelen estarmucho más calientes. Son los más usados en equipos climatizadorespequeños y medios.

330



Scroll o espiral: son los más recientes. Tienen la mejor eficiencia detodos, con poco ruido y pocas vibraciones. Se fabrican en tipo hermético,y de potencias hasta 100 kW.

Están compuestos de dos espirales, una superior fija y otra inferior quese mueve de forma excéntrica por el motor eléctrico, pero sin girar.

La compresión se produce ir estrechándose el espacio entre las dosespirales, hasta que el fluido sale por el centro de la espiral superior.

Como no hay casi rozamientos, el rendimiento mecánico es muy alto.

De tornillo: son excelentes compresores para grandes potencias. Suelenser de tipo semihermético, pero con doble o simple rotor.

La estanquidad se completa con el aceite lubricante, y precisa de unsistema complejo con bomba, separadores, enfriadores, etc.

Según su alimentación eléctrica:

Monofásicos: corriente alterna. Tensión 230V alimentados por tres hilosFase, Neutro y Protección (tierra).

Trifásicos: corriente alterna o continua (equipos inverter). 400V concuatro hilos.

331



10.2. Sistema arranque de compresores

Compresores monofásicos

Los compresores monofásicos por su construcción no pueden arrancardirectamente, y por ello se usan varios sistemas:

• Por bobina auxiliar y relé de arranque: tienen un bobinado auxiliaraccionado por un relé, que una vez arrancado el motor, se desconecta.

Esquema por bobina auxiliar y relé de arranque

• Por condensador de arranque: se trata de un motor trifásico con latercera.

Fase producida por el condensador.

Esquema por condensador de arranque

Compresores trifásicos

Los compresores son equipos de construcción pesada, para evitar quevibren, pero por ello al arrancar pueden producir intensidades elevadas,que perjudiquen al resto de la instalación eléctrica.

Para limitar la intensidad del arranque se usan varios sistemas:

• Arranque en estrella-triángulo: el motor tiene que ser de tensiónsuperior a la de trabajo (400 – 700V en red a 400V). Actualmentemuy en desuso.

• Arranque por resistencias. Se utiliza en equipos grandes.

332



• Arranque en par-winding: el motor tiene dos bobinados independien-tes, es decir son dos motores de de la potencia total cada uno, deforma que primero arranca uno, y una vez en giro, arranca el otro.Es un sistema muy frecuente en equipos americanos.

• Arranque lento por variador: se emplean variadores electrónicos, quepueden ajustarse en tiempo de arranque e intensidad máximaabsorbida.

10.3. Evaporador. Factor de by-pass

El evaporador es la batería de intercambio de calor refrigerante-aire. Esla batería fría, donde el refrigerante entra líquido y sale vapor.

Los evaporadores están constituidos por un serpentín, tubo de cobrecon aletas de aluminio muy pegadas entre si, porque no se debe deformar hielo como en los equipos de refrigeración comercial. Suelenhaber dos o tres filas de tubos.

El evaporador incorpora un ventilador para forzar el aire a atravesarlo,el cual puede tener varias velocidades.

Evaporador de split

333



En la base del evaporador se coloca una bandeja para recoger el aguade condensación, es decir la humedad sobrante del aire al enfriarse. Estabandeja se conecta a un desagüe.

El rendimiento de un evaporador depende de:

• La diferencia de temperatura entre la batería y el aire que lo atraviesa.

• El caudal de aire.

• En factor de by-pass, o del tanto por ciento de aire que toca la batería.

La temperatura de evaporación en aire acondicionado suele ser de 5° C.

Factor de by-Pass

El aire que al atravesar una batería de intercambio con tubos y aletas,toca las partes metálicas se enfría por contacto o transmisión. Pero unaparte del aire pasa limpiamente por los huecos sin tocar nada, y por lotanto no se enfría. Es como si este aire realizase un by-pass a la batería.

A la salida, el aire se mezcla y se iguala su temperatura.

Llamamos factor de by-pass de una batería, al porcentaje de aire quepasa sin tocarla, y que suele estar entre el 10 y el 30%.

Los evaporadores y condensadores con más filas de tubos tienen unfactor de by-pass menor, pero también son más caros.

10.4. Condensador

El condensador es la batería caliente que disipa calor, y donde el gascaliente se condensa y sale líquido.

Es de construcción similar al evaporador, pero suele ser un 30% másgrande.

En equipos split puede tener forma curva, para aprovechar el espacio almáximo.

El ventilador puede ser de tipo centrífugo, si se debe canalizar el airepor conductos; o axiales, si funciona en descarga directa. Los de tipoaxial son más silenciosos.

En grandes equipos pueden colocarse varios ventiladores en paralelo.

Es importante nivelar adecuadamente el condensador, para evitaracumulaciones de líquido y de aceite.

334



Condensador por aire

10.5. Capilar. Válvula de expansión

Capilar

Los equipos hasta 10.000 Frg/h suelen realizar la expansión del líquidorefrigerante mediante un tubo de cobre de muy pequeño diámetrollamado tubo capilar. Al atravesarlo, el líquido pierde presión porrozamiento con las paredes, y a la salida se evapora por la baja presión.Es como una tubería larga y estrecha, sin partes en movimiento.

El capilar se selecciona por su calibre interior y su longitud. Con lalongitud podemos ajustar la caída de presión en un capilar.

Normalmente los capilares están ajustados de fábrica, y no hay quecambiarlos, a menos que se atasquen.

En el capilar el caudal de paso es fijo, y está calculado según la longitudy presión de alta.

335



Capilar de expansión

Valvula de expansión termostática

En los equipos mayores se utilizan válvulas de expansión de tipotermostático.

Válvula de expansión termostática

Con la válvula de expansión se regula la cantidad de refrigerante quepasa por el orificio, de forma que el recalentamiento sea de unos 5° Chasta la salida del evaporador.

336



El sensor de temperatura es un bulbo que se coloca al final del evaporador.

La válvula tiene un ajuste para variar el recalentamiento, de forma quepodemos rebajar el rendimiento de un evaporador demasiado grande.

Valvula de expansión electrónica de impulsos

Aunque las válvulas de expansión termostáticas funcionan muy bien,tienen una inercia o tiempo de respuesta demasiado alto y no permitenun control programado, los equipos modernos de tipo inverter llevanválvulas de expansión electrónicas, que son mucho más rápidas, permitenun control proporcional de la carga de refrigerante, pueden interrumpirel suministro y responder a un microprocesador programado que analicecondiciones de ambiente, presiones, etc.

Válvula de expansión electrónica

Consisten en una elecroválvula que va regulando el paso de refrigrantemediante impulsos, y el bulbo es una sonda PTC.

Al aumentar la demanda de refrigerante, se aumenta la frecuencia delos impulsos.

Son muy utilizadas en equipos multis, y VRV.

337



10.6. Válvula inversora

Los equipos reversibles o bomba de calor llevan una válvula de 4 vías querealiza la inversión del sentido de circulación del refrigerante.

Consiste en un cilindro con un pistón doble que se desplaza de izquierdaa derecha por la acción de la propia presión del compresor. Una bobinaconecta dos capilares a uno u otro lado del pistón, el cual se desplaza ycambia la conexión de los 4 tubos dos a dos.

Los dos tubos centrales (arriba y abajo) se conectan al compresor, y loslaterales al evaporador y condensador.

Válvula de cuatro vías o inversora

Válvula de cuatro vias ó inversora

338



10.7. Otros componentes

Filtros y deshidratadores: se instalan en la línea de líquido antes de laválvula de expansión. Además de filtrar también retienen la humedady la acidez. En algunos casos pueden llegar a obstruirse. Los de tamañogrande son desmontables y tiene el cartucho interior recambiable.

Los equipos de bomba de calor deben llevar siempre filtros de dobledirección.

Electro-válvulas de corte o solenoides: se instalan en la línea de líquidopara cortar el paso del refrigerante al evaporador. Son como una llavede paso actuada por un electroimán.

Visores de líquido: son útiles para determinar si falta refrigerante, ya queentonces se ven circular burbujas. Se instalan en la tubería de líquidotras el calderín. También muestran por colores si el refrigerante tienehumedad, o está correcto.

Separadores de líquido: se instalan antes de la aspiración del compresor,para protegerlo de la entrada de gotas de refrigerante líquido, quedañarían las válvulas y pistones. Retienen los golpes de líquido que seevaporan después en un recipiente cilíndrico.

Calderines: acumulan refrigerante. Pueden tener llaves de corte y pruebaen la salida. Se denominan por su volumen en litros y presión de timbre.Todos incorporan una válvula de seguridad que abre al sobrepasar supresión de tarado.

Silenciadores: se colocan en la descarga de los compresores rotativos,para disminuir el ruido.

Presostato

339



Intercambiadores: se utilizan para mejorar la eficiencia del ciclo y evitarla llevada de líquido al compresor.

Presostatos: abren un contacto eléctrico cuando el sistema rebasa, o noalcanza un determinado valor.

Los de baja presión se usan para arrancar el compresor según la presiónde aspiración, o parar la máquina si falta presión en baja.

Los de alta presión protegen el sector de alta, en caso de subir la presiónexcesivamente, por suciedad del condensador u otro problema. Cuandosaltan, deben rearmarse manualmente.

Termostatos: abren o cierran un contacto eléctrico cuando se alcanzala temperatura fijada. Hay de muchos tipos, pero principalmente:

• De ambiente. Para colocar en la pared de una habitación.

• De bulbo. Para colocar en conductos de aire.

• De inserción. Para controlar tuberías con líquidos.

• Electrónicos, con sondas de termopar, etc.

Llaves de conexión: se instalan en equipos partidos (splits), para conectarlas tuberías de refrigerante que van de una máquina a otra. Tienenválvulas de corte que se accionan mediante una llave hexagonal (Allen),y algunos tienen una toma para manómetro con obús.

En la siguiente figura podemos ver su funcionamiento.

Termostato

340



Con la llave cerrada, el pistón aísla el equipo, quedando conectadas latubería con la toma de presión.

Con la llave abierta, las tres salidas están comunicadas.

Llave de conexión

341



11. REPARACIÓN DE AVERÍAS EN EQUIPOSFRIGORÍFICOS

La metodología general para el diagnóstico de averías debe ser:

Equipos eléctricos:

• Seguir el circuito mediante el puenteo correlativo de cada elementode protección o control: termostatos, presostatos, temporizadores,etc. Comprobar la existencia de tensión en elementos.

• Si se detecta el fallo en un elemento, sustituirlo y seguir probando.

• En caso de encontrar fallos generalizados, es posible que la causa seaotra diferente de la que se ensaya.

• Revisar aprietes y continuidades de cables. No cambiar nada, teniendoen cuenta que el equipo antes funcionaba.

Equipo frigoríficos:

• Seguir la metodología para averías tipo de falta de carga, exceso,condensador sucio, etc.

• Antes de sustituir un elemento, asegurarse bien de que está defectuoso.Es lamentable el reparador que va cambiando piezas sin saber elorigen de la avería.

• Si no se puede detectar la avería, siempre es bueno consultar con elservicio técnico del fabricante.

342



12. SÍNTOMAS CARACTERÍSTICOS

Estado normal de un climatizador:

En todo equipo frigorífico se presentan averías que dan como resultadolos grupos de síntomas siguientes:

1. Condensador con exceso de refrigerante.

2. Condensador con falta de refrigerante.

3. Evaporador con exceso de refrigerante.

4. Evaporador con falta de refrigerante.

5. Circuito con atasco.

6. Compresor no rinde.

7. Presencia de aire en el circuito.

Seguidamente describimos cada una de ellas:

Parámetro Normal

Temperatura de entrada de aire al evaporador (T. Ambiente) 24°

Temperatura de salida aire del evaporador:

10° C bajo la temperatura de entrada: 14°

Presión de Baja: para R-22 y R-407c 4,8 Bar

Presión de Baja: para R-410A 9,5 Bar

Recalentamiento: depende de la velocidad del ventilador 5 a 7° C

Temperatura de entrada aire al condensador (T. exterior) 30-40° C

Temperatura de condensación: 15° C sobre T. exterior 45-55° C

Presión de Alta para R-22 y R407c 16 bar

Presión de Alta para R-410A 26 bar

Subenfriamiento: 5°

343



12.1. Condensador con exceso de refrigerante

Esta avería provoca un aumento de la presión de alta, ya que el intercambiode calor se reduce. También provoca un subenfriamiento elevado, yaque gran parte del condensador está lleno de líquido que sigueenfriándose. Un caso típico del caso del condensador sucio, o un excesode refrigerante.

Puede ser producida por:

• Exceso de refrigerante.

• Atasco en el capilar o válvula de expansión.

12.2. Condensador con falta de refrigerante

Resulta una alta presión muy baja, pues el refrigerante se condensarápidamente, y se vacía. Aparece sobre todo en caso de falta de refrigerante,compresor deficiente, y atasco en línea de líquido.


• Falta de refrigerante.

• Condensador sucio, ventilador quemado.

12.3. Evaporador con exceso de refrigerante

Aparece cuando el compresor no es capaz de absorber todo el refrigerantedel evaporador, y cuando el evaporador está sucio o congelado. Laconsecuencia principal es una baja presión muy alta, y un subenfriamientogrande. Aparece cuando falla la válvula de expansión, o hay un granexceso de refrigerante.


• Exceso de refrigerante.

• Mal funcionamiento de la válvula de expansión.

• Compresor no rinde.

12.4. Evaporador con falta de refrigerante

Genera una baja presión y un recalentamiento alto. Aparece cuando hayuna obstrucción en la línea de líquido.

344



12.5. Circuito con atasco

Puede ocurrir un atasco en la parte de alta presión: por aplastamientode una tubería, taponamiento del filtro, taponamiento de un capilar odel filtro de la válvula de expansión. El refrigerante llena el condensadory provoca una alta presión de alta, y una baja presión de baja, por faltade refrigerante en el evaporador. La zona con el atasco provoca unaexpansión un enfriamiento con aparición de hielo.

Si el atasco está en la parte de baja presión o aspiración, provocará queel evaporador aumente de presión y se llene de líquido, bajando sutemperatura.

12.6. Compresor no rinde

Cuando un compresor no rinde aparecen los síntomas siguientes:

• Bajo consumo de corriente.

• Presión de descarga baja.

• Temperatura de descarga baja.

• Presión de aspiración alta. Evaporador lleno.

12.7. Presencia de aire en el circuito

SI existen fluidos no condensables, como aire o nitrógeno, provocan unadisminución de las potencia del circuito, dado que los gases circulanrestan capacidad al sistema. También provocan un falseamiento de lapresión, y sobre todo, un aumento de la presión de alta y de la temperaturade descarga del compresor. También un subenfriamiento muy alto.

345



RESUMEN

El funcionamiento de un climatizador autónomo se basa en el ciclo derefrigeración de Carnot. Consiste en el traslado de energía calorífica deun foco caliente a uno frío o viceversa, mediante la energía mecánicaque suministra el compresor del equipo.

El rendimiento de una máquina frigorífica es la relación entre el calorútil y la energía mecánica aportada. En caso de equipos frigoríficos elcalor útil es Q1 (extraído del foco frío). En caso de bombas de calor, elcalor útil es Q2 (calor aportado al foco caliente). Este rendimiento sedenomina CEE o COP.

La refrigeración es la técnica de enfriar un local u objeto por debajo dela temperatura ambiente.

El ciclo real de refrigeración se basa en hacer circular por un circuitocerrado a un fluido que al pasar de líquido a gas absorbe una cantidadde calor llamada calor latente de evaporación, y al pasar de gas a líquidodesprende la misma cantidad. Para forzar la evaporación bajamosbruscamente la presión, y para condensar el fluido aumentamos la presióny ventilamos.

Refrigerantes son los líquidos que utilizaremos en el circuito interior delos equipos frigoríficos. Son fluidos con las mejores propiedades posiblespara su utilización en bombas de calor.

Si tenemos en cuenta que los equipos se diseñan para un refrigeranteconcreto, sus presiones y temperaturas de trabajo, aceite, etc., no podemoscambiar un refrigerante por otro cualquiera, pues con toda probabilidaddañaremos el equipo.

Si tomamos el gas refrigerante R-22, podemos ver la evolución del ciclode refrigeración de un equipo climatizador en el diagrama de Mollier,con presiones en el eje vertical (absolutas), y entalpía (o energía total)en el eje horizontal en calorías por kg.

Los climatizadores con bomba de calor incorporan una válvula de 4 vías,que intercambia en el compresor las tuberías de aspiración y de descarga,de forma que el evaporador se convierte en condensador, y el condensadoren evaporador.

Componentes de un circuito frigorífico: Evaporador, batería interiores.Aspiración de aire del interior. Realizado con tubos de cobre y aletas dealuminio. Botonera de mando. Marcha, paro, ventilador, termostato.Salida de aire interior, con aletas directrices del flujo. Ventilador interior,de tipo centrífugo. Motor ventiladores. Trifásico con condensadorpermanente para la tercera fase. Ventilador aire exterior, de tipo helicoidal

346



de pala ancha. Condensador, con tubo de cobre y aletas de aluminio,entrada de aire posterior, salida por los laterales del equipo. Compresor,de tipo hermético y normalmente rotativo. Válvula inversora 4 vías. Filtro

secador. Capilar, con distribuidor de líquido. Salida desagüe condensados.

Toma de alimentación eléctrica.

347



ANEXO. HOJAS DE DATOS DE REFRIGERANTES

A continuación se adjuntan los diagramas de Mollier de los refrigerantesusados en climatización: R-22, R-407C, R410A, R143A.

DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-22

348



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-407C

349



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-410A

350



DIAGRAMA DE MOLLIER PARA R-143A

351



CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN

1. Definiry explicar el COP en los dos modos de funcionamiento de unequipo de aire acondicionado.

2. Dibuje el ciclo frigorífico en el diagrama de Mollier P–h marcandolas etapas de compresión, expansión, evaporación y evaporación.Señalar dónde se absorbe y expulsa calor al ambiente.

3. Calcular el subenfriamiento y recalentamiento si en una máquina sehan medido los siguientes datos:

Baja Presión: 5,7 bar

Alta Presión: 19,4 bar

Temperatura descarga compresor: 70° C

Temperatura tubo de líquido: 41° C

Temperatura tubo de gas: 10° C

T (° C) P (bar) T(° C) P (bar)

4. Un climatizador trabaja en modo refrigeración con las condicionessiguientes:

Temperatura exterior: 36° C; Temperatura interior: 23° C.

Calcular el COP teórico del equipo. ¿Cual sería el real aproximada-mente?

5. Clasificación de refrigerantes: explicar qué son los refrigerantesazeotrópicos y no azeotrópicos,

6. Dibujar y explicar el funcionamiento de una válvula inversora de unclimatizador.

353



LABORATORIO

1. Desmontar un equipo de autónomo de ventana

Realizar un croquis de su circuito

Nombrar y numerar sus partes.

Describir la dimensión o características de cada parte (potencia,tensión, material, diámetro, etc.)

2. Comprobar la relación presión- temperatura de evaporación del gasde un equipo, variando la presión y tomando temperatura en elevaporador o condensador. Realizar la tabla de conversión.

3. Con un simulador de climatización, calcular el COP de un equipoa diferentes temperaturas de condensación.

4. Con un equipo climatizador tipo partido, realizar una recirculacióndel aire de la unidad exterior mediante un tubo flexible, de formaque se simule una temperatura exterior mayor o menor. Obtener suconsumo y COP a diferentes presiones de condensación.

5. En un equipo climatizador simular las averías de: falta de refrigerante,exceso de refrigerante, condensador sucio, evaporador sucio. Verificarlos síntomas de la tabla de averías.

Refrigeracion Icv Libro Ud6

Documents

Transcript of Refrigeracion Icv Libro Ud6