La técnica del vacío en los sistemas de aire acondicionado


 

La instalación o reparación del equipo de aire acondicionado requiere aplicar “buenas prácticas” para realizar la deshidratación parcial o total del ciclo de refrigeración. No siempre la tarea de vacío se realiza correctamente y lamentablemente se corren riesgos de reducir o terminar con la vida útil del equipo en cuestión.

 

La técnica del vacío en los sistemas de aire acondicionado

 

En estos tiempos dónde la tecnología avanza rápidamente en la fabricación de nuevos equipos, con mejores características de aplicación y eficiencia, no se puede ocultar que la técnica a aplicar en la reparación exige ser cuidadoso y responsable en el manejo

Sin ir muy lejos, algunos circuitos de refrigeración son más extensos, requieren aplicar soldaduras de sus caños de cobre y también utilizar aceites anticongelables sintéticos, los cuales son cien veces más ávidos de absorber humedad que los aceites minerales. 

Los gases refrigerantes ecológicos que reemplazan inexorablemente a los refrigerantes que afectan a la capa de ozono también exigen un tratamiento especial, cómo ocurre con los llamados mezclas y otros cómo el R 410a, dónde nos debemos manejar con presiones de casi 70% superior a lo que estamos acostumbrados con el R22. 

Un equipo es fabricado cuidando siempre que el sistema esté libre de contaminantes y gases no condensables. La limpieza de las cañerías y demás componentes del circuito es una regla de estricto cumplimiento

Cuando el circuito de refrigeración no requiere ser preparado y armado por el instalador cómo sucede con los equipos compactos, roof top y máquinas enfriadoras de líquidos etc, no existen riesgos, pero si el equipo es una unidad separada (split type) es el momento de aplicar técnicas y manejo responsable de las buenas prácticas para terminar con éxito el trabajo. 

Factores que conspiran contra las “buenas prácticas”:

  1. La tarea de montaje no siempre puede desarrollarse en lugares adecuados, por ejemplo, una obra en ejecución, la cual presenta las siguientes características:
    • Poca limpieza del entorno
    • Condiciones exteriores desfavorables
    • Exigencias de protección y cuidado con los otros gremios
    • Exigencias de tiempo total en la ejecución generalmente cortos
    • Interrupciones no deseadas en el desarrollo del trabajo, etc.
  2. Los tiempos que se exigen o comprometen en una venta no siempre están relacionados con el tiempo real de ejecución.
  3. La demanda de trabajo que se incrementa en gran medida antes y durante la temporada.
  4. Disponibilidad de herramientas y materiales adecuados, como también personal Técnico capacitado, que en general debe estar dispuesto en una tarea estacional.

El Técnico debe sostener una conducta a rajatabla, única forma de jerarquizar su profesión. 

En muchos casos hemos escuchado y también leído que hacer la evacuación del sistema (cañerías de refrigerante líquido, gas y evaporador) podría simplificarse no usando la bomba de vacío, sino simplemente haciendo un barrido aún con el mismo gas, que en algunos casos, en exceso viene envasado dentro del equipo (política de algunas marcas en equipos partidos). Esta práctica de “ Barrido” es insuficiente, no es confiable y debe ser desechada, agregando a esto algo por demás reprochable, que es arrojar refrigerante al medio ambiente. No hay técnica que permita defender que esta tarea es segura, por el contrario el mecánico que la aplica comienza a transitar el camino de un probable fracaso en su trabajo. 

El vacío y deshidratación de un sistema se realiza después de haberse verificado que el circuito no tiene pérdida

En general el vacío y deshidratación de un sistema se realiza después de haberse verificado que el circuito no tiene pérdida, esto es tras haberse hecho una prueba con nitrógeno y no encontrándose fugas. La evacuación se efectúa con el uso de una bomba de vacío que se conectará por medio de cañerías al circuito del equipo. 
Una buena práctica en este trabajo está relacionada con tres elementos a saber:

La bomba de vacío

Para saber que capacidad debe tener la bomba debemos conocer previamente que capacidad en TR (toneladas de refrigeración) o Kcal /h tiene el equipo que estamos instalando o reparando. 

También no debemos descuidar como será el transporte de la bomba, en función del peso y el tamaño de la misma. 

Para poder elegir la bomba de vacío adecuada debemos considerar que por cada pie cúbico por minuto o por cada 28,56 litros por minuto que dispone la bomba de vacío (capacidad), podemos emplearla para evacuar o deshidratar equipos con capacidad hasta 6 TR (18.000 Kcal/h o 72000 BTU/h). 

Una regla aproximada será entonces: Con 1 cfm o 28,56 l/min se puede evacuar equipos hasta 6 TR, por ejemplo, con una bomba de 4cfm podemos evacuar equipos de hasta 24TR. 

Hoy están disponibles en el mercado bombas de una y dos etapas que llegan a valores de vacío de 15µ (15micrones), 0,015mm recordando que 1mm = 1.000 micrones. 

Las bombas de vacío que disponen de aceite para su lubricación requieren cambio de aceite de acuerdo no solo a su uso, sino también al grado de contaminación en que se encuentra el circuito a deshidratar. Es recomendable cambiar el aceite con frecuencia para evitar disminuir la eficiencia de la bomba, téngase en cuenta que el aceite se contamina por medio de vapor de agua que se elimina del circuito. 

Es aconsejable que si el circuito a deshidratar contiene mucha humedad, en el mismo momento que la bomba se detiene al terminar la deshidratación, se proceda a retirar su aceite y sustituirlo por otro de las mismas características que aconseja el fabricante, de esta forma evitaremos que la humedad permanezca dentro de la bomba afectando sus partes mecánicas y disminuyendo su eficiencia. 

Cuando se comienza el vacío en un circuito nunca se debe hacer funcionar la bomba si la presión en el circuito a evacuar es superior a la presión atmosférica. La presión atmosférica es de 760 mm Hg (atmósfera) = 14,7 Lbs/p2 esta presión es la que soportamos diariamente sobre nuestro cuerpo. El aire que respiramos (78% de Nitrógeno + 21% Oxígeno + 1% de otros gases) rodea nuestro planeta y por acción de la gravedad se mantiene atraído a la Tierra hasta 960 Km. por sobre el nivel del Mar. Si tomáramos una columna de base cuadrada de 1” por lado y una altura de 960 Km. que contuviera aire dentro de ella tendríamos una presión de 14,7 lbs/p2.

Cuando un volumen de agua dentro de un recipiente sometido al calor de un mechero llega a 100°C comenzará la ebullición siempre que esté sometido a presión atmosférica. (760 mm Hg). Si con el mismo recipiente nos fuéramos hasta la cima de una montaña, y repetimos este mismo ensayo el agua comenzará la ebullición a una temperatura inferior a 100°C. Esto se debe a que la presión atmosférica a mayor altura disminuye y por lo tanto la ebullición se realiza a menor temperatura. De igual forma ocurre con una bomba de vacío aplicada a un circuito de refrigeración, cuánto más disminuye la presión, a menor temperatura entra en ebullición el agua (humedad) que puede estar contenida dentro del circuito. Es entonces fácil comprender, que trabajando a presión muy baja y a su vez favorecidos por la temperatura ambiente a la cual se hallan sometidas las partes del equipo (cañería, condensador, evaporador, compresor), las micro gotas de agua que puedan estar dentro del circuito se transforman en vapor y este será extraído por la bomba y expulsado al exterior. 

La bomba debe ser cuidada y mantenida para asegurar que se logre el vacío esperado por eso es importante recomendar lo siguiente:

  • Las bombas en general deben disponer de una válvula manual o a solenoide que asegure interrumpir el trabajo de vacío antes de proceder a detenerla para no perder el vacío logrado hasta ese momento, evitando además que el aceite de la bomba pueda ingresar al equipo por la baja presión en que éste se encuentra, una interrupción de la energia eléctrica tambien debe tenerse en cuenta, tratando que una válvula a solenoide ( normalmente cerrada) actue para proteger el vacio logrado hasta ese momento. Las bombas de última generación disponen de válvulas incorporadas para interrumpir el proceso de evacuación.
  • Debemos controlar y hacer controlar por el fabricante el estado de la bomba para conocer si no existen problemas del tipo mecánico que hayan disminuido su eficiencia, esto generalmente ocurre cuando las bombas tienen un uso muy frecuente, y el cambio de aceite pasó al olvido.
  • Si disponemos de una bomba que tiene “gas balast” ésta válvula permite que se mezcle aire atmosférico más seco con aire saturado extraído por la primera etapa de la bomba facilitando expulsar la humedad y aumentando la eficiencia de la bomba.

Componentes que vinculan la bomba de vacío con el equipo

Si bien la capacidad de la bomba es un factor importante para la evacuación de un equipo según su volumen a evacuar, el tiempo y efectividad del vacío es dependiente de las restricciones que se encuentran en el camino de evacuación. 

Por ejemplo, es muy común el uso de mangueras de ¼” flare, de manifolds y de válvulas del tipo “pinche” que están instaladas en el mismo circuito a evacuar. En la próxima figura puede verse que dificultades se generan al hacer uso de estos elementos, que si bien es de práctica usarlos ya que brindan muchas ventajas en las maniobras con el refrigerante, no siempre es recomendable su aplicación en la técnica de vacío. 

Con Válvula Pinche, Manifold y cañería de ¼”, se llega a un vacío de 100 en 121 minutos, utilizando la bomba en su plena capacidad.
Si se retiran los lóbulos de las Válvulas Pinche, el tiempo de vacío disminuye 56 minutos, es decir 121- 56 = 65 minutos. 

Manómetros    Bomba de vacío    Con válvula Pinche

Si se retira el Manifold y los lóbulos de las Válvulas Pinche, y se vincula la Bomba de Vacío con el equipo utilizando un caño de 3/8”, se logra el vacío en 5 minutos.
Si aumentamos el diámetro del caño de 1/4” a 1/2” el tiempo de vacio se reduce 8 veces. 

Vacío en sistemas de aire acondicionado

Si la distancia del caño de 2 metros se lleva a 1 metro el tiempo se reduce a la mitad.
Ahora si analizamos que si se tiene un caño de 1/2” conectado y lo reemplazamos por uno de 1/4” si nuestra bomba de vacio, fuese de una capacidad de 5 cfm, esta reducción en el diámetro de la cañería reduce la capacidad de la bomba en un 75%, siendo su capacidad final 1,25 cfm. 

Concluyendo se deduce que para lograr un vacío eficiente debemos tener en cuenta lo siguiente:

Válvula

  • Disponer de una conexión directa entre la bomba y el equipo y de sección lo más amplia posible con conexiones seguras que no tengan pérdidas.
  • La distancia que separa la bomba con el equipo debe ser lo más corta posible.
  • Debemos sustituir el “Lóbulo” de la válvula pinche transitoriamente mientras se realiza el vacío para eliminar esta severa restricción.
  • El procedimiento de extracción del “Lóbulo” se realiza fácilmente por medio de una válvula tipo “Core”cómo se muestra en la figura.

El equipo al cual se le hará vacío

Debemos asegurarnos que el circuito en cuestión tendrá todas sus válvulas abiertas en dónde corresponda para que no existan limitaciones en la evacuación. De no tenerse en cuenta puede haber zonas no deshidratadas convenientemente. 

Los “prensas” de estas válvulas deben estar debidamente cerrados y en condiciones para evitar fugas invisibles en depresión que puedan hacer fracasar el vacío o equivocar los diagnósticos ante posibles pérdidas. 

Cuándo los circuitos son de gran capacidad se deberá estudiar el recorrido y asegurarse que restricciones insalvables cómo tubos capilares, válvulas de expansión, válvulas de retención no desmejoren o impidan la deshidratación. En los casos de circuitos de gran volumen, el uso de 2 bombas instaladas en dos lugares estratégicos del circuito, puede ser una muy buena solución. Los lugares apropiados pueden tener limites simétricos con la restricción mas severa, como por ejemplo la válvula de expansión, el tubo capilar, etc. 

Las mediciones de vacío, deben ser hechas en general en lugares alejados a la conexión de la bomba de vacío, y las mismas se deben tomar como válidas, cuando hallan pasado algunos minutos después de detener a la bomba, a fin de lograr que se estabilice el sistema. 

Los niveles de vacío los establece y recomienda el fabricante del equipo, los valores más frecuentes están en lograr vacíos entre 500 a 300 micrones. Cuándo se requiere la medición en el circuito, se debe hacer uso de un vacuometro electrónico (analógico o digital) que permita asegurar no sólo los valores recomendados sino también valorar la eficiencia de la bomba y la técnica aplicada. 

Los tiempos de evacuación son dependientes de la eficiencia de la bomba, su capacidad y el grado de humedad que dispone el circuito. 

Un circuito puede haber llegado después de cierto tiempo al nivel de evacuación esperado, por lo tanto si se detiene la bomba y por medio del instrumento medimos el vacío, se percibe una pérdida de dicho vacío hasta un cierto nivel, dónde el instrumento queda detenido, en principio puede atribuirse a una pérdida, pero si el instrumento se detiene manteniendo aún un nivel de vacío no despreciable, puede ser que el circuito aún contenga humedad, y al momento de detener la bomba, las micro gotas que aún quedan dentro del circuito al evaporarse aumenta la presión existente del circuito. Cuando un circuito, después de cierto tiempo de evacuación, llega al nivel de vacío esperado, es recomendable que la bomba continué el proceso de evacuación por más tiempo, el tiempo sugerido debería ser no inferior a 1/3 del tiempo total empleado para llegar al vacío requerido. A continuación, antes de detener la bomba, debemos interrumpir la operación de ésta, cerrando la válvula, que la vincula con el circuito. Cómo es de esperar, el manovacuómetro podrá ser leído y en este caso podemos comentar algunos posibles resultados: 

  • El manovacuómetro disminuye su valor hasta mantenerse invariable. Este movimiento, que surge a partir de la detención de la bomba, es atribuible a la búsqueda de equilibrio interno del sistema. Si la medición no sufre modificaciones con el transcurso del tiempo, se habrá logrado el fin buscado.
  • El manovacuómetro muestra un crecimiento acelerado. En este caso estaremos frente a una pérdida en depresión, que debemos localizar. Si bien esta búsqueda deberá ser orientada a cargar al sistema con Nitrógeno, a fin de su localización. No debe pasar inadvertido que exista el problema de pérdida en las conexiones realizadas para esta tarea.
  • Por último si se presenta una pérdida, que detiene al instrumento en un valor de vacío no deseado, y dicho valor permanece con un crecimiento casi imperceptible, podremos estar frente a un sistema dónde aún permanecen micro gotas que al evaporarse hacen aumentar la presión interna del sistema. En este último caso debemos intentar continuar haciendo vacío y transcurrido cierto tiempo reiterar la medición.

Por todo lo expuesto recomendamos usar el instrumento adecuado, aplicarlo con frecuencia y sacar conclusiones en cada trabajo. La experiencia que se va adquiriendo es la herramienta que el Técnico en refrigeración sólo puede obtener haciendo un manejo responsable de las Buenas Prácticas de Refrigeración. Ahora sí podremos decirle al refrigerante que vamos a colocar en el circuito, que le hemos preparado el mejor camino y que no será atacado por agentes invisibles que comprometen su vida y nuestro trabajo.