TUBERIAS DEL REFRIGERANTE Para el funcionamiento adecuado de un sistema de refrigeracin es importante que la tubera que conecta entre s: los compresores, condensadores, evaporadores sean de dimetros apropiados. La tubera se divide en tres clases: de lquido, de succin, y de descarga. El dimensionamiento se rige por la cada de presin por rozamiento y el caudal del refrigerante. La cada excesiva de presin perjudica la eficiencia del compresor y puede influir adversamente en el funcionamiento de la vlvula de control. En las tuberas de gas, el aceite que ha atravesado el separador se encuentra en forma de diminutas gotas liquidas, y para que sea arrastrado por la corriente de gas, este debe circular a una cierta velocidad, concretamente en tuberas horizontales o descendentes suele aconsejarse velocidades mnimas de 180 m/minuto. En tuberas con freones y flujos ascendentes, la velocidad mnima que asegura un arrastre de aceite, es funcin del dimetro interior de la tubera y de la temperatura a que se encuentre, existiendo una situacin crtica con temperaturas ms bajas debido a su mayor viscosidad. Este fenmeno aconseja una mayor velocidad en tuberas de aspiracin, del orden de 420 m/minuto o superior Velocidades Recomendables En tubera de lquido de 18 m/min a 122 m/min En tubera de succin de 210 m/min a 1400 m/min En tubera de descarga de 300 m/min a 1500 m/min Caidas de presin admisibles en tuberas de lquido por m.c.a. (metro de columna de agua) Amoniaco 0.06 Kg/cm Fren 12 0.13 Kg/cm Fren 22 0.12 Kg/cm Fren 11 0.15 Kg/cm Dimensionamiento de Tuberas del refrigerante

Numero de Reynolds R = vD/ v = velocidad media (m/s) 4m` D = dimetro interior (m) v = ----------- = densidad del refrigerante fluido (kg/m3) D2 = viscosidad dinmica (Kg.s/m) m` = caudal msico (Kg/s) L v2 P = cada de presin por circulacin (m.c.hg) P = f ----------- L = longitud de la tubera (m) 2 D g f = factor de friccin g = constante de gravedad (9,81 m/s)

CLCULO Y DISEO DE LINEAS DE REFRIGERANTE

Al efectuar el clculo y diseo de las lneas de refrigerante para equipos remotos, hay que distinguir entre los

equipos de slo fro y los equipos de bomba de calor, debido a las especiales caractersticas de

funcionamiento reversible para estos ltimos.

Tambin hay que considerar las distintas configuraciones posibles en funcin de la posicin de los equipos:

unidad exterior por encima de la unidad interior, unidad exterior por debajo de la unidad interior o ambas

unidades a la misma altura.

Pero, en primer lugar, hay que tener en cuenta las caractersticas que deben cumplir las lneas de gas

(aspiracin o descarga) y las lneas de lquido.

LINEA DE ASPIRACION

Para el diseo de la lnea de aspiracin hay que tener en cuenta dos condicionantes fundamentales: la

prdida de presin del gas refrigerante y el retorno del aceite al compresor.

Prdida de presin

La prdida de presin se produce como consecuencia del rozamiento del gas con las paredes del tubo y

provoca una disminucin de la densidad del refrigerante y, por tanto, una reduccin de la capacidad del

sistema.

Para conseguir un rendimiento aceptable se debe seleccionar una tubera que, para la longitud deseada,

origina una cada de presin inferior a 3 psi 20 kPa.

Esta prdida de presin aumenta con la longitud de la lnea y es mayor cuanto ms pequeo sea su dimetro.

Retorno del aceite al compresor

El refrigerante siempre contiene alguna cantidad de aceite (entre el 1% y el 4% en peso) circulando por el

sistema, debido a su afinidad; pero en determinadas condiciones de presin y temperatura, como pueden ser

las que se encuentran en el evaporador y la lnea de aspiracin, pueden dejar de ser miscibles.

Si el aceite no retornara al compresor, ste se ira quedando poco a poco sin lubricacin. Por eso es

importante asegurar que sea arrastrado por el refrigerante, para lo cual se necesitar una velocidad mnima

de 6 m/s en los tramos ascendentes.

En los tramos descendentes u horizontales con pequea inclinacin no es tan importante la velocidad, ya que

la gravedad mantiene la circulacin del aceite.

Si las lneas horizontales no tienen pendiente, debern obtenerse velocidades de al menos 3 m/s.

En cualquier caso, la velocidad del gas refrigerante no debe pasar de 15 m/s, ya que a velocidades ms altas

se produciran ruidos molestos.

Para facilitar este retorno de aceite, los tramos horizontales deben tener una pendiente del 2%, con cada

hacia el compresor. Adems, en el caso de lnea de aspiracin ascendente debe realizarse un sifn en la base

del tramo vertical y sifones intermedios cada 8 m. aproximadamente, que tienen como finalidad retener el

aceite cerca del compresor en los momentos de reposo.

A pesar de todo ello, si la longitud de la lnea es grande, puede ser necesario regular la carga de aceite del

compresor.

Dimensionamiento

Para el dimensionamiento de la lnea de aspiracin, una vez definido su trazado, hay que conocer su longitud

equivalente.

Dimensionamiento

Para el dimensionamiento de la lnea de aspiracin, una vez definido su trazado, hay que conocer su longitud

equivalente.

Grfico lneas de aspiracin

La longitud equivalente de la lnea es la suma de su longitud fsica ms la equivalente de los elementos

singulares tales como codos, curvas, etc. (La longitud equivalente de cada uno de estos elementos es la

longitud recta de tubo que dara la misma prdida de presin que ellos).

Hay que calcular la longitud de los tramos horizontales y verticales por separado, pues su tratamiento puede

ser distinto.

La prdida de presin se calcula con ayuda de las ecuaciones de Mecnica de fluidos o de grficos generados

en las diferentes bibliografas considerando las recomendaciones anteriores.

Una vez obtenida la prdida de presin para cada uno de los tramos (horizontal y vertical), la suma de ambas,

que es la prdida de presin total de la lnea, no debe superar los 3 psi (20 kPa). Adems hay que tener en

cuenta que la velocidad, tambin calculada u obtenida en grficos, debe ser superior a 6 m/s en los tramos

verticales ascendentes.

A veces puede llegarse a soluciones en que, los tramos verticales ascendentes tengan un dimetro inferior a

los horizontales. Entonces, el paso de uno a otro dimetro deber efectuarse de forma suave (figura 1) para

evitar que se produzca gran prdida de presin.

Figura 1

LNEA DE DESCARGA

El tratamiento de la lnea de descarga ha de ser similar al de la lnea de aspiracin, ya que por ambas circula

gas refrigerante. Para su diseo y dimensionamiento hay que considerar, igualmente, la prdida de presin

del gas refrigerante y el retorno del aceite al compresor.

Prdida de presin

En las lneas de descarga no es tan crtica la cada de presin como en las de aspiracin, por lo que podran

aceptarse hasta 6 psi 40 kPa.

Sin embargo, desde el punto de vista del rendimiento frigorfico de la instalacin, es deseable la mnima

prdida posible, por lo que se limita, tambin en ste caso, a 3 psi.

Retorno del aceite al compresor

La velocidad de circulacin mnima para que el aceite retorne al compresor es la misma que en la lnea de

aspiracin: 6 m/s en tramos ascendentes y 3 m/s en tramos horizontales y descendentes.

Igualmente, si la lnea es ascendente es necesario un sifn en la base y sifones intermedios cada 8 m

aproximadamente, para retener el aceite en las paradas, aunque a veces puede ser conveniente eliminar

dichos sifones intermedios.

Dimensionamiento

La lnea de descarga se dimensiona de forma similar a la de aspiracin, pero varan diferentes constantes y

ecuaciones en Mecnica de Fluidos y tambin los grficos que se pueden utilizar son diferentes.

Hay que tener en cuenta que la prdida de presin no sobrepase el lmite establecido y que la velocidad sea

suficiente para el arrastre de aceite.

Al ser la velocidad de descarga aproximadamente la mitad que la de aspiracin, sern necesarios en general,

para unas condiciones dadas, dimetros de lneas menores en descarga que en aspiracin.

LINEA DE LQUIDO

La Lnea de lquido presenta menos problemas en funcionamiento que las de aspiracin o descarga, ya que el

aceite siempre circula por ella mezclado con el refrigerante, independientemente de la velocidad.

En esta lnea no es importante la velocidad, pero hay que tener en cuenta otros factores: el sub-enfriamiento

del lquido y el peso de la columna de refrigerante.

Sub-enfriamiento

Para el correcto funcionamiento de la vlvula de expansin o tubo capilar, el lquido refrigerante que llega a

ellos no debe contener burbujas de gas. Para ello el refrigerante debe tener al menos 1C (como mnimo) de

sub-enfriamiento a la entrada de la vlvula o tubo capilar.

Lo recomendable es que debido a la cada de presin que se produce en la lnea de lquido, ste llega al

sistema de expansin con una presin inferior a la de salida del condensador, lo que puede llevar consigo la

formacin de gas. Para evitarlo, el lquido debe sub-enfriarse unos 5C ms.

La prdida de presin tiene lugar por el rozamiento por circulacin en la lnea, pero tambin se produce, y en

mayor proporcin, debido a la diferencia de nivel entre los extremos de la lnea cuando sta es ascendente.

Para una t de condensacin de 50C, por ejemplo, hay una prdida de sub-enfriamiento de 1 C cada 4,2 m

de subida aproximadamente. Por ello, cuando la altura es superior a 15 m hay que subenfriar 1 C por cada

3,5 m de exceso.

Este sub-enfriamiento puede conseguirse en los equipos de slo fro embridando las lneas de lquido y

aspiracin. La mxima longitud embridada se limita a 15 m, por el sobrecalentamiento de la lnea de

aspiracin.

En los equipos de bomba de calor no es factible dicha solucin, debindose recurrir a otros mtodos, como

pueden ser: introducir ms carga de refrigerante en la unidad o enfriar la lnea de lquido.

Peso de la columna de lquido

Cuando la lnea de lquido es descendente el sub-enfriamiento est asegurado, ya que en este caso, en vez

de prdida de presin, el peso de la columna de refrigerante hace que sta sea mayor que la salida del

condensador.

Aqu el problema que se presenta es evitar una excesiva sobrepresin en la entrada del sistema de

expansin. Para ello, si la altura de la lnea de lquido es superior a 10, hay que colocar en la parte inferior un

ecualizador de presin, que contrarreste el peso de la columna.

En los equipos de slo fro basta con una simple vlvula manual, pero en los equipos de bomba de calor es

necesario adems disponer de una vlvula anti retorno, para el funcionamiento en sentido inverso.

Dimensionamiento

Para el dimensionamiento de lnea de lquido, una vez conocida su longitud equivalente, bastar con elegir el

dimetro adecuado en funcin de dicha longitud, de forma que la prdida de presin no sea superior a 10 psi

68 kPa.

Esto puede realizarse utilizando las ecuaciones de fluidos y los grficos generados, en el que se obtiene la

prdida de presin por rozamiento. A sta hay que sumar la prdida de presin debida a la diferencia de nivel

entre los dos extremos de la columna de lquido cuando la lnea es ascendente

CONFIGURACIONES POSIBLES

Dependiendo del tipo de equipo slo fro o bomba de calor y de la disposicin relativa de las unidades

interior y exterior, existen distintas configuraciones posibles, que presentarn caractersticas particulares.

Equipos slo fro

En estos equipos la unidad interior funciona siempre como evaporadora y la unidad exterior como

condensadora.

En la mayora de las ocasiones, la unidad condensadora lleva incorporado el compresor (motocondensadora),

por lo que hace que la lnea de gas sea de aspiracin, estando la lnea de descarga incluida dentro de dicha

unidad.

La situacin ms desfavorable es donde la lnea de aspiracin es ascendente y por tanto la velocidad del gas

debe ser mayor de 6 m/s, necesitando adems los correspondientes sifones. En la lnea de lquido debern

adoptarse las medidas oportunas para compensar el peso de la comuna, si es necesario. Caso contrario, la

aspiracin no presenta problemas por ser descendente, y en la lnea de lquido habr que vigilar el sub-

enfriamiento.

En determinadas circunstancias, el compresor no est en la unidad condensadora, sino en la unidad

evaporadora (motoevaporadora), y esto implica que la lnea de gas es de descarga, ya que la lnea de

aspiracin est en el interior de dicha unidad.

La situacin ms desfavorable sigue siendo igualmente la disposicin con la unidad exterior (condensadora)

por encima de la unidad interior (motoevaporadora), con lnea de descarga ascendente, en la que deben

hacerse los sifones necesarios y mantener la velocidad por encima de 6 m/s.