16.-Descripción del método de producción de vacío y carga de refrigerante.

POR.-JORGE PORFRIO OCHOA.

A la hora de realizar la carga de gas, precisaremos de varios aparatos de medida y algunas herramientas.Hay varios métodos para el ajuste de la carga frigorífica así como el mecanismo a la hora de cargar un equipo.En primer lugar y como elemento principal precisaremos de un analizador de presión, normalmente se utiliza el analizador de dos válvulas, pero hemos de señalar que en el mercado existen también de cuatro y cinco válvulas.

El analizador consta de dos válvulas una para baja presión (low presion) y otra para alta presión (high presion). Dos manómetros de presión uno de color azul que indicara la presión en baja, su rango suele ser de 0 a 10 bar e incorpora varias escalas en relación presión-temperatura de los gases más característicos (R 22, R 134a, R 407C), el otro manómetro será de color rojo, este indicará la presión en alta, su rango suele ser de 0 a 30 bar, y como en el caso del manómetro de baja también incorpora varias escalas de temperatura para los gases antes citados.

El analizador consta de tres acoplas en rosca sae ¼ para gases como el R 22, R134a,      R 404 y R 407C, para gas R 410C deberemos utiliza acoples de roscas para 5/16 ya que trabaja a presiones más elevadas. En estas tres roscas se conectaran mangueras que unirán  por un lado la parte de baja presión del equipo frigorífico al manómetro de baja (azul), por otro la parte de alta presión del equipo frigorífico al manómetro de alta (rojo) y una manguera conectada a la rosca central que se utilizara como manguera de servicio que será de color amarillo, en esta manguera de color amarillo se conectara la botella de gas refrigerante. Incorpora también un cristal donde se puede visualizar el paso del fluido refrigerante.

En primer lugar se seguirán una serie de precauciones, se revisaran que en todos los acoplamientos no haya hilos de rosca dañados, suciedad, polvo, aceite o grasas. Se verificará que en los cristales de los manómetros no haya polvo de no ser así se utilizara un trapo limpio, en ningún caso se realizara su limpieza con detergentes o desinfectantes agresivos.

En segundo lugar se realizará el purgado de mangueras. Se conecta la manguera amarilla a la botella de refrigerante la cual estará cerrada. Se conecta la manguera de baja presión (azul) al sistema de refrigeración. Se abre la botella. Cuando las mangueras están llenas de gas se purgan el aire de las mismas. Realizaremos la misma operación para la manguera de alta presión (roja).

La carga se podrá efectuar por baja o por alta:

Por baja presión(gases puros o azeotrópicos)

Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, se purga y se satura de gas el sistema, una vez se equilibran las presiones se arranca el equipo frigorífico y se abre la válvula del analizador de baja presión de manera que el propio sistema va introduciendo el gas en el equipo. Se podrá calentar la botella para que aumente la temperatura y a su vez la presión y así conseguiremos introducir gas más rápidamente.
Este método es el más utilizado ya que se puede ir midiendo el recalentamiento y subenfriamiento que ofrece el circuito frigorífico y se puede ajustar sin necesidad de conocer el peso final de refrigerante, otro de los indicativos que nos ayudara a saber si la carga es la adecuada será la intensidad de consumo del compresor así como los saltos térmicos que podremos medir en los intercambiadores.

Los datos aproximados para equipos de refrigeración serán:

Recalentamiento                                           Entre 5 ºC y 12 ºC
Subenfriamiento                                           Entre 5 ºC y 12 ºC
Salto térmico en intercambiadores de aire       Aproximadamente 10 ºC
Salto térmico en intercambiadores de agua     Aproximadamente  5 ºC
Consumo eléctrico                                        Por debajo la intensidad nominal

Se conecta la manguera amarilla a la botella de gas refrigerante, en caso de que no lleve toma de líquido colocaremos boca abajo la botella para asegurarnos que el refrigerante entrará en forma de líquido, esta operación se realizara con el equipo parado ya que si no fuera así la presión que abría en el circuito impediría la carga. Este sistema se utiliza en escasas ocasiones y solo si tenemos una bascula y calculamos el peso introducido cotejándolo con el peso de carga de refrigerante que aparece en la placa de características de los equipos.
Si inyectamos refrigerante líquido por la toma de baja presión deberemos tener mucho cuidado afín de evitar los temidos golpes de líquido al compresor.
Abriremos la llave suavemente, dejando el sistema que se estabilice.
Aplicaremos para saber la carga  necesaria los criterios detallados anteriormente.
Inicialmente con el sistema parado podremos introducir refrigerante líquido por la línea de líquidos si disponemos de una toma entre la válvula de expansión o capilar y el condensador. Sucede que al poner en marcha el compresor la presión en la línea de líquidos aumenta y dificulta el paso de refrigerante desde  la botella al circuito
Atención. Los refrigerante zeotropicos se pueden introducir en el circuito por la toma de gas únicamente si vamos a utilizar todo el refrigerante de la botella.

Detección de la fugA

La detección se efectúa estando la instalación con presión. Los métodos son:

Agua jabonosa
Detector electrónico
Lámpara de rayos ultravioleta

Aplicaremos el método elegido en soldaduras, juntas, racores, prensaestopas, etc.
La primera medida será observar las posibles trazas de aceite alrededor del circuito frigorífico. Si hay aceite hay o ha habido una fuga de gas.
Métodos utilizados:

Cuanta más presión exista en el circuito más fácil será detectar la posible fuga. A tal efecto deberemos inyectar nitrógeno al circuito, hasta 10 bares. Aplicaremos agua jabonosa.

Con el mismo gas utilizado en el circuito aplicando el detector electrónico o la lámpara de rayos ultravioleta. Para los gases halogenados(CFC, HCFC) podremos utilizar  además la lámpara halógena.

Equipos utilizados:

Agua jabonosa
Consiste en untar agua mezclada con jabón  con la ayuda de un pincel los lugares susceptibles de tener fuga de gas. Es muy efectiva en exteriores, ya que no le afecta el viento.

Lámpara ultravioleta
Se trata de introducir en el circuito una mezcla de aceite y un compuesto orgánico. Este sistema permite detectar fugas de hasta 7 gramos al año. Se aplicará este sistema en ausencia de luz.

Detectores electrónicos
Una señal sonora advierte de la existencia de una fuga.

La reparación de la fuga.

Es preferible una soldadura que cualquier otro tipo de unión, al ser menos sensibles a las vibraciones.
Reapretaremos  todas las tuercas.
Pondremos en las bocas de ¼  tapones con junta tórica
Si existe válvula de seguridad pondremos a la salida de esta, un disco de rotura de idéntico tarado.
Para rehacer soldaduras defectuosas, eliminaremos el gas del circuito. Haremos circular por el tubo a soldar nitrógeno, con esto evitaremos la descomposición del gas refrigerante, así como la formación de calamina.

Control de la presión de los recipientes

De acuerdo con los códigos correspondientes, todo recipiente o instalación a presión deberá ser capaz de soportar la presión máxima alcanzable en las condiciones de funcionamiento. Su presión de diseño será como mínimo un 10% superior a la presión máxima. Complementariamente la instalación dispondrá de los elementos de seguridad correspondientes frente a presiones excesivas.
En determinadas situaciones que es previsible la generación de reacciones químicas incontroladas tales como polimerizaciones y descomposiciones o cualquier forma de generación de gas, vapor o calor, que puedan provocar sobrepresiones considerables, es posible diseñar la instalación para ser capaz de soportarlas. Tal medida es viable en instalaciones de alto riesgo y cuando sus dimensiones sean reducidas.

Refrigeración

La temperatura es un factor de riesgo que contribuye al aumento de la emisión y evaporación. En tal sentido reduciendo la temperatura de las sustancias que intervienen en el proceso, particularmente los gases licuados, se reduce significativamente la cantidad de vapor producido por una fuga.
En procesos químicos exotérmicos, la refrigeración constituye una medida básica de seguridad. Y por ello, requiere dimensionarla y dotarla de los medios necesarios para garantizar en todo momento su funcionalidad.

Sistemas de seguridad frente a sobrepresiones

Los sistemas de seguridad son fundamentalmente las válvulas de seguridad y alivio de presiones y los discos de ruptura. Las primeras están concebidas para abrirse liberando el exceso de presión del recipiente o aparato a presión y cerrándose cuando la presión disminuye por debajo de la presión de disparo. Requieren estar diseñadas para liberar un determinado flujo másico a su correspondiente presión de tarado.
En cambio los discos de ruptura que tienen una función complementaria a las válvulas de alivio de presiones, están concebidos para romperse al sobrepasar una determinada presión de tarado, liberando totalmente la sobrepresión del interior sin que la instalación que protege quede dañada.
Debido a la frecuente apertura de las válvulas de alivio de presiones por las pruebas periódicas de sobrepresión y los eventuales aumentos de presión generados en el propio proceso, es necesario considerar el comportamiento de tales escapes, siendo conveniente en el caso de tratarse de sustancias inflamables o tóxicas, canalizarlas a puntos controlados para su eliminación o neutralización. Cabe destacar que las tuberías deberían estar protegidas frente a sobrepresiones. Especial precaución debe tenerse cuando pueda quedar retenido líquido o gas licuado en un tramo de tubería, que ante motivos diversos genere una sobrepresión capaz de romper la tubería, si no se tiene la correspondiente válvula de alivio.

Test de fugas y evacuación

En todos los sistemas de refrigeración se realiza un test de fugas antes de la puesta en marcha y también después de reparaciones donde se han reparado fugas de refrigerante. Estas fugas de refrigerante destruyen la capa de ozono de nuestra atmósfera.

VACIO

El vacío se emplea en refrigeración para lograr la eliminación de incondensables y de la humedad. La humedad se ha de eliminar para evitar que las válvulas de expansión o el tubo capilar se obstruyan por un tapón de hielo. También para evitar la posibilidad de oxidación, corrosión y deterioro del refrigerante y del aceite.                                                Los incondensables (O2, N2) se han de eliminar para evitar el aumento de presión de condensación y la oxidación de los materiales.
La relación entre el vacío y la humedad es muy simple, cuando más baja sea la presión obtenida, menos humedad y aire quedan en el sistema. Es más difícil eliminar agua en forma líquida de un sistema, que en forma gaseosa.                                                          El tiempo de vacío es función del volumen en m³/h de la bomba de vacío, el volumen de los tubos, el volumen del sistema y su tipo y el contenido de agua en el sistema.
Una cosa muy importante es el hecho que se tarda 16 veces más para lograr el vacío en un nivel fijado si se usa un tubo de ¼ que si se hace servir un tubo de ½ y el doble de tiempo si el tubo mide 2m en lugar de 1m.
El contenido de humedad es el parámetro más variable que al mismo tiempo es el que influye más en el tiempo de vacío. La humedad depende de la temperatura ambiente, de las condiciones en las cuales fueron almacenados los componentes, del estado de la humedad (líquido o vapor).
La elección del nivel de vacío depende del tipo y la construcción del sistema, el grado de impurezas, el tiempo necesario para el vacío.
Se pueden obtener dos tipos de vacío, el vacío alto que comprende entre 0,05mbar y    0,1 mbar y el grado más frecuente de vacío está entre 0,5 y 2 mbar. Para lograr el primero se tarda mucho tiempo y por lo tanto no es muy frecuente pero es el que ofrece mayor seguridad.

Selección de la bomba de vacio

Las bombas de vacío se caracterizan por el vacío límite y la velocidad de bombeo. Las bombas de vacío son bombas rotatorias de paletas, están compuestas por una caja (estator) en el cual gira un rotor con ranuras que está fijado excéntricamente. Este rotor tiene paletas que son empujadas generalmente por la fuerza centrífuga o por muelles. Estas paletas se deslizan a lo largo de las paredes del estator y de esa manera empujan el aire que ha aspirado en la entrada, para finalmente expulsarlo a través del aceite por la válvula de salida. El contenido de aceite en estas bombas sirve de lubricante y de junta estanca, llena los huecos vacíos y ayuda a refrigerar la bomba. Es importante cambiar el aceite de la bomba con regularidad ya que la humedad del circuito de refrigeración vuelve a aparecer en la bomba y provoca la oxidación de esta. Además no existe estanqueidad entre las paletas y el estator y el agua evapora en la cámara de vacío.
Las bombas de doble efecto alcanzan presiones más bajas que con bombas de simple efecto. El tamaño de la bomba ha de ser el adecuado para el circuito. Una bomba demasiado grande puede hacer un vacío en muy poco tiempo, pero produce formación de hielo. Como que el hielo evapora muy lentamente, tenemos la impresión de que hemos obtenido el vacío deseado. Después de un cierto tiempo el hielo empezará a deshelar y evaporará, lo que aumenta la presión y en consecuencia encontraremos otra vez humedad en el circuito.  Con una bomba demasiado pequeña, el tiempo de evacuación será demasiado largo.

Como usar una bomba de vacío

En primer lugar se ha de comprobar el nivel de aceite antes del empleo, nos aseguraremos que el nivel de aceite está por encima de la línea marcada en el visor, de lo contrario rellenaremos, para esta operación utilizaremos aceites de refrigeración para bombas de vacío con grado de viscosidad 46 y para uso hidráulico mineral o sintético.  Quitaremos el tapón de entrada de aire y conectaremos dicho puerto para la manguera de vacío. Retiraremos el tapón de salida de aire y conectaremos la bomba a la red eléctrica. En caso necesario podríamos evacuar el aceite por un tapón que  incorporan la mayoría de bombas en la parte baja.