Métodos de Desescarche y Componentes de Cámaras Frigoríficas: Funcionamiento y Mantenimiento
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en español con un tamaño de 16,02 KB
El Desescarche en Sistemas de Refrigeración
El evaporador tiene como misión extraer el calor del interior del recinto a refrigerar. Para ello, por su interior circula el fluido frigorígeno en estado líquido, que se vaporiza al absorber calor de la cámara, cumpliendo así con su cometido. Al circular el aire a través de los tubos del evaporador, las partículas de humedad que lo componen se adhieren a los tubos, congelándose. A medida que transcurre el tiempo de funcionamiento del evaporador, la cantidad de humedad recogida en forma de hielo (escarcha) aumenta considerablemente, produciéndose dos fenómenos:
- La capa de hielo actúa de aislante térmico, disminuyendo así el rendimiento del evaporador.
- Disminuimos la humedad del recinto, al transformar dicha humedad en hielo depositado sobre el evaporador, controlando de esta manera la humedad relativa interior de la cámara, que es otra de las misiones del evaporador, además de la de refrigerar la cámara.
Observamos, por lo tanto, que la formación de hielo sobre el evaporador tiene una vertiente positiva (control de humedad) y otra negativa (aislamiento térmico). La formación de hielo sobre el evaporador recibe el nombre de escarcha. Como consecuencia del poder aislante térmico que posee la escarcha, parece evidente la necesidad de su eliminación, operación que recibe el nombre de desescarche. Además, al eliminar la capa de hielo formada, se puede producir más hielo, para así poder controlar la humedad interior del recinto.
Para eliminar la capa de hielo, existen varios procedimientos:
- Desescarche por parada del compresor.
- Desescarche eléctrico.
- Desescarche por gas caliente.
- Desescarche por inversión de ciclo.
- Desescarche por agua.
Desescarche por Parada del Compresor
Consiste en parar la instalación durante un cierto periodo de tiempo, de forma que, al elevarse la temperatura de la cámara o recinto a refrigerar, se derrita la capa de hielo. Es un proceso lento y que se podrá realizar en instalaciones de pequeña potencia (frigoríficos domésticos), o en aquellas instalaciones en las que el recinto a refrigerar puede permanecer parado durante ciertos periodos de tiempo como consecuencia de las características propias de su utilización: instalaciones que no tienen que funcionar las 24 horas del día. También se puede utilizar en aquellas cámaras con temperatura positiva que, aunque la temperatura de vaporización sea 0 ºC o próxima a esta, la parada de la instalación por termostato hace que la escarcha que hubiera en el evaporador eleve su temperatura por encima de 0 ºC y caiga a la bandeja de condensados y de esta, mediante el desagüe, al exterior de la cámara. En este caso puede llevar o no interruptor horario.
Desescarche Eléctrico
Para que el proceso de desescarche se pueda realizar de un modo más rápido y efectivo, se recurre a este método, que consiste simplemente en introducir unas resistencias eléctricas en el interior del evaporador, de forma que, al iniciarse el periodo de desescarche, se activan dichas resistencias generando calor por efecto Joule, calor que derrite rápidamente la capa de hielo. Al igual que el caso anterior, y como en los demás procesos que vamos a describir a continuación, el proceso de desescarche estará controlado por un reloj horario, que en la industria del frío, recibe el nombre de reloj desescarche. En este tipo de desescarche, adosado a uno de los tubos del evaporador, se coloca un termostato, que recibe el nombre de termostato de seguridad. Este termostato desactiva las resistencias eléctricas (no significa que termine el proceso de desescarche) cuando detecta que la temperatura de los tubos del evaporador alcanzan los 3 ºC, temperatura que indica inequívocamente que la capa de hielo ha sido eliminada. Es evidente que, para que se pueda llevar a cabo el proceso de desescarche, es necesario que la instalación se encuentre parada, parada que evidentemente provoca el propio reloj. Este tipo de desescarche es uno de los más utilizados en todo tipo de instalaciones frigoríficas.
Desescarche por Gas Caliente e Inversión de Ciclo
Estos dos métodos de desescarche tienen como principio de funcionamiento el realizar el proceso de eliminación de escarcha del evaporador con la máquina en marcha y los ventiladores del evaporador parados. En estas condiciones, mediante diversos métodos que estudiaremos más adelante con detalle (combinación de válvulas solenoides o utilizando válvulas de cuatro vías), se dirige durante un cierto periodo de tiempo los gases procedentes de la descarga del compresor (80 a 90 ºC) hacia el evaporador. Como dichos gases se encuentran a alta temperatura, el periodo de desescarche se realiza rápidamente. Este método se utiliza cada día más, debido a que, al no tener que utilizar resistencias eléctricas, el consumo es menor y el desescarche más rápido, por lo que también se elevará menos la temperatura de la cámara.
El Barrido en Sistemas de Refrigeración
Esta operación se realiza en aquellas instalaciones que poseen un control por parada del compresor por presostato de baja presión o presostato combinado de alta y baja, además de incorporar en el circuito frigorífico la correspondiente válvula solenoide. La operación de barrido se realiza cada vez que el compresor tiene que ser parado, ya sea por temperatura o porque se va a realizar un desescarche. Es una operación totalmente automática, es decir, controlada por nuestro esquema eléctrico de mando de la instalación frigorífica. El barrido es la operación por la cual, en cada parada de la instalación, se intenta guardar la mayor parte de fluido frigorífico entre el compresor y la válvula solenoide. De esta manera, la instalación comprendida entre la válvula solenoide y el compresor, pasando por el evaporador, queda prácticamente sin refrigerante. Esta operación tiene como objeto el evitar que, en caso de paradas prolongadas, cambios bruscos de presiones o temperaturas, el fluido que quede en el evaporador (si no se realiza la operación de barrido) pueda condensarse y provocar golpes de líquido al compresor. El barrido es una operación que también se realiza manualmente, cuando cerramos la válvula de servicio del recipiente de líquido o calderín, con objeto de realizar una reparación en alguna de las líneas de la instalación frigorífica, o cuando deseamos simplemente recoger el refrigerante en el calderín para largos periodos de parada de la instalación.
Cámaras Frigoríficas: Tipos y Características
Entendemos por cámaras frigoríficas aquellos recintos cerrados, aislados térmicamente del exterior, a los que se accede a través de una puerta, del cual queremos extraer el calor para así hacer disminuir su temperatura, con objeto de poder conservar o congelar los productos que se encuentran en su interior. Las cámaras frigoríficas las podemos dividir en:
Cámaras de Temperatura Positiva
Son aquellas cámaras en las que la temperatura interior requerida va a ser igual o superior a los 0 ºC. Este tipo de cámaras, a su vez, se pueden clasificar en:
Cámaras con Temperatura de Evaporación Superior a 0 ºC
Son cámaras que no necesitan operación de desescarche, ya que no se formará hielo en los tubos del evaporador, al encontrarse estos a una temperatura superior a 0 ºC. Ejemplo: Cámara para la conservación de flores, con una temperatura ambiente de 10 ºC y un salto térmico de 7 ºC, por lo que la temperatura de los tubos del evaporador será de 3 ºC, superior a 0 ºC y, por lo tanto, no se forma hielo.
Cámaras con Temperatura de Evaporación Inferior a 0 ºC
En este tipo de cámaras sí es necesario realizar algún tipo de desescarche, aunque, dependiendo de que la temperatura de vaporización sea más próxima a 0 ºC o menos, habrá que aplicar un método menos efectivo (parada del compresor) u otro más efectivo (resistencias eléctricas o gas caliente). Ejemplo: Cámara con temperatura interior de 2 ºC y salto térmico 5 ºC, esto quiere decir que estamos evaporando a -3 ºC.
Cámaras de Temperatura Negativa
Son todas aquella cámaras que requieren una temperatura interior inferior a los 0 ºC, y que, en consecuencia, sea cual sea el salto térmico, el refrigerante se va a vaporizar muy por debajo de los 0 ºC. En consecuencia, todas las cámaras de este tipo necesitan algún método de desescarche. Para el estudio de los esquemas eléctricos de las cámaras, vamos a considerar que todas son de temperatura negativa, ya que, en caso contrario, bastaría eliminar el circuito que provoca el desescarche.
Componentes de una Cámara Frigorífica
Componentes del Circuito Frigorífico
- Compresor Semihermético de Mediana Potencia: Su arranque será directo y consideraremos en todos los casos que será trifásico.
- Condensador de Ventilación Forzada: Los motores de los ventiladores pueden ser monofásicos de pequeña potencia (en este caso se conectan en paralelo al compresor) o monofásicos o trifásicos de gran potencia (en este caso se arrancan independientemente del compresor con arranque directo).
- Evaporador de Ventilación Forzada: Los motores de los ventiladores, sean monofásicos o trifásicos, serán activados independientemente del compresor y estarán en funcionamiento siempre que la instalación esté en uso, excepto en los periodos de desescarche.
- Elemento Expansor: Este componente, como los anteriores, fundamental en cualquier cámara frigorífica, es el encargado de crear una restricción al paso de refrigerante, dando lugar a una zona de alta presión y a una parte de baja presión.
Además de los elementos mencionados, se pueden añadir otra gran variedad de componentes, dependiendo de las características, potencia frigorífica y complejidad de la cámara:
- Recipiente de Líquido: Este elemento es obligatorio en toda instalación que lleva válvula de expansión y en aquellas instalaciones en las que se realice la operación de barrido.
- Visor de Líquido.
- Filtro Deshidratador.
- Válvula Solenoide: Es indispensable para poder realizar la operación de barrido.
- Separador de Aceite.
- Intercambiador de Calor.
Componentes del Circuito Eléctrico
En este apartado, vamos a explicar los diferentes elementos que componen los esquemas frigoríficos de control de las cámaras. En este caso, no vamos a considerar ya los motores mencionados en el apartado anterior ni la válvula solenoide, ni las resistencias de desescarche.
- Termostato Ambiente: Es un mecanismo encargado de medir la temperatura interior de la cámara y provocar la parada de la instalación cuando alcanza la temperatura deseada. Igualmente, conecta la instalación cuando la temperatura se eleva en el interior del recinto. Temperatura de parada – temperatura de arranque = diferencial.
En el estudio posterior de los esquemas eléctricos, observamos que el termostato provoca una parada relativa de la instalación, ya que, debido al proceso de barrido, solo tiene la misión de parar la válvula de expansión, deteniendo al compresor el presostato de baja.
- Termostato de Seguridad: Es un termostato especial que va adosado a uno de los tubos del evaporador. Su misión es controlar que la temperatura de dichos tubos no se eleve por encima de los 3 ºC durante el proceso de desescarche, temperatura a la cual evidentemente no debe quedar nada de hielo sobre el evaporador. Al alcanzar los tubos la mencionada temperatura, el termostato se abre desconectando las resistencias eléctricas de desescarche. Esto no indica que haya finalizado el periodo de desescarche, lo que significa es que los tubos del evaporador se pueden volver a enfriar como consecuencia de la baja temperatura de la cámara y el termostato de seguridad se verá obligado a cerrar y conectar de nuevo las resistencias eléctricas. Por lo tanto, durante el periodo de desescarche, las resistencias se desconectarán y conectarán tantas veces como sea necesario en función de la temperatura leída en los tubos del evaporador por el termostato de seguridad.
- Presostato de Baja Presión: Está conectado mediante un tubo de ¼ “ o un tubo capilar de gran diámetro a la zona de baja o aspiración del compresor. Su misión es la de controlar la presión de aspiración de la instalación (zona de baja). El presostato de baja presión es un elemento de regulación más que de protección. Desde el punto de vista eléctrico, tiene como misión parar solo el compresor cuando así lo demande la presión de aspiración (baja), que habrá descendido a unos valores próximos a 0 Kgf/cm2, que debe ser una presión muy inferior a la normal de trabajo de la instalación. Esta caída de presión puede estar provocada por:
- Un cierre intencionado de la válvula solenoide, para realizar la operación de barrido.
- Una fuerte bajada de la temperatura en el interior de la cámara no detectada por el termostato ambiente por avería de este.
- Una avería producida en la instalación (fuga de refrigerante, etc.).
- Presostato de Alta Presión: Está conectado mediante un tubo de ¼” o capilar de gran diámetro a la zona de alta presión del compresor. Su misión es proteger a la instalación contra presiones de trabajo muy elevadas. Por su misión totalmente preventiva, en caso de que la presión de alta suba por encima de un valor prefijado, desconectará por completo toda la instalación. Esta desconexión suele indicar una avería grave, lo que recomienda que la instalación no vuelva a funcionar hasta que haya sido revisada por el correspondiente técnico. Por lo expuesto, el presostato de alta debe de ser de rearme manual.
- Presostato Combinado de Baja y Alta Presión: Es un presostato que combina en un mismo cuerpo los dos presostatos anteriores.
- Presostato Diferencial de Aceite: En aquellos compresores de gran potencia en los que la lubricación del compresor se realiza bajo presión por bomba de aceite, es necesario la instalación de este presostato, cuya misión es detectar que la bomba funciona correctamente, es decir, que la bomba mantiene una diferencia de presiones entre su entrada (presión del cárter o presión de aspiración) y su salida (oil). En caso de que no exista dicha diferencia de presiones, el presostato lo detectaría provocando la parada de toda la instalación. Al igual que el presostato de alta presión, su actuación indicaría una avería muy grave que requeriría la presencia del técnico frigorista antes de volver a poner de nuevo en marcha la instalación. El funcionamiento de este elemento, así como el de los anteriores y posteriores mecanismos que vienen a continuación, se explicará en el tema de regulación y control del curso 2º.
- La Termistancia: En la mayoría de los compresores semiherméticos de mediana y gran potencia, incorporan en su bobinado estatórico (bobinado fijo) unas sondas (resistencias variables con la temperatura) que reciben el nombre de termistancias. Su misión es la de proteger al motor del compresor contra sobrecargas eléctricas. Viene a sustituir al relé térmico, ya que es mucho más eficaz que este, al medir realmente la temperatura del bobinado del motor.