Paso a paso con una Bomba de Calor Hace décadas que existe el

Paso a paso con una Bomba de Calor
por Oscar Tortajada
Hace décadas que existe el aire acondicionado, pero no ha sido hasta hace unos pocos años,
cuando, de forma masiva, se ha instalado en el ámbito doméstico, habitualmente con el
sistema split o sistema partido evaporador-condensador.
Aunque la instalación del sistema split de acondicionamiento de aire sea muy sencilla, no por
ello se deben descuidar las operaciones básicas para llevarla a cabo. Una instalación
defectuosa y la ausencia de mediciones para verificar su funcionamiento, puede incrementar el
riesgo de sufrir averías, un descenso del rendimiento y un acortamiento de su vida útil.
Veamos como transcurre un día de trabajo de un instalador frigorista autorizado.
En el taller
Antes de empezar la instalación debemos asegurarnos de tener todas las herramientas e
instrumentos de medida que vamos a necesitar. El material necesario, además de la propia
bomba de calor es: tubo de cobre deshidratado (ver la sección en el manual de instalación),
canal de superficie, manguera eléctrica, PIA, diferencial , aislante para el tubo (en caso de que
no lo lleve incorporado), analizador de refrigeración con sondas de temperatura (para leer
presiones de aspiración y descarga, temperaturas de saturación y temperaturas reales), bomba
de vacío, botella de nitrógeno seco, botella de refrigerante, abocardadores, taladro percutor
con brocas y coronas, herramientas habituales (destornillador, llaves Allen, llave inglesa,
alicates, etc.).
En el lugar de trabajo
8:00 — Llegamos al lugar de trabajo. Antes de empezar la instalación debemos evaluar si la
ubicación que demanda el cliente es posible, tanto la unidad interior como exterior. La unidad
interior debe instalarse sobre una pared que tenga la suficiente consistencia, pues los tornillos
de sujeción pueden atravesar un tabique. También debemos prever que el aire no se dirija
directamente a zonas habitualmente ocupadas (como puede ser un sofá) porque puede
ocasionar disconfort, malestar y resfriados. Por último debemos prever la evacuación de los
condensados. ¿Irán a un desagüe? ¿A una botella? ¿Necesitará una bomba de condensados?
¿Será el ruido de esta bomba molesto para dormir?
La unidad exterior deberá poder evacuar el calor con facilidad y debemos garantizar que el aire
caliente impulsado se renueve y no recircule. Debe evitarse, por ejemplo, instalar la unidad
frente a una pared. También se debe prever que la unidad exterior producirá condensados
cuando funcione como bomba de calor y por tanto, éstos deberán ser expulsados
convenientemente.
El cliente debe asegurarse que la comunidad de vecinos le deja instalar la unidad exterior
donde él pide, de lo contrario tendrá que cambiar la ubicación más adelante.
Además, es necesario conocer la normativa municipal, puesto que puede influir en este
aspecto.
La separación entre ambas unidades es importante, ya que en función de la distancia habrá
que soldar (actualmente la mayoría de suministradores dan rollos de 20 m para tuberías de ¼”
a ¾”, 25 m de ¼” a 7/ 8” y 50 mts. de ¼” a ¾”) así como añadir refrigerante. Por otra parte en
las especificaciones dadas por el fabricante, se limita la diferencia de altura entre ambas
unidades.
Teniendo en cuenta todos estos puntos y lo que demanda el cliente debe acordarse la mejor
solución.
8:30 — La unidad exterior debe instalarse en un lugar en el que se garantice una buena
circulación del aire, alejada de fuentes de calor y de suciedad, en caso contrario no se podría
enfriar el refrigerante adecuadamente y la máquina perdería rendimiento. Puede ir colocada en
fachada, por lo que se necesitarán escuadras metálicas específicas o sobre el suelo. Siempre
debe ir colocada sobre “silent bloks” con el fin de evitar la vibración del compresor que puede
llegar a ser molesta si se transmite a la estructura del edificio. Se debe dejar una distancia al
suelo para el desagüe.
Tenga presente que la unidad exterior contiene el compresor y su nivel sonoro puede ser
molesto.
9:00 Para la colocación de la unidad interior fijaremos primero la chapa troquelada a la pared y
luego colgaremos la máquina. La chapa se debe fijar sobre una pared plana, si queda curvada
es posible que el ventilador quede forzado y no gire o que aparezcan molestas vibraciones. La
unidad interior debe estar a nivel, la pendiente sólo debe tenerla el tubo de evacuación de
condensados.
Si no ensuciamos la pared el cliente nos lo agradecerá.
9:30 — Una vez ubicadas las dos unidades debemos instalar los tubos de cobre de una a la
otra. Primero de todo debemos hacer todos los agujeros necesarios para que pasen los dos
tubos, la manguera eléctrica y el desagüe si procede. El agujero que comunica con el exterior
debe estar inclinado hacia arriba en dirección a la dependencia interior para evitar que la lluvia
tenga facilidad para entrar y así evitar humedades. Si no van a estar empotrados (para lo cual
debería tenerse en cuenta seriamente el aislamiento) debemos fijar la canal a la pared para
que luego nos sea más sencillo aguantar los tubos.
Aquí también hay que cuidar la estética, la canal debe colocarse donde menos se vea. Puede
ser que la unidad interior esté en una pared y el tubo salga por la otra cara de la pared.
10:30 – Ahora colocaremos el tubo de cobre deshidratado (recubierto por aislante), que en
todo momento hemos tenido con los extremos cerrados para evitar la entrada de suciedad y
humedad.
Una vez colocado, se aguantará sobre la canal y podremos conectarlo a las dos unidades.
Para realizar la conexión, primero tenemos que abocardar el tubo, para lo cual lo hacemos con
abocardadores de la medida adecuada, sin agrietar el tubo y dando la forma cónica exacta.
Requiere un poco de práctica. Debe hacerse correctamente, ya que suele ser un punto habitual
de fuga.
Observación: Si fuese necesario soldar el tubo, deberá hacerse en atmósfera inerte, es decir,
haciendo pasar una corriente de nitrógeno seco por el interior del tubo a fin de evitar la
oxidación interior de la soldadura.
11:00 — Antes de cerrar el circuito definitivamente es recomendable hacer un barrido con
nitrógeno para asegurarnos de que no quedan cascarillas de soldadura ni impurezas en el
interior. Una vez tenemos el circuito cerrado podemos proceder a hacer la prueba de
estanquidad, para lo cual debemos conectar el analizador a la instalación.
Hay dos formas de hacer una prueba de estanquidad: la correcta y la incorrecta.
La correcta: se hace introduciendo nitrógeno seco a través del analizador de refrigeración
hasta que se alcance una presión un 10% superior a la máxima presión de trabajo (según el
reglamento de instalaciones frigoríficas). Una vez alcanzada cerrar las llaves del Analizador y
esperar a que la presión se estabilice. Para una instalación de este tipo y dada la precisión del
analizador con 15 minutos es suficiente para saber si hay alguna fuga en el circuito. ¡Atención!
Una diferencia de temperatura de 1 ºC significará una variación de 0,3 bar.
La incorrecta: Se hace vacío con una bomba de vacío a través del analizador y una vez
alcanzado el vacío absoluto cerramos las llaves del analizador. Esperamos a ver si sube la
presión.
Observación: El primer método nos obliga a llevar una botella de nitrógeno pero estamos
haciendo una prueba a una presión superior a la de trabajo, mientras que en el segundo
método estaríamos haciendo una prueba de estanqueidad sólo con 1 bar de presión (diferencia
entre la presión atmosférica y el vacío en el interior del circuito) ¡¡¡cuando la máquina trabajará
en descarga a un mínimo de 20 bar!!! (41 bar si es R410a), con lo que es muy posible que una
fuga no detectable con 1 bar puede aparecer cuando la máquina trabaje normalmente.
Con el método incorrecto tampoco tenemos en cuenta la “dirección” de las posibles fugas, es
posible que no fugue del exterior al interior pero sí al revés. Por si fuera poco, si con este
método encontramos una fuga, estaríamos introduciendo humedad en el circuito, cosa que
debemos evitar a toda costa.
11:30 — Supongamos que hemos hecho la prueba de estanquidad con el método “correcto”
con éxito, ahora dejamos salir el nitrógeno y podemos cambiar la botella por la bomba de
vacío. La bomba de vacío debe ser de doble efecto y tener válvula antiretorno. Con la bomba
en marcha podemos ver en un buen vacuómetro digital, el vacío alcanzado con una resolución
de hasta 0,1 mbar. Aunque se alcance el vacío absoluto en pocos minutos, es un valor ficticio,
es recomendable estar más tiempo pues pueden quedar incondensables o humedad que no ha
tenido tiempo a evaporar. El tiempo suficiente para alcanzar un buen vacío puede variar en
función, principalmente, de la capacidad de la bomba y el volumen de la instalación, por lo que
se recomienda un vacuómetro electrónico, capaz de leer el valor de vacío real.
Observación: Una vez hayamos apagado la bomba, aunque no haya ninguna fuga en el
sistema, sin duda la presión aumentará lentamente, es irremediable. En el interior siempre
quedan restos de gases incondensables o humedad que todavía está evaporando, todo
afectado, además por el aumento de temperatura. La presión puede ir aumentando lentamente
durante la primera media hora hasta estabilizarse por lo que no podemos estar seguros de si
hay fuga o no (ver figura 1). Si la presión remanente es mayor a 100 mbar es recomendable
repetir el vacío sobre el que ya está hecho, previa introducción de unos 2 bar de nitrógeno (a
este proceso se le llama romper el vacío).
Este es otro motivo del porqué no es fiable hacer una prueba de estanquidad con vacío, nunca
sabremos si el aumento de presión es debido a este efecto o realmente hay una fuga.
mbar
min.
Figura 1. Aumento y estabilización de la presión después de hacer el vacío
12:00 — Mientras estamos haciendo la prueba de estanquidad y vacío podemos conectar la
manguera que une eléctricamente las dos unidades. Debemos respetar la sección mínima del
cable y las conexiones recomendadas en el manual de instalación de la máquina.
La conexión de la bomba de calor a la red eléctrica de la vivienda debe hacerse, con una línea
individual, directamente a la caja general de protección general según el REBT (Reglamento
Electrotécnico de Baja Tensión) y tener su propio interruptor magnetotérmico.
Observación: Es práctica habitual conectar a la caja de empalme más cercana o la que tenga
suficiente sección, lo que podría provocar calentamiento excesivo de los conductores e incluso
averías, por lo que se recomienda seguir el REBT.
También podemos aprovechar para instalar el tubo del desagüe. Tenemos varias opciones: la
mejor es conectarlo a algún desagüe existente, dando siempre la pendiente mínima para que
los condensados evacuen correctamente. En caso de duda se puede probar vertiendo algo de
agua en la bandeja de la unidad interior. La solución de emergencia es una botella detrás de la
puerta, aunque se debe evitar en la medida que sea posible, queda mal y requiere
mantenimiento regular. La última opción es la bomba de condensados, que permite llevar los
condensados a un nivel superior pero con el inconveniente del ruido.
12:30 — Las bombas de calor contienen todo el refrigerante necesario para su funcionamiento,
pero si ambas unidades se encuentran a una distancia considerable será necesario cargar
refrigerante. En ocasiones, el propio fabricante indica la carga adicional, en cuyo caso una
báscula electrónica nos solucionará el problema. Si no tenemos este dato, la báscula no será
de mucha utilidad y tendremos que cargar a partir de las presiones y del recalentamiento
medidos con el analizador de refrigeración y el sistema en marcha.
Hay que tener en cuenta que la carga de refrigerante se realiza mediante el analizador de
refrigeración y con la botella en posición de manera que lo que introduzcamos en el circuito sea
refrigerante en estado líquido pues la composición en estado gas es diferente.
13:00 – Una vez tenemos el circuito con la cantidad de refrigerante adecuada o lo ponemos en
marcha por primera vez, es necesario realizar una inspección visual y acústica para comprobar
que todo funciona correctamente: no se oyen fugas, las dos unidades expulsan aire, los
condensados evacuan correctamente...
13:30 — Con el analizador de refrigeración, y fijándonos en la escala del refrigerante
adecuado, observamos que el sistema funciona correctamente.
¿Cómo sabemos que funciona correctamente?
El analizador de refrigeración mide presiones, de aspiración y descarga, pero lo que nos
interesa son las temperaturas de saturación, es decir, la temperatura de evaporación y de
condensación.
Una sistema de aire acondicionado (o bomba de calor) es una máquina que simplemente
transporta el calor de un lugar a otro, del más caliente al más frío.
Si tomamos como ejemplo una bomba de calor funcionando en modo “verano”, la unidad
interior será el evaporador y la unidad exterior será el condensador.
Para ello debemos comprobar que en la unidad interior, la temperatura de impulsión y de
retorno del aire es la adecuada según el RITE, siendo esta última de entre 23 y 25 ºC. La
temperatura de evaporación debe ser la adecuada para que el aire adquiera la temperatura de
impulsión necesaria. De igual forma la temperatura de condensación de la unidad exterior debe
ser lo suficientemente elevada para que el calor extraído del interior de la estancia sea
eliminado al ambiente exterior. La temperatura de condensación dependerá en gran medida de
la situación de la unidad exterior: ciudad, orientación...
Si no se respetan los saltos térmicos, el sistema no funcionará, pues se basa en el transporte
de calor entre niveles a diferente temperatura. ¡No producimos frío, absorbemos calor!
En sistemas de refrigeración más grandes, el recalentamiento nos aportaría, también, datos
acerca del funcionamiento de la máquina, como por ejemplo la falta de refrigerante o una
avería de la válvula de expansión electrónica.
Un ejemplo: Si tenemos una bomba de calor en modo verano, sabemos, según el RITE, que la
temperatura de confort en verano recomendada es de 24ºC. La impulsión del aire se haría a
unos 10ºC y el retorno (temperatura ambiente en la estancia) a 24ºC siendo la temperatura de
evaporación de 5ºC, lo que correspondería para el R410a a 8,4 bar (ver figura 2).
En la unidad exterior, el condensador, si la temperatura ambiente es de 30ºC, esta será la
temperatura de aspiración y la de descarga, de 45ºC, siendo la temperatura de condensación
de 55ºC (el salto térmico, aquí, entre impulsión y retorno suele ser de entre 15 y 20 grados). La
presión de condensación del R410 a 55ºC es de 36,0 bar (ver figura 2).
La forma de realizar estas mediciones es con un termómetro diferencial con sondas para
corrientes de aire ambiente junto con un analizador de refrigeración. De esta forma podremos
medir, simultáneamente, todos los parámetros importantes de funcionamiento.
En sistemas de frío más grandes, la medida del recalentamiento es igual de importante, ya
que éste da información sobre múltiples problemas. El recalentamiento se calcula como la
diferencia entre la temperatura del refrigerante medida a la salida del evaporador y la
temperatura de evaporación medida con el analizador. Este valor deberá estar entre 6 y 10ºC.
EVAPORADOR
Tre = + 24 ºC
Aire
Tie = + 10 ºC
Refrigerante
Te = + 5 ºC
Te: temperatura de evaporación
Tre: temperatura de retorno del aire
Tie: temperatura de impulsión del aire
CONDENSADOR
Refrigerante
Tc = + 55 ºC
Tic = + 45 ºC
Trc = + 30 ºC
Aire
Tc: temperatura de condensación
Trc: temperatura de retorno del aire
Tic: temperatura de impulsión del aire
Figura 2. Representación del salto térmico en el evaporador y en el condensador
14:00 — Todo funciona correctamente.
En todo este proceso vemos la importancia de tener los instrumentos de medida adecuados
para asegurarnos de estar haciendo bien las cosas. Si en una instalación no se han medido
bien todos los parámetros, no sabemos si está funcionando correctamente.
Gracias a los avances en instrumentos de medición para el sector de la refrigeración y del aire
acondicionado, ahora es posible con un solo analizador de refrigeración electrónico, realizar
todas las mediciones y registros de presión, temperatura, vacío y consumo simultáneamente...y
además, para todos los refrigerantes. Las ventajas que proporcionan estos instrumentos para
la instalación y la detección de averías son incuestionables.
Instrumentos testo, fabricante de instrumentos de medición desde hace más de 50 años,
trabaja para dar la solución más adecuada, cómoda y eficaz al profesional y en este caso les
ofrecemos la solución para medir y registrar todos los parámetros del frío, desde el split más
pequeño hasta la central frigorífica más grande.