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Flexímetro, deflexiones en el cigüeñal14:52 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
El flexímetro es un instrumento de medida que se emplea para medir el desalineado de los cigüeñales de
grandes motores. Para ello los contrapesos de cigüeñal disponen de pequeños orificios en que se sitúan las
puntas del instrumento. La lectura se toma a través de un reloj micrométrico o a través de la pantalla en el
caso de los flexímetros electrónicos que pueden medir desviaciones con precisión de hasta 0,001 mm. Éste
se encarga, por tanto, de medir la apertura o cierre entre los codos del cigüeñal.
La deflexión del cigüeñal puede deberse a varios factores como: desgaste en los cojinetes o un motor
desalineado. La operación del motor en estas condiciones puede conllevar a fallos importantes por fatiga ya
que las vibraciones y fuerzas que se transmiten desde las bielas no quedarán correctamente contrarrestadas.
Para tomar estas medidas debe tenerse en cuenta la temperatura del motor, dependiendo del fabricante las
medidas se toman en frío o en caliente. Hay que tener en cuenta esta premisa, debido a que si la temperatura
no es la adecuada se podrían falsear las medidas por dilataciones y contracciones. También es importante
que el flexímetro se encuentre a la misma temperatura que el elemento a medir por la misma razón.
Las medidas suelen tomarse en los cuatro puntos más significativos del motor: punto muerto superior, punto
muerto inferior, banda de babor y banda de estribor; a la vez que éste rota en la misma dirección de giro que
el motor. Para ello se utiliza el virador y, a medida que el cigüeñal gira, se toman las medidas. De todos
modos el fabricante del motor proporciona información sobre en qué posiciones tomar las medidas y de las
tolerancias que éste puede soportar.
Bibliografía
Prisma teknik Di 5 Deflection gauge
U.S. NAVY, “Navedtra 14076 Engineman 2”, Abril 1992
Sistemas de refrigeración industrial18:05 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Figura 1. Refrigeración mediante aire.
Los sistemas de refrigeración se basan en principios termodinámicos y están diseñados para realizar el
intercambio de calor entre el proceso y elrefrigerante así como para facilitar la liberación del calor
irrecuperable al medio ambiente. Los sistemas de refrigeración industrial pueden clasificarse en función de su
diseño y de su principio básico de funcionamiento: agua o aire, o una combinación de ambos.
A continuación se muestran los sistemas industriales más característicos:
Circuitos de refrigeración de un solo paso
Sistemas en los cuales, el agua no se somete a ninguna recirculación ni retorno, no están en contacto con el
aire, por lo menos para fines de enfriamiento. Al no existir evaporación, las características del agua no sufren
alteración a menos que se produzcanproblemas de incrustación, erosión o corrosión en el proceso.
Se emplean cuando existe gran abundancia de agua de calidad a bajo costo. El caso más frecuente es el de
los sistemas refrigerados por agua de mar, aunque en estos casos los materiales del sistema tienen que ser
especiales y los problemas que se presentan requieren un tratamiento muy específico. Puede emplearse
también agua de un río o de un pantano, pero pueden surgir problemas de contaminación térmica, a causa del
vertido de agua de temperatura más elevada y de ensuciamiento e incrustación de las canalizaciones. Para
contrarrestar dichos problemas, el agua se somete a un proceso de clarificación o se aditiva productos
químicos.
Circuitos de refrigeración recirculantes abiertos
Sistemas en los cuales parte del agua se recicla. Estos circuitos aprovechan el fenómeno físico del
enfriamiento del fluido por una pérdida parcial del mismo. Esta pérdida se produce por evaporación, siendo lo
más común en una torre de refrigeración: el agua caliente se enfría por evaporación parcial en la torre
atmosférica y se envía de nuevo a los aparatos que necesitan de su refrigeración.
Se denominan “abiertos” porque el agua está en contacto con la atmósfera durante su paso por la torre de
refrigeración, siendo por lo tanto el agua recirculante sometida a ciclos de calentamiento y enfriamiento
sucesivos.
Figura 2. Tabla propiedades termodinámicas de los diferentes sistemas.
Circuito de refrigeración recirculantes cerrados
Son aquellos en los cuales el agua no está en contacto con la atmósfera. Su enfriamiento se realiza mediante
intercambiadores de calor refrigerados mediante agua. El agua empleada en este circuito es agua bruta para
enfriar el refrigerante y agua desmineralizada con aditivos para refrigerar equipos y sistemas.
El enfriamiento del agua se realiza mediante aéreo-refrigerantes o bien mediante un intercambiador
secundario refrigerado con agua de bajo costo. Constan de un depósito de expansión en el retorno para
asegurar una reserva de agua y evitar sobrepresiones o depresiones, de donde aspira la bomba que impulsa
el agua fría al proceso.
Tabla
http://www.prtr-es.es/data/images/resumen%20ejecutivo%20bref%20refrigeraci%C3%B3n%20y%20vac
%C3%ADo-0bbe00e0169ac61a.pdf
Construcción de embarcaciones de plástico reforzado con fibra18:42 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Estudios realizados así como las propiedades que poseen las resinas de poliéster y epoxi reforzadas con fibra
de vidrio GRP (Glass Reinforced Plastic), las han acreditado como material adecuado para su utilización en el
campo de la construcción de ciertas embarcaciones.
Debido a su reducida densidad (1,5 - 2,2 g/cm³), su resistencia a la tracción (de 700 a 1.750 Kg/cm²) y a su
resistencia al impacto, el GPR se muestra como un excelente material para su uso en la construcción naval.
Su implementación se produjo durante la Segunda Guerra Mundial con embarcaciones de 28 pies (8,5 m)
para la marina norteamericana, a partir de aquí se ha incrementado su utilización y se pueden construir
buques de hasta 76 m. Pero dejando la historia de lado veamos las ventajas e inconvenientes del GRP.
Figura 1. Megayate de 46m de fibrade vidrio y Kevlar.
Ventajas
Posee una elevada resistencia al ambiente marino por lo que aún estando expuesto prolongados tiempos
en dicho entorno no se corroe ni se oxida.
Con un diseño y un control eficiente en la producción la estructura fabricada en GRP consigue reducir a la
mitad el peso final de la embarcación en comparación con el acero o la madera, y en líneas generales, un
peso aproximado a las embarcaciones de aluminio.
Los cascos se fabrican generalmente de una pieza, es decir, sin costuras, soldaduras ni solapas.
Gracias a la forma en que pueden ser laminadas las resinas, el proyectista puede aprovechar
determinadas direcciones para aumentar la resistencia de la estructura.
Posee un bajo módulo de elasticidad lo cual mejora la absorción de energía de cargas de impacto.
El coste es mayor que el del acero o madera pero al necesitar una menor cantidad de material se
compensa y porcaracterísticas y propiedades es favorable su construcción en GRP.
Bajo mantenimiento para embarcaciones de pequeña eslora. Se incrementa con la eslora debido a la
necesidad de aplicar pinturas antiincrustantes.
Investigaciones han demostrado que las propiedades del GPR pueden mantenerse durante más de veinte
años sin degradación apreciable.
Figura 2. Resina de poliéster.
Inconvenientes
Al poseer un módulo d elasticidad bajo 2,5x10⁶ psi, o poco más en algunos casos surge el problema que,
para un espesor equivalente, representa una flexión mucho mayor que la de un casco de acero (alrededor
de 3 veces más). También provoca problemas con la frecuencia natural y la resonancia potencial en las
vibraciones forzadas del sistema.
La resistencia límite de fatiga sule ser del orden de 25% de su carga de rotura en condiciones normales.
Tendencia a prolongar su deformación si se ve sometido a una carga de larga duración y si las fatigas en
el laminado son altas.
Las resinas en general son combustibles, y los laminados pierden resistencia en caso de que se produzca
una combustión.
Fuentes
B.G.LOPEZ. “Técnicas de Construcción Naval” 2ª Ed. Coruña 2005. ISBN: 84-9749-167-X
Imágenes
http://www.nauticexpo.es/prod/leopard-yachts/yates-de-lujo-mega-yates-en-composito-33950-230342.html
http://www.ve.all.biz/g8241/
Tanque de expansión de purgas de turbina23:10 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Figura 1. Tanque de expansión de drenajes de turbina.
La presencia de gotas de agua en el vapor que circula por el interior de la turbina es altamente perjudicial,
pues el impacto de éstas sobre los álabes a gran velocidad provoca la erosión de los mismos. Por eso, en las
zonas inferiores de la turbina es necesario que se encuentren disposiciones apropiadas para retirar y drenar
las eventuales condensaciones que puedan formarse que se denominan drenajes. Algunos de éstos se tienen
en servicio sólo en las operaciones de arranque y a muy bajas cargas, mientras que otros funcionan
permanentemente.
La ubicación de cada uno de los drenajes, su número y su ciclo de funcionamiento, está diseñado de tal forma
que con el menor número de los mismos se consiga eliminar todas las posibles condensaciones en el cuerpo
de la turbina, en cada uno de sus estados de funcionamiento como el arranque, bajas cargas y plena carga.
El objeto del tanque de expansión de purgas, Fig 1, es recibir todas las purgas de la turbina y del ciclo, que
deban ser drenadas al condensador para su recuperación. Éstas, proceden de zonas en depresión (con cierto
grado de vacío) o con cierta presión y deben ser expansionadas y enfriadas antes de introducirlas al
condensador.
El tanque de expansión, cilíndrico, hermético y diseñado para soportar tanto el vacío como una presión
efectiva, canaliza y clasifica en varios colectores por presión y temperatura, las múltiples purgas que recibe.
Normalmente existen 2 conexiones con el condensador, una para el vapor expansionado y saturado que sale
por la parte superior del tanque y otra de condensado, que sale del fondo y se conecta con el pozo del
condensador por el método de vasos o tubos comunicantes. Esto significa que la presión y el nivel en el
interior del tanque están influenciados o son los mismos que los del condensador.
El funcionamiento del tanque es el de un condensador de mezcla. Está dotado de un sistema automático de
atemperación por agua pulverizada, para enfriar por mezcla con agua condensada las purgas que le llegan.
Ésta misión es realizada por una válvula de control neumático todo/nada controlada por una solenoide y un
termostato.
En la figura 2 se muestra como son recibidas tangencialmente las purgas de mayor temperatura en los
colectores (5) dentro de la cámara de alta temperatura (6), la cual está forrada con acero inoxidable.
Previamente éstas purgas son enfriadas en los propios colectores por medio de unas boquillas (11). Las
purgas de menor presión son conectadas dentro de un mismo colector en el ladomás próximo al tanque,
mientras que las de mayor presión se conectan en el lado más alejado (5). Con ello se pretende que el
drenaje de una purga no pueda ser un obstáculo, por el efecto de expansión, para otra de menor presión;
evitando así el peligro o inconveniente que podría suponer el rechazo o retroceso de ciertas purgas hacia la
turbina.
Al vapor de la cámara de alta temperatura se le hace pasar hacia abajo por unas toberas (8), donde de
nuevose le inyecta agua para su enfriamiento (7).
En la cámara de baja temperatura (9), de acero al carbono, son recibidas las purgas de menor temperatura.
Aquí también son clasificadas de mayor o menor presión dentro de un mismo colector.
Todo el vapor saturado que se desprende de la expansión de las purgas de la cámara de alta temperatura se
mezcla con el de la cámara de baja temperatura para salir por el tubo central ascendente (3), que canaliza
este vapor al condensador para su posterior recuperación.
El agua condensada recogida en la parte inferior del tanque, fluye por gravedad dentro del tubo (10) hacia el
pozo del condensador, también para su recuperación en el mismo.
Figura 2. Elementos del tanque de expansión
Tuneladoras
07:54 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Las tuneladoras son máquinas que, por medio del movimiento rotativo de una broca, cortan la roca en la que
se desea perforar. Existen básicamente dos tipos de tuneladoras de roca dura, los escudos y los topos. El
empleo de una u otra depende básicamente del tipo de terreno a excavar.
Los topos se emplean para excavar rocas duras sin requerir un gran soporte inicial mientras que los escudos
se emplean en terrenos más blandos y cohesivos. Existe otro tipo básico de tuneladora conocido como
tuneladora de doble escudo o tuneladora de escudo telescópico.
Tuneladora de doble escudo
El empleo de las tuneladoras se justifica por su alta velocidad de avance en contraposición al método de perforación y voladura. Este otro método es el más utilizado para la excavación de túneles y consiste, básicamente, en emplear taladros
cargados de explosivos para hacerlos detonar desmenuzando así la roca. Sin embargo, la tuneladora permite unas condiciones de trabajo más seguras y un perfil de excavación constante.
Cabeza cortadora
El taladro de la tuneladora consiste en los discos de corte, sus alojamientos y la cabeza de la tuneladora. Los discos entran en contacto con la roca penetrándola y superando su resistencia a fricción y cizallamiento. La separación entre discos dependerá de la geología del terreno a excavar y de su resistencia resultando en un mayor o menor tamaño de escombros. Su colocación geométrica sobre la cabeza está realizada para que los discos describan círculos concéntricos equidistantes.
Empuje sujeción y avance
El empuje al que la tuneladora somete a la roca se realiza merced a un circuito hidráulico que dispone de unos pistones empujadores. La distancia perforada, depende por tanto de la carrera de los cilindros. Para vencer la fuerza de reacción a la que la roca somete a la tuneladora se emplean los llamados grippers en el caso de los topos. Éstos consisten en unas zapatas que ejercen presión sobre el terreno excavado, de manera que sujetan la máquina a él. Cuando la distancia de perforación ha sido recorrida por la cabeza cortadora se vacía de aceite el circuito hidráulico que empuja los grippers contra la pared para mover, de nuevo, el conjunto. El sostenimiento del túnel se realiza mediante cerchas y hormigón, la propia roca proporciona también estabilidad.
En cambio en el caso de los escudos, el método de sujeción y avance es distinto. Los escudos disponen de un sistema de sujeción propio que ejerce presión sobre el terreno excavado desde la cabeza cortadora y que recorre la parte frontal de la máquina. Este consiste en una carcasa metálica que protege, provisionalmente, el frente de avance del desprendimeiento.
El terreno excavado se amasa empujándose contra el frente del túnel y mantienen la presión extrayendo una parte de la escoria mediante un tornillo sinfín, dependiendo del terreno éste se deberá ablandar en algunos casos introduciendo espumas u otros agentes. El apoyo de la tuneladora para permitir el avance se realiza mediante cilindros hidráulicos que empujan hacia el terreno excavado sobre anillos de dovelas, soportes de hormigón, colocados con anterioridad. De este modo el frente del túnel es de un diámetro mayor al de la zona de apoyo que debe ir rellenándose conforme avanza la tuneladora. Las dovelas que sirven también como revestimiento del túnel se colocan desde la propia máquina gracias a una grúa conocida como erector de dovelas. Una vez termina la carrera de los cilindros de avance, se coloca un nuevo anillo de dovelas que permitirá la sujeción y avance de la tuneladora durante el nuevo ciclo de excavción.
Las tuneladoras de doble escudo presentan una diferencia principal con las de simple escudo que se encuentra, también en el sistema de avance. Éste combina las virtudes de los topos con las de los escudos y permite una tasa de perforación más elevada. Esto es debido a que las reacciones a las que se somete la tuneladora se compensan mediante grippers y a la vez en la parte trasera se coloca el anillo de dovelas. Se conocen como tuneladoras de doble escudo ya que su parte delantera está formada por dos carcasas. La primera, el escudo frontal, se puede mover en sentido longitudinal permitiendo el avance de la cabeza cortadora, mientras que el segundo escudo no se
mueve durante la perforación, permitiendo la colocación de las dovelas. El cambio de posición se realiza desanclando los grippers y empujando mediante los cilindros de colocación sobre las dovelas. Dado que este tipo de máquinas se emplea en situaciones en que la geología sea variable el avance también es posible sobre terrenos blandos. La máquina en este caso avanzaría como una tuneladora de escudo simple.
Extracción de escoria
La escoria se recoge desde la cabeza cortadora cuando los cangilones se encuentran en posición vertical y se envía a unas cintas transportadoras que atraviesan la máquina en sentido axial en el caso de los topos. Los escudos, como se ha comentado antes, emplean tornillos sinfín para extraer la escoria desde la parte baja y enviarla a la parte trasera de la máquina.
Dependiendo del tipo de excavación resultará más eficiente extraerla del túnel mediante vagones o camiones.
Bibliografía
B. MAIDL, Ed Al. “Hardrock Tunnel Boring Machines” Berlin, 2008. ISBN: 978-3-433-0167-3.
S. ROJAS “Túneles Métodos de excavación” Enero 2099.
Introducción a la cogeneración08:48 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
La cogeneración se define como la generación combinada de energía eléctrica y energía térmica útil a partir de la misma
fuente primaria.
Las centrales térmicas tradicionales presentan rendimientos bajos en cuanto la generación de energía entorno a un
35/40%. Esto contrasta negativamente con los rendimientos que se obtienen a partir de los ciclos combinados, hasta un
60% y con los que presentan algunas trigeneraciones hasta el 90%. Este rendimiento puede calcularse como la cantidad
de energía sumada a la cantidad de energía térmica aprovechada dividido entre la energía contenida en el combustible.
Además, en el caso de las cogeneraciones, debido que son instalaciones empleadas en la industria y en sectores
terciarios se obtiene otro beneficio en cuanto al aprovechamiento energético. Este es resultado de la eliminación de las
pérdidas por transporte de energía eléctrica que en algunos casos pueden llegar al 10% de la energía media en bornes
del generador.
La cogeneración por tanto presenta un ahorro de combustible y en consecuencia un ahorro económico y una reducción
de la contaminación producida por el cogenerador. Sin embargo, pueden suponer inconvenientes para su utilización la
complejidad de la instalación, el vínculo que crea entre equipos y por tanto entre servicios y la inversión inicial que
requiere.
El empleo de la cogeneración, tal y como se apuntaba antes no se reduce únicamente a la industria ya que últimamente
están naciendo las llamadas plantas de media escala en el sector residencial y servicios. Estas son plantas de menor
tamaño como hospitales, en los que se requiere una alta seguridad de suministro eléctrico, plantas para district heating
que persiguen principalmente un ahorro económico, etc.
En cuanto a las plantas de cogeneración se puede discernir entre dos tipos, las de ciclo de cola y las de ciclo de cabecera
en función de cómo se produce la energía eléctrica.
Cogeneración de cabecera
Son las más frecuentes y basan su funcionamiento en la quema de combustible en un motor térmico para,
posteriormente aprovechar el calor residual para llevar a cabo un proceso. El calor residual se aprovecha, normalmente,
en forma de vapor por parte de una caldera de recuperación de gases de escape y/o del lado caliente del circuito de
refrigeración de la propia máquina. De todos modos este calor puede aprovecharse directamente desde los gases de
escape a través de secadores o intercambiadores de calor gas/aire.
Cogeneración en ciclo de cola
Estas plantas son menos frecuentes y suelen encontrarse en la industria química y metalúrgica, dadas las altas
temperaturas de sus hornos. En este caso es interesante generar calor para llevar a cabo procesos industriales y
posteriormente generar vapor con el calor residual. El vapor, entonces, puede emplearse para la generación de
electricidad al expansionarlo en una turbina de vapor.
Tecnologíasmás utilizadas
Para la cogeneración las máquinas más empleadas son los motores de combustión interna, las turbinas de gas y las
turbinas de vapor. Las dos primeras se utilizan en ciclos de cabecera ya que tras la generación de energía disipan una
gran cantidad de calor en forma de gases de escape y en el caso de los motores en forma también de agua caliente. Las
últimas pueden emplearse tanto en ciclos de cabecera como en ciclos de cola, realizando sangrías o aprovechando el
calor de condensación.
Gasógeno12:14 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Figura 1. Coche con gasógeno.
Dispositivo que tiene la misión de convertir un combustible sólido en un combustible gaseoso.
Se basa en la gasificación que se produce cuando se suministra un defecto de aire de manera que no se
produce una combustión completa sino que se produce una incandescencia en el combustible.
Consta de un cuerpo cilíndrico en cuyo interior, sobre una parrilla, se dispone el combustible en tres zonas
como se observa en la figura 2.
En la zona A (oxidación) el combustible, normalmente carbón o madera, se encuentra en estado
incandescente, momento en el cual se aporta aire que produce que el oxígeno de éste se combine con el
carbono del combustible y como resultado se obtiene anhídrido carbónico con la consecuente producción de
calor. Debido a la aspiración del motor, el gas asciende a la zona B (reducción) donde se produce óxido de
carbono debido al exceso de carbono, dicha transformación del anhídrido carbónico en óxido carbónico
produce una absorción de calor.
Figura 2. Constitución de un gasógeno
El carbono obtenido en la zona de reducción se denomina gas de aire que, dosificado con más aire en la
válvula de mezcla del motor, forma una mezcla explosiva que se aprovecha para generar el movimiento
alternativo. Debido a la gran cantidad de Nitrógeno que contiene el aire se pierde mucha potencia calorífica,
que es del orden de 1500 kcal/m³.
Para solventar la poca potencia calorífica debido a la gran cantidad de Nitrógeno se recurre al siguiente
procedimiento. En lugar de hacer pasar una corriente de aire en la zona A, se hace pasar vapor de agua con
lo que se obtiene, a parte del anhídrido carbónico, hidrógeno. Seguidamente pasan a la zona B donde se
produce una mezcla de óxido carbónico (producido por el anhídrido carbónico) e hidrógeno a la cual se
denomina gas de agua que posee una potencia calorífica de 2500 kcal/m³. Por contra como las reacciones
producidas en ambas zonas, A y B, se realizan absorbiendo calor, la corriente de vapor de agua llegaría a
apagar el combustible.
Para evitar que el vapor de agua pueda apagar el combustible se introduce simultáneamente vapor de agua y
aire de manera que el gasógeno conserva la temperatura para que el combustible se mantenga
incandescente en la zona A. Al resultado de este gas se le denomina gas mixto o gas pobre, debido a su
baja potencia calorífica con respecto al gas de alumbrado (1000 a 1300 kcal/m³ - 5000 a 5500 kcal/m³) Por
contra decir que se utiliza más el gas pobre debido a su bajo costo.
Seguidamente en la zona C se produce una destilación de agua debido a los efectos del calor de manera que
no es necesario insuflar vapor. En la práctica es imposible que reaccionen la totalidad de los gases de manera
que hay un tanto por ciento de anhídrido carbónico que no reacciona con el aire obteniéndose un menor
trabajo en el motor debido a que de los gases que penetran en el cilindro, el anhídrido carbónico es
incombustible.
Como dato decir que antiguamente se pusieron de moda los coches que incorporaban un gasógeno para
producir combustible debido a la escasez del mismo después de la Guerra Civil (Figura 1).
Fuentes
D.J.R. VÁZQUEZ. “Máquinas motrices generadoras de energía eléctrica” 1996. ISBN: 84-329-
6005-5
Imágenes
http://www.camionesclasicos.com/FORO/viewtopic.php=157462&sid=557157a22406803e708cc9bee4bcd265
Arranque de turbinas de gas00:27 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Los sistemas de arranque de las turbinas de gas pueden ser de dos tipos: los que arrancan el compresor de
manera directa o los que arrancan el compresor de manera indirecta utilizando una caja de cambios. El motor
de arranque tiene las siguientes funciones:
Llevar a la turbina a una velocidad de giro que pueda mantener por sí sola.
Poder enfriar la turbina después de apagarla haciendo rotar el compresor, introduciendo gas a menores
temperaturas.
Hacer que el compresor de gas purgue todo el sistema de gases volátiles e inquemados antes del
encendido del combustible.
La operación de arranque de una turbina de gas consiste en:
Encendido del motor de arranque
Purga de inquemados
Preparar quemadores
Abastecer de combustible
Se enciende el motor de arranque de la turbina el sistema debe acelerarse hasta una velocidad cercana a la
que la turbina pueda mantener por sí sola. Cabe destacar que el motor de arranque deberá suministrar un par
capaz de arrastrar a la turbina y al compresor, en el caso que la turbina sea de eje simple. En el caso que el
compresor y la turbina de gas no compartan eje el par será menor ya que solo se hace rotar el compresor. Los
motores de arranque suelen tener como mínimo dos velocidades; baja velocidad para purga y enfriamiento y
alta velocidad para arranque del equipo.
Arranque mediante motores eléctricos
Los motores trifásicos de inducción son los dispositivos más utilizados para el arranque de estos equipos.
Cuando el compresor ha alcanzado la velocidad de giro requerida el motor se desconecta y se desengrana en
caso de llevar embrague.
Los motores de corriente continua son pocas veces utilizados, cuando no se dispone de corriente alterna. Las
baterías que los alimentan deben ser capaces de arrastrar al compresor, lo que hace que se empleen en
pequeñas instalaciones en las que el par de arranque debe ser bajo. Una aplicación frecuente es la de
convertir el motor de corriente continua en un generador para cargar la batería, sobretodo, cuando las
baterías deben ser empleadas para alimentar a otros equipos auxiliares.
Arranque mediante motores neumáticos
Son motores que utilizan aire o gas que engranan con la turbina mediante un embrague. El embrague
desengrana inmediatamente después que la velocidad de giro de la turbina sea mayor que la del motor de
arranque, cuando el par revoca. Cuando se da esta situación la alimentación de aire o gas del motor
neumático se cierra.
Motores hidráulicos
Motores y bombas hidráulicas tienen sus aplicaciones de arranque sobretodo en turbinas hidráulicas tipo
Pelton Wheel. También son utilizadas en turbinas aéreas con fines industriales, las turbinas aeroderivativas
que son más pequeñas y tienen mayor capacidad para arrancar y parar que las grandes turbinas de gas
industriales.
Motores diesel
Si el par que se requiere para arrancar el equipo es alto y la instalación es grande, el motor diesel es la mejor
opción. Una multiplicadora en estos casos es fundamental debido a que los ejes de motores diesel
difícilmente pueden rotar a las velocidades de las turbinas de gas. Los motores diesel, en la mayoría de los
casos comparten eje con el compresor. Estos sistemas por tanto deben disponer de un embrague que pueda
desengranarse cuando la velocidad de la turbina es la requerida. Otra ventaja de los motores diesel en
grandes instalaciones es además de su alta fiabilidad, que pueden consumir el mismo combustible que la
turbina de gas.
Fuentes:
T. GIAMPAOLO. "Gas Turbines handbook, principlies and practices". 3ª ed. Lilburn GA.ISBN: 0-88173-5167
Bombas hidrostáticas15:21 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Las bombas utilizadas en la industria oleohidráulica son hidrostáticas, denominadas también de
desplazamiento positivo, son aquellas que suministran la misma cantidad de fluido en cada ciclo o revolución
del elemento que origina el bombeo.
Podemos diferenciar dos grandes grupos de bombas que se utilizan en la oleohidráulica según el tipo de
fuerza que se les aplica para su funcionamiento: oscilantes y rotativas.
Las bombas oscilantes, también denominadas recíprocas, absorben una fuerza del tipo lineal como lo son las
bombas manuales en las que es la fuerza de un servidor la que le transmite movimiento al fluido.
Explicaremos detalladamente las bombas utilizadas a nivel industrial; las bombas rotativas.
Bombas Rotativas
Absorben una fuerza rotativa para ejercer su
funcionamiento, dicha fuerza es la que traslada al fluido, desde la aspiración hacia su salida a presión. Se
clasifican en función del tipo de elemento que transmite el movimiento al fluido:
Bombas de engranajes
Las bombas de engranajes de dentado cilíndrico recto son las más utilizadas en oleohidráulica debido a su
bajo coste, las presiones que pueden alcanzar y la extensa gama de caudales que son capaces de
suministrar.
El funcionamiento de esta bomba radica en el paso del fluido entre los diferentes dientes de dos engranajes
acoplados. Uno es accionado por el eje de la bomba al que denomina motriz ejerciendo una fuerza suficiente
para mover al otro engranaje que está libre, sin ningún tipo de impulsión.
Figura 1.Bombas de engranajes.
Se origina cierto grado de vacío en el momento de la aspiración, cuando se separan los dientes que estaban
engranados, debido a que en ese momento se produce un aumento de volumen en la cámara de aspiración.
La impulsión, se origina en el extremo opuesto por la reducción del volumen que tiene lugar al engranar de
nuevo los dos dientes pertenecientes a las ruedas de engranajes.
El rendimiento puede llegar a ser del 93%.
El cálculo de su caudal teórico es:
Siendo:
Bombas de lóbulos
Figura 2. Bomba de lóbulos.
Bomba rotativa de engranajes que difiere de la anteriormente comentada en la forma en que son accionados
los engranajes (lóbulos).
Mediante un engranaje exterior son accionados los lóbulos quedando el fluido atrapado entre los lóbulos y las
paredes del cilindro siendo impulsados a su salida como se aprecia en la figura 3, poseen un mayor
desplazamiento, un coste superior así como bajas prestaciones si se habla de presiones y volúmenes de
trabajo. No suelen ser muy utilizadas, el caudal teórico se calcula de la misma manera que las anteriores.
Bombas de tornillo
También conocidas como bombas de husillo, son bombas de engranajes y de caudal axial.
Podemos diferenciar tres tipos dependiendo del número de husillos que posean:
Bombas de tornillo de un solo husillo: un rotor en forma de espiral gira excéntricamente en el interior de un
estator.
Bombas de tornillo de dos husillos: dos rotores paralelos que se entrelazan en una envolvente mecanizada
con tolerancias muy ajustadas.
Figura 3. Bomba de 2 husillos
El funcionamiento radica en la forma de los tornillos, existen de ranura cónica helicoidal y de ranura convexa
helicoidal, su dirección de giro es opuesta realizando en la entrada succión (baja presión) y en la salida
impulsión (alta presión).
Bombas de tornillo de tres husillos: un rotor central (motriz) y dos libres y entrelazados.
Figura 4. Bomba de 3 husillos.
Bombas de semiluna
Figura 5. Bomba semiluna.
Bombas de 2 engranajes entre los cuales existe una pieza de separación denominada semiluna, situada entre
los dos orificios de entrada y de salida, donde la holgura entre los dientes de los engranajes interno y externo
es máxima. Ambos engranajes giran en el mismo sentido pero el interno a mayor velocidad.
La estanquidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna, posteriormente en el orificios de
salida los dientes se entrelazan reduciendo el volumen de la cámara, forzando al fluido a salir de la bomba,
generando su impulsión. Pueden llegar a presiones elevadas, 280 bares.
El cálculo de su caudal teórico es:
Siendo:
Pueden continuar con el siguiente artículo que incluye las bombas de pistones y las bombas de paletas.
Fuentes:
A.S.Nicolás. "Oleohidráulica". 2002. ISBN:84-481-3527-X
R.R. Felip. "Oleohidráulica básica". 1997. ISBN: 84-8301-198-0
Imágenes:
http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica_hidraulica9-A.htm
http://www.dibyasa.com/trest.php
http://www.marzopumps.com.ar/
http://www.quiminet.com/pr1/UN%2B2582.htm
http://www.todomonografias.com/industria-y-materiales/bombas-y-sus-aplicaciones-parte-3/
Bombas Hidrostáticas (Parte 2)01:53 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Figura 1. Bomba de pistones radiales.
Prosiguiendo donde se culminó el artículo anterior, es el turno de las:
Bombas de pistones
Utilizan el principio de las bombas oscilantes para producir el caudal requerido teniendo muchos conjuntos de
pistón-cilindro. Podemos diferenciar diferentes tipos de bombas de pistones siendo las más utilizadas las de
pistones axiales en línea y las bombas de pistones radiales.
Bombas de pistones axiales en línea
El movimiento rotativo del eje motriz se transforma en un movimiento axial oscilante en los pistones. El
barrilete del cilindro gira accionado por el eje motriz (Fig. 2), momento en el cual los pistones alojados en los
orificios del barrilete se conectan al plato inclinado por medio de "pies" y de un anillo de retroceso,
apoyándose los "pies" en el plato.
A medida que el barrilete gira, los pies de los pistones siguen apoyados en el plato produciendo un
movimiento lineal en los pistones con respecto al eje, en un movimiento alternativo. Los orificios en la placa de
distribución están dispuestos de tal forma que los pistones pasan por el orificio de entrada o aspiración en el
momento que empiezan a salir de sus alojamientos y por los orificios de salida cuando entran de nuevo a los
alojamientos. Decir que también existen bombas de pistones axiales en ángulo.
Figura 2. Esquema bomba pistones axiales.
Bombas de pistones radiales
Figura 3. Esquema bomba pistones radiales.
Los pistones están ubicados de manera radial en un bloque de cilindros y tienen un movimiento perpendicular
con respecto al eje, a diferencia de las anteriores.
El bloque de cilindros gira sobre un pivote estacionario situado en el interior de un rotor o anillo circular, a
medida que el bloque gira, la fuerza centrífuga, una presión de carga o algún tipo de acción mecánica hace
que el pistón siga la superficie interna del anillo que está desplazada con relación al eje del bloque de
cilindros.
La situación de los orificios localizados en los anillos permite que los cilindros aspiren en la expansión y
expulsen en la compresión.
El cálculo de su caudal teórico es:
Siendo:
Figura 4. Bomba de paletas.
Bombas de paletas
Un determinado número de paletas se deslizan en el interior de unas ranuras de un rotor que a su vez gira en
un alojamiento o anillo.
El contacto entre las paletas y el anillo, se consigue por medio de la fuerza centrífuga o por una determinada
presión en el extremo opuesto de la paleta.
Durante la rotación, a medida que el espacio entre paletas, rotor y anillo se incrementa, se crea un cierto
grado de vacío que produce la entrada de fluido, en cambio a medida que se reduce dicho espacio el fluido se
ve forzado a salir.
No se recomienda el uso de este tipo de bombas para menor de 600 rpm que garantiza que se produzca la
fuerza centrífuga.
Dependiendo de la separación entre rotor y anillo, forma de paletas o de alojamientos se distinguen diversas
variantes: bombas de paletas compensadas o no compensadas, también pueden ser de caudal fijo o
variables, debido a su explicación extensa se realizará un futuro artículo dedicado a dichas bombas.
El cálculo de su caudal teórico, entre otros, es:
Siendo:
Fuentes
A.S.Nicolás. "Oleohidráulica". 2002. ISBN:84-481-3527-X
R.R. Felip. "Oleohidráulica básica". 1997. ISBN: 84-8301-198-0
Imágenes
http://www.todomonografias.com/
http://www.antorchaingenieria.com/
http://www.hidraulicayneumatica.com.co/
Bombas de pistón axial09:40 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Las bombas de pistón axial son bombas de desplazamiento positivo utilizadas, generalmente, en aplicaciones
oleohidráulicas debido a su alta presión de descarga que supera, normalmente los 200 bar.
Estas bombas cuentan con una serie de pistones dispuestos sobre un plato que, a modo de leva, gira
alimentado, generalmente, por un motor eléctrico. Los pistones están situados en el interior de un tambor
estático y están en contacto con el plato rotativo, e inclinados respecto a él. Al rotar el eje, el plato solidario,
transmite el movimiento circular a los pistones que, por estar inclinados respecto a él, inician su carrera
ascendente o descendente por el interior de las camisas. La unión del pistón al plato está realizada mediante
una articulación que permite el movimiento libre de éste siendo la camisa la que rectifica el movimiento. Ésta
configuración se conoce como bomba de pistones axiales en ángulo.
Otra configuración del mismo tipo de bomba, tal y como se apunta en el artículo bombas hidrostáticas (Parte
2) consiste en conseguir la inclinación relativa haciendo que sea el propio plato el que esté cortado formando
un plano inclinado. Al estar en contacto con los pistones el movimiento rotativo del plano inclinado se
transmite a los pistones como movimiento alternativo merced a una articulación. Estas bombas de pistón axial
se conocen como bombas en línea. Dada esta configuración puede ser el tambor el que gire impulsado por el
eje o el propio plato.
La aspiración y descarga de estas bombas se da a través de una válvula que se encuentra tras el tambor que
encierra a los pistones. Estas válvulas consisten en una placa circular dividida en dos semicírculos, el de
aspiración y el de descarga. La válvula de aspiración está formada por una placa que solamente es capaz de
abrir en dirección a los pistones, la válvula de descarga abre de manera inversa. La válvula de aspiración, por
tanto, se sitúa en el punto más bajo del plano inclinado, cuando el pistón entra en carrea descendente,
mientras que la válvula de descarga se sitúa en el punto más alto. De esta manera la aspiración y descarga
de la bomba se da cada media revolución del plato.
La modificación del caudal de descarga de estas bombas se realiza variando la inclinación del plato respecto
a los pistones. A mayor inclinación mayor carrera mayor será la cilindrada de la bomba aumentado
automáticamente el caudal bombeado. Cuando la inclinación del plato sea nula los pistones no crearán ningún
incremento de presión. La variación del ángulo del plato se realiza mediante unos émbolos situados fuera del
tambor que empujan a la placa inclinándola respecto a los pistones. También se puede conseguir mediante
una articulación y un engranaje que obligue a la placa a girar.
Bomba de pistón axial en línea con variación de caudal realizada por engranaje
Bomba de pistón axial con variación de caudal realizada por émbolo.
Como se ha comentado antes, este tipo de bombas son capaces de mover altos caudales a altas presiones pero encuentran su mayor inconveniente en la dificultad de fabricación. Las tolerancias y la precisión que requiere la inclinación del plato respecto a los pistones, impone un costo elevado de este tipo de máquinas. Sin embargo, su mayor ventaja, además de la alta capacidad de trabajo en un reducido tamaño, es la sencillez que presenta el mecanismo de variación de caudal. Dado que estas bombas se emplean, en
la gran mayoría de los casos, para impulsar aceites la lubricación de los elementos mecánicos se realiza con el propio fluido de trabajo.
Bibliografía U.S. NAVY. NAVEDTRA 14105. “Fluid Power”. Julio 1990.
A.S.Nicolás. "Oleohidráulica". 2002. ISBN:84-481-3527-X
PresiónDe Wikipedia, la enciclopedia libre
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Esquema; se representa cada "elemento" con una fuerza dP y un área dS.
La presión (símbolo p)[1] [2] es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.
En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch) psi que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.
Contenido[ocultar]
1 Definición o 1.1 Presión absoluta y relativa
2 Unidades de medida, presión y sus factores de conversión 3 Propiedades de la presión en un medio fluido 4 Aplicaciones
o 4.1 Frenos hidráulicos o 4.2 Refrigeración o 4.3 Neumáticos de los automóviles
5 Presión ejercida por los líquidos 6 Véase también 7 Referencias 8 Enlaces externos
[editar] Definición
La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.
Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:
En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:
Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión.
[editar] Presión absoluta y relativa
En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica.
Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide con el manómetro).
Presión: es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie
[editar] Unidades de medida, presión y sus factores de conversión
La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar, donde 1 Atm = 1,01325 bar = 101325 Pa = 1,033 kgf/cm² y 1 m.c.a = 9.81 kPa.
Unidades de presión y sus factores de conversión
Pascal bar N/mm² kp/m² kp/cm² atm Torr
1 Pa (N/m²)= 1 10-5 10-6 0,102 0,102×10-4 0,987×10-5 0,0075
1 bar (10N/cm²) = 105 1 0,1 10200 1,02 0,987 750
1 N/mm² = 106 10 1 1,02×105 10,2 9,87 7500
1 kp/m² = 9,81 9,81×10-5 9,81×10-6 1 10-4 0,968×10-4 0,0736
1 kp/cm² = 9,81x104 0,981 0,0981 10000 1 0,968 736
1 atm (760 Torr) = 101325 1,01325 0,1013 10330 1,033 1 760
1 Torr (mmHg) = 133,32 0,0013332 1,3332×10-4 13,6 1,36x10-3 1,32x10-3 1
Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta gravedad estándar. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm c.d.a.).
[editar] Propiedades de la presión en un medio fluido
Manómetro.
1. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad no es constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.
[editar] Aplicaciones
[editar] Frenos hidráulicos
Muchos automóviles tienen sistemas de frenado antibloqueo (ABS, siglas en inglés) para impedir que la fuerza de fricción de los frenos bloqueen las ruedas, provocando que el automóvil derrape. En un sistema de frenado antibloqueo un sensor controla la rotación de las ruedas del coche cuando los frenos entran en funcionamiento. Si una rueda está a punto de bloquearse los sensores detectan que la velocidad de rotación está bajando de forma brusca, y disminuyen la presión del freno un instante para impedir que se bloquee. Comparándolo con los sistemas de frenado tradicionales, los sistemas de frenado antibloqueo consiguen que el conductor controle con más eficacia el automóvil en estas situaciones, sobre todo si la carretera está mojada o cubierta por la nieve.
[editar] Refrigeración
La refrigeración se basa en la aplicación alternativa de presión elevada y baja, haciendo circular un fluido en los momentos de presión por una tubería. Cuando el fluido pasa de presión elevada a baja en el evaporador, el fluido se enfría y retira el calor de dentro del refrigerador.
Como el fluido se encuentra en un ciclo cerrado, al ser comprimido por un compresor para elevar su temperatura en el condensador, que también cambia de estado a líquido a alta presión, nuevamente esta listo para volverse a expandir y a retirar calor (recordemos que el frío no existe es solo una ausencia de calor).
[editar] Neumáticos de los automóviles
Se inflan a una presión de 310.263,75 Pa, lo que equivale a 30 psi (utilizando el psi como unidad de presión relativa a la presión atmosférica). Esto se hace para que los neumáticos tengan elasticidad ante fuertes golpes (muy frecuentes al ir en el automóvil). El aire queda encerrado a mayor presión que la atmosférica dentro de las cámaras (casi 3 veces mayor), y en los neumáticos más modernos entre la cubierta de caucho flexible y la llanta que es de un metal rígido.
[editar] Presión ejercida por los líquidos
La presión que se origina en la superficie libre de los líquidos contenidos en tubos capilares, o en gotas líquidas se denomina presión capilar.
Se produce debido a la tensión superficial. En una gota es inversamente proporcional a su radio, llegando a alcanzar valores considerables.
Por ejemplo, en una gota de mercurio de una diezmilésima de milímetro de diámetro hay una presión capilar de 100 atmósferas. La presión hidrostática corresponde al cociente entre la fuerza normal F que actúa, en el seno de un fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es independiente de la orientación de ésta.
Depende únicamente de la profundidad a la que se encuentra situado el elemento considerado. La de un vapor, que se encuentra en equilibrio dinámico con un sólido o líquido a una temperatura cualquiera y que depende únicamente de dicha temperatura y no del volumen, se designa con el nombre de presión de vapor o saturación.
COMPRESORES DE TORNILLO13:12 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
El presente artículo tiene como principal objetivo dar a conocer algunos aspectos fundamentales sobre el
funcionamiento de los compresores helicoidales de dos rotores o, como se los conoce popularmente
compresores de tornillo. Estos compresores gozan de un amplio campo de uso en la refrigeración industrial,
por lo que deben ser incluidos en una serie de artículos sobre los pilares fundamentales de la ingeniería.
Los compresores de tornillo empezaron a utilizarse en alrededor de los años 30 del pasado siglo. Son
compresores volumétricos, es decir, ejercen la compresión por disminución del volumen del gas. Estas
máquinas al igual que los compresores centrífugos y axiales se utilizan para obtener potencias frigoríficas
elevadas.
La compresión mecánica del gas se efectúa en el espacio entre dos engranajes con forma de helicoide o
tornillo; uno de lóbulos, macho y otro de celdas, hembra. Estos engranajes rotan en sentido opuesto y captan
gas en el espacio que se genera entre ambos y la camisa. El espacio en que se aloja el gas mengua mientras
el gas circula por las cavidades que forma el engranaje. El gas es descargado a mayor presión y temperatura
por el lado opuesto a la admisión. Durante el proceso de compresión el espacio entre filete macho y filete
hembra deja de comunicarse con la aspiración por lo que el gas es impulsado por el rotor macho hacia la
cavidad que forman el rotor hembra y la camisa interior del compresor.
El lubricante de estos compresores además de asegurar el correcto deslizamiento de todos los elementos
móviles cumple con la función de asegurar la estanquidad las cavidades por las que circula el gas y de
refrigerar la compresión. El aceite, por tanto, es arrastrado junto con el refrigerante. Para que el aceite no
forme películas aislantes en las zonas de baja velocidad de circulación de refrigerante de la instalación, se
añade un separador de aceite antes que el gas abandone el compresor.
Una manera de regular la potencia en una instalación frigorífica es aumentar o reducir el caudal de
refrigerante que pasa por el compresor. En compresores helicoidales de dos rotores esto se consigue
mediante una válvula de control de capacidad. Cuando la válvula esté cerrada el caudal de gas que circulará
por el compresor y por la instalación será el máximo, mientras que, cuando ésta esté abierta parcialmente el
caudal de gas en el compresor se verá reducido. Esta situación se consigue mediante la comunicación de la
válvula con la aspiración del compresor. La válvula es por tanto corredera y se sitúa cerca de la boca de
entrada del gas al compresor. Esta válvula suele ser accionada por un empujador comunicado con el circuito
de aceite del compresor.
Compresores alternativos20:29 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Los compresores alternativos son compresores de tipo volumétrico ya que la compresión del gas, se da en su
interior debido a una reducción de volumen. Este tipo de compresor también se conoce como compresor de
desplazamiento positivo. Los compresores alternativos son muy similares a los motores alternativos ya que el
fluido refrigerante se comprime en el interior de los cilindros por el movimiento alternativo de los pistones.
En este caso, el cigüeñal está accionado por un motor eléctrico. El compresor alternativo puede transformar,
también, el movimiento circular del eje un movimiento alternativo gracias a la acción de una excéntrica.
Al igual que en el caso de los motores, la disposición de los cilindros del compresor alternativo puede
encontrarse en línea, en V, en W, etc.
Las válvulas del compresor alternativo pueden abrir y cerrarse únicamente por efecto de la presión del
cilindro. Esto se consigue debido a que las válvulas solo pueden abrir en una dirección; por lo que la válvula
de admisión abrirá en dirección hacia el punto muerto inferior del cilindro y la válvula de descarga abrirá en
dirección opuesta a la válvula de admisión. En la etapa de aspiración, las válvulas de descarga permanecerán
cerradas debido al efecto de vacío que genera el pistón en su carrera descendiente. Al contrario, cuando la
presión haya aumentado lo suficiente, la válvula de descarga se abrirá y la válvula de admisión quedará
cerrada.
Los compresores alternativos están sujetos a la siguiente clasificación, en función de sus características
constructivas:
Compresores herméticos
Los compresores herméticos suelen utilizarse en instalaciones pequeñas ya que su envolvente está soldada
lo que imposibilita realizar una reparación con comodidad. Este tipo de compresor, en cualquier caso, es más
rentable restituir que reparar. El motor eléctrico en estos casos está en contacto con el fluido refrigerante
circulando éste por el interior de sus devanados. Este hecho impide emplear refrigerantes que ataquen al
cobre, por ejemplo el amoníaco y por supuesto emplear refrigerantes del tipo HC. Como se ha comentado
antes este tipo de compresor se emplea en instalaciones de reducido tamaño, es corriente encontrarlo en
refrigeradores domésticos y aparatos de aire acondicionado. En estos casos se emplea una excéntrica para
transformar el movimiento rotativo del eje en un movimiento alternativo en los pistones, debido a la reducción
de espacio que permite este sistema.
Este tipo de compresor está lubricado normalmente por chapoteo y solo en aplicaciones de tamaños
considerables, este tipo de compresor puede utilizar su propia bomba de lubricación. Las válvulas abren y
cierran por efecto de las presiones, por lo que, constan de una lámina metálica fina que como se ha explicado
anteriormente solo tiene un sentido de abertura. El compresor alternativo presenta altas vibraciones por lo que
los apoyos de estos pequeños compresores herméticos son elásticos.
Compresores semiherméticos
Son compresores que funcionan con potencias superiores. En este caso la carcasa no está completamente soldada sino que la estanqueidad se realiza mediante tornillos y juntas. Estas características dotan a este tipo de compresor de una mayor mantenibilidad con respecto a su homólogo de menor tamaño. El mantenimiento en este caso es más económico que la restitución.
Este compresor presenta como similitud con el compresor hermético que el refrigerante, también circula por los devanados del motor eléctrico y que las válvulas son del mismo tipo. En cambio, al tratarse de un compresor de mayor tamaño la lubricación suele ser realizada por bomba con tal que el aceite acuda de manera eficiente a todos los elementos que están sujetos a fricción: cojinetes, bielas, pistones, etc. Como en un motor alternativo, el aceite después de realizar sus funciones lubricantes cae al cárter para entrar en un filtro antes de pasar de nuevo por la bomba. Otra diferencia es la transmisión de movimiento, en estos casos puede darse tanto por excéntrica, en las aplicaciones de menor tamaño, como por cigüeñal.
Compresores abiertos
Los compresores abiertos se utilizan en aplicaciones de alta potencia por lo que presentan un tamaño superior a los dos anteriores. El compresor abierto recibe su nombre de la característica que motor y compresor están separados y unidos por un eje con sus respectivos sistemas de sellado. El refrigerante por tanto no circula por los devanados del motor por lo que este compresor permite un mayor abanico de fluidos frigorígenos, como por ejemplo el R717 que no puede ser utilizado en los dos anteriores.
El movimiento alternativo se da por cigüeñal debido a que en este caso el espacio no supone una limitación y a que se necesitan sistemas más robustos de transmisión de movimiento. Las revoluciones del compresor pueden variarse mediante platos de correas unidos eje al motor, la variación de diámetro de plato conllevará a una variación de velocidad de giro en el cigüeñal. Las válvulas en este caso funcionan con muelles, de manera similar a los motores alternativos comunes. La lubricación en estos casos es por bomba.
Compresores alternativos: Espacio muerto y Control de capacidad12:42 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
En los compresores alternativos existe un espacio denominado: perjudicial, muerto o neutro. Este es el espacio que hay entre la tapa del cilindro y la culata del pistón. El espacio neutro impide que el pistón “bese” la tapa en el punto muerto alto haciendo que la compresión del gas no sea perfecta. Evidentemente este espacio se mantiene para proteger el conjunto debido a que la suma de holguras y las dilataciones y contracciones terminan por provocar una variación del movimiento alternativo inicial. De no existir, el pistón acabaría por golpear el cilindro.
De manera ideal la compresión perfecta se da cuando este espacio no existe así que se puede hacer una relación entre el volumen de aspiración real y el volumen de aspiración ideal, en este caso la cilindrada. De este modo se entiende por rendimiento volumétrico al cociente entre el volumen de aspiración real y la cilindrada. Este rendimiento puede llegar a valer uno en el caso que se diseñase un compresor sin espacio muerto cosa que acabaría por dañarlo al poco tiempo de funcionamiento.
Control de capacidad
El compresor debe adaptarse a las necesidades frigoríficas de la instalación. Durante la etapa de diseño el cálculo de potencia debe realizarse para las condiciones más severas de funcionamiento de la cámara frigorífica. Este caso se da en verano, horas de mucho actividad en el interior de la cámara, etc. En la mayoría de situaciones la potencia máxima de funcionamiento está lejos de ser la potencia requerida durante toda la vida útil de la instalación. La regulación de potencia en el compresor es crucial para mantener la temperatura de la cámara en el punto deseado.
En instalaciones pequeñas esta regulación se da mediante arranque-paro, todo o nada. La instalación trabaja siempre a máxima potencia. El arranque-paro se regula mediante un termostato que comprueba que la variación de temperatura de la cámara está en el rango deseado. Cuando la temperatura de la cámara es superior a la deseada el termostato dará la orden de arrancar el compresor, en la situación contraria el termostato dará la orden de parar el compresor.
En instalaciones en que la variación deba ser más precisa se hace variar la potencia de otra manera.
Los compresores que permiten este tipo de control de capacidad suelen tener varios cilindros. En el momento en que se quiere que se bombee menos caudal se dejan las válvulas de aspiración de algunos cilindros abiertas, de este modo, el refrigerante descarga por la aspiración, impidiendo que se complete el ciclo frigorífico.
Las válvulas de descarga funcionan con normalidad, las de aspiración tienen forma de anillos y están equipadas con muelles. Si se quiere reducir el caudal de descarga se usa un mecanismo que empuja los anillos permitiendo que la válvula quede abierta.
Para accionar, o no, este mecanismo se utiliza en caso de una sola cámara un termostato. El termostato mide la temperatura de la cámara y la compara con la deseada dando señal de abrir o cerrar las válvulas de aspiración. De este modo el compresor no sufre tantas paradas y arranques con lo que su vida se alarga.
Unos empujadores son los encargados de dejar abierta la válvula de aspiración. Para accionarlos se utiliza un circuito hidráulico que depende del sistema de lubricación de la máquina. La tubería lleva presión de aceite suficiente como para hacer que los empujadores suban, dejando abierta la válvula de aspiración. El termostato o el sensor de presión activa el electroimán que deja de conectar la tubería de aceite con la bomba y la conecta con la purga que envía el aceite al cárter. Los muelles que empujan el aceite se encuentran sin presión así que bajan haciendo que el anillo no se cierre. La válvula de aspiración entonces, funciona por diferencia de presiones del refrigerante.
Otra posibilidad para llevar a cabo el mismo cometido es la que en la aspiración se encuentra con un fuelle. Por encima del fuelle la presión atmosférica está empujando hacia abajo. Empujando hacia arriba está la presión de aspiración del refrigerante. Unido al fuelle hay un vástago que está unido a una palanca que abre o cierra la purga de un circuito de aceite similar al anterior. Cuando la presión de aspiración es inferior a la deseada el fuelle se ensancha haciendo que la palanca deje abierto el orificio de purga de aceite. Cuando se vacía el circuito de aceite que regula la aspiración, la presión cae haciendo que la válvula de aspiración quede abierta.
Otro método de regulación de caudal es el de poner más de un compresor en paralelo y hacerlos funcionar en todo o nada. Esta alternativa se presenta como más fiable aunque económicamente puede no ser viable.
Imágenes:
http://hawsepipe.net/
http://news.thomasnet.com
Válvula de expansión termostática19:46 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Figura 1. Válvula expansión termostática
Es un dispositivo de expansión utilizado en instalaciones frigoríficas. Esta válvula detecta la necesidad de
refrigerante que tiene que circular a través del evaporador, así como el grado de recalentamiento del vapor
refrigerante mediante un bulbo sensor situado a la salida del evaporador (válvula de expansión termostática
con igualación de presiones externa).
El bulbo contiene en su interior un gas que se expande y se comprime gracias a la variación de temperatura,
esta expansión o compresión es la que rige el nivel de apertura de la válvula de expansión termostática, de
este modo si la temperatura a la salida del evaporador es muy alta aumentará la temperatura y presión del
gas contenido en el bulbo y la válvula se abrirá aumentando el caudal de entrada en el evaporador. En
definitiva la válvula es capaz de regular el flujo en el evaporador en función de la temperatura que exista a la
salida del mismo.
Figura 3. Circuito de refrigeración con válvula de expansión termostática (VET).
Ventajas
Dosifica el refrigerante según la carga mejorando la eficiencia.
Protege al compresor contra golpes de líquido.
Funcionamiento más estable al no depender únicamente de la presión de evaporación de la condensación.
Mayor tolerancia al exceso de refrigerante.
Inconvenientes
Figura 4. Válvula de expansión electrónica.
- El principal inconveniente es la lentitud de respuesta.
.
Optimización
- Se puede solucionar el problema mediante la utilización de válvulas de expansión electrónicas, figura 4, que al
funcionar mediante impulsos eléctricos aumentan considerablemente el tiempo de actuación de la válvula.
Mejoras
Reducir la presión y temperatura del refrigerante líquido proveniente del condensador en su camino hacia
el evaporador.
Dosifica entrada de refrigerante según la demanda de la carga.
Protege al compresor de que no entre refrigerante en estado líquido manteniendo un recalentamiento a la
salida del evaporador.
Controlar la temperatura del medio a enfriar, mediante sensores.
Poder de actuación como válvulas solenoides y así obtener un poder funcional en operaciones de
desescarchado.
Fuentes: E. RODRIGUEZ.RODRIGUEZ. “Los refrigerantes en las instalaciones frigoríficas”. Madrid 2005.
ISBN: 84-283-2890-0
Evaporadores inundados23:40 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Antes de adentrarnos con este tipo de evaporadores veremos una pequeña introducción:
Los evaporadores son intercambiadores de calor en los cuales el fluido frigorígeno (refrigerante) se evapora,
gracias a la absorción de calor del espacio que se desea enfriar.
El fluido frigorígeno entra en el evaporador, parte en estado líquido o totalmente en el caso de evaporadores
inundados, una vez expansionado en la válvula de expansión, evaporándose paulatinamente a medida que
absorbe calor y por tanto generando frío.
Los evaporadores inundados, se caracterizan por estar completamente llenos de fluido frigorígeno en estado
líquido, regulándose la alimentación del mismo mediante una válvula de flotador, que mantiene constante el
nivel de líquido en el evaporador.
Figura 1. Evaporador inundado con depósito separador.
El fluido frigorígeno líquido que llena el evaporador, como consecuencia de la absorción de calor, se evapora
ascendiendo por los tubos hasta un depósito separador. El objeto de este depósito es separar el líquido del
vapor, enviando el líquido al evaporador y el vapor saturado seco al compresor, como se puede apreciar en la
figura anterior.
Este tipo de evaporadores funcionan siempre en instalaciones de compresión mecánica en régimen húmedo.
Con este tipo de instalación nos aseguramos que en el compresor no entre fluido en estado líquido, cosa que
provocaría el mal funcionamiento del mismo y posteriores averías.
Las principales ventajas de los evaporadores inundados son:
- Ritmo elevado de transmisión de calor
- Circulación de menor caudal de fluido frigorígeno por el evaporador
- Aspiración por el compresor de fluido en estado gaseoso.
En efecto la superficie interna del evaporador siempre está en contacto con el fluido frigorígeno líquido lo cual
produce una mejora en la transmisión de calor. Además al no circular por el evaporador el vapor producido en
la laminación, el caudal de fluido frigorígeno que circula es más pequeño reduciéndose las pérdidas por
rozamiento.
Las desventajas principales son:
- Carga de fluido frigorígeno elevada en el circuito
- Dificultades de retorno de aceite al compresor
- Elemento de alimentación voluminoso
Al estar todo el evaporador lleno de líquido y ser necesario un depósito separador, la cantidad de fluido
frigorígeno en el circuito aumenta. Debido a la constitución del evaporador inundado el aceite de lubricación
que le llega tendrá gran dificultad en salir debido a la baja velocidad del fluido frigorígeno aún en el caso de
tratarse de refrigerantes miscibles con el aceite. En caso de entrada de aceite en el evaporador, se formaría
una película en el interior del mismo que reduce la capacidad de transferencia de energía térmica (convección
y conducción) pudiendo dar lugar a una disminución de la cantidad de aceite en el cárter del compresor. Para
evitar dichos problemas se suele instalar un separador de aceite en la línea de descarga entre el compresor y
el condensador.
Por último decir que las instalaciones que utilizan refrigerante R-717 (amoníaco) deben estar dotadas de
evaporadores inundados debido a su baja miscibilidad con el lubricante.
Fuentes: http://libros.redsauce.net
Evaporadores de expansión seca21:40 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Los evaporadores son intercambiadores de calor que, en el interior de una instalación frigorífica; se emplean
para que el refrigerante, en estado líquido, absorba calor del fluido a enfriar En su interior el fluido refrigerante
cambia de fase se torna un gas, de ahí su nombre: evaporador. En una instalación frigorífica el evaporador se
sitúa entre el dispositivo de expansión y el compresor y es el lugar en que se genera propiamente el frío de la
instalación.
Los evaporadores pueden clasificarse de varias maneras la primera, en función del método de admisión del
refrigerante. En este caso se encuentran los evaporadores de expansión seca y los evaporadores inundados,
explicados éstos últimos en un artículo anterior.
Los evaporadores de expansión seca se emplean en instalaciones sin depósito separador de líquido ya que el
líquido que alberga se evaporará completamente al pasar por los tubos del evaporador. La admisión de
líquido se realiza a través de una válvula de expansión termostática y un distribuidor. Debido a que en el
evaporador todo el líquido se gasificará no habrá problemas en el compresor ya que se asegura una admisión
totalmente seca, sin embargo, el principal inconveniente es que es probable que no se aproveche toda la
superficie de intercambio de calor, sobretodo en la parte final.
La vaporización completa se asegura mediante un recalentado del refrigerante, que por otro lado, redundará
en un mayor consumo del compresor. En la zona en que el título del refrigerante es igual a la unidad el
coeficiente de transferencia de calor del fluido refrigerante será inferior al de zonas en que exista una mezcla
de líquido y vapor.
Sin embargo a caudales de refrigerante elevados el evaporador encontrará sus puntos de máxima eficiencia.
El evaporador de expansión seca presenta una mayor simplicidad que el evaporador inundado y por tanto un
coste menor. La circulación de aceite lubricante por la instalación también mejora en este tipo de
intercambiadores. Esto es debido a que en este tipo de evaporador las velocidades del fluido son altas. Otra
ventaja que presentan los evaporadores de expansión seca es que la carga de refrigerante que requieren
para una misma potencia es inferior ya que con ellos se asegura una completa evaporación.
Los evaporadores, al ser realmente intercambiadores de calor, también pueden clasificarse según el fluido a
enfriar aunque también pueden encontrarse evaporadores, enfriadores de sólidos por contacto directo.
Los tubos de los evaporadores de expansión directa, enfriadores de líquidos suelen estar construidos en
cobre o aluminio. El fluido refrigerante circula por el interior de los tubos mientras que el líquido a enfriar lo
hace por el exterior de éstos, contenido en una carcasa. La distribución de los tubos puede hacerse de
muchas maneras pero es frecuente que se realicen dos o más pasos de refrigerante, para aprovechar al
máximo la superficie de intercambio. El líquido a enfriar entra por un extremo del evaporador y sale por el otro
mientras que el refrigerante entra y sale por el mismo extremo. Los tubos de estos evaporadores pueden
tener, o no, superficies aleteadas para aumentar el coeficiente de transferencia de calor, aunque en algunas
aplicaciones pueden no ser deseables debido a la suciedad o el desgaste que puede producir el fluido a
enfriar.
Los evaporadores de expansión seca también pueden ser de placas, empleados en aplicaciones de bajas
presiones y pequeño tamaño. Las placas, al igual que en los intercambiadores empleados en calefacción,
pueden estar embutidas o soldadas, presentando entre uno y otro diseño la ventaja, en las soldadas de la
mayor capacidad de trabajo a altas presiones y en las embutidas una mayor mantenibilidad.
Los evaporadores que tienen como misión enfriar un gas, frecuentemente aire, presentan ciertas
particularidades por ello han sido descritos en el artículo: evaporadores de gas.
Bibilografía
L. WANG, B.SUDÉN y R.M.MANGLIK. "Plate heat exchangers: Design applications and performance". 1 ª ed.
Southampton UK, 2007. ISBN:978-1-85312-737-3.
S.K.WANG “Handbook of air conditioning and Refrigeration” 2ª ed. New York, NY. ISBN: 0-0-07-068167-8.
Imágenes:
http://www.apiheattransfer.com
http://www.pattersonindustries.com
Evaporadores de gas08:54 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Los evaporadores de gas, generalmente, están destinados a refrigerar aire. Como sucede en todos los
evaporadores, éstos se encuentran en la instalación frigorífica entre el dispositivo de expansión y el
compresor. El refrigerante accede a su interior en forma líquida y a baja temperatura, tras su paso por el
dispositivo de expansión, para que en su interior se produzca una evaporación, para abandonarlo en forma
gaseosa a baja temperatura y acceder al compresor.
En el caso de los evaporadores de gas, existen ciertas diferencias frente a los enfriadores de líquidos. Debe
tenerse en cuenta en el caso de los líquidos el coeficiente de transferencia de calor por convección es mayor
por lo que su enfriamiento será más efectivo que en el caso de los gases. La velocidad de circulación del gas
es muy importante en estos casos ya que del número de Reynolds del fluido depende directamente el
coeficiente de transferencia de calor global. Es decir, en un flujo turbulento la interacción entre moléculas será
mayor facilitando esto que cedan calor unas a otras a fin de igualar sus temperaturas.
Los evaporadores de gas pueden ser, en función de cómo circula el fluido a enfriar por su interior, de dos
tipos; los de convección natural y los de convección forzada.
Evaporadores de convección natural
En instalaciones de pequeño tamaño,
generalmente cámaras frigoríficas domésticas y pequeños almacenes, no suele ser necesaria una ventilación
de los productos almacenados. Estos sistemas emplean un serpentín por el interior del cual se evapora el
refrigerante a su paso. Debido, como se ha comentado anteriormente, al menor coeficiente transferencia de
calor por convección se requiere mucha superficie de serpentín para enfriar la cámara frigorífica.
Debido a que no se produce una buena circulación del aire pueden producirse ciertos gradientes térmicos en
el interior de la cámara, por la formación de bolsas de gas. De cualquier modo, se produce una circulación
natural, por diferencia de densidades del aire frío y el aire caliente.
El serpentín del evaporador, al igual que en el caso de los evaporadores de líquido, puede estar aleteado o
no.
Evaporadores de convección forzada
Los evaporadores de convección forzada son de uso más común que los de convección natural y pueden
encontrase en cualquier tipo de instalación. Como se comentaba con anterioridad, la velocidad del aire es
importante para aumentar su coeficiente de transferencia de calor por convección y así su capacidad de
absorber calor del fluido frigorígeno. El aire por tanto es obligado a circular mediante ventiladores,
aumentando el consumo de la instalación, pero ofreciendo algunas ventajas frente a los evaporadores de
convección natural.
El hecho que el coeficiente de transferencia de calor por convección sea mayor permite que la superficie
tubular del serpentín sea más reducida lo que en primera instancia abarata el coste de la instalación. Además
la circulación del aire permite que la temperatura de la cámara presente una homogeneidad mayor así como
la humedad relativa.
Cabe destacar que la ventilación de estas cámaras es importante debido a la condensación del vapor de agua
contenido en el aire. Este tipo de evaporadores están dotados de bandejas de condensación que envían el
agua a un desagüe. En aplicaciones por debajo de los 0 ºC además de la condensación se produce otro
fenómeno con el que se debe lidiar, la escarcha. En efecto, la congelación del agua del aire ambiente produce
una capa de hielo que se adhiere al serpentín del evaporador, por ser la zona más fría de la cámara. La
escarcha se interpone entre el cobre y el aluminio de las alteas formando una capa aislante, por tener un
menor coeficiente de transferencia de calor por conducción. De no ser eliminada, esta escarcha aumenta el
consumo de la instalación ya que el compresor deberá aumentar la carga de refrigerante. Para eliminarla
existen distintos métodos de desescarchado.
Bibliografía
P.J. RAPIN y P. JACQUARD. “Instalaciones frigoríficas, tomo 2” Edición Española. 2 ª ed. Barcelona, 1997.
ISBN: 84-267-1092-1.
S.K.WANG “Handbook of air conditioning and Refrigeration” 2ª ed. New York, NY. ISBN: 0-0-07-068167-8.
Desescarche13:11 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
Tal y como se apunta en el artículo: Evaporadores de gas, la escarcha es uno de los problemas con el que se
tiene que lidiar en una instalación frigorífica enfriadora de aire. En instalaciones encargadas de enfriar aire y
que trabajen a temperaturas por debajo de los 0 ºC la escarcha forma una capa aislante en el serpentín del
evaporador dificultando el paso del aire a través de los tubos y reduciendo el coeficiente de transferencia de
calor. La correcta ventilación de la cámara se torna esencial además de que ésta esté dotada de sistemas de
desescarche. La formación de escarcha tiene asociado otro problema ya que al formarse ésta el aire de la
cámara se congelará y por tanto éste perderá humedad con la consecuencia que los productos almacenados
se depreciarán.
Existen numerosos sistemas de desescarchado que pueden ser clasificados como externos o internos. Los
métodos externos tienen como objetivo eliminar la escarcha desde la superficie exterior de los tubos del
evaporador, es decir, la cara que da a la cámara; los métodos internos realizan el desescarchado desde el
interior del evaporador.
Procedimientos externos
Los procedimientos externos son más lentos debido a la dificultad de remover toda la capa de escarcha.
Desesescarche por paro de máquina
El desescarche por paro de máquina, como su propio nombre indica, consiste en detener el compresor y
esperar a que la temperatura de la cámara aumente para que la escarcha se funda de manera natural. Es
obvio que las ventajas de este sistema residen en su sencillez y facilidad de automatizción. El uso de este
sistema está recomendado únicamente en cámaras frigoríficas que trabajen por encima de los 0 ºC, aunque
debido a la baja temperatura del refrigerante en los tubos del evaporador haya podido producirse congelación.
La rotura de la cadena del frío y su larga duración son sus principales inconvenientes.
Desescarche por paro de máquina y circulación de aire
Este método trata de agilizar los procesos de desescarche natural por paro de máquina vistos con
anterioridad. Al crear un flujo de aire en los tubos del evaporador, el coeficiente de transferencia de calor por
convección del aire aumenta junto con su capacidad de ceder calor a la escarcha.
Desescarche por aspersión de agua, salmueras o anticongelantes
Estos procesos requieren que los tubos del evaporador estén contenidos en una envolvente metálica. A través
de aspersores, que pueden o no formar parte del conjunto se rocía agua u otros fluidos, que cedan calor a la
escarcha con tal de fundirla. Es evidente que en estos casos la bandeja del evaporador debe ser capaz de
soportar y desaguar el flujo. El procedimiento presenta problemas de lentitud, debidos a que la instalación
podrá ponerse en marcha cuando todo el fluido haya sido eliminado por el desagüe.
Procedimientos internos
Los procedimientos internos son aquellos por los que los tubos se calientan a fin de fundir desde dentro la
escarcha. Estos métodos son más rápidos ya que al fundirse desde el interior las capas de hielo caen por
gravedad a las bandejas que, por otro lado, deben calentarse a fin de agilizar la operación.
Desescarche por resistencias eléctricas
Este sistema, que funciona bien en instalaciones con tubos de superficie extendida, emplea resistencias
eléctricas que se calientan por efecto Joule para que los tubos cedan calor a la escarcha. Otro grupo de
resistencias eléctricas serán las encargadas de calentar la bandeja en que la escarcha queda contenida para
acelerar su fundición.
Desescarche por gases calientes
En este caso el sistema de desescarche es algo más complejo por que emplea el gas refrigerante a alta
temperatura saliente del compresor como agente desescarchador, haciéndolo circular por el interior del
serpentín del evaporador. El sistema presenta distintas variantes:
Mediante válvula de tres vías
El primero consiste en emplear una válvula de tres vías situada a la descarga del compresor que conecte por
un lado éste con la entrada del evaporador y por otro mantenga el ciclo frigorífico conectando el gas caliente
del compresor con el condensador. Como se observa en el esquema adjunto, otra válvula de tres vías se sitúa
tras el dispositivo de expansión con tal de cerrar el ciclo de desescarche. El circuito de desescarchado se
muestra en línea discontinúa. Este método presenta problemas de seguridad para el compresor ya que en
algunos casos una parte del refrigerante, caliente, puede ceder tanto calor que se condense dañando el
compresor por ingestión de líquido.
Circuito secundario
El siguiente sistema de desescarche por gases calientes está equipado con un dispositivo de expansión y un
evaporador secundarios para asegurar que, en caso que se haya producido condensación, no se produzca
una compresión húmeda. Como se puede observar en la imagen el circuito es prácticamente igual al anterior
con el añadido que a la salida del evaporador se monta el circuito secundario. El circuito secundario está
montado en paralelo y gobernado por válvulas de tres vías que durante el desescarchado abren para
asegurar el retorno únicamente de gas al compresor, mientras que durante el ciclo frigorífico habitual evitan el
paso de refrigerante por el circuito secundario con tal de impedir pérdidas de carga innecesarias.
Inversión de ciclo
Los sistemas de inversión de ciclo permiten una condensación del gas caliente total en el evaporador para
que el líquido formado sea evaporado en el condensador. El sistema emplea una válvula inversora de cuatro
vías y un dispositivo de expansión secundario. Durante su funcionamiento el fluido refrigerante completa el
ciclo de la manera habitual atravesando una válvula de retención, de un solo sentido, entre el condensador y
el dispositivo de expansión principal. La válvula de cuatro vías se sitúa a la salida del compresor conectando
éste con: el condensador, la aspiración del compresor y el evaporador.
Durante el desescarchado el refrigerante en estado gas a alta temperatura abandona el compresor para entrar
en el evaporador y fundir la escarcha. Tras su paso por el evaporador un bypass permite el paso del
refrigerante líquido a alta presión y alta temperatura por el dispositivo de expansión secundario que. Al
expansionarse el refrigerante baja de temperatura y accede al condensador, ahora evaporador, para pasar a
estado gaseoso y ser aspirado por el compresor de nuevo.
Bibliografía
P.J. RAPIN y P. JACQUARD. “Instalaciones frigoríficas, tomo 2” Edición Española. 2 ª ed. Barcelona, 1997.
ISBN: 84-267-1092-1.
S.K.WANG “Handbook of air conditioning and Refrigeration” 2ª ed. New York, NY. ISBN: 0-0-07-068167-8.
Condensadores y condensación23:30 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
La condensación
La condensación es el proceso por el cual una sustancia en estado gaseoso cambia de fase y se torna un
líquido. La condensación ocurre cuando un vapor saturado intercambia calor con un cuerpo o sustancia que
se encuentra a una temperatura inferior a la de saturación gaseosa del fluido a la presión en que se
encuentre, en el caso de mezclas no azeotrópicas. En el caso de las mezclas azeotrópicas la temperatura de
condensación dependerá de las presiones parciales de los gases. La condensación puede ser de dos tipos, la
condensación en forma de película y la condensación en forma de gotas.
La condensación en forma de película se produce
cuando la sustancia líquida condensa al entrar en contacto con una pared, evidentemente a una temperatura
inferior a la de saturación gaseosa del fluido condensado. La sustancia, entonces, pasa a humectar la
superficie y cubrir toda la superficie de contacto. Es entonces, cuando el líquido ha formado la película que
actúa como capa aislante disminuyendo el coeficiente de transferencia de calor de la sustancia y en
consecuencia su capacidad de ceder calor.
En el caso que la superficie no esté totalmente humedecida las gotas de la sustancia condensada caerán por
gravedad, formando entonces la condensación en forma de gotas. Debido a que las gotas de líquido no
cubren la superficie de transferencia de calor el coeficiente de transferencia de calor de la sustancia no
disminuye por lo que ésta es capaz de ceder su energía de manera más eficiente.
El condensador
Es un elemento que se emplea para producir la condensación de un gas ya sea un refrigerante, en una
instalación frigorífica o del propio vapor sobrante de un proceso de calefacción o de generación de potencia.
Los condensadores son, básicamente, intercambiadores de calor. El condensador recibe la sustancia a
condensar en estado, normalmente, de vapor sobrecalentado para que ésta ceda energía en su interior a otra
sustancia en generalmente agua o aire. El agente enfriador encontrándose a una temperatura inferior, hace
que el vapor sobrecalentado cambie de fase para tornarse un líquido subenfriado, en la mayoría de los casos,
a la salida del condensador.
En un condensador, por tanto, se distinguen tres zonas:
Zona de enfriamiento
Es la zona en que el vapor sobrecalentado cede calor hasta su temperatura de saturación. Esta etapa es
rápida por la gran diferencia de temperatura que existe entre el vapor y el agente enfriador pese a que el
coeficiente de transferencia de calor por convección del vapor sea inferior al que posee la sustancia durante el
cambio de fase.
Zona de condensación
La zona de condensación es la zona en la que se produce el cambio de fase y la sustancia se torna una
mezcla de líquido y vapor. Como en cualquier cambio de fase en esta zona de transición la sustancia a
condensar se encuentra a temperatura constante.
Zona de subenfriamiento
Es la zona siguiente a la zona de condensación en la que el líquido saturado continúa cediendo energía y en
este caso provocando un descenso de su temperatura. A la salida de esta zona se encuentra el líquido
subenfiriado a la temperatura deseada.
Los condensadores deben funcionar de la manera más eficiente posible por lo que las superficies de
transmisión de calor son de vital importancia. El condensador debe ser capaz, con el caudal de fluido de
enfriamiento mínimo, de producir la condensación del gas hasta la temperatura deseada. Por ello son
importantes también las altas velocidades, mayor número de Reynolds, de los medios enfriadores así como
presentar un sentido de circulación inverso respecto al fluido a enfriar.
Bibliografía:
F.KREITH, ed al. "The CRC Handbook of Thermal Engineering" Boca Raton, FL, 2000. ISBN: 0-8493-9581-X
S.K.WANG “Handbook of air conditioning and Refrigeration” 2ª ed. New York, NY. ISBN: 0-0-07-068167-8.
Condensadores enfriados por agua en instalaciones frigoríficas01:00 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
El condensador de una instalación frigorífica es el elemento en que el refrigerante en estado de vapor
recalentado a alta temperatura y alta presión, procedente del compresor, cede energía al medio exterior, para
pasar a estado de líquido subenfriado. El calor cedido por el refrigerante en este caso será igual a la suma del
trabajo realizado en la compresión y el calor absorbido en el evaporador.
Los condensadores enfriados por agua emplean agua como medio enfriador del fluido frigorígeno. El agua de
condensación puede proceder de una torre de refrigeración, desde un pantano, un río y en el caso de las
instalaciones frigoríficas marinas del mar. En el caso de emplear agua dulce se utilizan filtros para eliminar
impurezas que puedan ensuciar los tubos del condensador. En el caso de emplear agua de mar los tubos
deben ser de aleaciones capaces de soportar la corrosión potencial que la salinidad puede producir además,
el condensador estará dotado de ánodos de sacrificio. Otro sistema para evitar la corrosión consiste en
emplear como agente enfriador agua dulce producida en el generador de agua dulce que sea enfriada a su
vez por agua de mar.
Los condensadores de agua, por ser éste un fluido con gran coeficiente de transferencia de calor por
convección, son más eficaces que sus homólogos de aire y presentan por tanto tamaños más reducidos para
la misma cantidad de refrigerante a condensar. En cambio, la posibilidad de corrosión y ensuciamiento es
mayor en estos condensadores así como la posibilidad de congelación.
Condensadores de inmersión
Los condensadores de inmersión están formados por un envolvente metálico atravesado por serpentines, con
alto coeficiente de transferencia de calor por conducción, que contienen el agua. El agua en este caso circula
por el interior de los tubos y cede calor al refrigerante que se acumula, en estado líquido en la parte baja del
condensador. Este condensador, por tanto, funciona a su vez como depósito separador y permite la entrada
única de líquido en el dispositivo de expansión de la instalación. El condensador puede disponerse de forma
vertical u horizontal y los tubos pueden ser lisos o de superficies extendidas. El refrigerante condensado se
recoge en el fondo del recipiente que como todos disponen de un indicador de nivel y de presión.
Condensadores de doble tubo
El condensador de doble tubo está formado por dos tubos concéntricos permitiendo que por el tubo interior
circule el agua y por el tubo exterior el refrigerante a contraflujo. Los condensadores de doble tubo pueden
disponerse, también, de manera vertical u horizontal. Este tipo de condensador está dotado de forma de
espiral con lo que aumenta la turbulencia de los fluidos facilitando su intercambio térmico aunque, por otro
lado, con pérdidas de carga. El hecho que la circulación sea a contracorriente permite que la parte más fría
del refrigerante, líquido subenfriado, intercambie calor con el agua de entrada más fría, mientras que la parte
caliente del refrigerante en estado gaseoso intercambiará calor con el agua caliente saliente del condensador.
Estos condensadores incorporan un pequeño depósito en que el gas refrigerante se acaba de separar del
líquido.
Condensadores multitubulares
En los condensadores multitubulares el agua circula por el interior de los tubos mientras que el refrigerante
cede su calor desde el exterior encerrado en un envolvente también llamado calandria. Los tubos del
condensador pueden ser de superficies extendidas o lisas y éste puede estar dispuesto de manera vertical u
horizontal. Los tubos pueden estar doblados sobre sí mismos, en forma de U de manera que el agua realice
dos pasos antes de salir por el extremo del envolvente por el que ha entrado. En un extremo se sitúa la
entrada y salida de agua mientras que la entrada y salida de refrigerante se hace por la parte superior e
inferior de la calandria.
Bibliografía:
P.J. RAPIN y P. JACQUARD. “Instalaciones frigoríficas, tomo 2” Edición Española. 2 ª ed. Barcelona, 1997.
ISBN: 84-267-1092-1.
S.K.WANG “Handbook of air conditioning and Refrigeration” 2ª ed. New York, NY. ISBN: 0-0-07-068167-8.
Imágenes:
http://www.vestas-aircoil.com
http://www.ocs.it
http://www.gongchang.com
Torres de Refrigeración19:48 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Una torre de refrigeración, es la encargada de realizar un enfriamiento del agua una vez que ésta ha realizado
sus procesos y por tanto ha incrementado su temperatura.
Una torre de refrigeración se basa en la transferencia de energía térmica entre el agua y el aire, de manera
que el agua cede calor al aire enfriándose. Decir que una cierta cantidad de agua se evapora en el proceso
debido al intercambio de calor con el aire.
Figura 1. Relleno.
A una cierta altura, poseen unos elementos denominados “rellenos”(Fig.1) que aumentan el tiempo y la
superficie de contacto entre el agua-aire. El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye
uniformemente entre el relleno mediante unos pulverizadores.
La diferencia de temperatura del agua a la salida de la torre y la temperatura húmeda del aire se denomina
“acercamiento o aproximación” y representa el límite de enfriamiento del agua en esa torre. Dicho límite
depende de la altura así como del diámetro y el tipo de relleno.
Podemos clasificar las torres de refrigeración según la circulación del aire a través suyo:
Torres de tiro natural
Torres de tiro mecánico (Forzado o Inducido)
Torres de tiro natural
Son características de centrales Térmicas y Nucleares ya que manejan grandes caudales de agua (Fig. 2).
Su funcionamiento se basa en la diferencia de densidades entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico
lo que provoca el tiro natural. Por este motivo las torres de refrigeración de tiro natural son de altura y
diámetro elevados, para facilitar la corriente de aire ascendente y por tanto el tiro natural.
Figura 2. Torre Refrigeración tiro natural.
Torres de tiro mecánico
Figura 3. Torre Refrigeración tiro frozado.
Dichas torres tienen la capacidad de regular el caudal de aire suministrado y por tanto la temperatura del agua
a la salida. Es posible gracias a la utilización de ventiladores para la aportación del aire. Son de menor
tamaño que las de tiro natural por lo que se utilizan en plantas industriales que requieren una demanda de
agua mucho menor. Podemos diferenciar dos tipos:
Torres de tiro forzado: Cuando el ventilador está situado anteriormente a la entrada de aire, de manera que
introduce aire en la torre. Como podemos observar en la figura 3, el ventilador está ubicado en la parte inferior
derecha, a la entrada de aire a la torre, lo que provoca un flujo forzado del aire.
Figura 4. Torre Refrigeración tiro inducido.
Torres de tiro inducido: Cuando el ventilador está ubicado a la salida de la torre, de manera que induce aire
de la torre. Como podemos apreciar en la figura 4, el ventilador está ubicado en la parte superior, a la salida
del aire, por lo que crea una succión en la torre favoreciendo así el flujo de aire. (ventilador de tiro inducido)
Refrigeración de un alternador mediante Hidrógeno21:19 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Un alternador transforma la energía mecánica que produce una turbina en energía eléctrica. Durante el
proceso de transformación de energía, se producen pérdidas de calor tanto en el cobre como en el hierro.
Para solventarlo se utiliza una atmósfera de hidrógeno, la cual también sirve como refrigeración del
alternador.
Ventajas de refrigeración mediante Hidrógeno:
1. Las pérdidas de ventilación y de fricción por giro del rotor son menores, debido a su baja densidad. Las
pérdidas por ventilación son proporcionales a la densidad del gas.
2. Se logra mayor potencia por unidad de volumen debido a los coeficientes de transmisión de calor que
tiene el hidrógeno y a su alta conductividad térmica frente al aire.
3. Los gastos de mantenimiento son menores, debido a que el sistema cerrado de circulación de gas impide
la formación de polvo y humedades.
4. La vida del aislamiento del arrollamiento del estator es más larga al no haber oxígeno ni humedad.
5. Por la menor densidad del gas y por la hermeticidad del circuito, se reduce el ruido de ventilación.
Figura 1. Alternador
El problema que se nos presenta es que el hidrógeno es un gas combustible que forma una mezcla explosiva
con el aire si su porcentaje en el volumen de la mezcla se encuentra dentro del rango de 5 - 70%.
Por este motivo es de vital importancia disponer de un suministro de CO2 para evitar que el hidrógeno
reaccione con el aire en el momento de realizar el barrido en el alternador.
Tanto el Hidrógeno(H) como el Dióxido de Carbono (CO2) disponen de respectivas botellas de
almacenamiento a una determinada presión. Los gases deben entrar en las condiciones de presión
requeridas, por lo que deberán estar dotadas de un regulador de presión.
Para la operación de venteo, disponemos de un conducto que comunica, mediante válvulas de aislamiento,
con los conductos de entrada de hidrógeno (H) y dióxido de carbono (CO2) al alternador. Éste, posee una
válvula de drenaje y comunica con la atmósfera en un punto fuera de toda posibilidad de reacción entre
hidrógeno y aire.
Refrigerantes HFC20:07 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Refrigerantes hidrofluorcarbonados o refrigerantes perfluorcarbonados. Carecen de cloro en su composición,
están compuestos por hidrógeno, fluor y carbono.
Son los sucesores de los CFC y los HCFC que actualmente está prohibida su utilización y comercialización
debido a su alto índice de ODP(Ozone depletion potencial), es decir su potencial de destrucción de la capa de
ozono, que es debida al cloro.
En cambio los HFC al no poseer cloro no afectan a la destrucción de la capa de ozono, eso sí, su contenido
en fluor provoca que contribuya a producir el efecto invernadero, que es regulado mediante el índice; Global
Warming Potential (GWP).
Figura 1. Molecula de Tetrafluoretano R-134a
- No son miscibles con aceites minerales ni alquilbencénicos pero si con los sintéticos como los
- Polyolester(POE) o los Polialquilenglicoles (PAG).
- No son tóxicos ni inflamables.
- En estado líquido son incoloros e inodoros mezclados con aire.
- Gran estabilidad a cambios de temperatura.
- Necesitan menor cantidad de refrigerante para la misma carga que los antecesores CFCs, de un 5 a un 30%
menos.
- Incompatibles con el teflón, caucho, silicona, cinc, magnesio, plomo y aleaciones de aluminio y magnesio.
- Mayor probabilidad de fugas que sus antecesores debido al mayor tamaño de las moléculas de los refrigerantes
HFC que de los CFC.
- Menor tolerancia con las impurezas de manera que se tendrán que tomar precauciones en las instalaciones ya
que se deberá aumentar el tamaño del filtro deshidratador entre otras cosas como podemos ver el articulo de
sustitución de un refrigerante CFC por un HFC.
- Para detectar fugas con este tipo de refrigerante se pueden emplear los métodos tradicionales como la espuma
de jabón, detectores electrónicos de fugas o lámparas ultravioletas, eso si las lámparas halogenadas no son
útiles con estos tipos de refrigerantes.
Un buen ejemplo es el refrigerante R-134a (Tetrafluoretano) el cual se desarrollo para sustituir al
R12(Diclorofluormetano) y es el refrigerante actual mas empleado en refrigeración domestica, climatización de
automóviles, refrigeración comercial a temperaturas medias etc.
Fuentes: E.RODRIGUEZ RODRIGUEZ. “Los refrigerantes en las instalaciones frigoríficas”.2005.ISBN: 84-
283-2890-0
Sustitución de refrigerante del tipo CFC o HCFC por un HFC en instalaciones frigoríficas20:14 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: David Mateos Fernández
Antes de empezar con el proceso se deben tener diversas consideraciones:
- Limitaciones de presión para los diferentes componentes de la instalación y su compatibilidad con las nuevas
condiciones de trabajo.
- Un refrigerante del tipo HFC solo puede entrar en contacto con aceites sintéticos, como los de tipo éster.
- Compatibilidad de los componentes con el refrigerante y lubricante nuevos.
Una vez comprobado se empieza a realizar el proceso, denominado retrofit:
1. Realizar una comprobación del estado de la instalación aun con el refrigerante antiguo (CFC o HCFC),
poniéndola en funcionamiento si es posible, para detectar posibles fugas así como para observar todas las
condiciones y los parámetros de funcionamiento de la instalación (temperaturas, presiones, recalentamientos
etc.).
2. Recuperar el refrigerante mediante el método óptimo.
3. Calentar el aceite en el cárter del compresor.
Figura 1. Refractómetro
4. Procedemos a la extracción del aceite mineral o alquibencénico del sistema dada la incompatibilidad con el
nuevo refrigerante HFC. Se tendrá que cambiar por una aceite sintético del tipo éster lo que resulta
complicado ya que no se mezclan los aceites minerales con los sintéticos, de manera que tendremos que
vaciar completamente la instalación del aceite mineral para el buen funcionamiento. La operación resulta
satisfactoria cuando no exceda mas de un 3% de aceite mineral en el circuito. Realizaremos las veces que
hagan falta el proceso hasta alcanzar el 3% en aceite mineral.
5. Introducir el aceite tipo éster.
6. Realizar un vacio en el circuito.
7. Cargar con el nuevo refrigerante.
8. Dejar trabajar la instalación durante 24 horas.
9. Repetir los procesos de 2 al 8 dos veces más.
10. Para asegurarnos de que la mezcla es del 3% utilizaremos el refractómetro (fig.1), que nos proporciona el
porcentaje de la mezcla basándose en el principio de refracción de la luz al incidir sobre una muestra de
aceite.
11. Cambiar el filtro deshidratador por uno adecuado al nuevo refrigerante y un 10% más grande. Esto se debe a
que el nuevo refrigerante y el aceite son altamente higroscópicos con lo que podría entrar humedad en el
circuito, para evitarlo aumentamos el tamaño del filtro deshidratador.
12. Sustituir la válvula de expansión termostática por una que se adecue a las temperaturas y presiones de la
expansión del nuevo refrigerante.
13. Cambiar válvulas, solenoides y limitadores de presión que no sean compatibles.
14. Someter a la instalación a una prueba de estanquidad.
15. Realizar un vacío a la instalación.
16. Cargar el HFC con el método más apropiado.
17. Ajustar los limitadores de presión.
18. Una vez alcanzada la temperatura que demanda la carga se procederá al ajustamiento del recalentamiento del
refrigerante nuevo.
19. Por último se etiquetará la instalación con el nombre del nuevo refrigerante, su cantidad, el aceite que utiliza y
los parámetros más característicos de trabajo.
Fuentes: E.RODRIGUEZ RODRIGUEZ. “Los refrigerantes en las instalaciones frigoríficas”.2005.ISBN: 84-
283-2890-0
Mantenimiento: Correctivo, preventivo y predictivo16:55 ATMOSFERIS NO COMMENTS
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
El mantenimiento está definido por la EFNMS (Federación Europea de Asociaciones Nacionales de
Mantenimiento como: “El conjunto de actividades técnicas y administrativas cuya finalidad es conservar o
restituir un sistema, subsistema, instalación, planta, máquina, equipo, estructura, edificio, conjunto,
componente o pieza en o a la condición que la permita desarrollar su función.”
Existen tres tipos básicos de mantenimiento el correctivo, el preventivo y el predictivo que se basan en tareas
distintas. Cada tipo de mantenimiento será ideal en un tipo de situación y equipo en función de distintos
factores como el económico, el personal disponible, el tiempo de trabajo, la cantidad de repuestos, etc. De
cualquier manera un buen programa de mantenimiento debe ser capaz de conjugar los tres tipos de
mantenimiento de la mejor manera posible para permitir alargar la vida útil de los componentes que
conforman la planta de manera económica y eficiente.
Mantenimiento correctivo
El mantenimiento correctivo es aquel en que solo se interviene en el equipo después de su fallo. Este tipo de
mantenimiento, aplicado en muchas situaciones, tiene como principal ventaja la reducción de costes de
inspecciones y reparaciones.
Es evidente que sólo se aplicará en aquellas situaciones en que los elementos sean de bajo coste y baja
criticidad de funcionamiento. Este mantenimiento por tanto resulta ideal en casos en que la restitución o
reparación no afecte en gran medida a la producción o explotación llevada a cabo por la compañía o cuando
la puesta en práctica de un sistema más complejo resulte menos rentable que una práctica correctiva. El
mantenimiento correctivo, sin embargo, no debe estar exento de tareas rutinarias de engrase, lubricación y/o
sustitución de componentes que permitan alargar la vida útil del ítem, a menos que se trate de una instalación
o componente en las fases finales de su vida útil.
Los principales inconvenientes están relacionados con la imprevisibilidad de las averías y fallos que resultan
inoportunas. Debido a que las tareas no están programadas es esperable que cuando se produzca el fallo se
tarde más y se necesite más mano de obra para corregirlo que en caso de tener un programa de
mantenimiento que planee esta situación. Otro grave inconveniente que presenta este tipo de mantenimiento
es que el problema que ha causado el fallo no se resuelve por lo que éste puede repetirse en situaciones
posteriores en la misma máquina sin aumentar su fiabilidad es por ello que el mantenimiento correctivo
normalmente viene acompañado de un acortamiento de periodos de reparación en la misma máquina.
Mantenimiento preventivo
El mantenimiento preventivo es un conjunto de técnicas que tiene como finalidad disminuir y/o evitar las
reparaciones de los ítems con tal de asegurar su total disponibilidad y rendimiento al menor coste posible.
Para llevar a cabo esta práctica se requiere rutinas de inspección y renovación de los elementos malogrados y
deteriorados.
Las inspecciones son los procesos por el cual se procede al desmontaje total o parcial del equipo a fin de
revisar el estado de sus elementos. Durante la inspección se reemplazan aquellos elementos que no cumplan
con los requisitos de funcionamiento de la máquina. Los elementos también pueden ser sustituidos tomando
como referencia su vida útil o su tiempo de operación con tal de reducir su riesgo de fallo.
Los periodos de inspección son cruciales para que el mantenimiento preventivo tenga éxito ya que un periodo
demasiado corto comportará costos innecesarios mientras que un periodo demasiado largo conlleva a un
aumento del riesgo de fallo.
El principal inconveniente del mantenimiento preventivo es el coste de las inspecciones. En algunos casos el
paro en la máquina puede comportar grandes pérdidas y realizar un desmontaje e inspección de un equipo
que funciona correctamente puede resultar superfluo. De todas maneras el riesgo de fallo siempre existe pese
a que un periodo de inspección corto ayuda a reducirlo.
El mantenimiento preventivo también está comprendido por el llamado mantenimiento rutinario, conjunto de
técnicas que sin llegar al desmontaje de los equipos los conserva en el mejor estado posible por medio de
engrases, limpiezas, sustituciones periódicas, etc.
El mantenimiento preventivo se aplicará en aquellos casos en que éste sea económicamente rentable frente a
un programa de reparaciones de tipo correctivo. En algunas situaciones es posible que se dé la situación
contraria, pero es frecuente que una avería en algún componente comporte deterioros y fallos en otros
elementos de la maquinaria empleada. Los programas de mantenimiento preventivo requieren también que
exista una prioridad en función de la vida esperada de algunos componentes y de su importancia para el
funcionamiento del conjunto. De igual manera los elementos más utilizados pueden ser almacenados para ser
restituidos en caso de fallo de manera sistemática.
Mantenimiento predictivo
El mantenimiento predictivo es el conjunto de técnicas que permiten; reduciendo los costes del programa de
mantenimiento tradicional, preventivo y correctivo, asegurar la disponibilidad y rendimiento de los elementos
que componen la planta. Este tipo de mantenimiento se basa en la realización de un seguimiento del estado
del equipo mediante monitorizaciones que permiten realizar sustituciones y reparaciones cuando estos no se
encuentren en buen estado, sin necesidad de realizar ciertas inspecciones, y reducir los fallos improvistos por
medio de un programa de detección de anomalías.
Una de las tareas más importantes que el mantenimiento preventivo conlleva es el planeamiento adecuado de
las tascas que deben realizarse en la planta. Si esto se consigue se podrá atacar al problema y a su raíz
antes que éste se produzca. Será importante que se acompañe al mantenimiento con un historial que indique
cuánto tiempo y cuantos operarios son necesarios para llevar a cabo las tareas, de manera que el programa
mejore a medida que se lleve a cabo.
Este tipo de programas de mantenimiento reporta un gran ahorro de costes ya que además de detectar los
fallos de manera precoz permite programar con suficiente antelación el tiempo de reparación y los suministros
y mano de obra que requerirá la tarea. Dado además que el mantenimiento predictivo se basa en la
monitorización de los parámetros que están relacionados con fallos en los equipos puede aprenderse a
medida que se opera la maquinaria, de manera que los fallos reiterados pueden llegar a erradicarse.
Estas técnicas requieren que los elementos gocen de indicadores suficientemente relacionados con el estado
del equipo además de la posibilidad de que estos sean vigilados y medidos, durante su vida útil. Su principal
inconveniente es la dificultad que conlleva obtener una respuesta clara y segura ya que no existe ningún
parámetro ni conjunto de parámetros que revele a la perfección el estado del equipo. La vigilancia continúa no
es viable, tampoco, en la mayoría de elementos y solo supone una ventaja realizarla en elementos muy
críticos por lo que en general la vigilancia resulta periódica.
Bibliografía:
L.R. HIGGINS, R. K. MOBLEY. “Maintenance Engineering Handbook”. Ed 6. 2002. ISBN: 0-07-139452-4
F.CESÁREO.GÓMEZ de LEÓN. “Tecnología del Mantenimiento Industrial”. 1a Ed. Murcia 1998. ISBN: 84-
8371-008-0
F. T. SÁNCHEZ MARÍN, ED AL, “Mantenimiento mecánico de máquinas”, 2 ª ed, Castellón 2007, ISBN: 978-
84-8021-629-6
