Conclusions and next steps

Medimos la presión de succión con un manómetro calibrado, directamente en la válvula de servicio de succión del compresor; en este caso, la presión es de 22 psig. Enseguida, estimamos la pérdida de presión por conexiones y accesorios en la línea de succión. Para nuestro ejemplo, consideramos esta caída de presión de 2 psi. Sumamos este valor a la presión obtenida en la válvula de servicio del compresor para obtener la presión de succión a la salida del evaporador, que es la que necesitamos:

Presión de succión = 22 psig + 2.0 psi = 24 psig.

De la tabla de presión-temperatura para R-134A determinamos la temperatura de saturación correspondiente a esta presión, que para este ejemplo es de –3 °C.

Nuevamente, el sobrecalentamiento será el valor que resulte de restar la temperatura de saturación (–3 °C) a la temperatura sensible medida en el primer paso (2 °C); es decir:

Sobrecalentamiento = 2 °C – (–3) °C = 5 °C.

Como regla general, el sobrecalentamiento a la salida del evaporador, independientemente del refrigerante que se está utilizando, deberá ubicarse cerca de los siguientes valores:

1. Alta temp. (temp. evap. 0 °C o mayor) entre 6 y 7 °C. 2. Temp. media (temp. evap. –18 a 0°C) entre 3 y 6 °C. 3. Baja temp. (temp. evap. Un solo –18 °C) entre 1 y 3 °C.

4. Evaporadores utilizados en cámaras frigoríficas de hasta 20 hp

El evaporador es la parte del lado de baja presión del sistema de refrigeración en la que el refrigerante líquido hierve o se evapora, absorbiendo el calor a medida que se convierte en vapor. Esto permite lograr el objetivo del sistema: la refrigeración.

Los evaporadores se fabrican en gran variedad de formas y estilos para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación. El tipo más común es el evaporador de serpentín ventilador o convección forzada; en él el refrigerante se evapora dentro de tubos con aletas al

extraer el calor del aire que pasa a través del serpentín mediante un ventilador. En los cuartos fríos de las embarcaciones camaroneras se utiliza el evaporador de tubo y placa, construido con tubo y placa de aluminio.

Los evaporadores de expansión directa son aquellos en los que el refrigerante se alimenta directamente al serpentín de refrigeración a través de un dispositivo de control, una válvula de termoexpansión, la cual absorbe el calor directamente, a través de las paredes del evaporador, del medio que debe refrigerarse.

4.1 Construcción del serpentín aletado y ventilador

Un serpentín aletado con ventilador típico se compone de un serpentín de expansión directa, montado en un gabinete metálico, y uno o varios ventiladores para forzar la circulación de aire. El serpentín se construye normalmente de tubo de cobre, soportado por láminas de metal, con aletas de aluminio sobre la tubería para aumentar la superficie de transferencia de calor.

Si el evaporador es muy pequeño podrá haber sólo un circuito continuo en el serpentín, pero a medida que el tamaño sea mayor, el incremento de caída de presión a través del circuito más largo requiere dividir el evaporador en varios circuitos individuales que se vacían en un cabezal común. Los diversos circuitos se alimentan, normalmente, a través de un distribuidor que iguala la alimentación a cada circuito con el fin de mantener elevada la eficiencia del evaporador. El espacio de las aletas de la tubería del refrigerante variará según la aplicación. Los serpentines para baja temperatura pueden tener pocas aletas, por ejemplo, dos por pulgada, mientras los serpentines para temperaturas mas elevadas pueden tener hasta ocho por pulgada o más. En general, si la temperatura del evaporador tiene que bajar a menos de 0 °C (32 °F), de forma que se produzca acumulación de escarcha, se utilizan generalmente cuatro aletas por pulgada o menos, aunque si existen sistemas de descongelación eficaces se utilizan en ciertas ocasiones mayor cantidad de aletas. El límite del espacio entre aletas lo determina la resistencia del serpentín al flujo de aire.

Dado que la transferencia de calor del serpentín aumenta su eficacia con un aumento en el flujo de la masa de aire que pasa a través de éste, son deseables velocidades altas. Sin embargo, a velocidades superiores de 152-183 metros por minuto (500-600 pies por minuto), la acumulación de agua en el serpentín procedente de la condensación será arrastrada por la corriente de aire, por lo que normalmente no se exceden estas velocidades mientras no se trata de aplicaciones especiales.

4.2 Evaporador de tubo y placa

Las placas, una forma especial de la superficie de transferencia de calor extendida, se utilizan en aplicaciones de refrigeración y congelación. Las superficies planas de las placas pueden fabricarse en una diversidad de formas y los pasajes de refrigerantes pueden ser integrales a adheridos.

Los evaporadores tipo placa pueden utilizarse en forma individual o en bancos. Las placas están agrupadas y colgadas del cielo en el interior de los cuartos en las embarcaciones camaroneras. Las placas pueden estar dispuestas para flujo refrigerante paralelo o quedar conectadas para flujo en serie.

4.3 Descongelación de los serpentines

El deshielo del evaporador se efectúa de diferentes maneras, que pueden clasificarse como de “deshielo natural” o “deshielo con calor suplementario”, según la fuente de calor usada para fundir todo el hielo. El hielo y la escarcha se acumularán continuamente en los serpentines que funcionen por debajo de la temperatura de congelación, y el flujo de aire a través del serpentín quedará eventualmente bloqueado, a menos que se elimine el hielo. Un funcionamiento continuo de los sistemas de refrigeración, en donde puede tener lugar la acumulación de hielo, requiere un descongelamiento periódico.

El deshielo en cuartos fríos se puede llevar acabo por medio de aire, resistencias eléctricas y gas caliente. En las cámaras frigoríficas de las embarcaciones camaroneras los evaporadores se deshielan manualmente,

4.4 Deshielo natural

El deshielo natural, llamado algunas veces “parar” o “ciclo-fuera”, utiliza el calor del aire que se tiene en el espacio refrigerado para fundir el hielo del evaporador.

Todos los métodos de deshielo natural requieren que el sistema (o el evaporador) esté paralizado por un periodo de duración suficiente que le permita al evaporador elevar la temperatura hasta un nivel que sea mayor al punto de congelación de la escarcha o el hielo. El aumento exacto de temperatura, así como el tiempo que el evaporador deba permanecer paralizado con el fin de completar el descongelamiento, varían con cada instalación en particular y con la frecuencia con que se hace el deshielo. Sin embargo, en cualquier caso, ya que el calor para fundir el hielo proviene del aire del espacio refrigerado, la temperatura del mismo se eleva hasta el nivel necesario hasta fundir el hielo del evaporador, lo cual generalmente es 2.8 a 4.4 °C. Por esta razón, el de scongelamiento natural no resulta práctico cuando la temperatura de diseño del espacio refrigerado es inferior a 1.1 °C.

El método más simple para descongelar es parar manualmente al sistema hasta que el evaporador se caliente lo suficiente para fundir el hielo; después, el sistema se arranca nuevamente en forma manual. Cuando se tienen varios evaporadores localizados en diferentes lugares, y conectados a la misma unidad condensadora, los evaporadores podrán paralizarse y deshielarse uno a la vez cerrando manualmente la válvula de paso localizada en la línea de líquido del evaporador que está siendo deshielado. Al terminar el deshielo el evaporador podrá ponerse en servicio abriendo la válvula de servicio.

El método más común de deshielo natural es el deshielo “ciclo-fuera”, como ya antes se describió, y que consiste en ajustar el control del ciclo de modo que la temperatura en el evaporador se aumente hasta 2.8 o 3.3 °C durante ca da interrupción del ciclo. Si el sistema ha sido diseñado en forma correcta, el evaporador se mantendrá relativamente libre de hielo en todo tiempo, debido a que es deshielado por completo durante cada interrupción del ciclo.

4.5 Deshielo por resistencias eléctricas

Con frecuencia se usan calentadores de resistencia eléctrica para el deshielo de serpentines con tubos aletados. En forma periódica también se calientan eléctricamente la charola inferior y el tubo de drenaje para evitar en esas partes el recongelamiento del hielo fundido.

El ciclo de deshielo eléctrico puede arrancarse y detenerse manualmente o es factible utilizar un contador de tiempo para lograr la descongelación completamente automática, En cualquier caso, el procedimiento para descongelar es el mismo. El ciclo de deshielo se inicia cerrando una válvula solenoide en el tubo de líquido, lo que causa que el evaporador sea evacuado; después, el ciclo de refrigeración se detiene por el control de baja presión. Al mismo tiempo, se energizan los elementos de calentamiento del evaporador y se apagan los ventiladores de manera que el calor no se expulsa del espacio refrigerado. Después que se ha deshielado el evaporador, los calentadores se desenergizan y el sistema de refrigeración es puesto en operación abriendo el solenoide del tubo del líquido para arrancar los ventiladores del evaporador.

4.6 Descongelamiento por gas caliente

El deshielo con gas caliente tiene muchas variaciones; todas en alguna forma usan como fuente de calor el gas caliente descargado por el compresor para deshielar el evaporador. Se instala una válvula solenoide en un tubo de desviación instalado entre la descarga del compresor y el evaporador. Cuando la válvula solenoide está abierta, el gas caliente de la descarga del compresor viaja por el tubo de la desviación del condensador y entra al evaporador justamente delante de la válvula de expansión termostática (termoexpansión). El deshielo se obtiene a medida que el gas caliente cede su calor al evaporador frío y lo condensa hacia el estado líquido, algo del refrigerante condensado permanece en el evaporador mientras que el resto regresa al compresor, donde el calor de la compresión lo evapora y lo recircula al evaporador. Este método de deshielo con gas caliente tiene varias desventajas, ya que el líquido no se vaporiza totalmente en el evaporador durante el ciclo de deshielo y estará muy limitada la cantidad de gas disponible en el compresor. A medida que progresa el descongelamiento, más líquido permanece en el evaporador y menos refrigerante regresa al compresor para su recirculación, con el resultado de que el sistema tiende a agotar el calor antes que el evaporador esté completamente deshielado.

Otra desventaja más seria de este método es la posibilidad de que una capa pesada de refrigerante líquido regrese al compresor y lo dañe. Esto es fácil que ocurra al principio del ciclo de deshielo o inmediatamente después de que el deshielo se haya terminado.

Por fortuna, estos inconvenientes pueden solventarse proporcionando algunos medios para reevaporar el líquido que se condensa en el evaporador antes de que sea regresado al compresor. Los medios empleados en particular para reevaporar al líquido son el factor principal que distingue a un método del otro para efectuar el deshielo.

4.7 Deshielo manual

Este tipo de deshielo se lleva acabo en los evaporadores de las embarcaciones camaroneras (tubo y placa). El sistema de refrigeración de estos equipos es muy rudimentario, ya que no trabaja con energía eléctrica, sino que lo mueve el compresor con un motor de combustión interna. Por lo tanto, el descongelamiento de los evaporadores se realiza cuando tienen un espesor de hielo cercano a 2.5 centímetros a cada lado de las placas, con la finalidad de que exista buena transferencia de calor y que no llegue refrigerante líquido al compresor. La herramienta que se utiliza para quitar el hielo de los evaporadores es la espátula. Este trabajo se realiza con mucho cuidado para no dañar los tubos de aluminio de las placas.

5. Accesorios mecánicos utilizados en cámaras frigoríficas hasta 20 hp

Un accesorio es un dispositivo agregado a un sistema básico con el fin de mejorar su operación. Los siguientes accesorios serán descritos en función de su objetivo, aplicación y ubicación en la operación del sistema.

5.1 Accesorios en la línea de descarga

Eliminador de vibración. Prevenir la transmisión de ruido y vibración del compresor a través

de la tubería de refrigeración requiere eliminadores de vibración en la línea de descarga, así como en la de succión. En unidades grandes se emplea con frecuencia tubería metálica flexible. Los eliminadores de vibración metálicos deben seleccionarse con un diámetro igual o mayor a la tubería donde se conectan, Debido a los movimientos de la pared interna del eliminador, una velocidad excesiva del gas refrigerante puede causar problemas de ruido y siseo.

Una instalación inadecuada puede provocar la rotura del eliminador de vibración debido a las tensiones resultantes del movimiento de la línea, lo que genera fugas de refrigerante. Debido a su construcción, un eliminador de vibración metálico se ajusta fácilmente al movimiento en una dirección radial, pero no debe someterse a fuerzas de tensión o compresión.

La instalación de los eliminadores de vibración metálicos debe paralela al cigüeñal, lo más cerca posible del compresor. El torque de arranque del motor tiende a bambolear el compresor de lado a lado en el arranque, y el montaje en paralelo al cigüeñal permitirá que el eliminador se adapte fácilmente al movimiento.

Mofle de descarga. En los sistemas en que debe reducirse la transmisión de ruido al mínimo o en donde la pulsación del compresor puede crear problemas de vibración se utiliza con frecuencia un silenciador de descarga para amortiguar y reducir el ruido del compresor. El silenciador es básicamente una carcasa con placas de desvío, cuyo volumen interno requerido depende principalmente del desplazamiento del compresor, aunque la frecuencia e intensidad de las ondas sonoras son factores que deben tenerse en cuenta al diseñar el silenciador. Se localiza en la tubería de descarga inmediatamente al compresor y se utiliza en los compresores semiherméticos. Los compresores herméticos tienen su mofle internamente.

Separador de aceite. Aunque los sistemas bien diseñados son efectivos para evitar problemas

de retorno del aceite, existen ciertos casos en los que el empleo de separadores de aceite tal vez sea necesario; con mayor frecuencia se requieren en los sistemas de temperatura baja o en sistemas en los que se presentan problemas de retorno de aceite.

FIGURA 26bis. SEPARADOR DE ACEITE, TIPO SELLADO Y ATORNILLADO.

Un separador de aceite consiste básicamente en una cámara de separación para el aceite y el gas de descarga, como el que se muestra en la figura 26bis. En un sistema de refrigeración siempre existe alguna cantidad de aceite en circulación, y el aceite que abandona el compresor lo arrastra el gas de descarga caliente, el cual se desplaza a gran velocidad. El separador de aceite, cuando se utiliza, se instala en el conducto de descarga, entre el compresor y condensador, como se ilustra en la figura 27. Por medio de deflectores y una reducción de la velocidad del gas en la cámara separadora de aceite, la mayor parte de éste se separa del gas caliente y es devuelto al cárter del compresor mediante una válvula de flotador y tubería de conexión. La eficiencia de un separador de aceite varía con las condiciones de carga y nunca es eficaz a 100%, aun en condiciones ideales. En caso de que el diseño de un sistema motive el arrastre de aceite, un separador de aceite sólo puede demorar la dificultad de lubricación, pero no subsanarla.