Componentes de un Sistema de Refrigeración por Expansión Directa (DX) y sus Funciones.

A continuación se describe los componentes de un sistema de refrigeración por expansión directa (DX) y sus funciones.

• Compresor

Es una bomba de fluido en fase vapor. Mantiene una diferencia en la presión del gas de refrigerante entre la batería DX (lado de baja presión o de aspiración) y el condensador (lado de alta presión o de descarga) del sistema. Los compresores se pueden clasificar según la construcción, por ejemplo: estanco, semi-estanco y abierto (acondicionamiento directo o por correa), o por el tipo de maquina, por ejemplo alternativo, centrífugo y helicoidal.  

• Condensador

Se trata de un intercambiador de calor en donde el calor de vaporización y compresión es transferido del gas caliente de refrigerante al medio de enfriamiento, cambiando el estado de refrigerante desde un vapor recalentado en un liquido y a veces subenfriando el refrigerante. Los condensadores pueden ser refrigerados con aire, utilizando al aire exterior para condensar y subenfriar el refrigerante, o con agua, en cuyo caso se utiliza el agua de grifo o el agua de torre de refrigeración como medio de enfriamiento.  Los condensadores evaporativos utilizan tanto el agua como el aire para condensar y subenfriar el refrigerante: el agua de recirculación es pulverizada sobre tubos que contienen el refrigerante caliente y es vaporizada por el aire exterior en movimiento, eliminándose así el calor del refrigerante.

 Los condensadores refrigerados con aire pueden ser de tipo ventilador único o multiventilador. Los ventiladores axiales son los más habituales ya que tratan de forma económica grandes volúmenes de aire a baja presión estática. En algunas aplicaciones se utilizan ventiladores centrífugos, que pueden generar mayores presiones estáticas.

 Se pueden clasificar asimismo como de circuito simple o múltiple, según se conecten a uno o mas compresores.

• Válvula de expansión

SE trata de un dispositivo de estrangulamiento o dosificación con un actuador de diafragma. El espacio encima del diafragma está conectado a un sensor remoto de bulbo con tubo capilar y lleno del mismo refrigerante que el del sistema. La válvula controla el flujo de refrigerante para mantener la presión de ajuste o consigna del evaporador.

  El bulbo sensor de temperatura suele estar precintado o soldada a la línea de aspiración (que sale del evaporador) para un máximo contacto superficial. Un aumento en la carga térmica en el evaporador es detectado por el sensor, produciendo un aumento correspondiente de la presión dentro del bulbo, tubo capilar y espacio sobre el diafragma. Está presión, transmitida por el diafragma, desplaza la válvula de su asiento para que entre más refrigerante líquido en el evaporador para su evaporación por la carga térmica aumentada.

  El proceso se invierte una vez satisfecha la necesidad de enfriamiento.

• Evaporador (batería DX)

Es un dispositivo de superficie extendida (tubo aleteado) en donde se produce un intercambio de calor entre el aire de suministro del edificio y el refrigerante líquido en los tubos de serpentín, causando la vaporización del refrigerante.

   Las baterías DX son secas o inundadas (con líquido refrigerante). Pueden tener 20 o más circuitos paralelos y son de construcción en fila simple o múltiple.

• Tubería de Refrigerante

Típicamente se utilizan tubos de cobre tipo L para manejar refrigerantes de fluorocarburo clorado.

• Control del bypass de gas caliente

Este control constituye un modo de mantener una presión de aspiración del evaporador razonablemente estable cuando el sistema de refrigeración está operando a una carga mínima. Actualmente están en uso dos métodos de derivación de gas caliente: bypass de gas caliente hacia la entrada del vaporizador y a la línea de aspiración.

   La derivación de gas caliente a la entrada del evaporador introduce el vapor de descarga del compresor a la tubería DX después de la válvula de expansión. Esto actúa como una carga térmica artificial sobre la batería y eleva la temperatura en la salida de la batería. El bulbo sensor remoto de la válvula de expansión detecta esta subida de temperatura y abre la válvula para aumentar el flujo de refrigerante a través de la batería, dando como resultado un aumento de la presión de aspiración y su estabilización.

    La efectividad de este método depende de la distancia entre el compresor y la batería DX. Esté método no debe utilizarse cuando la distancia es mayor de 15 m para compresores estancos (el gas caliente puede empezar a condensar, produciendo una retención de aceite y problemas de lubricación del compresor).

    La derivación de gas caliente a la línea de aspiración consiste en introducir el vapor caliente descargado por el compresor en el lado de admisión(aspiración) del compresor. Este método requiere una válvula solenoide y una válvula de expansión adicionales en la línea de líquido. Cuando se detecta la baja presión de aspiración debido a una carga térmica reducida, el gas caliente es introducido a la entrada del compresor a través de una válvula de bypass de gas caliente, provocando la apertura de la válvula de expansión suplementaria y la introducción de refrigerante líquido en el gas caliente. El refrigerante líquido se vaporiza y aumenta la presión de aspiración de compresor para estabilizar la operación.

      Los inconvenientes de este método incluye el costo adicional de las válvulas de expansión y solenoide. purgador de aceite en la batería DX y la posibilidad de entrada de arrastres líquidos en el compresor.

• Tubo de subida doble de aspiración y gas caliente

Es un conjunto de tubos que promueve el flujo de aceite al compresor en el lado de aspiración y desde el compresor en el lado de gas caliente. Se adopta una configuración de doble columna en un diseño de tubería vertical cuando el compresor está situado a un nivel inferior al condensador y/o a un nivel superior a la batería DX.

      La operación a la capacidad mínima del compresor (con el compresor sin cargas o un solo compresor funcionando en instalaciones de compresores múltiples) reduce las velocidades de transporte de aceite en el sistema, provocando que el aceite de compresor llene el purgador y que el flujo de gas sea dirigido al tubo de subida más pequeño. Este tubo está dimensionado para producir una velocidad de 5 m/s, suficiente para elevar el aceite para su retorno al compresor. Cuando se restaura la capacidad de plena carga, la presión vacía el purgador y se restablece el flujo por ambos tubos.  El tubo mayor está dimensionado para velocidades de entre 5 y 20 m/s a plena carga del compresor.

        La elevación máxima de una doble columna de subida no debe sobrepasar 8 m. En el caso de que se requiera elevación superior a 8 m, se incorpora un purgador intermedio a cada 8 m de altura.

• Filtro-secador

En general se instala en la línea de líquido para proteger a la válvula de expansión contra la suciedad o humedad que pueda congelarse dentro de está válvula, así como para proteger a los devanados del motor contra la humedad. El núcleo del filtro-secador retiene el agua por afinidad mientras simultáneamente elimina las partículas extrañas del refrigerante líquido.

• Control de presión del condensador

Este control es necesario con temperaturas de aire exterior bajas cuando la capacidad de un condensador enfriado con aire aumenta y la carga del sistema disminuye, lo que provoca una baja presión en el condensador. Esta situación se controla mediante la modulación del caudal de aire a través del condensador con un registro de salida cuyo actuador se acciona por la presión de condensación. En los condensadores de ventiladores múltiples, el cicleado de los ventiladores mediante termostato de temperatura de aire exterior proporciona el control escalonado del caudal de aire del condensador. El ventilador de la ultima posición puede tener un registro de salida accionado por la presión de condensación.

• Amortiguador de gas caliente

Este amortiguador se instala normalmente en el lado de descarga de los compresores alternativos con sistemas de tuberías de largo recorrido, reduciendo las pulsaciones y ruidos de gas producidos por los equipos alternativos.

• Válvulas solenoides

Son válvulas de dos posiciones operadas eléctricamente. Permiten el aislamiento de los circuitos de serpentines para reducir el enfriamiento producido y bombeo de vaciado del lado de baja presión en caso de parada del compresor por ausencia de carga.

• Mirillas o visores

Deben ser instaladas en todos los sistemas en la parte frontal de la válvula de expansión. El operador puede verificar el caudal de liquido y ausencia de gases o vapores flujos arriba de las baterías de enfriamiento.

• Válvulas de cierre

Suelen ser con tapas, empaquetadas, de tipo angular (acodado), montadas directamente al compresor o receptor de liquido. El propósito de las válvulas de cierre es aislar porciones del circuito de refrigeración para permitir el mantenimiento o reparación.

• Válvula de carga

Se sitúa en el punto donde se introduce el refrigerante al sistema. Normalmente se instala en la linea de liquido después del condensador, o del receptor de liquido si existe.

• Válvulas de alivio y tapones fusibles

Estos dispositivos protegen al sistema de refrigeración contra la acumulación excesiva de presión. En el caso de activación del tapón fusible, toda la carga de refrigerante es liberada al fundirse el tapón debido a una temperatura excesiva.

• Válvulas de retención

Se instala normalmente en la parte frontal del receptor de líquidos y después del compresor para prevenir la migración del vapor del receptor al condensador o la migración del liquido del condensador a la descarga del compresor después de la parada del sistema. Es especialmente importante en los sistemas en los que el receptor este ubicado en un espacio caliente o el compresor este ubicado en un espacio mas fresco que el del condensador.

• Filtros metálicos (de cesta)

Se instalan en las lineas de liquido para proteger a las válvulas de solenoide y de expansión contra la suciedad.

• Receptor de líquidos

Cuando los condensadores (evaporativos, refrigerados con aire) que inherentemente tengan un volumen de almacenamiento pequeño se utilizan en sistema suficientemente grande, se instala un receptor de líquidos después del condensador para recoger y retener el refrigerante liquido del sistema hasta que este sea requerido para la operación a plena carga.

• Manómetros y termómetros

Se utilizan para indicar las presiones y temperaturas de aspiración y descarga, la temperatura del agua de condensador y la presión del aceite lubricante del compresor.