¿A qué nos referimos con el término instalación básica de refrigeración? Pues a algo tan sencillo y cotidiano como, pongamos un ejemplo, un arcón frigorífico o un climatizador mural de aire acondicionado tipo partido o "split". Estos aparatos son muy comunes en nuestras viviendas y, aunque el cometido de ambos sea distinto, refrigerar alimentos, en un caso, y generar un ambiente de confort, en el otro, el circuito frigorífico que rige el funcionamiento de ambos es idéntico.

Cuando hablamos de una instalación de refrigeración, y ya ocupándonos de su montaje, es necesario dividirlo en dos ámbitos diferenciados; uno sería el referido al circuito frigorífico o a la tubería y otro sería referido al circuito eléctrico de fuerza y de mando que actúa sobre los componentes eléctricos del sistema.

Para seguir la lógica del montaje vamos a comenzar explicando primero el montaje del circuito frigorífico para continuar con el del esquema eléctrico.

¿De qué elementos principales se compone un circuito frigorífico? Pues, principalmente, de cuatro elementos, todos ellos funcionando en circuito cerrado sobre un fluido especial denominado refrigerante:

• Compresor: elemento que transfiere energía al gas refrigerante generando altas temperaturas y presiones.
• Condensador: intercambiador de calor con el aire exterior que provoca la condensación del gas refrigerante.
• Dispositivo de expansión: elemento que provoca una bajada drástica de la presión y de la temperatura del líquido con una gasificación parcial del mismo.
• Evaporador: intercambiador de calor con el aire interior o el de la cámara frigorífica que provoca la evaporación del líquido refrigerante.

Estos componentes básicos se acompañan, en su caso y en función de la potencia del equipo, de otros auxiliares, tal como verás en el apartado de interpretación de circuitos frigoríficos tales como filtros deshidratadores, visores, válvulas solenoide, etc.

¿Qué es lo primero que hay que realizar a la hora de montar una instalación frigorífica? Pues bien, el primer paso es saber interpretar la información del esquema de la instalación. Es por ello que a continuación se va a mostrar el esquema frigorífico de una instalación de refrigeración doméstica. Dentro de este término podemos englobar multitud de aparatos como el frigorífico doméstico, los expositores de productos, el arcón frigorífico, las unidades de climatización domésticas de tipo partido o "split", etc.

os componentes principales de la instalación son los siguientes:

• Tubo capilar: tubo fino que produce una determinada pérdida de presión.
• Compresor hermético monofásico.
• Condensador de convección natural: localizado en la parte posterior, siempre se debe dejar un espacio en el montaje para su buena aireación.
• Evaporador de convección natural: son de aluminio autosoldable y están fabricados mediante el sistema Roll-Bond (impresión).
• Filtro deshidratador: retiene la posible humedad que pueda existir en la máquina.

Un aspecto a tener muy en cuenta durante el montaje de la instalación es el referido a la posición del filtro deshidratador, el cual deberá montarse en posición vertical con el tubo capilar en la parte inferior. Esta posición evita que los granos del desecante se friccionen y generen residuos. También permite una igualación de presión más rápida en aquellos sistemas que emplean el tubo capilar como medio de expansión.

Por otra parte, hay que tener presente el empleo de tijeras especiales a la hora de cortar el hilo capilar pues, debido a su reducido diámetro, es probable que se deforme y pince el tubo. A su vez, la soldadura que se realice en este punto se debe realizar con sumo cuidado, evitando la quemadura del tubo capilar.

Por lo que respecta al compresor hermético, éste presenta tres tomas. Una de ellas, la de servicio, se cerrará con tenazas y una posterior soldadura fuerte sobre la zona. Las otras dos tomas conectarán tanto el lado de alta presión como el de baja presión del compresor con el resto del circuito. En este caso, para hacer posible las operaciones de puesta en servicio que se mencionarán en la Unidad de Trabajo siguiente, será necesario el acoplamiento mediante accesorios té para soldar de válvulas tipo obús, similares a las empleadas para inflar las ruedas de las bicicletas.

¿A qué nos referimos con el término de instalaciones frigoríficas comerciales? Pues a aquellos equipos de una potencia algo superior a los mencionados en el apartado anterior y con un empleo generalizado en el sector comercial, es decir, cámaras frigoríficas de refrigeración, enfriadoras de agua, etc.

En cuanto a los componentes de la instalación, hay que señalar que, si bien algunos de ellos, caso del compresor o el filtro deshidratador, pueden ser idénticos o similares a los mencionados en el apartado anterior, existen diferencias sustanciales. Dichas especificidades se presentan a continuación:

• Válvula de expansión termostática: regula el grado de recalentamiento de un vapor refrigerante, en general a la salida del evaporador, obteniéndose con ello una capacidad de control incluso en instalaciones con gran variación de carga térmica.
• Condensador y evaporador de convección forzada para una mayor potencia de intercambio.
• Válvula solenoide de líquido: es una electroválvula y se coloca delante de la válvula termostática. Su empleo, junto con el de los presostatos de alta y baja presión, está indicado en aquellos casos en los que se emplea un sistema de regulación "pump-down" o puesta en vacío, como se verá más adelante.
• Recipiente de líquido: recipiente que actúa de depósito y permite que la cantidad de fluido que circula por el circuito sea variable, en función de la apertura de la válvula de expansión termostática.
• Presostatos de alta y baja presión: elemento termo-eléctricos que actúan en el circuito de mando eléctrico, como se verá posteriormente, ante las variaciones de presión en ambos sectores del circuito.
• Válvulas de esfera: de posición abierta o cerrada, permiten el mantenimiento de los componentes de la instalación.

Además de lo mencionado anteriormente, es muy importante ubicar dónde se va a colocar cada componente de la instalación, así como los criterios para determinar el trazado de la tubería en la instalación. Como norma general, el evaporador (el elemento que roba el calor) y la válvula de expansión se sitúan en el interior del compartimento que se quiere refrigerar y el resto de componentes, es decir, compresor, recipiente, condensador, válvula solenoide, filtro, válvulas varias y presostatos suelen ir montados en el exterior sobre una bancada, denominada muchas veces como unidad condensadora.

Como criterios a la hora de ubicar los distintos elementos se tendrá en cuenta lo siguiente:

• Colocar la unidad condensadora en un lugar con buena aireación ya que esto permitirá un mayor rendimiento del equipo frigorífico.
• Colocar el compresor en un lugar con buena aireación, preferentemente frente al condensador, para que de esta manera la corriente de aire refrigere el cárter del mismo.
• Colocar el evaporador en la parte superior de la cámara frigorífica pues, de esta manera, el aire frío, por su mayor densidad, caerá sobre los alimentos obteniendo una mayor eficiencia.
• Cuidar de que no haya ningún obstáculo que impida un buen intercambio de calor entre las baterías condensadora y evaporadora y el aire circundante.
• El filtro deshidratador se colocará después del recipiente de líquido y entre dos válvulas de esfera que posibiliten su mantenimiento. Tener muy en cuenta el sentido de flujo al montarlo.
• El visor de líquidos se montará tras el filtro (para apreciar la humedad del líquido filtrado) y antes de la válvula solenoide, en posición horizontal.
• La válvula de expansión termostática se montará preferentemente en el recinto a refrigerar, teniendo en cuenta la posición del bulbo termostático a la salida del evaporador (en contacto con la parte superior de la tubería y bien calorifugado para que no interfiera la temperatura exterior).
• El recipiente de líquido se montará lo más cercano posible al condensador.

¿Qué es necesario tener en cuenta a la hora de abordar la ejecución de un circuito frigorífico? Podemos subdividir esta pregunta refiriéndonos a diversos aspectos de la tarea de montaje:

• Montaje de los componentes principales (compresor, unidad condensadora, evaporador)

  En el caso de los compresores, éstos deben sujetarse siempre a una base horizontal y, en la mayoría de los casos, mediante elementos amortiguadores de vibraciones. Por otra parte, las bancadas de las unidades condensadoras también se montan sobre bloques amortiguadores regulables de manera que se consiga una buena nivelación. A su vez, el evaporador se puede fijar de diferentes maneras, pero normalmente se suele fijar al techo del recinto a refrigerar por medio de varillas roscadas pasantes, cuidando una buena nivelación del mismo.

• Trazado de tuberías

  El trazado de tuberías tiene que ser horizontal o vertical, siendo las excepciones, las líneas de aspiración, a las que se les da una ligera inclinación descendente (para facilitar el retorno de aceite al compresor) y las líneas de descarga que deben ser ligeramente descendentes alejándose del compresor (para evitar que en las paradas el aceite vuelva al compresor).

  Una vez que llegue al condensador, la tubería de gas siempre entra por la parte superior y la de líquido sale por la parte inferior. Tras conectar el recipiente de líquido y el filtro se llevaría la tubería por el recorrido más corto posible al interior de la cámara para su conexión a la válvula de expansión termostática y al evaporador. Una vez aquí, nos faltaría el trazado de la línea de aspiración.

  La línea de aspiración debe ser lo más recta posible y, se nos pueden presentar diferentes casos:

  • Evaporador por encima del condensador: en este caso será suficiente con darle una caída de un 1 % para conseguir un buen retorno de aceite.
  • Condensador por encima del evaporador: debe colocarse una trampa de aceite o sifón para conseguir el retorno de aceite. Dicho sifón se colocará unos 15 cm. después del bulbo de la válvula de expansión y, en caso de tuberías largas, habrá de situarse un sifón cada 5 m de desnivel vertical.
• Operaciones de soldadura y manipulación de materiales

  Es muy importante, cara a evitar la formación de cascarilla, la ejecución de la soldadura con una corriente de gas protector (nitrógeno seco) a baja presión a través de las tuberías. Además de ello, en los casos en que la alta temperatura de la soldadura puede afectar a componentes de la instalación (electroválvulas, compresores,...), habrá que realizar la misma protegiendo el componente con un paño húmedo. En el caso especial de la válvula solenoide, la válvula de expansión termostática y las válvulas de obús, la soldadura deberá realizarse sin la bobina (en el caso de la solenoide) ni el elemento interno de las válvulas (en el caso de la termostática y las de obús). Dichos elementos se montarán posteriormente.

  Otro enemigo muy importante de los circuitos es la humedad ambiente y es por ello que hay que proteger, tanto tuberías como componentes, con tapones de modo que no entre humedad al circuito.

¿A qué se refiere el término calorifugado? Pues bien, dicho término se refiere al hecho de montar un recubrimiento sobre las tuberías de modo que se reduzca la transmisión térmica entre el fluido interior y el aire ambiente. Dicho recubrimiento se compone de un material denominado aislante térmico.

¿Por qué es necesario el calorifugado de las tuberías de una instalación frigorífica? Pues por las razones siguientes:

• Evitar la condensación superficial sobre el diámetro exterior de la tubería. Dicho fenómeno es debido a la condensación del aire ambiente, más caliente, sobre la superficie exterior del tubo, mucho más fría, en el tramo de aspiración. En aquellos casos en que la temperatura superficial del tubo sea inferior a 0 ºC. se producirá escarcha.
• Evitar goteos de agua en aquellos puntos en los que se produzca condensación y/o escarcha sobre la superficie de la tubería.
• Evitar contacto accidental con superficies calientes a temperaturas superiores a los 60 ºC.
• Cumplir lo especificado en los apartados IT 1.2.4.2.1. y 1.3.4.4.1 del RITE.

¿Cómo debe llevarse a cabo el montaje del aislante térmico, generalmente suministrado en forma de coquillas de espuma elastomérica, en las tuberías?

Pues bien, normalmente, lo que se hace es partir la coquilla con una cuchilla "cutter" de modo que podamos introducirla en la tubería y, una vez realizado esto, encolar con un pegamento especial y con brocha la sección de la coquilla. Seguidamente, se deben dejar sin manipular las coquillas durante 24 horas de modo que la cola solidifique. Para que la unión se mantenga durante este tiempo es aconsejable encintar las coquillas cada cierta distancia para, una vez el pegamento esté seco, quitar dichas cintas.

¿Cuáles son los aspectos básicos a tener en cuenta para llevar a cabo el montaje del circuito eléctrico de una instalación frigorífica? Pues, en realidad, existen una serie de elementos cuyo conocimiento es necesario para interpretar y montar correctamente el esquema eléctrico de una instalación. Estos elementos se enumeran a continuación.

• Interpretación del circuito eléctrico de la instalación, con especial énfasis en el modo de regulación empleado.
• Identificación de las protecciones eléctricas del circuito.
• Interpretación del circuito de arranque del compresor monofásico, específico de las instalaciones frigoríficas.
• Criterios para el correcto montaje de un circuito eléctrico.

En los siguientes apartados se profundizará en dichos aspectos, teniendo siempre en cuenta que el objetivo de la presente Unidad de Trabajo es el montaje de instalaciones frigoríficas domésticas y de tipo comercial.

Todos los circuitos eléctricos necesitan estar protegidos contra anomalías que puedan causar daños, tanto en ellos como en las personas que puedan estar manipulándolos. Estas anomalías suelen ser:

• Sobrecarga: intensidad superior a la nominal debido a diversas causas como agarrotamiento, exceso de carga, etc.
• Cortocircuito: aumento brusco de intensidad debido a que dos puntos entre los que existe una diferencia de potencial se han unido.
• Derivación: conexión de una de las fases a tierra, pudiendo ser debida a un fallo en alguno de los aislamientos del circuito (contacto indirecto) o al contacto directo humano con zonas activas del circuito. Debido a ello, se producirán corrientes de derivación a través de nuestro cuerpo.

Para protegerse de las anomalías anteriores, los circuitos eléctricos se equipan con los siguientes elementos:

• Fusibles: protegen las instalaciones contra sobrecargas y cortocircuitos y se basan en el efecto Joule que funde a un valor de intensidad determinado el hilo del fusible.
• Interruptores automáticos magnetotérmicos: protegen las instalaciones contra sobrecargas continuadas y cortocircuitos. Disponen de una protección térmica (bimetal) contra sobrecargas y una protección electromagnética contra los cortocircuitos.
• Interruptores automáticos diferenciales: protegen contra las corrientes de derivación. Se activan al detectar una corriente de derivación superior a su umbral de sensibilidad.

Los compresores frigoríficos herméticos, equipados con motores eléctricos monofásicos, son los mayoritariamente empleados en las aplicaciones de pequeña y mediana potencia. Dichos motores contienen un devanado de trabajo y otro de arranque, de tal manera que presentan tres terminales cuya posición relativa es siempre la misma, caracterizados por "C" o terminal común, "A" o de arranque y "T" o de trabajo.

Otra característica de los motores monofásicos es la incapacidad de arrancar "sólos", por lo que necesitan de un impulso inicial para evitar que se quemen. Esto obliga a incorporar en el motor un sistema de arranque para conseguir ese impulso inicial. El sistema de arranque más usual es el que emplea un relé de intensidad, cuyo funcionamiento es el siguiente:

• Al cerrarse el interruptor del termostato, por el devanado de trabajo del motor pasa una gran intensidad.
• La intensidad atraviesa la bobina del relé de intensidad creando un campo magnético que hace que el vástago del relé cierre el contacto y circule corriente por el devanado de arranque.
• Al ponerse en marcha el rotor, se crea una fuerza contraelectromotriz y desciende la intensidad que atraviesa la bobina del relé hasta que se desconecta el vástago del relé.
• El rotor sigue girando y ya se ha finalizado el arranque.

En función del par de arranque requerido por la aplicación concreta, se pueden encontrar dos tipos de sistemas.

• Sistema de arranque con relé de intensidad y condensador de arranque.

  En este circuito, el condensador en el devanado de arranque aumenta el par de arranque por lo que su aplicación está en equipos como los de congelación, ya que es necesario superar una diferencia de presiones entre el sector de baja y alta presión en el mismo momento del arranque.

  

• Sistema de arranque con relé de intensidad.

  Se emplea en los compresores de aire acondicionado, de muy bajo par de arranque, ya que en las paradas los sectores de baja y alta presión se equilibran con lo que no hay necesidad de superar un salto de presión en el momento del arranque.

  Además de los sistemas de arranque, los motores eléctricos monofásicos precisan de un protector térmico, llamado klixon, que protege el motor contra sobrecargas y altas temperaturas. Cuando tiene lugar una sobrecarga, se calienta un bimetal, el cual, por efecto del calor, se deforma y abre el circuito.

  

El montaje del circuito eléctrico de una instalación frigorífica se realizará conforme a la información contenida en el esquema eléctrico del mismo por lo que es básico saber interpretar la información contenida en el mismo.

Llegados a este punto, vamos a analizar las estrategias de regulación asociadas a los circuitos domésticos y comerciales por separado, pues éstas difieren sustancialmente una de la otra.

• Regulación todo-nada.

  Este es el esquema eléctrico por el que se rigen la mayoría de aparatos domésticos de refrigeración. Se compone de los siguientes elementos:

  • Compresor con sus elementos de arranque y protección (Klixon).
  • Termostato de regulación.
  • Lámpara interior y pulsador puerta.
  • Regleta de conexiones.

  El interruptor del aparato controla la alimentación del circuito. Una vez con alimentación en el mismo, el termostato del aparato actúa cerrando sus contactos y poniendo en marcha el compresor cuando la temperatura del recinto es inferior a un límite inferior prefijado. Una vez alcanzada la temperatura de consigna en el recinto el termostato desconecta el compresor.

  Por otra parte, el pulsador o final de carrera que presenta la puerta, permite el encendido de la lámpara interior al abrir la puerta y su apagado al cerrarla. Para finalizar la descripción, el cable de fase se conectará al relé térmico de protección del compresor, llamado klixon, comentado con anterioridad, y éste a su vez, al terminal común del compresor. El relé de arranque será, por último, el que cierre el circuito.

En el caso de las instalaciones comerciales de mediana potencia, como las de las cámaras frigoríficas comerciales, la estrategia de regulación mayoritariamente empleada es la denominada "pump-down" o puesta en vacío.

Como observarás, los esquemas asociados a dicha regulación son más completos que el anterior e incorporan nuevos elementos como la válvula solenoide o los presostatos. La principal diferencia con la regulación todo-nada consiste en el hecho de que el termostato de la cámara no actúa sobre el compresor sino sobre la válvula solenoide. El cierre de dicha válvula, que está situada en la línea de líquido, produce una disminución de la presión en el evaporador al seguir en marcha el compresor, hasta el momento en que la presión en el circuito de baja llega hasta la consigna del presostato de baja, el cual para al compresor. En reposo, se tiene completamente separadas las zonas de alta y baja presión del circuito. Además de ello, existe un presostato de alta presión cuya única función es de seguridad y consiste en desconectar el circuito ante un valor de presión en alta excesivo.

• Circuito de fuerza

  Básicamente, consiste en la conexión de los receptores del sistema (compresor, ventiladores de condensador y evaporador, válvula solenoide y resistencia de desescarche) a la red monofásica de suministro a 230 V en alterna. Además de estos receptores, se conecta un transformador para alimentar al microprocesador de regulación.

  De partida, para la protección del circuito y de las personas se colocan un interruptor diferencial y un interruptor magnetotérmico. Además de ello el motor de compresor se protegerá contra las sobrecargas con un relé térmico.

  Por lo demás, todos los receptores se controlarán por los contactos de su correspondiente contactor, a excepción del transformador que estará conectado continuamente al microprocesador y al circuito de mando.

• Circuito de mando

  La secuencia del circuito sería la siguiente:

  • Contando con que las protecciones del circuito de fuerza se han activado, se gira el selector de encendido.
  • Al estar alimentado el micro y detectar la sonda de temperatura de cámara acoplada al mismo una necesidad de frío, cierra su contacto COOL y se abre la válvula solenoide, dejando fluir el refrigerante contenido en el lado de alta presión.
  • La apertura de la válvula solenoide genera un aumento de presión en la zona BP que, cuando llegue a la presión de consigna y salvo que el rele térmico haya saltado, activa el arranque del compresor y los ventiladores del condensador.
  • El contacto FAN del micro, una vez que el compresor está en marcha, activará los ventiladores del evaporador.
  • Al llegar a la temperatura de consigna, el micro fuerza el cierre de la válvula solenoide.
  • El compresor aspira todo el refrigerante del lado BP y, cuando se llegue a la presión de desconexión consignada, el presostato fuerza la parada del compresor.
  • Si en cualquier momento, y por cualquier causa, la presión del lado de alta es excesiva, el presostato de alta presión desconecta el circuito entero. Su rearme no será posible hasta que no se dé una bajada de presión en el circuito.
  • Las resistencias de desescarche se activarán, según programación, una vez forzada la parada del compresor y los ventiladores.

¿Qué es lo que hay que tener en cuenta a la hora de realizar el montaje eléctrico del cuadro? Pues, es muy importante completar previamente los esquemas de mando y fuerza por medio de números y letras de identificación. Esto nos facilitará el seguimiento del circuito para la detección de averías e interpretación conforme al esquema.

Por otra parte, el conexionado eléctrico hay que realizarlo teniendo en cuenta los siguientes pasos:

• Tener a mano el circuito de mando y fuerza.
• Asegurarse que trabajamos sin tensión.
• Comenzar a cablear el circuito de fuerza teniendo en cuenta los colores y la sección de los hilos, así como su identificación con las letras correspondientes.
• Comenzar a cablear el circuito de mando con una sección inferior al circuito de fuerza identificando con los números correspondientes del esquema.
• Una vez terminada la labor, realizar unas comprobaciones sencillas por medio del polímetro (continuidad), para saber si las conexiones se han realizado tal y como indica el esquema.
• A continuación, se realizarán unas comprobaciones de aislamientos, de la secuencia del circuito y la comprobación del circuito de fuerza. Estas pruebas de comprobación del circuito eléctrico se desarrollarán en la siguiente Unidad de Trabajo.

En lo que se refiere a las medidas de seguridad en el montaje de instalaciones frigoríficas, hay que decir que dichas medidas coinciden con las explicadas en la Unidad de Trabajo anterior, referida a las instalaciones caloríficas, a las que habría que añadir las referidas a las operaciones de montaje del circuito eléctrico. En este último punto, hay que indicar que el principal riesgo es el de contacto accidental con partes bajo tensión por lo que preventivamente es necesario realizar todo el proceso de montaje asegurándose de que no hay tensión en el cuadro.