Manual práctico del taller de refrigeración doméstica

Este manual se ha realizado pensando en las personas que desean ingresar en el campo de la refrigeración, además de constituirse en una herramienta práctica para los técnicos de refrigeración doméstica.

Los conceptos básicos relacionados en el capítulo inicial son indispensables para tener una idea clara sobre aspectos fundamentales de refrigeración.

Los capítulos posteriores tratan la refrigeración doméstica de una manera muy práctica teniendo en cuenta la necesidad de que el lector pueda entender las condiciones y procesos para realizar trabajos relacionados con el funcionamiento, mantenimiento y reparación de refrigeradores domésticos.

La base para la elaboración de este manual, además de la suficiente documentación y fundamentación ha sido la experiencia con estudiantes en este campo.

CONCEPTOS BÁSICOS I

REFRIGERACIÓN

La refrigeración se puede definir como el proceso de bajar la temperatura a un cuerpo o espacio determinado, quitándole calorías de una forma controlada.

Las aplicaciones de la refrigeración son múltiples, entre las más importantes tenemos la conservación de alimentos y el acondicionamiento de aire.

El objetivo básico de la refrigeración es transferir parte del calor de un cuerpo o un espacio hacia un lugar donde ese calor no produzca ningún efecto negativo. De esta manera se logra establecer una temperatura deseada en ese cuerpo o espacio.

CALOR

El calor es una de las formas de energía que se produce por la vibración de las moléculas de los cuerpos. La producción de calor es el resultado de la aplicación de una fuerza a un cuerpo y la energía consumida se transforma en energía que actúa en el interior del cuerpo aumentando su velocidad y distancia molecular. La unidad de medida del calor es la caloría.

TRANSMISIÓN DE CALOR

CONDUCCIÓN : Es la transmisión de calor desde un punto con una determinada temperatura hasta otro de menor temperatura, que puede ser dentro de un mismo cuerpo o de un cuerpo a otro.

La velocidad de conducción de calor depende del material utilizado como conductor, los metales son buenos conductores de calor y uno de los mejores y más utilizados es el cobre. Otros materiales tales como el poliuretano, la lana de vidrio, el corcho son utilizados como aislantes térmicos.

RADIACIÓN : Es la transferencia de calor que se da sin la necesidad de un cuerpo o agente conductor, el calor se transmite por medio de ondas o rayos que son capaces de atravesar espacios vacíos y el alcance de ellos depende de la potencia de la fuente calorífica.

El acabado y el color de la superficie de los materiales es de suma importancia para los efectos de la radiación, si la superficie es lisa y el color es claro o mejor aún es reflectivo, los rayos de calor al igual que los de luz son reflejados. Si la superficie tiene rugosidades y es de color oscuro sobre todo negro, los rayos caloríficos son absorbidos.

CONVECCIÓN : La transferencia de calor por convección se da por la diferencia de densidad que sufren los gases y los líquidos. Cuando un gas o un líquido se calienta pierde densidad por lo tanto tiende a subir y cuando un gas o líquido se enfría o pierde calor sube su densidad o peso específico y tiende a bajar, esto hace que se forme un ciclo permanente que sube el gas o líquido mientras esté cerca de una fuente de calor y bajar cuando se aleja de ella. En el momento que la fuente calorífica se suspenda, se igualan sus temperaturas, sus densidades y desaparece el ciclo mencionado.

FRÍO.

El frío es simplemente la ausencia de calor parcial o total, la ausencia de calor produce frío así como la ausencia de luz produce sombra. Por lo tanto el frío no es energía es ausencia de energía calorífica. El frío se produce cuando se quita el calor a un cuerpo o espacio.

AISLAMIENTO

Hasta el momento no existe un material aislante de calor perfecto, los materiales que se utilizan para aislar el calor, lo que hacen es reducir la velocidad de transferencia de calor de tal forma que el sistema de refrigeración saque el calor con mayor rapidez de lo que le toma a este entrarse nuevamente.

Un aislante de calor ideal debe evitar la transferencia de calor en sus tres formas que son la conducción, la radiación y la convección. Si este material existiera la refrigeración fuera mucho más fácil.

Para aislar la conducción del calor se utilizan materiales con un factor de conductividad lo mas bajo posible. Para aislar el calor por radiación se debe utilizar superficies planas y de colores claros y brillantes que reflejen las ondas de energía radiante. Mientras más refleje el material menos calor absorbe.

En cuanto al aislamiento contra la convección se utilizan materiales que tienen atrapadas celdas pequeñas de aire evitando la circulación del mismo buscando en lo posible que se produzca el menor movimiento.

TEMPERATURA

La temperatura se puede definir como el grado de calor con respecto a un cero arbitrario dado por una de las escalas de temperatura. La temperatura sola no muestra la cantidad de calor. Indica únicamente que tan caliente está un cuerpo con respecto a otro.

De acuerdo a los dos sistemas de medida; el sistema métrico y el sistema ingles, existen dos escalas relativas y dos escalas absolutas o científicas. En el sistema métrico se utiliza la escala "Centígrada" y en el sistema ingles se utiliza la escala "Fahrenheit". Estas escalas se basan en los puntos de fusión del hielo y de ebullición del agua, en la escala Centígrada el punto de fusión del hielo es el grado cero y el punto de ebullición del agua es el grado cien o sea 100ºC. Las temperaturas por encima del punto de fusión del hielo son positivas y las inferiores a este punto son negativas. En la escala Fahrenheit el punto de fusión del hielo se marca como 32ºF y el de ebullición del agua como 212ºF, por lo tanto entre estos dos puntos hay 180 divisiones iguales. El único punto de coincidencia entre las dos escalas es el grado –40.

Para convertir grados Centígrados a grados Fahrenheit o viceversa se parte de las divisiones que existen entre los puntos de fusión del hielo y de ebullición del agua. Sabemos que en la escala Fahrenheit existen 180 y en la escala Centígrada 100 por lo tanto se puede deducir que cada grado en la escala

Fahrenheit equivale a 100/180 o sea 5/9 de la escala Centígrada por lo tanto 1ºF equivale a5/9 de 1ºC y 1ºC equivale a 9/5 de 1ºF. Además de esto debemos tener en cuenta que la escala Centígrada parte de 0º y la Fahrenheit de 32º , por lo tanto para convertir grados Centígrados a Fahrenheit se multiplican los grados Centígrados por 9/5 y a este resultado se le suma 32 ejemplo:

Convertir 40 ºC a Fahrenheit

40 x 9/5 + 32 = 72 + 32 = 104ºF.

Para convertir grados Fahrenheit a Centígrados se resta 32 al número de grados Fahrenheit y este resultado se multiplica por 5/9 Ejemplo:

Convertir 80ºF a Centígrados

80 – 32 x 5/9 = 48 x 5/9 = 26,6 ºC

Las escalas absolutas son la escala Kelvin y la escala Rankine. Se les denomina absolutas por que ellas parten del cero absoluto, donde se dice que hay ausencia total de calor, inmovilidad molecular y una presión nula.

La escala Kelvin corresponde al sistema métrico donde el punto de fusión del hielo se marca con 273ºK y el punto de ebullición del agua con 373ºK y el cero absoluto es igual a-273ºC.

Para convertir grados Kelvin a grados centígrados, cuando son temperaturas positivas simplemente se suma a los grados Centígrados 273. (ºK= ºC + 273) y para temperaturas negativas se le resta a 273 los grados Centígrados. (ºK = 273 – ºC).

La escala Rankine corresponde al sistema ingles donde el punto de fusión del hielo es de 492ºR y el punto de ebullición del agua es de 672ºR, el cero absoluto es igual a –460ºF.

Para convertir grados Fahrenheit a Rankine cuando es superior a cero grados Fahrenheit se suma 460 a la lectura. (ºR = ºF + 460). Cuando la temperatura es inferior a cero ºF se resta la lectura de 460. (ºR = 460 – ºF).

En la figura 1 se puede observar la comparación de las cuatro escalas: La Kelvin, la Centígrada, la Fahrenheit y la Rankine, se indican los puntos de fusión del hielo, los puntos de ebullición del agua de cada una y el cero absoluto de las dos escalas científicas con sus equivalencias en las escalas relativas.

Figura 1. 1

PRESIÓN

Se puede definir como la fuerza ejercida uniformemente sobre una superficie, por tanto se calcula dividiendo la fuerza total aplicada sobre la superficie total en la cual actúa.

En el sistema métrico se expresa en Kilogramos sobre Centímetro cuadrado se abrevia Kg / cm2 y en el sistema inglés Libras sobre pulgada cuadrada que se Abrevia Lb / Plg2.

PRESIÓN ATMOSFÉRICA: Es la presión que ejerce el aire o la atmósfera sobre la superficie terrestre. El aire es una mezcla de diferentes gases mezclados físicamente mas no químicamente

El aire o atmósfera rodea totalmente el globo terrestre formando una capa de 320 kilómetros de altura, por lo tanto la presión de la atmósfera a nivel del mar es el peso de una columna de aire de 320 kilómetros de alto, esta columna aire ejerce sobre la tierra a nivel del mar una presión de 1,033 Kilogramos por centímetro cuadrado y se mide normalmente por la altura de una columna de mercurio introducido en un tubo angosto de vidrio de 1 metro de longitud y que alcanza una altura de 760mm. Este instrumento se denomina Barómetro y a esta medida se le llama 1ª atmósfera.

En la medida en que se asciende en una montaña por ejemplo la presión atmosférica disminuye debido a que la columna de aire que ejerce la presión es menor

PRESIÓN MANOMÉTRICA: La presión manométrica es la que se obtiene o se mide mediante el empleo del manómetro, instrumento diseñado para medir las presiones. Cuando en este instrumento la aguja indica cero quiere decir que se encuentra a la presión atmosférica.

En refrigeración los manómetros más utilizados son los de tubo de "Bourdon" el cual es un tubo metálico aplanado, curvado y cerrado por un extremo. El tubo tiende a enderezarse al aumento proporcional de la presión en su interior, en tanto que con el vacío tiende a curvarse más. Este movimiento es transmitido a una aguja indicadora sobre una carátula debidamente demarcada por libras de presión por pulgada cuadrada (PSI) o por Kilogramos por centímetro cuadrado.

COMPONENTES MECÁNICOS II

En refrigeración doméstica pueden ser empleados equipos que funcionen tanto por el sistema de compresión como por el sistema de absorción, los que difieren fundamentalmente en sus procesos de funcionamiento.

En este manual nos ocuparemos únicamente del sistema de compresión.

Los equipos del sistema a compresión pueden ser del tipo denominado abierto, en los que el compresor se halla separado del motor que lo acciona, o del denominado hermético, sellado o blindado en los cuales el motor está directamente acoplado al compresor, y ambos se hallan encerrados dentro de un blindaje de acero formando una unidad sellada.

Figura 2.1

Los equipos del tipo abierto son muy poco utilizados en refrigeración doméstica, por lo tanto nos ocuparemos del estudio de los equipos blindados que son los que en la actualidad se fabrican y emplean en mayor grado.

Los equipos blindados tienen el compresor y el motor eléctrico de accionamiento, completamente encerrados en una caja de acero en cuyo interior, una vez conectados todos los componentes del equipo, queda herméticamente cerrado, se lo somete a un proceso de deshidratación, se lo carga con el agente refrigerante y aceite lubricante, y se prueba su funcionamiento, con lo que se tiene una unidad compacta y en perfectas condiciones antes de instalarla en un refrigerador.

Mediante este sistema quedan eliminadas muchas causas que motivan fallas de funcionamiento, pues no hay transmisión por medio de correas, no hay prensaestopas, todas las conexiones van perfectamente soldadas, se logra una lubricación mucho mas eficaz y su funcionamiento resulta prácticamente silencioso.

En el equipo blindado se utiliza como restrictor un tubo de cobre de diámetro muy pequeño al que se le da el nombre de tubo capilar, tubo que constituye al mismo tiempo la línea líquida. El tubo capilar cumple la función de mantener la correcta diferencia de presiones entre el lado de alta y el lado de baja del sistema como se puede observar en la Figura 2.2 Permitiendo adquirir al mismo tiempo el evaporador, la cantidad exactamente necesaria de líquido refrigerante

Figura 2. 2

COMPRESOR DEL EQUIPO

BLINDADO

El compresor de un equipo blindado que por lo general es del tipo alternativo, forma una sola unidad con el motor eléctrico encerrados en una misma envoltura como se muestra en la Figura 2.3

Figura 2.3

El movimiento de rotación del motor se transmite al compresor en forma directa, razón por la cual se denomina de "Acoplamiento directo", pues quedan eliminados los órganos de transmisión, tales como poleas y correas, que resultan inevitables en los equipos de tipo abierto.

Se elimina la necesidad de prensaestopas, pues el eje no sobresale fuera del blindaje, constituyendo una de las principales ventajas de este tipo de equipos. Figura 2.4

Figura 2.4

La excéntrica que por medio de la biela transmite el movimiento alternativo o de vaivén al émbolo o pistón, se halla montada directamente sobre el eje del motor.

Generalmente el eje se halla instalado verticalmente, razón por la cual el émbolo se desplaza horizontalmente en el interior del cilindro.

Como el motor y el compresor se hallan acoplados directamente, el compresor trabaja a la misma velocidad del motor o sea a 1.420 R.P.M. que es una velocidad elevada, por lo tanto el diámetro como el recorrido del émbolo se hacen relativamente pequeños.

La unidad compresora se halla soportada por medio de resortes y toda la carcaza de acero que encierra la unidad, está cuidadosamente balanceada, para evitar la vibración al gabinete.

En lo que se refiere a la lubricación permanente de todas las partes móviles del compresor, se asegura su buen resultado haciendo circular aceite lubricante bajo presión, que se extrae de la parte inferior de la carcaza que le sirve de depósito.

El gas a baja presión, que llena la carcaza del compresor, es arrastrado al interior del compresor a través de un silenciador, en cada golpe de succión o carrera de aspiración del émbolo y se descarga también a través de otro silenciador durante el golpe de compresión o carrera de compresión del émbolo. Estos silenciadores están proyectados para amortiguar los ruidos del compresor, contribuyendo al funcionamiento silencioso que caracteriza esta clase de equipos.

Durante el golpe o carrera de compresión del émbolo, trabaja una válvula liviana colocada en la placa de válvulas que está fijada al final del cilindro, la que cierra la abertura de entrada o succión. El vapor refrigerante comprimido en el cilindro se descarga a través de una válvula a propósito, tipo disco que se abre tan pronto como la presión dentro del cilindro es mayor que la existente en el lado de alta presión del sistema.

Después de pasar por el silenciador de descarga, el gas refrigerante comprimido, circula por una bobina espiral que forma el tubo de descarga en la parte inferior del conjunto del compresor, siguiendo luego por este tubo que sale por la base de la estructura del compresor y penetra al condensador.

CONDENSADOR

El condensador utilizado en refrigeración doméstica es del tipo de placas y está colocado en la parte posterior del gabinete, enfriándose el vapor refrigerante por la circulación natural del aire entre las placas las cuales tienen ondulaciones que forman canales o tubos como se muestra en la figura 2.5

La función del condensador es transformar en su interior el gas refrigerante comprimido en el compresor en líquido refrigerante. En el interior del condensador el gas refrigerante pierde el calor que absorbió durante el proceso de su evaporación desde el espacio a enfriar, así como también hace entrega del calor absorbido durante su circulación a través de la línea de retorno al compresor y el calor absorbido durante el fenómeno de compresión en el interior del compresor. Debido a esta entrega o pérdida de calor y a la elevada presión a que se lo somete, el gas se condensa y constituye una fuente de agente refrigerante en estado líquido en condiciones de ser entregado repetidamente en el interior de un equipo de refrigeración, produciendo en consecuencia el efecto de enfriamiento buscado.

El agente refrigerante en estado gaseoso y a temperaturas superiores a la del ambiente, llega al condensador desde la descarga del compresor. Al producirse el contacto del gas refrigerante con las paredes del condensador que se halla a una temperatura muy inferior a la del gas, comienza este a perder calor que pasa al ambiente provocándose la condensación del gas. En realidad el fenómeno o proceso de condensación no se realiza en forma uniforme a todo lo largo del condensador ni finaliza exactamente a la salida de este.

Durante el proceso, tal como se vera en la Figura 2.6 existe vapor caliente a alta presión en una parte del condensador y líquido caliente a alta presión en la otra.

Los condensadores en su parte exterior pueden ser enfriados por aire o por agua.

En refrigeración doméstica los condensadores son enfriados por aire y estos a su vez también se dividen en dos grupos que son del tipo de circulación forzada y del tipo de circulación natural.

Cuando se emplea un tipo de condensador enfriado por circulación forzada la circulación se obtiene mediante la acción de un ventilador, el que establece una corriente de aire sobre la superficie del condensador.

En el tipo de circulación natural, se recurre al fenómeno de convección natural del aire, el aire caliente de menor densidad que el frío tiende a elevarse, estableciendo así la corriente de convección mediante la cual al elevarse el aire calentado por la extracción del calor del condensador será sustituido por aire más frío, proceso que seguirá produciéndose en forma in interrumpida durante todo el tiempo en que en el condensador haya una temperatura superior a la del ambiente.

EVAPORADOR

El evaporador es el dispositivo donde se vaporiza por completo el fluído refrigerante que llega al mismo, al absorber el calor del espacio circundante, que se debe refrigerar y mantener a una temperatura establecida, también se le denomina enfriador, debido al enfriamiento que produce la vaporización, y en algunos casos se lo llama congelador, cuando se lo fabrica en forma de poder disponer de temperaturas muy bajas capaces de congelar los alimentos y productos depositados en el recinto a refrigerar. Figura 2.7

En refrigeración doméstica y comercial se emplean por lo general dos tipos de evaporadores: Los evaporadores inundados y los secos.

EVAPORADOR INUNDADO: Se conoce como evaporador inundado el que tiene la mayor parte del espacio interior disponible ocupado con líquido refrigerante, quedando solo un pequeño espacio libre disponible que se llena con el vapor que toma la línea de succión. La denominación de inundado que se da a este tipo de evaporador se debe a la presencia de refrigerante liquido que inunda las tuberías del evaporador. Estos evaporadores están dotados de flotadores en los lados de alta y de baja presión, cuya función es la de regular la alimentación líquida del evaporador.

EVAPORADOR SECO: Recibe la denominación de evaporador seco el que tiene todo el espacio interno ocupado por refrigerante en estado gaseoso, ya sea en estado de vapor húmedo o de vapor saturado, sin que haya en su interior fluido refrigerante en estado líquido. Para lograr esto se emplea una válvula de expansión instalada en la entrada de líquido al evaporador, lo que al provocar la expansión produce una rápida evaporación del refrigerante que penetra en el evaporador en estado gaseoso, después de lo cual completa su vaporización total en el interior de los tubos que componen el evaporador.

ESTADO DEL REFRIGERANTE EN EL EVAPORADOR

En la Figura 2.8 Se muestran los distintos estados en que el refrigerante puede encontrarse en el interior del evaporador, lo que depende de la estructura del mismo, así como también de la forma en que él es operado y del espa ocupado por el refrigerante, pero el factor de mayor importancia es el siste de control que se adopta para el refrigerante, es decir si se hace media válvulas a flotador y otros tipos como un restrictor o tubo capilar el cual es más usual en la refrigeración doméstica.

Tal como se ha estudiado anteriormente, el líquido que se halla en el interior del condensador, está sometido a la presión de compresión, siendo necesario mantener esta presión para el funcionamiento del sistema.

En consecuencia entre la línea de líquida y la entrada del evaporador se hace necesario intercalar un dispositivo mediante el cual sea posible regular la entrada del líquido, separando los lados de alta y de baja presión exactamente a la entrada del evaporador.

Para lograr esto se recurre a un sistema o dispositivo que regula simultáneamente la cantidad de refrigerante que penetra al evaporador y lo somete a una restricción mediante la cual se hace posible mantener presión elevada en la línea líquida, no obstante estar esta conectada con el lado de baja del sistema.

En el preciso instante en que el líquido refrigerante a alta presión, pasa a través de la restricción al interior del evaporador que se encuentra a baja presión, el refrigerante se convierte, aun cuando no sea mas que por un instante en líquido refrigerante a baja presión. Ello ocurre solamente durante una fracción de segundo, por que enseguida dicha perdida de presión provoca la inmediata evaporación, con la consiguiente absorción de calor que esa evaporación trae asociada. Cuando se evapora el líquido, se producen burbujas de vapor y las mismas se hacen presentes en la masa de este, siendo en ese instante que se dice que el líquido refrigerante entra en ebullición.

A medida que el refrigerante prosigue su trayectoria a través del evaporador, el estado líquido con burbujas de vapor desaparece, y se transforma en vapor con gotitas de líquido, o sea vapor húmedo, pasando a ser vapor saturado, en el preciso instante en que las últimas gotas del refrigerante líquido se evaporan, oportunidad en que todo se convierte en vapor seco.

RESTRICTOR

El tipo mas simple de válvula de control ideado con el objeto de controlar la entrada de líquido refrigerante al interior del evaporador, lo constituye el estrangulador o restrictor. Este dispositivo no es otra cosa que un orificio de restricción, cuyo diámetro es mucho mas pequeño que el de las tuberías o conductos que posee el evaporador.

El restrictor permite la entrada del líquido refrigerante al interior del evaporador, en cantidad proporcional a la diferencia de presión existente entre la presión de succión y la de compresión o en otras palabras, el líquido agente refrigerante en estado líquido, es obligado a pasar a través del restrictor, en la cantidad exigida por la diferencia de presión que existe entre el condensador y el evaporador.

La presión que por acción del compresor se manifiesta en el condensador, forza al agente refrigerante a pasar a través de un filtro por la línea líquida y de esta al restrictor, desde donde el refrigerante en estado líquido pasa al evaporador a baja presión, evaporándose casi instantáneamente y absorbiendo el calor circundante. La necesidad del filtro en la línea líquida es el hecho de que debido a la pequeñez del orificio del restrictor, cualquier partícula de materia extraña arrastrada por el refrigerante podría obstruir el restrictor provocando la falla del sistema.

El restrictor une a su simplicidad de construcción y bajo costo, la ventaja de no poseer dispositivos móviles, lo que simplifica su funcionamiento y elimina posibilidades de fallas. A las ventajas antes mencionadas debe agregarse otra no menos importante debido al hecho de que el restrictor permite igualar las presiones entre el lado de alta y el de baja del sistema cuando el compresor se detiene, lo que se realiza es lo siguiente: Al detenerse un equipo de refrigeración, comienza a circular a través del restrictor una cierta cantidad adicional de líquido refrigerante hasta lograr el equilibrio de presiones entre el lado de alta y el lado de baja. Esto constituye una ventaja. Por cuanto al reducir la presión que existe en el lado de alta, el compresor arrancara con una carga mucho menor, lo que representa un menor consumo de energía por parte del motor que acciona al compresor.

Este proceso no ocurre cuando la presión existente en el lado de alta presión del sistema se mantiene en sus valores de régimen durante los periodos de inactividad del equipo.

TUBO CAPILAR

El tubo capilar es prácticamente un restrictor, pero en lugar de ser un orificio es propiamente un tubo restrictor, pues está constituido por un simple tubo de diámetro interno muy pequeño, de aproximadamente un milímetro, cuyo largo puede variar entre uno y seis metros.

Al igual que el restrictor, el tubo capilar es un dispositivo de control que no posee piezas móviles y su aplicación se ha generalizado tanto que se lo emplea muy especialmente en la fabricación de unidades selladas, como también en unidades abiertas de tipo familiar y en equipos comerciales de pequeña potencia.

Debido al reducido diámetro interno del tubo capilar, la fricción que se produce entre él y el líquido en su trayectoria hacia el evaporador, hace que en esta forma quede refrigerada la cantidad de refrigerante que alimenta dicho dispositivo. Como en el caso del restrictor, la cantidad de refrigerante que se provea al evaporador, será proporcional a la diferencia de presiones que existe entre la succión y la compresión.

También en el caso del tubo capilar y por las mismas razones expuestas para el restrictor, se hace necesario intercalar un filtro entre la salida del condensador y el tubo capilar, en este último provoca la igualación de presiones entre la línea de alta y la de baja presión al detenerse el equipo. En la Figura 2.1 Se puede observar su posición.

FILTRO SECADOR

Como su nombre lo indica este es un dispositivo que cumple dos funciones. Filtrar o detener cualquier impureza que se haya introducido al sistema con el fin de evitar que el tubo capilar o restrictor sea obstruido de ahí que su posición deba ser antes del restrictor, para cumplir esta función el filtro esta provisto de una malla a la entrada en forma cilíndrica y otra malla a la salida en forma circular como se puede observar en la Figura 2.9

La otra función es la de remover la humedad del sistema de refrigeración, su posición que es en la línea líquida o sea enseguida del condensador hace que el material desecante actúe rápidamente absorbiendo la humedad que se haya quedado dentro del sistema siempre y cuando la cantidad de humedad no sea superior a la que esta sustancia sea capaz de absorber. La sustancia mas utilizada para la remoción de humedad en un sistema de refrigeración doméstica es la "Sílica-gel" material que generalmente se encuentra en forma granulada. Este material cumple con las propiedades requeridas para un buen desecante que son:

• Reducir el contenido de humedad del refrigerante

• Actuar rápidamente para reducir la humedad en un paso de refrigerante a través de la unidad de secado.

• Soportar aumentos de temperatura hasta de 70ºC sin que se altere su eficiencia.

• Ser inerte químicamente al aceite.

• Permanecer insoluble, no debe disolverse con ningún líquido. 6- Permanecer en su condición sólida original.

7- Permitir el flujo uniforme del refrigerante a través de los gránulos, bolitas o bloque con una baja restricción o caída de presión del refrigerante.

Figura 2.9

REFRIGERANTES

El calor se elimina dentro de un sistema de refrigeración por medio de un refrigerante. Para el hombre son conocidos muchos refrigerantes, de hecho cualquier líquido que hierva una temperatura en alguna parte cercana al punto de congelación del agua, puede enfriar y preservar los alimentos sin embargo un punto de ebullición por debajo del que forma el hielo no es por si mismo el único aspecto que origina un buen refrigerante.

El refrigerante debe tener otras propiedades tales como la falta de toxicidad, además de no ser explosivo ni corrosivo. Con un refrigerante que posea estas y otras características el diseñador y técnico puede proyectar y proporcionar servicio a un refrigerador en que la mayor parte de las piezas estén selladas en contra de la humedad y suciedad y que además se encuentren protegidas de la corrosión.

En la refrigeración doméstica por absorción se emplea el amoniaco como refrigerante. En la refrigeración por compresión se utilizan generalmente los refrigerantes: FREON 12, FREON 13, FREON 21, FREON 22, FREON 113,

FREON 114 y FREON 502. De todos ellos el mas utilizado en refrigeración doméstica por compresión es el FREON 12 y este es un compuesto sintético: El dicloruro – difluorometano. Para simplificar en la práctica se le ha bautizado F 12. Es incoloro y tiene un olor casi nulo, no desagradable, su temperatura de ebullición (a la presión atmosférica) es de –29.8ºC y su punto de congelación es de –155ºC. El F 12 es cuatro veces más pesado que el aire y por lo tanto tiende a permanecer en el suelo.

La detección de las fugas de F12 se puede realizar con una lampara haloide. Este detector quema acetileno y produce una llama casi incolora. El aire de combustión entra por un tubo en la base del quemador, la llama arde en una pieza de cobre. El tubo del aire se lleva al lugar sospechoso de fuga y si hay Freon presente la llama se pone de color verde brillante.

E n vista de que estos refrigerantes FREONES son el enemigo numero uno de la capa de ozono en este momento ya se encuentran en el mercado los refrigerantes sustitutos de estos.

Los nuevos refrigerantes o refrigerantes ecológicos se han elaborado a base de HFC (hidrofluorocarbono) que no contienen nada de cloro. El HFC-134 A tiene un potencial de agotamiento del ozono (PAO) de valor cero y fue uno de los primeros refrigerantes que se probaron como alternativa para los refrigeradores y es el mas indicado hasta el momento para remplazar el FREON 12 (CFC-12).

Inicialmente hubo problemas con la lubricación pero actualmente los fabricantes de aceites han desarrollado aceites de éster sintéticos y solucionaron los problemas que se habían presentado.

Los refrigeradores que funcionan con FREON12 no necesitan modificar el sistema si están en buen estado, continuaran funcionando durante varios años. Para sustituir el Freon 12 por el 134 A se debe reemplazar el compresor, el filtro secador y el capilar por elementos compatibles con el 134 A. Además antes de cargar el 134 A es necesario eliminar el aceite mineral residual presente en el circuito frigorífico.

COMPONENTES ELÉCTRICOS III

En la siguiente ilustración se pueden observar todos los componentes eléctricos y su conexión. Posteriormente se ira analizando uno a uno de acuerdo a su función en el sistema.

• Motor eléctrico

• Interruptor térmico

• Disyuntor (Relay)

• Capacitor

• Termostato (Control de frío)

• Lámpara de iluminación interna

• Interruptor de la lámpara (Normalmente cerrado)

• Regleta de conexiones

• Líneas de alimentación de corriente.

MOTOR ELÉCTRICO

Un motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, requerida para la operación de un compresor de refrigeración. Esta transformación de energía se logra mediante el uso de las fuerzas de atracción y repulsión entre polos magnéticos para la operación de los motores de corriente directa y alterna.

En refrigeración doméstica se usan motores de corriente alterna y de inducción monfasica, en este motor el inductor esta bobinado sobre el estator y el inducido es de jaula de ardilla, sobre el rotor. La corriente que atraviesa el estator produce un campo magnetico alterno que solicita al rotor al reposo tanto en un sentido como en otro.

En estas condiciones no puede arrancar, pero si se lanza sigue girando en el sentido del lanzamiento. Para que el motor pueda arrancar solo se intercala entre los polos principales del estator, unos polos auxiliares en las bobinas por los cuales se hace pasar una corriente decalada con relación a la corriente principal. Este conjunto produce un campo magnético giratorio que entrapa el rotor, en un sentido o en el otro, según el sentido de la corriente que pasa por las bobinas auxiliares.

El decalage es obtenido con el auxilio de un capacitor que es suprimido después del arranque. Su puesta fuera del circuito es obtenida mediante un relay.

Figura 3.2

1-Bobinado de trabajo

2-Bobinado de arranque

• Terminales

DISYUNTOR O RELEVADOR DE CORRIENTE (RELAY)

Un bobinado de funcionamiento consume mayor cantidad de corriente cuando el rotor no gira o en caso de que lo haga lentamente.

Conforme el rotor adquiera mas velocidad, los campos magnéticos se generan y se destruyen en el motor. Este efecto produce un voltaje o fuerza contra electromotriz (F.C.E.M) en el bobinado de funcionamiento. Esta F.C.E.M. reduce la corriente que llega al bobinado de funcionamiento. Un relevador de corriente es un electromagneto. Cuando un sistema se encuentra inactivo se puede hacer uso de un peso o muelle para mantener abiertos los puntos de contacto del bobinado de arranque. Cuando el contacto del control del motor se encuentra cerrado y la corriente fluye a través del bobinado de funcionamiento, el conmutador magnético queda magnetizado intensamente, levanta el peso y cierra los contactos, estos a su vez cierran el circuito de bobinado de arranque de modo que el motor pueda alcanzar rápidamente el 75% de su velocidad de diseño. Con el aumento de velocidad tanto la corriente del motor como la intensidad del campo magnetico disminuyen, permitiendo que los puntos de contacto queden abiertos. La mayor parte de los relevadores de corriente están diseñados con un interruptor de sobreamperaje

Figura 3.3

INTERRUPTOR TÉRMICO

Estos interruptores se utilizan principalmente para proteger el motor del refrigerador de una sobreintensidad, producida muchas veces por la prolongada conexión del bobinado de arranque, por exceso de refrigerante o por un cortocircuito.

Estos interruptores están conformados por un elemento térmico compuesto de una hoja bimetálica calentada indirectamente por una resistencia en serie sobre el circuito del bobinado de marcha.

Este dispositivo de acción temporizada provoca el corte de la corriente, en caso de sobrecarga. Estos interruptores no son regulables, se los elige para una intensidad, o potencia determinada.

Figura 3.4

CONTROL DE TEMPERATURA (TERMOSTATO)

El dispositivo de regulación de temperatura que se muestra en la (fig. 3.5) puede ser considerado como típico en los refrigeradores familiares. Este regulador es del tipo denominado control termostático de temperatura, cuyo funcionamiento consiste en arrancar y parar el compresor. Esta conformado por un bulbo termostático, un tubo capilar y un diafragma o fuelle. Este conjunto esta cargado con una pequeña cantidad de refrigerante y se halla herméticamente cerrado.

El bulbo termostático se mantiene en estrecho contacto con la pared del evaporador, exactamente en donde finaliza la vaporización del mismo, al cual va sujeto por medio de una grapa, y las variaciones de temperatura que sufre el evaporador se transmiten al bulbo, transformándose en variaciones de presión del fluido, que hacen expandir o contraer el fuelle. Estos movimientos de expansión o contracción del fuelle son recibidos por un sistema de palancas y resortes que mantienen en tensión al sistema; todo este conjunto forma un mecanismo que amplía los movimientos del fuelle y los transmite a un juego de contactos, provocando la acción de conexión y desconexión, cuando la temperatura alcanza los valores máximo y mínimo establecidos.

Figura 3.5

• Resorte de corte y cierre rápido

• Resorte

• Perno de ajuste diferencial

• Cables eléctricos a contactos fijos

• Tubo capilar

• Bulbo

• Fuelle

• Articulación de palanca

• Resorte de regulación 10.Contactos fijos 11.Palanca

12.Tornillo de ajuste diferencial 13.Botón de regulación 14.Puente de contacto.

Estos controles de temperatura en los refrigeradores domésticos poseen una perilla de accionamiento manual, mediante la cual puede fijarse la temperatura que se desee en el interior del espacio a enfriar. En el dial o cuadrante indicador sobre el cual gira la perilla, se han marcado las diferentes posiciones de regulación que son de "parada" o desconectado, varias posiciones que permiten el ajuste desde frío mínimo hasta la máxima "congelar" y también la posición correspondiente a "descongelar".

Cuando la perilla se halla en la posición de "parada", el motor se halla desconectado en forma permanente y el equipo no puede ponerse en marcha por si solo, pero si se gira la perilla a la posición de frío mínimo o cualquiera de las posiciones siguientes los contactos del dispositivo se cierran y el equipo se pone en marcha

Como puede apreciarse en la figura 3.6 hay una serie de marcas intermedias sobre el dial que corresponde a distintas graduaciones de frío en el equipo. Girando la perilla en el sentido de las manecillas del reloj, se cierran los contactos, al llegar al punto de frío mínimo se inicia el funcionamiento del equipo. Se debe hacer girar la perilla mas allá del punto indicado descongelar hasta que la flecha se halle frente al punto 1 (fig. 3. 6 A), en cuya posición el equipo marchara hasta que la temperatura en la pared del evaporador, a la cual se halla sujeto el bulbo termostático, descienda a –8ºC, temperatura a la cual se separaran los contactos del dispositivo automático y el motor se detendrá hasta que la temperatura en el interior del espacio a refrigerar, se eleve a – 2º C en cuyo momento los contactos del dispositivo se cerraran conectando el circuito y poniendo el equipo nuevamente en marcha. De lo visto se desprende que cuando la perilla se halla en el punto 1 que es el de menor frío, la temperatura interna en el equipo varía entre – 2ºC y – 8ºC y los ciclos de detención y puesta en marcha del equipo seguirán cumpliéndose automáticamente, conservando la temperatura entre los dos puntos mencionados que difieren en 6ºC.

Si se desea mas frío, se hace girar la perilla al punto 3 del dial y el equipo se detendrá cuando la temperatura sobre la pared del evaporador haya descendido a – 10º C volviendo a ponerse en marcha cuando ascienda a – 4ºC o sea que también en este caso la temperatura podrá sufrir variaciones de 6ºC. Si se hace girar la perilla hasta el punto 7, tendrá el frío máximo, alcanzando el punto de menor temperatura que el dispositivo puede regular

Cuando se ajusta la perilla de regulación en el punto 7 (fig. 3.6B) el equipo trabajara un tiempo mas prolongado, deteniéndose únicamente cuando la temperatura en el evaporador descienda a – 15ºC y como en los casos anteriores, el equipo volverá a ponerse en marcha cuando se produzca un ascenso de 6º C en la temperatura o sea cuando la misma ascienda a – 9º C. En el punto 7 es posible que el equipo marche continuamente, pues las condiciones de carga no le permiten alcanzar los – 15ºC necesarios para que se produzca la detención del motor, por tal motivo esta posición debe emplearse únicamente en casos excepcionales en que se requiera un frío intenso. Por lo general la posición 3 es suficiente para fines prácticos de refrigeración doméstica.

LUZ INTERIOR