2.15> TERMOSTATOS

2.15.0 > INTRODUCCIN

Los termostatos y controladores se encargan de mantener valores de temperatura en los locales o zonas que queremos climatizar, teniendo capacidad suficiente para actuar en funcin del valor de medicin obtenido. Normalmente la actuacin que realizaremos es la conmutacin sobre un contacto elctrico al que nosotros daremos la funcin que ms nos interese. Las aplicaciones en climatizacin son muchas. Algunas de ellas llegan a afectar de forma importante al circuito frigorfico, pues es el elemento con el cual producimos la puesta en marcha y el paro de nuestro equipo.

TERMOSTATO

2.15.1 > CONCEPTOS BSICOS DE FUNCIONAMIENTO Para poder entender los controles de temperatura necesitamos conocer algunos conceptos fundamentales sobre regulacin, que nos sern tiles para saber cmo es el funcionamiento de cada termostato o elemento de regulacin.

Escala de regulacin: Los termostatos en su mayora disponen de una rueda graduada donde podemos variar el punto de consigna, teniendo una indicacin grfica de la temperatura a la que queremos llegar. Esta escala es variable dependiendo de la aplicacin de que se trate:

Escalas de temperaturas negativas. Utilizadas para controlar la temperatura en cmaras de conservacin y congelacin, desde -30C a +10C aproximadamente dependiendo del fabricante.

Termostatos con escala de temperaturas negativas

Termostato sin carcasa Termostato ambiente

Escalas de temperaturas positivas bajas. Utilizadas para controlar la temperatura de locales en los que exista presencia de personas, desde ms de 10C a menos de 35C aproximadamente, dependiendo del fabricante.

Termostatos con escala de temperaturas bajas

Termostato sin carcasa Termostato ambiente

Escalas de temperaturas positivas medias. Controlan temperaturas de preparacin de agua para aporte a circuitos de calefaccin a menos de 100C.

Termostatos con escala de temperaturas medias

Termostato con bulbo

ambiente Termostato con bulbo

para tubera Escalas de temperaturas positivas altas. Controlan temperaturas de humos, vapor u otros elementos a temperaturas a ms de 100C.

Termostatos con escala de temperaturas altas

Termostato sin carcasa Termostato con carcasa

Punto de consigna ( Setpoint): Es el valor que nosotros fijamos en el termostato (normalmente expresado en grados centgrados). Nos indica la referencia de temperatura que queremos alcanzar.

Termostatos con escala de temperaturas altas Tenemos una habitacin en la que queremos tener una temperatura de 20C, el punto de consigna sera por tanto 20C

Diferencial: Nos indica a qu distancia trmica mnima se puede localizar el punto de actuacin de paro y de marcha. Es una de las caractersticas ms importantes de un termostato. El diferencial siempre se establece sobre el punto de consigna. EJEMPLO de diferencial: En el termostato de una habitacin hemos marcado una temperatura de 18C (punto de consigna) que es el valor que nosotros queremos tener. Si tenemos un termostato con un diferencial de ms/menos 2C, quiere decir que el termostato actuar cuando detecte en nuestra habitacin temperatura superiores a 20C (18+2) o inferiores 16C (18-2). Algunos equipos permiten regular el diferencial, en otros el valor es fijo no permitiendo variacin alguna. A la hora de elegir el valor de diferencial de un termostato tenemos que tener presente cmo repercute el valor elegido sobre el circuito regulado.

Un valor alto (diferencial grande de varios grados centgrados) producira un margen de funcionamiento tan grande que podra no cumplir las condiciones de temperatura requeridas en el espacio que acondicionaremos.

Un valor bajo (diferencial pequeo de dcimas de grados centgrado) producira un sistema muy inestable. Esto quiere decir que el equipo regulado estara continuamente encendiendo y apagando en cuanto hubiera pequeas variaciones trmicas. Este sistema hace que los equipos sensibles a las arrancadas y paradas continuas puedan sufrir daos.

Inercia trmica: Es la tendencia natural que tienen los sistemas a mantenerse en el mismo estado en el que se encontraban. Si en un local estamos aportando calor, aunque el termostato mande la seal al elemento regulador para dejar de funcionar, en la mayora de los sistemas existentes la tendencia del local es la de aumentar un poco ms su temperatura. Antes de empezar a descender la temperatura, el aumento es debido a que la batera que se encarga del intercambio, aunque le cortemos el paso del fluido caloportador, el fluido que tiene dentro sigue teniendo una temperatura muy diferente al local, lo que permite que se produzca un intercambio trmico entre el local y la batera. Pasado un periodo corto de tiempo el fluido que se encuentra en el interior de la batera se equilibra con la temperatura del local, cesando el intercambio de energa entre los dos elementos. Esto se da especialmente en los circuitos donde tenemos equipos muy grandes para la climatizacin.

EJEMPLO inercia trmica: En la habitacin del ejemplo anterior las temperaturas a las que actuar el termostato vimos que iban desde 20C (18+2) a 16C (18-2). Aunque nosotros empecemos a aportar energa, el local tarda un tiempo en comenzar a modificar su tendencia, lo que hace que dependiendo del tamao de la mquina y del tipo de local tengamos un aumento del margen de temperaturas de funcionamiento. Si la inercia trmica es de 1 grado se sumara a los extremos obtenidos en el diferencial. Tenemos variaciones de temperatura para este local que iran desde 21C a 15C sobre una temperatura de consigna de 18C. Reduccin nocturna: Algunos termostatos incluyen la funcin de reduccin nocturna, que consiste en que el aparato de forma manual o automtica en las horas nocturnas realiza una variacin sobre el punto de consigna. La variacin puede ser hacia arriba del punto de consigna o hacia abajo, dependiendo de la temporada del ao en la que estemos. Este cambio tiene como finalidad el ahorro energtico que conseguimos al hacer que el equipo encargado de la produccin trmica llegue antes al punto de consigna. Esta variacin no es sustancialmente apreciable porque en verano, cuando dormimos, reducimos nuestra actividad al mximo necesitando menos refrigeracin para alcanzar un estado confortable y en invierno, durante la noche, estamos ms abrigados que el resto del da, con lo que no necesitamos una temperatura de consigna tan alta. EJEMPLO reduccin nocturna: Tenemos en verano como punto de consigna 22C, cuando entra la reduccin nocturna el punto de consigna pasa a ser 24C, y en invierno tenemos el mismo punto de consigna reducindose a 20C cuando entra la reduccin nocturna. Resistencia anticipadora: Es una resistencia que se utiliza en termostatos de dilatacin para adelantar el corte de stos. Evitan el retardo que supone el tiempo que tarda el metal en dilatarse por completo. Para su conexin los termostatos requieren un cable ms para alimentar a esta resistencia.

Termostato Todo - nada: Son termostatos cuyo funcionamiento consiste en abrir o cerrar un contacto. Este contacto se encarga de hacer funcionar o parar el equipo que se encarga de modificar las aportaciones trmicas.

Fases de funcionamiento normal

Fases de funcionamiento de perturbacin

Crono termostato: Es un termostato que cuenta con la posibilidad de programar la arrancada y parada del equipo. Surge de la unin de un termostato y un programador. Actualmente estos equipos son digitales, lo que nos permite una fcil programacin y visualizacin de los parmetros de programacin. Adems suelen contar con la funcin de termmetro indicndonos la temperatura alcanzada en cada momento.

Crono termostato totalmente programable con control de ventilacin y

actuacin en verano e invierno. Vaina para bulbo: Las vainas se utilizan para que el bulbo pueda estar en contacto lo ms directamente posible con el fluido trmico que queremos controlar. Tenemos la posibilidad de introducir vainas roscadas o vainas soldadas (denominadas tinteros o dedos de guante).

2.15.2 > DETECTORES DE TEMPERATURA POR DILATACIN Dentro de los termostatos todo-nada, que basan su funcionamiento en la dilatacin de una sustancia, tenemos varios tipos aunque todos funcionan de forma muy similar. Su funcionamiento consiste en que las variaciones de temperatura de un local dilatan una sustancia que se encuentra dentro del propio termostato, transmitiendo sta una orden de cambio a un pequeo interruptor que es el que nosotros utilizaremos para actuar sobre el equipo que modifica las aportaciones trmicas del local.

Dilatacin de slidos: la dilatacin de un metal provoca un desplazamiento que acciona un interruptor o un conmutador de micro-contactos. La diferencia de dilatacin de dos metales llamadas uniones bimetlicas permiten obtener una mayor sensibilidad. Estn compuestas por dos metales, con coeficientes de dilatacin muy diferentes soldados en toda su longitud. Una variacin de temperatura provoca una variacin de la curva, ya que las dilataciones de las dos caras no son las mismas. Los diferenciales obtenidos para la conmutacin van de ocho grados para la dilatacin de un slo metal o dilatacin lineal a los menos dos grados para las uniones bimetlicas o dilatacin curva.

Tres vistas de un mismo termostato que funciona por dilatacin de disco

Dilatacin de fluidos: Los detectores de dilatacin de fluidos llevan un fuelle de dilatacin que se rellena con un lquido de fuerte dilatacin, como el alcohol, petrleo, aceite. Las variaciones de temperatura del fluido contenido en el fuelle causan la dilatacin de todo el fuelle que produce la actuacin de un microinterruptor. Algoritmos propios de regulacin.

Dilatacin de vapor: Son muy semejantes a los de dilatacin de fluidos, pero se sustituye el fluido tradicional por un fluido voltil. ste, en condiciones de presin atmosfrica normal, es gaseoso, como el fren y el propano. La acumulacin del lquido se hace en un bulbo colocado en la zona en la que queremos medir la temperatura. ste, en funcin de la temperatura a la que se encuentre expuesto, producir la evaporacin de parte del lquido con el consiguiente aumento de presin que esto supone. Esta presin es transmitida hasta el fuelle por un fino tubo capilar. El fuelle, por efecto de la presin, se deforma haciendo que cambie de posicin un pequeo microinterruptor.

La parte ms caracterstica de este tipo de termostatos es el bulbo que, dependiendo de la utilidad que estemos dando al termostato, puede tener distintas formas. En la imagen siguiente podemos ver las formas ms comunes. Empezaremos su descripcin de izquierda a derecha indicando su aplicacin ms frecuente.

Primer bulbo. Utilizado en medicin de temperatura en el exterior de tuberas. Al ser grueso permite una mayor zona de contacto.

Segundo bulbo. Utilizado en medicin de temperatura en el interior de tuberas. Al ser corto y fino permite ser alojado en las vainas que se incrustan en el interior de las tuberas.

Tercer bulbo. Utilizado para medicin de temperaturas ambientes. El aire circula perfectamente entre las espiras que forman el bulbo, ofreciendo una gran superficie de contacto.

Cuarto bulbo. Utilizado para medir la temperatura de lquidos por inmersin directa en el propio fluido.

Quinto bulbo. No tiene un uso definido.

Distintos tipos de bulbos para distintas aplicaciones

Dilatacin de vapor

2.15.3 > CONTROLADORES DE TEMPERATURA ELECTRNICOS Las nuevas tecnologas aplicadas a los sistemas de control han posibilitado la creacin de nuevos equipos, que permiten controlar la temperatura a nuestro antojo. Estos sistemas, aunque mucho ms caros, permiten un nivel de regulacin casi ptimo.

Estos equipos de control requieren varios elementos para su funcionamiento:

Sonda: Es el elemento sensible a las modificaciones de temperatura y encargado de enviar esa modificacin al controlador. La sonda puede ser externa al termostato o integrada en l. Las temorresistencias son las sondas ms comunes. Su funcionamiento se basa en que las termorresistencias varan su valor de resistencia (oposicin al paso de electrones) en funcin a la temperatura.

Sonda de temperatura de agua

Controlador: Est compuesto por un circuito electrnico que, en funcin del valor de resistencia que detecte en la sonda, es capaz de decidir cmo actuar sobre el equipo controlado para que la temperatura llegue al punto de consigna elegido. La respuesta del controlador depender de los parmetros con los que el fabricante programe el equipo de control para responder a cada valor de resistencia recibido de la sonda. En algunos casos los parmetros del programa son accesibles para el instalador mediante la actuacin interna de potencimetros, puentes o microinterruptores.

Controlador electrnico

Actuador o equipo controlado: Es el elemento que se encarga de las aportaciones trmicas al local. Este equipo tiene que ser capaz de interpretar las seales que le enve el controlador. EJEMPLO: Tenemos un equipo de control para garantizar una temperatura estable en una habitacin. Conectamos el controlador para que la sonda comience a hacer lecturas de la temperatura que tenemos en el ambiente. En este caso el valor de resistencia le indica al controlador que la temperatura no es la deseada, el controlador enva una seal al actuador para que corrija la temperatura hasta llegar a la temperatura que marcamos en consigna.

Vlvula de paso de agua

2.15.4 > TIPOS DE CONTROLADORES ELECTRNICOS Dentro de estos controladores tenemos diversas posibilidades, pues debido a su demanda se han creado controladores especficos para las aplicaciones ms usuales. Cada uno de los elementos que a continuacin se detallan son un tipo de controlador de uso habitual en las instalaciones. En relacin con los termostatos convencionales estos controladores son mucho ms caros, siendo ms caros cuanto ms sofisticado es el sistema elegido, aunque en todos ellos las caractersticas de la regulacin conseguida nos aporta un importante ahorro a largo plazo.

Placa electrnica de un controlador

Controlador "Todo-nada": Es el controlador ms sencillo. Solamente es capaz de encender o apagar el actuador (o funciona a 0% o al 100%) y no dispone de posiciones intermedias. Su funcionamiento es muy similar a los termostatos de dilatacin. El nico beneficio que obtenemos frente a stos es que suelen permitir que regulemos fcilmente los parmetros de la actuacin, como el diferencial, temporizaciones para el arranque o el paro, etc. EJEMPLO: Tenemos una temperatura de consigna de 10C y queremos 22C. Cuando la temperatura llegue al punto de consigna el termostato para el funcionamiento del equipo que aporta la energa al local.

Microinterruptores de regulacin de un

controlador todo- nada Controlador proporcional: Estos controladores son muy especiales, pues no abren o cierran un contacto simplemente, sino que son capaces de responder con una seal que es proporcional a la diferencia entre la temperatura que queremos tener y la que realmente tenemos. Este tipo de controladores tienen que ir asociados a equipos que permiten este tipo de regulacin. Tienen un error permanente que se traduce en que el equipo controlado funciona en un primer momento al 100% de su capacidad, pero, segn se acerca al punto de consigna, va bajando su funcionamiento, parando cuando llega al punto de consigna. Este sistema tiene un gran problema y es que, en un primer momento, la variacin de temperatura que conseguimos en el local que queremos climatizar se modifica muy rpido porque el equipo controlado est funcionando al 100%, pero cuando la temperatura se empieza a acercar al punto de consigna el nivel de funcionamiento es tan bajo (menor al 10%) que no llegamos a alcanzar la temperatura deseada.

Ejemplo de razonamiento: El funcionamiento de este controlador es muy similar a como funcionara el sistema de llenado de un depsito (una cisterna de W.C. tambin funciona igual). La secuencia sera la siguiente: cuando el depsito esta vaco la boya que cierra el paso est completamente abierta, pero segn el depsito se va llenando la boya va cerrando proporcionalmente el nivel alcanzado. Cuando el nivel es muy alto el paso del caudal de agua es muy pequeo, tardando mucho tiempo en alcanzar el nivel deseado.

Ejemplo real: Tenemos una temperatura de consigna de 22C y la temperatura del local son 12C (queremos calentarlo por tanto 10C) y disponemos de un equipo productor de calor que permite la conexin de este tipo de termostato. Nada ms conectar el equipo el termostato detecta que la temperatura est muy lejos de la de consigna y le manda orden de funcionar al 100% de sus posibilidades. Pasado un corto espacio de tiempo la temperatura aument 2.5C (llegando a 14.5C ) y el termostato manda al equipo que funcione un 25% menos. Para conseguir el mismo nivel de cambio de temperatura necesitamos ahora ms tiempo porque el equipo funciona a un porcentaje ms bajo. Pasado un tiempo la temperatura ha aumentado otros 2.5C (llegando a 17C). Como hemos subido la temperatura la mitad de los 10C que nos hacan falta el equipo ha recibido la seal del termostato de funcionar al 50%. Funcionara por tanto de forma proporcional: por cada 1C que sube la temperatura el equipo baja su funcionamiento un 10% hasta que llegue a la temperatura de consigna. El problema es que cuando estamos muy cerca de la temperatura deseada funciona a un nivel tan bajo que no termina nunca de llegar a la temperatura que queremos.

Fases de funcionamiento normal

Fases de funcionamiento perturbacin

Controlador "proporcionales + integrales": Los termostatos proporcionales son poco precisos por el sistema de funcionamiento, mantenindose siempre un error de funcionamiento entre la temperatura demandada y la conseguida. Para solucionar el problema de error permanente que observamos en los termostatos proporcionales, algunos ms sofisticados incorporan la funcin de integral, que complementa el funcionamiento de los termostatos proporcionales. Estos controladores se denominan P+I, su funcionamiento consiste en que el termostato regula de forma proporcional hasta que se acerca al punto de consigna, momento en el que entra en funcionamiento el sistema integral que permite que el funcionamiento del equipo sea ms exacto. Para conseguir esto el control integral calcula cmo se est modificando la temperatura y, si detecta que el porcentaje de funcionamiento que est mandando no consigue que la temperatura se ajuste a la de consigna, la funcin integral toma el mando enviando seales al actuador para que corrija su funcionamiento.

Fases de funcionamiento normal

Fases de funcionamiento perturbacin

Controlador proporcionales + integrales + derivativo: Los controladores anteriores P+I siguen teniendo problemas de funcionamiento cuando se producen modificaciones bruscas en la temperatura del local, pues la respuesta es muy lenta para volver nuevamente al punto de consigna. Para resolver este problema se aade una funcin ms a estos controladores. Esta funcin es la derivativa. La funcin derivativa sera la encargada de comenzar la regulacin, funcionando prcticamente como un todo - nada consigue cambiar rpidamente la temperatura del local. Cuando la temperatura se aproxima a la zona de confort el controlador derivativo da paso al controlador proporcional que se hace cargo de la regulacin, hasta que nos aproximamos a la temperatura de consigna. Entonces el proporcional dejara paso al controlador integral. La funcin derivativa es muy inexacta, pues produce variaciones bruscas en la temperatura, por lo que siempre acompaa a alguna actuacin, no siendo vlida en solitario para la regulacin. EJEMPLO: Tenemos un local que se encuentra a la temperatura de consigna pero alguien abre una ventana. Ante una demanda puntual de estas caractersticas el controlador derivativo entra en funcionamiento para compensar la prdida trmica que se produce por la ventana. Cuando se cierra la ventana la temperatura empieza a corregirse dejando paso la funcin derivativa a la funcin proporcional y cuando ya estamos llegando al punto de consigna la funcin proporcional deja paso a la integral para que el valor obtenido sea exactamente el que marcamos como punto de consigna. Algoritmos de control: Los controladores que funcionan por algoritmos de control son equipos que vienen de fbrica cargados con una serie de programas de respuestas ya predeterminados por el fabricante ante unas condiciones concretas de demanda trmica. Estos programas de respuestas no obedecen a ninguno de los funcionamientos antes vistos, son especficos de cada fabricante y modelo, consiguiendo una calidad de regulacin muy buena en la mayora de los casos.

Controladores Auto adaptativos: Es el sistema de regulacin ms complejo que existe en la actualidad. Un procesador memoriza cmo repercuten las regulaciones que hace sobre la temperatura ambiente. Memorizando estos datos conseguimos que el controlador mejore su funcionamiento aprendiendo para la prxima ocasin en la que que vuelvan a producirse unas caractersticas de funcionamiento semejantes. Reducen en gran medida los tiempos de llegada a la temperatura de consigna.

2.15.5 > TIPOS TERMOSTATOS SEGN SU APLICACIN La manera ms frecuente de denominar a los termostatos es por la funcin que cumplen dentro de la instalacin, aqu vemos algunas de las ms usuales.

Termostatos ambiente: Se utilizan para controlar la temperatura en el ambiente de un local. Al encontrarse a la vista son discretos y estticamente agradables. Son los ms utilizados, en algunos de ellos nos podemos encontrar que, dependiendo del tipo de equipo que controlen, pueden disponer de controles adicionales como un control de ventilacin que permite seleccionar la velocidad del ventilador. La zona sensora no es visible, encontrndose en el interior del termostato. Para que el aire entre en contacto con la zona sensora disponen de rendijas de paso del aire.

Termostato conmutador

sencillo

Termostato con encendido o apagado y el

indicador.

Termostato con posicin fro, calor

o apagado para cambio de temporada

Termostato con posicin fro,

calor o apagado y dos velocidades

Termostato con tres velocidades

de ventilacin

Termostatos inmersin: Se utilizan para controlar la temperatura de fluidos caloportadores (fluidos con los que transportamos el calor desde el punto de produccin al punto que trataremos trmicamente ). Suelen instalarse en el interior de equipos o en salas de mquinas, lo que hace que su esttica no sea muy tosca. Se caracterizan por disponer de un bulbo que es el elemento sensible que se encarga de llevar el valor medido desde el punto de medicin hasta el termostato mediante un fino tubo capilar. Este tipo de termostato lo podemos encontrar incluso sin carcasa, constando nicamente de una escala graduada.

Termostato sin carcasa

Termostato de capilar corto

Termostato con bulbo y capilar

para mucha separacin

Termostato estanco a las salpicaduras

Termostato cuyo bulbo es un

arroyamiento de capilar

Termostatos de contacto: Se colocan en contacto con el elemento cuya temperatura queremos controlar. Se utilizan para medir la temperatura exterior de las tuberas o la temperatura interior del fluido mediante un tintero instalado en la tubera. En este tintero introducimos la vaina del termostato.

Termostato de tubera, con el

muelle de sujecin

Termostato tubera. La zona

sensora es la parte trasera

Termostato de vaina. La vaina es la zona sensible

Termostato de vaina. Se coloca

en tuberas directamente

Termostato sin capilar. El bulbo se coloca en la zona que mediremos.

Termostatos digitales: Se utilizan frecuentemente este tipo de termostatos cuando nos interesa conocer la temperatura del fluido controlado o del ambiente, pues estos termostatos ofrecen siempre la funcin de termmetro digital. La calidad de medicin suele ser muy alta, siendo su aplicacin ms extendida la instalacin en cmaras frigorficas. La sonda de temperatura es una termorresistencia, que se conecta elctricamente mediante cable telefnico. Este tipo de sonda permite importantes distancias entre el termostato y la sonda.

Termostato digital para refrigeracin. Incluye

funciones como la temporizacin de arrancada.

Sondas opcionales para medicin de temperatura de

conductos.

2.15.6 > CONEXIONADO DE TERMOSTATOS

Termostato que funciona como conmutador

En el conexionado de los termostatos hay tantas posibilidades como distintos termostatos existen en el mercado. Aqu mostramos las conexiones ms habituales. Tengamos presente que cada fabricante suele tener unas caractersticas de conexionado. A continuacin tenemos varios esquemas sencillos de termostatos para distintos tipos de aplicaciones. 2.15.7 > CONEXIONADO DE CONTROLADORES En los controladores no existen pautas genricas para su conexionado, siendo necesario consultar a cada fabricante el mejor modo de realizarlo. De forma genrica todos los controladores dispondrn de:

- Una entrada para la sonda, de seccin muy fina similar al cable telefnico. En algunos casos incorporan la sonda en su interior y no tienen conexin para sondas externas ( dos cables )

- Una entrada para la alimentacin elctrica del propio equipo siendo posible encontrar equipos alimentados a 220v o a 24v de corriente alterna ( dos cables ms tierra, el tierra en estos equipos es muy importante, pues algunos equipos lo toman como referencia de potencial cero voltios).

- Una salida para mandar seal al equipo controlado, siendo necesarios tres cables para poder mandar seales de apertura o cierre, segn sea necesario.

2.16> SEPARADORES DE ACEITE

2.16.0 > INTRODUCCIN

En los equipos frigorficos el rgano que tiene un mayor trabajo mecnico es el compresor y requiere una continua lubricacin. El aceite, que no debera salir del compresor, en algunos ocasiones se escapa hacia el resto del circuito, lo cual puede ser muy peligroso, como veremos a continuacin. Estas posibilidades aumentan en gran medida en equipos de cierta edad y con muchas horas de trabajo.

SEPARADOR DE ACEITE INDUSTRIAL

2.16.1 > MIGRACIN DE ACEITE El movimiento del aceite es normal y se produce en todos los compresores de los circuitos frigorficos, desde una nevera domstica, un aparato de aire acondicionado, o una mquina industrial.

A este movimiento del aceite por el circuito frigorfico se le denomina migracin de aceite. Se denomina as porque el aceite hace un recorrido cclico por el circuito volviendo nuevamente al compresor. Mientras la migracin de aceite se mantiene dentro de unos parmetros normales no se hace necesario tomar ninguna medida.

Hay varias causas que provocan la migracin de aceite:

Causa 1: El compresor necesita tener lubricada la zona de compresin ya sean pistones o cualquier otro elemento de compresin. Con el paso del tiempo se crean holguras, que permiten que el compresor impulse con el refrigerante parte del aceite que lubricaba la zona de compresin.

Solucin: Este problema es difcil de solucionar siendo necesario retirar las piezas desgastadas sustituyndolas por otras. En algunos casos, como en los compresores alternativos, la zona de desgaste de los pistones es recambiable (camisas y aros de desgaste o segmentos). Siempre en estos casos es recomendable montar un separador de aceite.

Causa 2: La miscibilidad del aceite con los refrigerantes que poseen tomos de cloro, pues el cloro tiende a absorber el aceite. Esta caracterstica se ve afectada por la temperatura del refrigerante, de forma que cuanto ms fro est el aceite mayor es la posibilidad de mezcla. Esto se produce sobre todo en maquinaria frigorfica que funciona como bomba de calor y maquinaria frigorfica que permanece en modo fro todo el ao atendiendo salas de ordenadores, cmaras frigorficas, etc.

Solucin: Para evitar este problema es suficiente con calentar el aceite cuando la mquina est parada, que es el momento que ms fcilmente se produce la mezcla de aceite y refrigerante. El calentamiento se realiza con una resistencia llamada de crter porque se aloja en el crter del compresor para mantener ste caliente.

Causa 3: Algunos compresores especialmente los ms pequeos se lubrican por salpicadura, que consiste en que alguna parte mvil del compresor salpica aceite a todas las partes mviles. Este sistema produce pequeas gotas que son arrastradas con el refrigerante.

Solucin: Montar un separador de aceite.

Causa 4: En algunas instalaciones la distancia entre las partes que componen el circuito frigorfico estn muy distantes, haciendo difcil el retorno del aceite. Esto es especialmente peligroso cuando tenemos el compresor en un punto ms elevado que el evaporador, pues el aceite para volver a subir nuevamente al compresor tiene que ir resbalando por las tuberas lentamente.

Solucin: Todos los fabricantes de maquinaria en sus normas de instalacin indican a partir de qu distancia es necesario instalar sifones en la tubera ascendente para funcionar a modo de descansos intermedios para el aceite, facilitando as el recorrido hacia el compresor.

2.16.2 > DAOS PRODUCIDOS Los daos producidos normalmente por el aceite son variados, dependiendo de la cantidad de aceite que lleguemos a perder.

Golpe de lquido. Consiste en la entrada de aceite dentro del elemento de compresin que, al no poder evacuarlo hacia la zona de compresin, provoca la rotura de las partes mviles. Es especialmente peligroso para los compresores alternativos que llegan a partir las bielas de los pistones. Algunos compresores tipo scroll tienen una seguridad que, en caso de llegada de lquido a la zona de compresin, permiten su circulacin sin producir daos.

Inundacin de otras partes del circuito frigorfico. En todos los circuitos hay zonas que por su posicin mas baja o su forma son los elegidos por el aceite para acumularse. Si la acumulacin se produce en las bateras de intercambio se produce su inutilizacin desequilibrando el funcionamiento del equipo. Ejemplo: si disminuimos la superficie del evaporador enfriaremos menos el local que queremos climatizar.

Falta de lubricacin. Si tenemos una prdida constante de aceite hacia el circuito llega un momento en el que no disponemos de cantidad de aceite suficiente para la lubricacin de los rganos internos del compresor, llegndose a producir por esta falta de lubricante el desgaste de las partes que se encuentran en friccin constante e incluso su agarrotamiento por exceso de calentamiento. 2.16.3 > CONCEPTOS BSICOS DE FUNCIONAMIENTO

MONTAJE DEL SEPARADOR DE ACEITE

Los separadores de aceite se encargan de recuperar la mayor cantidad posible de aceite atrapando las partculas de aceite que son arrastradas junto al refrigerante hacia el circuito. Estas partculas las llevan al compresor, que es donde realmente son tiles.

Evitan que se pierda el aceite lubricante por las tuberas del sistema obligndole a permanecer en el compresor garantizando as el correcto lubricado de los elementos que lo necesitan.

Depende del tipo de refrigerante es necesario o no su montaje. En ejemplos como R-12 no era necesario, con amoniaco es imprescindible y en R-22 es recomendable sobre todo en bajas temperaturas.

Se coloca en la descarga del compresor lo ms cercano posible a ste.

El funcionamiento del separador consta de varios pasos que son:

Producimos un brusco golpe con las paredes de ste, desprendindose parte del aceite que acompaa al refrigerante. Al entrar en la cavidad del propio recipiente el gas pierde velocidad perdiendo la capacidad de arrastrar el aceite.

Producimos cambios bruscos en la direccin de circulacin del refrigerante hacindole pasar despus por un filtro de malla, al cual se quedan pegadas las finas gotas de aceite que escapan del compresor. Las finas gotas que quedan pegadas al filtro van escurriendo por su propio peso hasta llegar al fondo del depsito. Una vez el aceite ha sido recogido solamente necesitamos enviarlo al crter del compresor. Para mandar el aceite existen dos formas posibles:

Vaciado manual: Consiste en una vlvula que debe ser abierta cuando a travs del visor del nivel de aceite acumulado veamos que es necesario su actuacin. El propio refrigerante a alta presin empuja el aceite hacia el crter pues ste se encuentra a baja presin

Vaciado automtico: Mediante una boya que acta cuando el nivel es alto abriendo el paso de aceite hacia el crter, siendo el aceite impulsado por la presin del refrigerante.

Seccin interna de funcionamiento: Separador de

aceite industrial

2.16.4 > REPOSICIN DE ACEITE AL CIRCUITO

En algunas ocasiones el aceite se pierde por fugas en el circuito. En esos casos es necesario volver a introducir ms aceite en el circuito, encontrndonos con la dificultad de como hacerlo, pues el circuito es hermtico y se encuentra en sobrepresin.

Las indicaciones que hacemos son para compresores alternativos por ser los ms extendidos, siempre que cumplan la condicin de que posean visor de lquido (pequea mirilla a la altura del crter que permite ver el nivel de aceite). Existen varias formas de introducir el aceite dentro del compresor siendo las ms normales las indicadas a continuacin:

Introduccin directa en el compresor. Consiste en retirar el compresor del circuito frigorfico e introducir el aceite por la aspiracin del mismo. Permite eliminar el resto del aceite que queda en el compresor para poder introducir la cantidad justa, pero requiere tirar el refrigerante y volver a cargar la mquina.

Introduccin por aspiracin del propio compresor. Casi todos los circuitos poseen alguna vlvula antes de la aspiracin del compresor. Si la cerramos y mantenemos funcionando el compresor ste crea el vaco suficiente para poder absorber el aceite mediante un latiguillo de carga conectado al obs de carga en baja presin.

Introduccin por bomba de aceite. Es una bomba similar a las de bicicleta pero preparada especialmente para absorber el aceite por la manguera y bombearlo por un latiguillo que se conecta en la parte alta de la misma. En este caso nosotros tenemos que comprimir el aceite para que tenga ms presin que la existente en el circuito frigorfico.

CIRCUITO FRIGORFICO CON SEPARADOR DE ACEITE

2.17> TUBERA FRIGORFICA

2.17.0 > INTRODUCCIN

El tubo utilizado en las instalaciones de aire acondicionado es distinto al utilizado en otro tipo de instalaciones, como pueden ser las de fontanera. Los dimetros de comercializacin de unas y otras tambin es distinto, siendo las de fontanera en milmetros y la tubera frigorfica en pulgadas. Aunque entre algunas tuberas hay coincidencia no se deben utilizar para refrigeracin tubos de fontanera, pues no cumplen las condiciones impuestas para su utilizacin. Tampoco se deben mezclar distintos materiales en una misma instalacin.

2.17.1 > CARACTERSTICAS DE LOS TUBOS Lo primero que notaremos cuando trabajemos con estos tubos es que se sirven limpios de impurezas, precintados y con tapones en los dos extremos para que conserven la deshidratacin a la que se le somete en fabrica a estos tubos.

CARACTERSTICAS GENERALES ESTIRADO RECOCIDO Peso especifico (kg/dm) 8.9 8.9 Temperatura de fusin (C) 1083 1083 Calor especifico 0.092 0.092 Temperatura de recocido (C) - 500 Temperatura de forja (C) 750-900 750-900 Alargamiento (%) 3 a 5 28 a 30

2.17.2 > PRESENTACIN El tubo se presenta en dos formatos posibles en tubo o en barra.

El que va en rollos se denomina recocido, esta clase de tubo permite ser doblado y suele venir en rollos de 25m. Estos tubos no deben estirarse o curvarse ms de lo necesario ya que se endurecer. El que va en barras se denomina estirado, no tiene ductilidad por lo tanto no se puede doblar, se utiliza slo en tramos rectos.

Los dimetros de tubo que se emplean en refrigeracin, otra diferencia importante son las medidas exteriores que en los tubos para refrigeracin esta estandarizado su uso en medidas inglesas es decir en pulgadas y mltiplos de las mismas, en las siguientes tablas podemos ver la equivalencia de medidas que tendramos entre pulgadas y milmetros.

2.17.3 > LNEAS PRECARGADAS Aunque hoy en da no se utilizan apenas, podemos encontrar gran cantidad de mquinas montadas con el sistema de lneas precargadas. Este sistema intentaba facilitar el montaje de los equipos partidos tipo split. Como el principal problema en las instalaciones es la interconexin de las dos unidades, salieron al mercado unos rollos de tuberas que venan aisladas, cargas de refrigerante (para que no hiciera falta hacer vaco a las lneas) y con las tuercas montadas y el abocinado realizado, de tal manera que solamente era necesario conectar las tuberas a las unidades y por una cuchilla interna al apretar las ultimas vueltas se pinchaban las tuberas quedando el circuito perfectamente cargado y conectado.

El principal problema era que los rollos venan en distintas medidas y difcilmente venan justos para las distintas instalaciones. A veces sobraba mucho tubo y la nica opcin era dejarlo enrollado junto a la condensadora. Este inconveniente hizo que el sistema se dejara de utilizar casi por completo y hoy lo nico similar que podemos encontrar son rollos de tubera que vienen aislados, pero sin cargar ni abocinar para que se pueda adaptar a cualquier instalacin.

2.18> ACEITE

2.18.0 > INTRODUCCIN

El componente del circuito frigorfico que ms trabajo realiza es el compresor. Es el elemento encargado de transformar la energa de tipo convencional en energa de movimiento, pero siempre que producimos un cambio en el tipo de energa se generan prdidas, que en el caso del compresor son debidas al rozamiento de sus elementos internos encargados de la compresin. Cuando tenemos piezas que estn constantemente rozndose entre ellas debemos refrigerarlas convenientemente, pues de lo contrario podran llegar a sufrir dos tipos de averas:

Por exceso de calentamiento: Debido a esta causa puede que se dilaten las piezas que se encuentran en movimiento, llegando a quedar atascadas en su recorrido alguna de las partes mviles. Cuando esto ocurre se dice que el compresor ha quedado agarrotado. El agarrotamiento suele ser irreversible, aunque en algunas ocasiones puede llegar a funcionar nuevamente cuando se enfra.

Por falta de lubricante entre los rganos en movimiento: Esto hace que los rganos se rocen directamente llegando a sufrir desgastes entre los elementos en contacto que se traducirn con el tiempo en holguras que producen ruidos excesivos y en definitiva la imposibilidad de que el compresor pueda comprimir. El desgaste solamente puede solucionarse cambiando los elementos desgastados.

2.18.1 > SISTEMAS DE LUBRICACIN Por salpicadura: Consiste en que alguno de los rganos en movimiento del compresor (normalmente el pie de biela) se introduce en el aceite del crter (parte baja) salpicando el interior del compresor. Este sistema solamente es vlido para compresores muy pequeos.

Por bomba de aceite: En compresores grandes la lubricacin de los rganos internos es compleja, siendo necesaria una bomba especfica para inyectar el aceite en todos los puntos con posibilidad de rozamiento. La bomba de aceite aspira el aceite del crter del compresor y lo reparte por la galera de conductos que el fabricante traz en todas las zonas con friccin del compresor. La bomba de aceite suele ir siempre integrada en la parte trasera del compresor, conectada al eje del motor del propio compresor del que toma la fuerza para su movimiento de comprensin del aceite y por el que introduce el aceite para que llegue a los cojinetes y a los pies de las bielas, quedando estos as perfectamente lubricados.

Recorrido del aceite por el interior de un compresor alternativo

2.18.2 > TIPOS DE ACEITES

Aceite mineral: Se emplean con los CFC y HCFC, son muy miscibles y poco higroscpicos. No son miscibles con los nuevos refrigerantes, ya que stos arrastran el aceite y se acumula en el evaporador.

Poli-Alquil-Glicol ( P.A.G.): Se emplea con los HFC, es muy higroscpico, se oxida en exposicin con el aire. No se puede mezclar con mineral y se debe mantener en recipientes hermticos. Se usa casi exclusivamente en automocin.

Poliol-Ester (Base Ester): Se puede mezclar con todos los refrigerantes (CFC, HCFC, HFC), y tambin con el aceite mineral si no supera el 1% de ste en la instalacin y si se emplea HFC. Si se emplea HCFC se puede mezclar mineral y base Ester al 50%-50%. No es tan higroscpico como el PAG, pero lo es ms que el mineral.

2.18.3 > MIGRACIN DE ACEITE El movimiento del aceite se da por todo el circuito, pues el aceite acompaa al gas en su recorrido. El recorrido del aceite por el circuito, al igual que el gas refrigerante, debe ser cclico. Quiere decir que todo lo que parte del compresor debe de volver a l. Es frecuente que por el tipo de instalacin de los elementos del circuito frigorfico se produzcan zonas donde se acumule el aceite. Esta acumulacin es muy peligrosa por varias razones:

Si el aceite se acumula en otras partes distintas del crter del compresor, corremos el riesgo de que exista una deficiencia de aceite en el propio compresor. Ejemplo: Si el compresor tiene 33 cl de aceite y migra la mitad del aceite puede ocurrir que los 15 cl que quedan en el crter del compresor no sean suficientes. La zona donde se acumula el aceite ve su funcionamiento afectado. Ejemplo: Si el aceite se queda en alguna de las bateras stas dejan de funcionar correctamente, pues todo el tubo que est ocupado por aceite no puede ser usado por el refrigerante para cambiar de estado.

2.18.4 > SIFONES EN LNEAS Para facilitar el retorno especialmente en los equipos que tienen mucha distancia entre el evaporador y el condensador se utilizan sifones colocados en las lneas. Son especialmente necesarios cuando el compresor se encuentra a mayor altura que el evaporador. Al producirse la comprensin el aceite sale hacia el condensador, viajando hacia el evaporador del cual es difcil volver por encontrase con un gran desnivel. En la actualidad hay fabricantes que no recomiendan la instalacin de sifones por ser innecesarios para sus mquinas. La mejor forma de saber si son necesarios o no es consultar al fabricante. 2.18.5 > RESISTENCIA DE CARTER La resistencia de crter es el elemento encargado de evitar que el refrigerante y el aceite se mezclen. Cuando el aceite est fro tiende a mezclarse con el refrigerante, con la resistencia de crter calentamos el aceite que se encuentra en el crter del compresor, evitando que se mezclen los dos elementos.

La resistencia de crter que utilizamos puede ser de dos tipos:

De superficie. Consiste en una abrazadera sin fin que es capaz de englobar el permetro del compresor y que en su interior consta de un cable trmico que al enchufarlo calienta la superficie exterior del compresor. Se utiliza en compresores muy pequeos.

Interna. Consiste en una resistencia que se aloja en el interior del bloque que forma el compresor, pero no tiene contacto directo con lo que queremos calentar, pues lo que calentamos es el cuerpo externo del compresor en la zona del crter. Este sistema tiene un gran defecto y es que cuando una resistencia se rompe es normal que se dilate quedndose la resistencia agarrotada en el interior del alojamiento del crter dispuesto a tal efecto.

2.18.6 > VISOR DEL NIVEL DE ACEITE El visor de nivel de aceite nos permite controlar la cantidad que tenemos en el crter. El visor consiste en un cristal que mediante una junta y tornillera va fijado al bloque del compresor. El nivel de aceite debe llenar entre la mitad y tres cuartos del visor.

En los compresores de pequeo y mediano tamao no disponemos de visor, siendo su presencia muy habitual en compresores semi-hermticos de gran potencia.

2.18.7 > CARACTERSTICAS Los aceites para refrigeracin deben estar deshidratados, soportar temperaturas fras y no debe descomponerse en condiciones normales de funcionamiento.

Viscosidad: Es la resistencia que fluye por un sitio. Si es viscoso, es que es muy denso el aceite y si tiene poca viscosidad es muy fluido.

Se mide en grados Engler y se suele acompaar la temperatura del aceite y el tiempo que tarda en fluir por el equipo de medicin Engler. Otra medida es la ISO VG que tiene una escala del 2 hasta el 100. Para refrigeracin se emplean aceites con poca viscosidad.

Punto de congelacin: Es la temperatura a la cual el aceite deja de fluir, se solidifica. Minerales = 50C

Alquibencnicos, base Ester = 100C

Carbonizacin: Es el punto de inflamacin y combustin del aceite.

Al soportar temperaturas elevadas el aceite se ennegrece y se carboniza, la temperatura de carbonizacin es entre 120 130C.

Punto de flucolacin: Es la temperatura a la cual aparecen granos de cera en el aceite, mezclado con refrigerante. Esta temperatura es ms baja que la de congelacin. Al subir la temperatura el aceite ya no se puede reutilizar.

ndice de neutralizacin: Cuando los aceites se mezclan con agua u oxgeno suelen crear cidos. Este ndice nos indica la cantidad de cido que es capaz de crear. Es mejor cuanto menor es este ndice.

Rigidez dielctrica: Es la resistencia elctrica del aceite, suele ser de 25 Kv.

EJEMPLO de caractersticas del SUNISO 365:

Viscosidad: SSU 37,8 150" ndice de neutralizacin: 0,1 Rigidez dielctrica: 25 Kv

2.19> OTROS ELEMENTOS

2.19.0 > INTRODUCCIN

Existen en los circuitos frigorficos algunos elementos que es necesario que sepamos de su existencia, pues influyen significativamente en el funcionamiento de todo el sistema, aunque no son de uso frecuente en instalaciones de pequea potencia.

ESQUEMAS DE VLVULAS PARA

DIVERSOS FINES

2.19.1 > VLVULAS DE CONTROL DE ASPIRACIN (KVL)

vlvula KVL

Este tipo de vlvulas regula la presin de aspiracin del compresor cuando sta supera ciertos valores que podran sobrecargar el compresor.

Normalmente se calculan los compresores para que trabajen a rgimen. En el momento en que se pone en marcha por primera vez introducimos una carga trmica muy grande o sale de un desescarche. La vlvula de expansin se abre a tope para poder regar el evaporador. ste, al estar caliente, produce la total evaporacin del refrigerante aumentando la presin de evaporacin. Si esta sobrepresin se prolonga se disparara el protector trmico del compresor.

Con la vlvula KVL podemos evitar que al compresor le llegue tanta presin de aspiracin en las arrancadas limitando la presin.

Por ejemplo, en una instalacin con R-22 si la cmara tiene 20C la presin de aspiracin sera de 5 bar. Esta presin es elevada para el tipo de compresor que tenemos instalado. Entonces, con la ayuda de un manmetro, regulamos la vlvula para tener una presin mxima de evaporacin de 2 bar.

La vlvula, mientras tenga una presin superior a 2 bar, ir cerrando para limitarla. En el momento en que la mquina trabaje a rgimen y consigamos una presin inferior a 2 bar la vlvula no acta.

Se debe instalar lo ms cercano posible del compresor.

2.19.2 > VLVULAS DE CONTROL DE CONDENSACIN (KVR KVD)

vlvula KVR

La vlvula KVR se coloca a la salida del condensador para aumentar la presin de condensacin cerrando el paso de refrigerante.

Hasta que no alcanza la presin a la cual la hemos ajustado no abre y por lo tanto llenamos el condensador de lquido hacindolo ms pequeo.

De esta manera aumentamos la presin pero tambin dejamos el caldern sin presin. Para evitar esto, se coloca tambin junto a sta una KVD que inyecta gas caliente al caldern.

Normalmente mantiene 1 bar por debajo de la presin de la lnea de lquido.

Las KVD se usan tambin para aumentar la presin de alta comunicando la alta con la baja para aumentar la presin de descarga.

En verano no acta ninguna de las dos vlvulas.

Esquema de montaje

2.19.3 > VLVULAS DE CONTROL DE EVAPORACIN (KVP) Se coloca en la lnea de aspiracin justo despus del evaporador para regular la presin de evaporacin.

Se utiliza normalmente en el caso que tengamos un compresor con varios evaporadores y en stos queramos conseguir temperaturas diferentes.

La vlvula regula el paso de refrigerante para conseguir la presin correspondiente a la temperatura que quedamos conseguir en la cmara aunque el compresor aspire por debajo de sta.

Por ejemplo si el compresor aspira a 0,6bar la vlvula la regulamos a 2,5bar para conseguir la temperatura deseada en el recinto a enfriar.

Tambin se utiliza en los casos en que el compresor es de mayor potencia que los evaporadores, de esta manera podemos conseguir en el evaporador la presin adecuada para conseguir la temperatura deseada en la cmara.

Esquema de montaje

Si tenemos varias cmaras conectadas en la misma lnea de aspiracin, han de llevar una antirretorno cada una, ya que si una de ellas para por temperatura se quedara a menor presin que las dems. Entonces las dems que s funcionan enviaran el gas a la cmara que est parada. Este gas se acumula y se condensa provocando en el momento de la arrancada golpes de lquido en el compresor.

El tornillo de regulacin de estas vlvulas opone una resistencia al paso del refrigerante desde 0,5 hasta 5 bar.

Estas vlvulas son tiles para ajustar el D t en las cmaras con producto fresco.

Es igual que la KVR pero trabajan en un margen diferente de presiones.

SQUEMA DE VLVULA

2.19.4 > VLVULAS PRESOSTTICAS Se emplean para controlar la presin de condensacin en los condensadores de agua.

Se conecta a la presin de alta y abre o cierra la vlvula dependiendo de sta.

La presin se controla con el tornillo de manera que cuando la instalacin est parada ha de cortar el agua.

SQUEMA DE VLVULA

2.19.5 > INTERCAMBIADOR DE CALOR Los intercambiadores de calor se empleaban mayoritariamente en R-12 y R-502 ya que aumentbamos considerablemente su rendimiento.

El intercambiador simplemente pone en contacto la tubera de aspiracin y la de lquido a contracorriente de manera que incrementamos el recalentamiento y el subenfriamiento.

Con los gases antes mencionados se incrementaba el rendimiento sin elevar demasiado la temperatura de descarga cosa que no pasa por ejemplo con el R-22.

Va colocado lo ms cerca posible del evaporador , la lnea de lquido se asla una vez pasado el intercambiador. El condensador se sobredimensiona.

En los sistemas con capilar se provoca un intercambio entre la lnea de lquido y la aspiracin para evitar que el gas se expansione antes de llegar al evaporador.

Forma externa del intercambiador

Esquema de montaje

2.15> TERMOSTATOS2.16> SEPARADORES DE ACEITE2.17> TUBERA FRIGORFICA2.18> ACEITE2.19> OTROS ELEMENTOS