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PRÁCTICA #1 Instrumentación del Laboratorio de Refrigeración 1. Introducción La instrumentación es la rama de la metrología que mide, monitorea y controla las variables físicas de un sistema. En refrigeración, los instrumentos transforman variables invisibles como la presión y la temperatura en datos numéricos legibles. Su función principal es asegurar que el equipo opere dentro de los límites técnicos de diseño, permitiendo diagnosticar el rendimiento térmico y prevenir fallas mecánicas en el circuito 2. Objetivos Aplicar los principios de la metrología e instrumentación en el control de sistemas de refrigeración. Cuantificar con precisión las variables de presión, temperatura y vacío en los componentes del circuito. Ejecutar los procedimientos técnicos de corte, deformación y ensamble en tuberías de cobre según las normas del taller. Diagnosticar pérdidas de refrigerante y anomalías mecánicas mediante el análisis de datos obtenidos con equipos de detección 3. Marco Teórico En el laboratorio de refrigeración no se puede observar directamente el tránsito del refrigerante ni la energía térmica por el circuito. Por esta razón, el sistema depende de instrumentos de medición que transforman estas variables mecánicas y térmicas en magnitudes legibles. La recolección precisa de datos permite mantener el control operativo del ciclo. Si la presión supera los límites de diseño, el instrumento registra la anomalía para corregirla antes de que ocurra una falla por sobrecarga en el compresor. La preparación de las tuberías de cobre también se basa en la precisión dimensional. El cobre es un metal maleable que requiere el cumplimiento de tolerancias específicas. Un corte defectuoso o una expansión fuera de medida alteran el área de flujo del refrigerante, lo que reduce la eficiencia del sistema y altera las lecturas de los instrumentos de diagnóstico 4. Instrumentos Algunas de las herramientas usadas en el laboratorio de refrigeración son las siguientes: Instrumentos de Medición 4.1 Instrumentos de Medición Multímetro Unifica múltiples funciones eléctricas en una sola unidad. Mide tensión, resistencia, continuidad e intensidad de corriente alterna (con pinza de inducción) para el diagnóstico preventivo y correctivo de motores, ventiladores, capacitores y sistemas de control Manómetro Mide la presión manométrica positiva mediante un bloque con tres mangueras y dos agujas. El indicador azul mide la baja presión (evaporación) y el rojo mide la alta presión (condensación) para verificar que el sistema opere en los rangos del fabricante Termómetro Digital o de Pinza Es un instrumento de medición térmica basado en sensores electrónicos como termopares o termistores. Se utiliza para calcular el sobrecalentamiento y el subenfriamiento del refrigerante se acopla directamente a la superficie de los tubos de cobre para obtener lecturas. Balanza Digital de Carga Instrumento de pesaje electrónico de alta resolución que mide la masa de los cilindros de refrigerante en gramos u onzas. Garantiza suministrar la carga exacta especificada por el fabricante para evitar pérdidas de rendimiento por sobrecarga o subcarga Detector de Fugas Electrónico o Halógeno Instrumento de alta sensibilidad que utiliza un sensor electrónico para identificar la presencia de moléculas de gas refrigerante en el ambiente. Emite una señal acústica y visual que se intensifica a medida que la sonda se acerca al punto exacto de la pérdida; es crucial para localizar microfugas difíciles de detectar visualmente. Detector de Fugas por Ultrasonido Tienen un micrófono direccional que capta las ondas de alta frecuencia generadas por el rozamiento del gas a alta presión al escapar por una fisura. Permite localizar fugas tanto en sistemas presurizados como en sistemas bajo vacío profundo, sin importar el tipo de refrigerante utilizado, ya que no depende de la química del gas, sino del sonido del flujo. Lámpara de Fluorescencia Ultravioleta (UV) Sistema de detección óptico que requiere la inyección previa de un tinte o líquido fluorescente compatible con el aceite del compresor. Al iluminar los acoples y soldaduras con la lámpara UV, las zonas con fugas brillan intensamente, lo que facilita una inspección visual rápida y precisa en sistemas complejos. 4.2 Herramientas para Modificación y Ensamble de Tuberías Cortadores de Tubo de Cobre Cortan el tubo mediante presión concéntrica con una cuchilla circular de acero templado. Esto garantiza un diámetro interno limpio y sin residuos. Nota importante: El uso de sierras está prohibido porque las virutas metálicas obstruyen los dispositivos de expansión y dañan el compresor. Prensa de Expansión y Juegos de Expansiones o Abocinador La prensa de expansión y abocinador es una herramienta mecánica para tuberías de cobre que sirve tanto para ensanchar el extremo del tubo en forma de embudo (logrando un sello hermético con tuercas) como para agrandar su diámetro interno (permitiendo insertar y soldar otro tubo de la misma medida) Dobladores de Tubo Herramientas de palanca o guías de resorte que distribuyen la fuerza de flexión de forma uniforme. Evitan que el cobre se deforme o se estrangule al doblarlo, manteniendo la sección circular del tubo para no reducir el paso del refrigerante 4. 3 Herramientas de Servicio Alicate Pinchador Herramienta diseñada para deformar y colapsar temporalmente las paredes de los tubos de cobre dúctil, bloqueando por completo el flujo de refrigerante sin romper la tubería. Se utiliza para aislar una sección del sistema durante el mantenimiento sin perder la carga de gas. Alicate Sellador Pinza de precisión que aplica una presión mecánica extrema en el tubo de servicio para deformarlo y sellarlo herméticamente por aplastamiento físico. Prepara la punta del tubo dejando el flujo completamente cerrado antes de aplicar el cordón de soldadura definitivo. Alicate de Presión Herramienta de sujeción regulable con un mecanismo de bloqueo que mantiene las mordazas cerradas con alta fuerza constante. Se emplea para inmovilizar componentes, sujetar piezas calientes durante la soldadura o mantener acoples firmes en posición de trabajo. 5. FUNDAMENTO DE UNIONES EN SISTEMAS FRIGORIFICOS Una unión o acoplamiento es la junta física entre tramos de tuberías y componentes que asegura la continuidad y el confinamiento del refrigerante dentro del ciclo de compresión de vapor. Uniones Fijas Térmicas (Por Soldadura) Proceso de unión térmica se utiliza calor (oxiacetileno) y aleaciones de aporte para sellar permanentemente los metales. Es el método más efectivo e industrial para garantizar la estanqueidad absoluta y eliminar fugas a largo plazo en sistemas de refrigeración. Uniones Fijas en Frío (Sistema Lokring) Método de acoplamiento mecánico permanente que une tubos mediante presión concéntrica ejercida por anillos metálicos de alta tecnología, sin aplicar calor. Utiliza un líquido sellador anaeróbico que llena las microrrugosidades del metal. Es para trabajar con seguridad en sistemas que emplean refrigerantes hidrocarburos inflamables (HC) o donde el fuego está prohibido. Uniones Desmontables (Mecánicas) Método de acoplamiento mecánico basado en el ajuste cónico a 45° entre el tubo abocinado y una tuerca de unión. Permite el montaje y desmontaje rápido de componentes (como válvulas o filtros) sin aplicar calor, requiriendo un torque preciso para evitar fugas. Procedimiento para el Abocardado y Abocinado Prensa de Tuberías: Bloque mecánico de sujeción que inmoviliza firmemente el tubo de cobre para evitar que se deslice durante la deformación. Cabezales de Acoplamiento: Accesorios intercambiables (cono a 45° y adaptadores cilíndricos) que realizan la presión mecánica sobre la tubería. Resultados Geométricos: El Abocinado (Flare): Consiste en deformar el extremo del tubo de cobre en forma de embudo con un ángulo exacto de 45°. Esta geometría es indispensable para las Uniones Desmontables, ya que permite que el cono del accesorio y la tuerca presionen el cobre metal-contra-metal, logrando un sello hermético por compresión sin usar soldadura. El Abocardado (Expandido): Consiste en ensanchar el diámetro interno de un extremo del tubo para que otro tubo de la misma medida nominal pueda insertarse firmemente en su interior. Esta geometría es indispensable para las Uniones Fijas (Térmicas y en Frío), ya que genera el espacio milimétrico necesario para que el material de aporte (o el sellador Lokring) actúe por capilaridad. 6. Equipo y Materiales de Aporte para Soldadura Equipo Oxiacetilénico: Sistema de soplete alimentado por oxígeno y acetileno que genera la llama de alta temperatura necesaria para fundir los metales de aporte. Varillas de Aporte según el Metal Base: Varilla de Cobre con 15% de Plata Se usa porque la plata le da flexibilidad a la soldadura para que soporte las vibraciones constantes del compresor sin agrietarse, y además hace que el material sea muy fluido para que penetre solo por capilaridad en el espacio del abocardado. Varilla de Aluminio Se usa porque se derrite a una temperatura menor que el tubo de aluminio. Como el aluminio no se pone "rojo vivo" y se perfora muy fácil al calentarlo, esta varilla permite soldar de forma segura sin derretir ni destruir el componente. Varilla de Bronce Se usa porque tiene la propiedad química de adherirse fuertemente al hierro o acero (como los tubos que salen de la carcasa del compresor), logrando un agarre mecánico firme que las varillas comunes de plata no pueden conseguir sobre superficies ferrosas. Pasta para Soldar o Fundente (Flux): Agente químico en pasta o líquido que se aplica a las superficies metálicas antes de calentar. Su función es eliminar los óxidos superficiales durante el proceso de calentamiento, prevenir la oxidación posterior del metal base y reducir la tensión superficial para que el material de aporte fluya y penetre de manera uniforme por capilaridad. 6.1 Procedimiento Técnico de Soldadura 1. Seguridad y Entorno: Despejar el área de trabajo y verificar que las mangueras de gases queden siempre a un costado del operador. Usar obligatoriamente guantes de cuero y lentes de protección para soldar. 2. Preparación del Material: Limpiar las superficies con lija o desescariador hasta que el cobre luzca brillante y esté completamente libre de humedad o grasa. 3. Aplicación del Aporte: Calentar la junta uniformemente con el soplete hasta que el tubo alcance una temperatura de "rojo vivo" en ese instante, aplicar la varilla de aporte para que fluya por capilaridad. 4. Control de Calidad: Realizar una inspección visual perimetral de la junta una vez fría para confirmar una unión homogénea y libre de porosidades 7. Cuestionario 1. ¿Para la modificación de tuberías se dispone del abocardado y del abocinado? ¿Qué diferencia constructiva define a cada procedimiento? R. 2. ¿Qué funciones cumplen el alicate pinchador y el alicate sellador, y en qué se diferencian sus objetivos? R. 3. La lámpara de fluorescencia ultravioleta (UV) requiere la introducción de un tinte compatible en el sistema. ¿Qué papel juega el aceite del compresor en el recorrido de este aditivo y cómo facilita la localización óptica de microfugas en zonas complejas? R. 4. Al regular el equipo oxiacetilénico se busca un tipo de llama específico para no contaminar el metal base. ¿Qué consecuencias tiene una llama mal regulada, es decir una llama muy carburante, o una llama muy oxidadnte? R. 5. En un taller donde se realiza el servicio técnico a sistemas de refrigeración doméstica moderna que utilizan refrigerantes hidrocarburos (HC) , ¿qué método de unión es correcto usar? Explique porque R. 6. ¿Qué mediciones eléctricas se pueden realizar con el multímetro y la pinza de inducción, y para qué diagnósticos preventivos o correctivos se emplean en los componentes del sistema de refrigeración? R. 7. ¿Por qué el manómetro cuenta con tres mangueras si el instrumento solo tiene dos indicadores (azul de baja y rojo de alta)? ¿Cuál es la función operativa de la manguera central? R. 8-Explique cuáles son las ventajas y desventajas operativas de los tres detectores de fuga vistas en el laboratorio R.
