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La carga óptima de gas refrigerante

GAS REFRIGERANTE: LA CARGA OPTIMA


Agradecimientos a Fernando Gutiérrez de Fri3 OilSystem por el artículo.


Ingroducción
La mayor parte de los profesionales de la refrigeración y el A/A en España, hacen un buen ajuste práctico de la carga de gas refrigerante en cualquier sistema, bien porque saben ajustar el recalentamiento a la salida del evaporador, bien porque midiendo la presión tocan con la mano la temperatura de evaporación y notan cuando no hay gotas de líquido evaporable a la salida del evaporador en el tubo de aspiración, o bien por casualidad, y en cualquier caso las variaciones de un ajuste de carga en la mayoría de los casos no tiene mucha importancia porque si le sobra algo de gas puede que se evapore a lo largo del tubo de aspiración ó puede que un excesivo recalentamiento, por falta de carga no afecte mucho a la temperatura de descarga del compresor y que tampoco falte rendimiento, y en este caso, no noten demasiada falta a su vez de potencia frigorífica en el recinto a enfriar, porque al equipo le sobra potencia frigorífica, etc.

Trataremos con este trabajo de enumerar en la práctica las diferentes fórmulas válidas para “ajustar correctamente” la carga de gas en los equipos frigoríficos de expansión directa, sea cual sea el REFRIGERANTE empleado.

Fórmulas generales para el ajuste de la carga

              1.a - POR PESO
              1.b - MANOMETRO Y TERMOMETRO
              1.c - DOS TERMOMETROS

1.a - Por peso

Esta es la fórmula más fácil, siempre que el equipo haya sido desarrollado por un fabricante y facilite la carga de gas en peso óptimo para su equipo, y aquí se pueden presentar dos supuestos:

  • Equipo compacto, en cuyo caso solo hay que hacer vacio del sistema y con una báscula por diferencia del peso o bien con una columna graduada (cilindro de carga) pesar exactamente la carga de gas que el fabricante del equipo haya desarrollado.
  • Equipo partido, aquí habrá que sumar a la carga óptima desarrollada por el fabricante la suma del peso de la línea de líquido según la distancia “L” entre las unidades, o sea sumar:

    V x j = Peso Adicional = (P x D2 x j x L) / 4

    Siendo:
    D = diámetro del tubo de la línea de líquido.
    j = densidad del refrigerante en estado líquido a Tª de trabajo ~ 30/35ºC.

    Todo en las mismas unidades daría el peso adicional que sumado a la base del equipo daría el total y con el peso resultante total se procede como en el primer caso y punto.


  • Inconvenientes del procedimiento:

              * Carga parcial.
              * Coste de básculas de precisión y delicadeza de las mismas.
              * Equipos de mayor tamaño.

    1.b - Manómetro y termómetro

    Este es el procedimiento más práctico en la mayoría de los casos y especialmente en equipos de A/A tipo doméstico, sin embargo vamos a hacer las siguientes consideraciones y supuestos:

    CONDENSACIÓN
    A) Equipos con Tª de Condensación fija.
    B) Temperatura de condensación variable en función de la temperatura de entrada del fluido de condesación (aire o agua).

    CAIDA DE PRESIÓN
    C) Que tengan válvula de expansión regulable.
    D) Capilar de expansión fijo.

    Cada uno de los puntos enmarcados afectarán al comportamiento del equipo y por tanto el buen ajuste de la carga, pero en líneas generales y en condiciones no extremas de temperatura de condensación y/o evaporación, podríamos ajustar nuestro recalentamiento sea cual sea el refrigerante, teniendo en cuenta que debemos colocar:

      * MANÓMETRO en la línea de aspiración.
      * TERMÓMETRO en la línea de aspiración.
    Con el MANÓMETRO, mediremos exactamente la temperatura de SATURACIÓN del vapor del refrigerante en cuestión (ver Fig. 1) P --> EQUIVALE A Ts

    Con el TERMÓMETRO de contacto exterior bien colocado al sensor en la línea de aspiración, muy aproximada de la temperatura real del sistema refrigerante que va por dentro hacia el compresor (ver Fig. 2)

    Carga óptima de gas refrigerante - Fig. 1      Carga óptima de gas refrigerante - Fig. 2

    Ta --- Ts DEBERA SER POSITIVA DE 3/5ºC


    CONSIDERACIONES A DIFERENTES VALORES:

    PRIMERA. Si efectuada la carga de gas Ta es mucho mayor de 5ºC, quiere decir que la última gota de líquido se ha evaporado mucho antes de salir del evaporador por lo que el refrigerante llegará muy recalentado al compresor y correríamos el peligro de tener una temperatura muy alta en la descarga del compresor que podría romper la viscosidad del aceite y el propio compresor se puede romper por falta de lubricidad sobre todo en condiciones dificultosas o de temperatura de evaporación baja y/o dependiendo de la isioentropica típica del refrigerante que se trate, pero en cualquier caso, como mínimo tendríamos peor rendimiento del evaporador.

    ¿Cómo corregirlo?

    Equipo de capilar de expansión fijo (caso D)
    Simplemente habrá que añadir carga de gas refrigerante poco a poco hasta conseguir una diferencia POSITIVA de Ta --- Ts como hemos enunciado anteriormente.

    Equipo de válvula de expansión (caso C)
    En este caso, probablemente el sistema frigorífico dispondrá de recipiente de liquido, sí es así, el recipiente dispone de líquido (que observaremos que al paso de la mirilla este llena y totalmente saturada de líquido) simplemente, habrá que abrir poco a poco el recalentador de la válvula o en todo caso sí no es suficiente cambiar el ORIFICIO a números superiores que aumenta el flujo de refrigerante. En el caso de que la mirilla denote paso de burbujas es que no hay suficiente líquido y en todo caso hay que añadir al sistema mayor cantidad de fluido refrigerante ya que le falta, antes de proceder al movimiento del recalentamiento ó cambio de orificio.

    SEGUNDA. Si la Ts y Ta es igual (para refrigerantes puros como el R-22, R-134a, etc) o menor (par refrigerantes mezclas con "GLIDE") estamos probablemente dentro de la campana donde coexiste líquido + VAPOR, en este caso la consecuencia más desfavorable podría ser la llegada de líquido al compresor (no preparado para comprimir líquido) y éste podría deteriorarse mecánicamente.

    ¿Cómo corregirlo?

    Equipo de capilar de expansión fijo (caso D)
    En este caso nos hemos pasado en la cantidad de gas refrigerante introducido, por tanto, habrá que retirar el sobrante hasta obtener las diferencias convertidas de Ta --- Ts de 3/5ºC, teniendo presente que la extracción cuando sea refrigerante mezcla habrá que sacarlo de la instalación en estado líquido igual que para introducirlo.

    Equipo de válvula de expansión (Caso C)
    La corrección aquí es más fácil, bien restringimos el flujo de refrigerante cerrando la válvula de expansión o en todo caso disponiendo de un ORIFICIO más pequeño hasta conseguir la diferencia consabidas entre Ta y Ts sea de 3/5ºC POSITIVA.

    En este segundo supuesto de excesiva carga de gas, podríamos encontrarnos adicionalmente problemas con la temperatura de Evaporación excesivamente alta para el caso B) de temperatura de condensación variable, ya que se condensaría más alto y por tanto, también más alta la temperatura de evaporación en cuyo caso todo quedaría corregido ajustando la carga. En este caso para una cámara frigorífica tendría además una connotación adicional si la temperatura de evaporación ha subido mucho, es probable que la cámara no enfríe porque tenga esa temperatura de evaporación por encima de la temperatura de consigna de la propia cámara.

    1.c - Dos termómetros

    Para ajustar la carga con este sistema es bien fácil, se colocan 2 termómetros de contacto y como indica la Fig. 3
    Carga óptima de gas refrigerante - Fig. 3

    Si estamos trabajando con productos refrigerantes puros como el R-22, R-134a, etc., la temperatura desde Te hasta Ts permanece invariable (ver Fig. 4) por tanto, habrá que proceder según el procedimiento indicado en el punto 1.b.

    Con la ventaja de que tenemos en un plan relativo de errores equivalentes en la medición por medir por fuera la temperatura tanto en un punto como el otro.
    Sin embargo, cuando se trate de productos mezclas, cuyo glide sea importante por ejemplo el R-407C y dado que los isotermas son inclinados (ver Fig.5), la temperatura Te es inferior a la Ts.

    Carga óptima de gas refrigerante - Fig. 4               Carga óptima de gas refrigerante - Fig. 5


    En este caso, a la diferencia de temperatura considerada entre Ta --- Ts de 3/5ºC, por ejemplo para el R-407C sumar 5ºC, un poco menos de la diferencia que marque las tablas entre Ts --- Tl, es decir, temperatura de saturación de vapor menos la temperatura de saturación de líquido para la misma presión de trabajo, datos a obtener fácilmente de las reglitas existentes en el mercado facilitadas por los fabricantes de refrigerantes.

    Todas las consideraciones realizadas en el punto 1.b, son aplicables a este método que sería recomendable en los casos que los permitan las circunstancias y el propio equipo frigorífico. Sin embargo, en la mayoría de los equipos pequeños o de A/A doméstico será más fácil para los profesionales aplicar el método 1.b.

    Conclusión
    Expuesto el estudio esperamos sirva para ayuda a los profesionales que lo necesitan y en cualquier caso es posible que sirva para hacer consideraciones en aquellos profesionales que tuviesen duda al respecto.
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