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Mejorar los sistemas de refrigeración y aire acondicionado mediante la alteración de un parámetro técnico para perfeccionar sus características ambientales
JORDY ISRAEL MELO PULECIO
PROFESOR:
EDGAR ROJAS
MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÒN Y AIRE ACONDICIONADO
SENA
VILLAVICENCIO 10 julio 2013
Introducción
Los modos de reconversión en sistemas de refrigeración y aire acondicionado,mejoran estos sistemas en cuanto a consumo de energía y eficiencia en la operación debido a las características de los nuevos refrigerantes
Objetivos
-conoceremos Procedimientos de reconversión ( retrofit- Drop-in)
-estudiaremos Familias de los refrigerantes: HCFC; HFC, Naturales, HC. Usos, características, aplicaciones
-veremos Especificaciones técnicas de los repuestos utilizados para una reconversión (retrofit); mangueras, aceites, orings, válvulas, tuberías
- aprenderemos sobreConocimientos en nuevas tecnologías en refrigeración y aire acondicionado
-observaremos las Ventajas de las sustancias de reemplazo
-estimaremos Comparativos del rendimiento de equipos de refrigeración o aire acondicionado con y sin reconversión
- entenderemos el porque delUso racional de la energía
- sabremos de la Conveniencia económica, técnica y ambiental de la reconversión
- conoceremosProcedimientos que optimizan la capacidad y eficiencia de los sistemas de refrigeración y normas de eficiencia energética
-estudiaremos Puesta a punto del sistema de refrigeración
Procedimientos de reconversión ( retrofit- Drop-in) DROP-IN O RETRO-FIT PARA EQUIPOS DE REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO.
1.- Sustitución directa (Drop-in):El refrigerante HCFC se reemplaza por el Hidrocarbonado sin ningún cambio adicional que el de las etiquetas con nombre del nuevo refrigerante y las cantidades.2.- Reconversión menor (Light retrofit):El aceite y los filtros se cambian.3.- Reconversión estándar (Standard retrofit):Como en el punto anterior pero con un segundo cambio de aceite.4.- Reconversión profunda (Heavy retrofit): (LA MÁS ACONSEJABLE)El circuito se limpia y se cambia la válvula de expansión. Se cambian el aceite y el filtro deshidratador. En este caso, la mejor opción es cambiar también el compresor. (dependiendo del estado en que se encuentre).
EFECTOS EN LOS SISTEMAS DE EXPANSIÓNLas válvulas de expansión termostáticas y/o electrónicas, se diseñan para trabajar con R22 (gas existente en la instalación), cuando se aplican mezclas de refrigerantes, nos pueden llevar a las siguientes situaciones:El R404A y R507 manifestaran unos recalentamientos superiores (10K) el cual no se puede corregir ajustando el recalentamiento, ES NECESARIO SUSTITUIR LA VÁLVULA DE ESPANSIÓN.El R407C da un recalentamiento inferior que se puede corregir en el ajuste del recalentamiento, NO ES NECESARIO SUSTITUIR LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN, PERO SÍ RECOMENDABLE.SUSTITUCIÓN DE COMPONENTES PRINCIPALES
• Juntas: Sustituir las juntas por juntas nuevas para evitar fugas (por ejemplo juntas tóricas en solenoides).• Filtro deshidratador (DCLE): Utilizar filtros deshidratadores de tamiz molecular hasta conseguir un nivel de humedad < 100 ppm. • Visores: Utilizar los visores nuevos según el estado en que se encuentre.• Válvulas de seguridad: Sustituir las válvulas de seguridad cuando las nuevas presiones de trabajo máximo lo requieran.AJUSTES:
• Equipos de control: Nuevos ajustes de presión y temperatura.• Equipos de seguridad: Nuevos ajustes de presión y temperatura.• Válvulas de expansión: Sustituir en la mayor parte de los casos. Ajustar el recalentamiento (utilizar temperatura de aspiración saturada en el punto de rocío).NUEVOS COMPONENTES GENERALES:
• Separador de aceite.• Filtro en la línea de aspiración• Recipiente de Líquido (dependiendo de las presiones de tarado del mismo).
Familias de los refrigerantes: HCFC; HFC, Naturales, HC. Usos, características, aplicaciones
Refrigerantes del grupo 1:
Son los de toxicidad e inflamabilidad despreciables. De ellos, los refrigerantes 11, 113 y 114
se emplean en compresores centrífugos.
Los refrigerantes 12, 22, 500 y 502 se usan normalmente en compresores alternativos y en
los centrífugos de elevada capacidad.
Refrigerantes del grupo 2:
Son los tóxicos o inflamables, o ambas cosas.
El grupo incluye el Amoníaco, Cloruro de etilo, Cloruro de metilo y Dióxido de azufre,
pero solo el Amoníaco (r-717) se utiliza aún en cierto grado.
Refrigerantes del grupo 3:
Estos refrigerantes son muy inflamables y explosivos. A causa de su bajo costo se utilizan
donde el peligro está siempre presente y su uso no agrega otro peligro, como por ejemplo,
en las plantas petroquímicas y en las refinerías de petróleo.
El grupo incluye el Butano, Propano, Isobutano, Etano, Etileno, Propileno y Metano.
Estos refrigerantes deben trabajar a presiones mayores que la atmosférica para evitar que
aumente el peligro de explosión. Las presiones mayores que la atmosféricas impiden la
penetración de aire por pérdidas porque es la mezcla aire-refrigerante la que resulta
potencialmente peligrosa.
Diferentes tipos de refrigerantes(características)
Amoníaco
Aunque el amoníaco es tóxico, algo inflamable y explosivo bajo ciertas condiciones, sus
excelentes propiedades térmicas lo hacen ser un refrigerante ideal para fábricas de hielo,
para grandes almacenes de enfriamiento, etc., donde se cuenta con los servicios de personal
experimentado y donde su naturaleza tóxica es de poca consecuencia.
El amoníaco es el refrigerante que tiene mas alto efecto refrigerante por unidad de peso.
El punto de ebullición del amoníaco bajo la presión atmosférica estándar es de -2,22°C, las
presiones en el evaporador y el condensador en las condiciones de tonelada estándar es de
-15°C y 30°C son 34,27 libras por pulgadaª y 169,2 libras por pulgadaª abs. ,
respectivamente, pueden usarse materiales de peso ligero en la construcción del equipo
refrigerante. La temperatura adiabática en la descarga es relativamente alta, siendo de
98,89°C para las condiciones de tonelada estándar, por lo cuál es adecuado tener
enfriamiento en el agua tanto en el cabezal como en el cilindro del compresor.
En la presencia de la humedad el amoníaco se vuelve corrosivo para los materiales no
ferrosos.
El amoníaco no es miscible con el aceite y por lo mismo no se diluye con el aceite del cárter
del cigüeñal del compresor. Deberá usarse un separador de aceite en el tubo de descarga de
los sistemas de amoníaco.
El amoníaco es fácil de conseguir y es el mas barato de los refrigerantes.
Su estabilidad química, afinidad por el agua y no-miscibilidad con el aceite, hacen al
amoníaco un refrigerante ideal pare ser usado en sistemas muy grandes donde la toxicidad
no es un factor importante.
Refrigerante 22
Conocido con el nombre de Freón 22, se emplea en sistemas de aire acondicionado
domésticos y en sistemas de refrigeración comerciales e industriales incluyendo: cámaras de
conservación e instalaciones para el procesado de alimentos: refrigeración y aire
acondicionado a bordo de diferentes transportes; bombas de calor para calentar aire y agua.
Se pude utilizar en compresores de pistón, centrífugo y de tornillo.
El refrigerante 22 (CHCIF ) tiene un punto de ebullición a la presión atmosférica de 40,8°C.
Las temperaturas en el evaporador son tan bajas como 87°C. Resulta una gran ventaja el
calor relativamente pequeño del desplazamiento del compresor.
La temperatura en la descarga con el refrigerante22 es alta, la temperatura sobrecalentada
en la succión debe conservarse en su valor mínimo, sobre todo cuando se usan unidades
herméticas motor-compresor. En aplicaciones de temperatura baja, donde las relaciones de
compresión altas, se recomienda tener en enfriamiento con agua al cabezal y a los cilindros
del compresor. Los condensadores enfriados por aire empleados con el refrigerante 22,
deben ser de tamaño generoso.
Aunque el refrigerante 22 es miscible con aceite en la sección de condensación a menudo
suele separársele del aceite en el evaporador.
No se han tenido dificultades en el retorno de aceite después del evaporador cuando se tiene
el diseño adecuado del serpentín del evaporador y de la tubería de succión.
Siendo un fluorcarburo, el refrigerante 22 es un refrigerante seguro.
Se comercializa en cilindros retornables (CME) de 56,7 Kg, cilindros desechables de 22,68
kg, cilindros desechables de 13,61 kg y cajas de 12 latas de 5,10 kg cada una.
Refrigerante 123
Es un sustituto viable para el freón 11 como refrigerante.
Las propiedades termodinámicas y físicas del refrigerante 123 en conjunto con sus
características de no-inflamabilidad lo convierte en un reemplazo eficiente del Freón 11 en
chillers centrífugos.
El refrigerante 123 fue diseñado para trabajar en equipos nuevos existentes. Cuando se
considere u reacondicionamiento para refrigerante 123 de un equipo existente, debe
considerarse el ciclo de vida útil del equipo, la diferencia de costo de operación y
mantenimiento y el costo de reacondicionamiento.
Los equipos nuevos que han sido diseñados para trabajar con el refrigerante 123 tienen
menor costo de operación comparados con los equipos existentes.
Debido a que tiene un olor tan leve que no se puede detectar por medio del olfato es
necesaria una verificación frecuente de fugas y la instalación de detectores de fugas por
áreas cerradas utilizadas por el personal. Se comercializa en tambores de 283,5kg, tambores
de 90,72kg y tambores de 45,36kg. Su composición en peso es de 100% HFC-123.
Refrigerante 134-a
El refrigerante marca Suva134a, ha sido introducido por DuPont, como reemplazo de los
clorofluorocarbonos (CFC) en muchas aplicaciones. La producción de CFC es reemplazada
por el hidrofluorucarbono HFC-134ª.
Este refrigerante no contiene cloro y puede ser usado en muchas aplicaciones que
actualmente usan CFC-12. Sin embargo en algunas ocasiones se requieren cambios en el
diseño del equipo para optimizar el desempeño del Suva 134ª en esta aplicaciones.
Las propiedades termodinámicas y físicas del Suva 134ª y su baja toxicidad lo convierten en
un reemplazo seguro y muy eficiente del CFC-12 en muchos segmentos de la refrigeración
industrial mas notablemente en el aire acondicionado automotriz, equipos domésticos,
equipo estacionario pequeño, equipo de supermercado de media temperatura y chillers,
industriales y comerciales. El Suva134a ha mostrado que es combustible a presiones tan
bajas como 5,5 psig a 177°C cuando se mezclan con aire a concentraciones generalmente
mayores al 60% en volumen de aire. A bajas temperaturas se requieren mayores presiones
para la combustibilidad. No deben ser mezclados con el aire para pruebas de fuga. En
general no se debe permitir que estén presentes con altas concentraciones de aire arriba de
la presión atmosférica. Se comercializan en cilindros retornables (CME) de 56,7kg, cilindros
desechables de 13,61kg, y cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Temperatura del
evaporador -7°C a 7°C. Su composición en peso es de 100% HFC-134ª.
Refrigerante 407c/410 a
DuPont los comercializa con el nombre de Suva 9100 respectivamente.
Reemplazan el HCFC-22 en el aire acondicionado doméstico en aplicaciones en el
calentamiento de bombas. El Suva 9000 sirve para equipos nuevos o en servicio, tiene un
desempeño similar del HCFC-22 en el aire acondicionado. El Suva 9100 sirve solo para
equipos nuevos y es un reemplazo del Freón 22 de mayor capacidad. Se comercializa en
cilindros desechables de 6,8kg y en cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición
en peso es de 60% HCFC-22, 23% HFC-152ª y 27% HCFC-124.
Refrigerante 401ª
Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP39. Algunas aplicaciones de este
refrigerante son refrigeradores domésticos, congeladores, equipos de refrigeración para
alimentos de media temperatura de humidificadores, máquinas de hielo y máquinas
expendedoras de bebidas.
Tiene capacidades y eficiencia comparables a las del Freón 12, en sistemas que operan con
una temperatura de evaporación de -23°C (-10°F) y superiores.
Se comercializan en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros retornables de 56,7kg,
cilindros desechables de 6,8kg y cajas de 12 latas de 3,408kg cada una. Su composición en
peso es de 60% HCFC-22, 13% HCF-152ª y 27% HCFC-124.
Refrigerante 401-b
Comercializado por DuPont con el nombre de Suva MP66, provee capacidades comparables
al CFC-12 en sistemas que operan a temperatura de evaporación debajo de los -23°C (-
10°F), haciéndolo adecuado para el uso en equipos de transporte refrigerado y en
congeladores domésticos y comerciales. También puede sr utilizado para reemplazar en
equipos que usan R-500. Se comercializa en cilindros retornables (CGT) de 771kg, cilindros
retornables de 56,7kg y cilindros desechables de 13,61kg. Sus composición en peso es de
60% HCFC-22, 13% HFC-152ª y 27% HCFC-124.
Refrigerante 402ª
Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP80, reemplaza al R-502 en sistemas
de media y baja temperatura. Tiene aplicaciones muy variadas en la industria de la
refrigeración. Es usado ampliamente en aplicaciones de supermercados, almacenamiento y
transporte de alimentos en sistemas de cascada de temperatura. Ofrece buena capacidad y
eficiencia sin sufrir los incrementos de presión y temperatura en la descarga del compresor,
lo cuál si sucede cuando un equipo es convertido HCFC-22. Se comercializa en cilindros
retornables (CME) de 49,9kg y cilindros desechables de 13.25 kg. Su composición en peso
es de 60% HCFC-22, 38,5% HFC-125 y 2% de propano.
Refrigerante 402b
Comercializado por DuPont con el nombre de Suva HP81, todos los refrigerantes designados
HP fueron diseñados para reemplazar al R-502 en sistemas de refrigeración de temperatura
media y baja. Está diseñado para el reacondicionamiento de equipos como máquinas de
hielo. Además ofrece mas alta eficiencia comparado con el R-502 y una capacidad
relativamente mejor. Sin embargo el mayor contenido de HCFC-22 resulta en temperaturas
de descarga de compresor en un rango de 14°C (25°F). Se comercializa en cilindros
desechables de 5,9kg. Su composición en peso es de 60% HCFC-22, 38% HFC-125 y 2% de
propano.
Hidrocarburos directos
Los hidrocarburos directos son un grupo de fluidos compuestos en varias proporciones de
los dos elementos hidrógeno y carbono. Algunos son el Metano, etano, butano, etileno e
isobutano. Todos son extremadamente inflamables y explosivos. Aunque ninguno de estos
compuestos absorben humedad en forma considerable, todos son extremadamente
miscibles en aceite para todas las condiciones. Su uso ordinariamente está limitado a
aplicaciones especiales donde se requieren los servicios de personal especializado.
Agentes secantes de refrigeradores
Llamados también desecantes, con frecuencia se emplean en sistemas de refrigeración
para eliminar la humedad del refrigerante. Pueden ser un material gelatinoso de sílice
(dióxido de silicio), alúmina activa (óxido de aluminio) y drierita (sulfato de calcio
anhidrinoso). El material gelatinoso de sílice y la alúmina activa, son desecantes del tipo de
absorción y tienen forma granular. La drierita es un desecante del tipo de absorción y se le
consigue en forma granular o en forma de barras vaciadas.
Gabriel Caprarulo
-Especificaciones técnicas de los repuestos utilizados para una reconversión (retrofit); mangueras, aceites, orings, válvulas, tuberías
Las valvulas con empaquetadura paratuberias estan disenadas para unagran variedad de usos en sistemas derefrigeracion. Cuando se las instalacorrectamente, estas valvulas angulares delaton forjado brindan una facil accesibilidady posibilidad de servicio en los sistemas derefrigeracion. Todas las valvulas angularescon empaquetadura vienen con una tapade sello de laton.Las valvulas de carga y purga de laserie 617A estan disenadas para serinstaladas en la rama de una estructura"T" para soldadura. La valvula puede serrapidamente posicionada para lograr unfacil acceso. Estas valvulas son enviadassin ajustar demasiado para que las piezaspuedan ser extraidas facilmente antes dela soldadura. Vuelva a armar despues de lainstalacion con una llave cuadrada de 3⁄8".Las valvulas angulares con empaquetadurasespeciales estan disenadas especificamentepara la industria de la refrigeracion. El600AX7-JB esta disenado para ser utilizadocon el transductor y ofrece conexiones paramonitorear y verificar los valores y presionesdel transductor. La valvula de niveladorde aceite 600B-6U6 ofrece una conexionacampanada de 3⁄8" SAE para montar enel nivelador de aceite y una entrada lateral3⁄8" SAE para la conexion de la tuberia de
aceite. La valvula de aislamiento 600B-4U4SORIT o EPR Pilo utiliza el mismo tipo deconexiones en 1⁄4" SAE que el 600B-6U6.La valvula esta disenada para una conexionde entrada a la valvula EPR o SORIT y lasalida para conectar a la linea piloto delcolector de succion.Todas las valvulas angulares conempaquetadura Superior incorporan unaempaquetadura especial que ha sidodesarrollada para ser utilizada con todoslos refrigerantes. Las valvulas con empaquetadura paratuberias estan disenadas para unagran variedad de usos en sistemas derefrigeracion. Cuando se las instalacorrectamente, estas valvulas angulares delaton forjado brindan una facil accesibilidady posibilidad de servicio en los sistemas derefrigeracion. Todas las valvulas angularescon empaquetadura vienen con una tapade sello de laton.Las valvulas de carga y purga de laserie 617A estan disenadas para serinstaladas en la rama de una estructura"T" para soldadura. La valvula puede serrapidamente posicionada para lograr unfacil acceso. Estas valvulas son enviadassin ajustar demasiado para que las piezaspuedan ser extraidas facilmente antes dela soldadura. Vuelva a armar despues de lainstalacion con una llave cuadrada de 3⁄8".Las valvulas angulares con empaquetaduras
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Ventajas de las sustancias de reemplazo
CON LOS HC Al aumentar la temperatura de evaporación aumenta el rendimiento de los compresores y también la potencia absorbida, y disminuirá el trabajo requerido para obtener la misma potencia frigorífica.
•Al aumentar la temperatura de evaporación disminuye el volumen de refrigerante que se mueve por las líneas por lo que disminuye la caída de presión.ES de gran importancia sustituir los refrigerantes nocivos por otros más amigables con el medio ambiente, aunque esto represente un gasto adicional o importante en la industria, pues de no hacerlo, provocaremos daños en la vida de nuestro planeta .
Uso racional de la energía
En casi todos los países del mundo, en particular en su sector energético se vienen implementando políticas de uso racional de la energía eléctrica ya que la población y el consumo crece a gran velocidad generando la saturación de las líneas de distribución y los riesgos de desabastecimiento eléctrico.
Según estimaciones de Agencia Internacional de la Energía, el uso racional de la energía tanto a nivel domiciliario como a nivel industrial
implicaría un ahorro en el consumo del 15 al 20%. Este ahorro prorrogaría el agotamiento de los recursos no renovables utilizados en la generación de electricidad, permitiendo a los países encarar obras y devolverle al sistema su adecuado funcionamiento.
La principal estrategia en la actualidad para hacer un uso racional de la energía consiste en la demanda con una canasta energética en el cual las energías renovables tienen un importante peso. Esto con el fin de colaborar con la mitigación del cambio climático y reducir la dependencia de combustibles fósiles. Desde ya esto varía con cada país, sus políticas y su compromiso ambiental. Mientras países como Alemania, Austria, España invierten fuertemente en renovables otros lo hacen de manera moderada y otros de forma simbólica.
Procedimientos que optimizan la capacidad y eficiencia de los sistemas de refrigeración y normas de eficiencia energética
• Mantener los evaporadores libre de hielo.• Evitar obstrucciones al flujo de aire en las cámaras de frío.• Mantener los intercambiadores de calor libre de obstrucciones, aceite, etc.• Limpiar o cambiar periódicamente los filtros de refrigerante.
• Elevar la temperatura de evaporación hasta el mayor valor posible, en función de las necesidades del proyecto.
Puesta a punto del sistema de refrigeración
¿Por que hacer la puesta a punto y el mantenimiento?Dentro de poco comienza la temporada de verano y en ella se hace imprescindible lapuesta a punto de las instalaciones de refrigeración de comunidades y edificios. Conesta puesta a punto se realizan un conjunto de operaciones necesarias para asegurarun elevado rendimiento energético, la seguridad del servicio y defensa del medioambiente durante el funcionamiento de la instalación.
Esta revisión de los equipos permitirá prepararlos para su uso en las mejorescondiciones de operación, descartando posibles fallos y consiguiendo que trabajen dela forma más eficiente y segura. Por otro lado, el tratamiento de los sistemas delegionella son de gran importancia disponerlos en perfecto estado al inicio de latemporada.El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) fija los requisitosmínimos de eficiencia energética que deben cumplir las instalaciones térmicas de losedificios nuevos y existentes, y un procedimiento de inspección periódica de lossistemas de aire acondicionado. La instrucción técnica IT3 del RITE establece laobligatoriedad de diseñar programas específicos de mantenimiento de las instalacionesde refrigeración de los edificios, que deberán contener la programación de las tareasnecesarias, así como los procedimientos de documentación y archivo de todas lasactuaciones preventivas y de reparación que tengan lugar en cada instalación concreta.Sistemas de refrigeración en comunidadesEn función de la tipología se pueden clasificar en los siguientes sistemas:Sistemas Aire-Aire: Donde la distribución del frío a las viviendas se hace con airemediante conductos desde la enfriadora, y el circuito condensador refrigera por airemediante ventiladores. Este sistema se suele utiliza muy poco en instalacionesresidenciales debido a la complejidad de distribuir el frío por conductos a cada vivienda.Sistemas Agua-Aire: La distribución del frío a las viviendas se realiza mediantetuberías usando como fluido agua hasta las unidades terminales de cada vivienda, y elcircuito condensador refrigera por aire mediante ventiladores.Sistemas Agua-Agua: La distribución del frío a las viviendas se realiza mediantetuberías usando como fluido agua hasta las unidades terminales de cada vivienda, y elcircuito condensador refrigera por agua mediante torre de refrigeración.
Operaciones de mantenimiento y puesta en marchaLas principales operaciones que se deben de realizar al comienzo de la campaña sonlas siguientes:Para las unidades exteriores de los sistemas agua-aire son: Limpieza de las baterías exteriores Revisión de la carga de refrigerante Comprobación de niveles de aceite de los compresores Inspección visual de posibles fugas de fluido o deterioros de equipos
Conclusiones
-conocimos Procedimientos de reconversión ( retrofit- Drop-in)
-estudiamos Familias de los refrigerantes: HCFC; HFC, Naturales, HC. Usos, características, aplicaciones
-vimos Especificaciones técnicas de los repuestos utilizados para una reconversión (retrofit); mangueras, aceites, orings, válvulas, tuberías
-estudiamos Conocimientos en nuevas tecnologías en refrigeración y aire acondicionado
-Entendimos las Ventajas de las sustancias de reemplazo
-vimos Comparativos del rendimiento de equipos de refrigeración o aire acondicionado con y sin reconversión
-conocimos Uso racional de la energía -estudiamos conceptos de Puesta a punto del sistema de refrigeración
