2013 Tema 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA EN INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Manuel Conde IES RUSADIR 28/10/2013 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Introducción Dado el efecto destructivo de algunos clorofluorocarbonos (CFC) sobre la capa de ozono, se han adoptado regulaciones a escala global sobre el uso de los CFC especificados. En 1988 se adopta la Ley de protección de la capa de ozono. En 1989 se adoptan regulaciones para restringir las cantidades de fabricación de los CFC especificados. La producción de los CFC especificados termina a finales de 1995. Además, las regulaciones estipulan suspender a partir del año 2020 la producción de hidroclorofluorocarburos (HCFC) que se utilizan en lugar de los CFC especificados. Como alternativa de refrigerante, se desarrollan los hidrofluorocarburos (HFC). Los HFC no dañan la capa de ozono. Los nuevos refrigerantes HFC, como el R-410A y R-407C, se utilizan actualmente en sistemas de climatización de habitaciones y sistemas de climatización compactos. Los procedimientos básicos para la instalación de tuberías de equipos que utilizan un refrigerante HFC son los mismos que para el refrigerante R-22. Sin embargo, dado que las características de los nuevos refrigerantes y aceites refrigerantes son diferentes de las de los materiales anteriores, es necesario gestionar adecuadamente los materiales según sus características correspondientes. Las herramientas y materiales para la instalación de tuberías utilizados con los nuevos refrigerantes también son diferentes en algunos casos, sobre lo cual se debe prestar especial atención. 1. Nuevos refrigerantes HFC Los siguientes dos tipos de refrigerante se utilizan en lugar del refrigerante HCFC22 (R-22). Las diferencias principales de especificación corresponden a la presión (presión superior) y el tipo de aceite refrigerante compatible. Tipo de producto Refrigerante nuevo Presión de diseño Aceite refrigerante Sistemas de climatización HFC407C compactos 3,33 MPa (presión del manómetro) = Aceite éSter 34,0 kg/cm2 Sistemas de climatización de HFC410A habitaciones 4,15 MPa (presión del manómetro) = 42,3 kg/cm2 2. Materiales para la instalación de tuberías de refrigerante < Tubos y juntas > Para la instalación de tuberías de refrigerantes se utilizan tubos de cobre y de acero, así como juntas. Hay que seleccionar los materiales adecuados y realizar la instalación de tuberías de conformidad con las Regulaciones de Seguridad para Equipos de Refrigeración. • Tubos de cobre El espesor requerido de tubos de refrigerante es diferente para HFC407C y HFC410A. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 28 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 3. Precauciones al utilizar HFC407C y HFC410A Los nuevos refrigerantes HFC407C y HFC410A son diferentes del refrigerante anterior R-22 en cuanto a las características siguientes. Se debe tener extrema precaución al utilizar los nuevos refrigerantes. Característica diferente Precaución 1 Los nuevos refrigerantes reaccionan * El uso de tubos «limpios» se investiga actualmente. rápidamente a la mezcla de impurezas (aceite, Asegúrese de cargar gas nitrógeno en el tubo durante su agua, película oxidada), en comparación con el soldadura. refrigerante anterior. 2 La presión es sumamente alta. La presión de Comprueba que el espesor de los tubos de refrigerante HFC407C es aproximadamente 10% superior a se ajusta a las especificaciones correspondientes del la del refrigerante anterior, mientras que la refrigerante utilizado. Las herramientas y los aparatos presión de HFC410A es aproximadamente 60% (manguera de carga, cilindro de carga) utilizados con el refrigerante anterior no se pueden utilizar con los superior. nuevos refrigerantes, ya que su capacidad de resistencia a la presión es inferior. 3 HFC407C se compone de tres clases de Carga el refrigerante en estado líquido. No cargues el sustancias no azeotrópicas y HFC410A se refrigerante en estado gaseoso. (La carga del refrigerante en estado gaseoso puede causar que la compone de dos de ellas. composición del refrigerante cambie.) 4 El aceite refrigerante que se requiere es aceite Los colectores de manómetro, así como las mangueras y éster. La mezcla del anterior aceite «suniso» cilindros de carga utilizados con el refrigerante anterior, produce fango. no se pueden utilizar con los nuevos refrigerantes. 5 Bajo la presión atmosférica estándar, las Ten cuidado con las quemaduras por frío y calor al temperaturas de evaporación de los nuevos manipular la manguera de carga y demás herramientas. refrigerantes son bajas: -44,8°C para HFC407C y - 51,4°C para HFC410A. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 29 IES RUSADIR Refrigerante UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA HFC407C Profesor: Manuel Conde HFC410A Herramienta Carga de gas nitrógeno No se suelen realizar soldaduras para equipos que utilicen HFC410A. Cuando se en el tubo durante su realizan soldaduras para equipos que utilizan HFC407C y algunos modelos que utilizan HFC410A y que requieren soldaduras, es obligatorio cargar gas nitrógeno en soldadura el tubo. El uso de nitrógeno es mucho más importante para los equipos que utilizan los nuevos refrigerantes. Abocardado Algunos tubos que se utilizan para equipos que utilizan HFC407C y HFC410A tienen un mayor espesor. Por tanto, hay que tomar las precauciones siguientes: 1. Dado que las secciones cortadas tendrán más virutas, es necesario desbarbarlas meticulosamente (limarlas). 2. Tener en cuenta que las herramientas de abocardado anteriores no se pueden utilizar con tubos que tengan un mayor espesor. 3. Es necesario aplicar una cantidad apropiada de aceite en el interior y exterior de la sección abocardada. Asegurarse de utilizar un aceite a base de éster o alquilbenceno. Carga de refrigerante Los HCFC anteriores se podían cargar en estado líquido o gaseoso. No obstante, en el caso de los nuevos refrigerantes, es muy importante que se carguen en estado líquido. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 30 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 4. Instalación de tubería de refrigerante 4.1. Las tres reglas básicas de la instalación de tuberías Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 31 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 5. Método de carga de Nitrógeno seco. Si no se carga gas nitrógeno en un tubo durante la soldadura, se produce una gran cantidad de película oxidada en la superficie interior del tubo. La película oxidada puede obstruir la válvula electromagnética, el tubo capilar, la abertura de retorno de aceite del acumulador y la entrada interna de aceite del compresor, provocando así una avería del equipo. Para evitar estos problemas, es necesario cargar gas nitrógeno en los tubos para extraer el aire del tubo durante la soldadura. Esta carga de gas nitrógeno es muy importante durante la soldadura de los tubos de refrigerante. 6. Preparación de los tubos de refrigerante La preparación de los tubos de refrigerante es muy importante para prevenir la entrada de partículas extrañas, de polvo o humedad en los tubos. La causa de muchos de los problemas anteriores es la humedad que se cuela en los tubos. Para evitar averías del equipo, asegúrese de preparar los tubos correctamente. Los extremos de los tubos deben sellarse adecuadamente. La forma más segura de preparar los extremos de los tubos es mediante el método de presión localizada. También se puede utilizar el método de cintas; depende de la localización del proceso y del calendario de trabajo. Convencional Nuevo Localización Calendario Método de preparación Exterior 3 meses o más Método de presión localizada Menos de 3 meses Método de presión Interior Cualquier periodo localizada o de cintas Exterior 1 mes o más Método de presión localizada Menos de 1 mes Método de presión localizada o de cintas Interior Cualquier periodo Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 32 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 1) Método de presión localizada. En este método, un extremo del tubo de cobre se bloquea y se suelda para sellar la abertura completamente. 2) Método de cintas. En este método, un extremo del tubo de cobre se cubre envolviéndolo con cinta de vinilo. < Condiciones de trabajo que requieren precaución especial > Al insertar un tubo de cobre a través de un orificio de la pared. (El polvo puede entrar fácilmente.) Cuando el extremo de un tubo de cobre está situado en el exterior. (Puede entrar la lluvia.)(Se requiere especial atención para la instalación tuberías verticales en exteriores.) 7. Limpieza de los tubos de refrigerante La limpieza mediante la presión de gas extrae las partículas extrañas del interior de los tubos. < Tres efectos principales > 1. Extracción de la película oxidada en el interior de los tubos de cobre generada por la carga insuficiente de gas nitrógeno durante la soldadura. 2. Extracción de partículas extrañas y de humedad que han entrado en los tubos debido a una preparación inadecuada. 3. Confirmación de la conexión de tubos entre las unidades interior y exterior (para los tubos de líquido y de gas). Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 33 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde < Procedimiento > - - - - - Monta una válvula de reducción de presión en el cilindro de nitrógeno. Conecta la manguera de carga de la válvula de reducción de presión a la abertura de servicio del tubo de líquido de la unidad exterior. Inserta un tapón ciego en la unidad interior (B). No utilices un tapón ciego en la unidad A. Abre la válvula principal del cilindro de nitrógeno y ajusta la válvula de reducción de presión hasta que la presión alcance 0,5 MPa (5 bar) Asegúrate de que el gas nitrógeno se libere por el tubo de líquido de la unidad A. Limpieza Cierra el extremo del tubo con la palma de la mano. Retira rápidamente la mano cuando suba la presión. (Primera limpieza) Cierra otra vez el extremo del tubo con la palma de la mano. (Efectúe la segunda limpieza.) * Durante el proceso de limpieza, coloca un paño limpio en el extremo del tubo y comprueba el contenido y la cantidad de partículas extrañas eliminadas. Si detectas la más mínima cantidad de humedad, extráela totalmente del interior del tubo. Procedimiento (1) Efectúa la limpieza utilizando un gas nitrógeno (hasta que no quede ningún rastro de humedad). (2) Efectúa el secado en vacío. Cierra la válvula principal del cilindro de Nitrógeno. Repite el mismo procedimiento para la tubería B Después de terminar la limpieza de los tubos de líquido repite el mismo procedimiento para los tubos de gas. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 34 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 8. Procedimiento de abocardado a) Corta el tubo con un cortatubo b) El borde cortado tiene virutas c) Elimina las virutas con una lima d) Elimina las virutas con una cuchilla e) Limpia el interior del tubo (utiliza un trapo) e) Antes de abocardar limpia el cono del abocardador. f) Efectúa el abocardado del tubo g) Aplica una pequeña cantidad de aceite éster en el Interior y exterior de la zona abocardada. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 35 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde h) Apriete de la tuerca abocinada (debe emplearse una llave dinamométrica para alcanzar el par de apriete apropiado, las tuercas abocinadas en equipos con R410A suelen ser más grandes ( ½” de 24 a 26 mm, 5/8” de 27 a 29 mm ) i) Comprobar si existen fugas de gas empleando agua con jabón neutro en la rosca de la tuerca, limpiar bien los restos de agua y jabón una vez finalizada la comprobación. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 36 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Utiliza una herramienta especial para R410A en el abocardado o bien, una herramienta convencional de abocardado pero empleando unas galgas o tomando como referencia la cota A en un pie de rey. 9. Uniones de tuberías sin accesorio Se pueden efectuar uniones sin manguitos en dos modalidades: a) empalme recto; b) en derivación. Empalme recto Para realizar una unión recta de dos tubos del mismo diámetro, se ensancha el extremo de un tubo hasta que permita la penetración del otro. Este aumento de diámetro se realiza de forma mecánica mediante el uso de una herramienta consistente en un calibre interior, que funciona como guía, unido a un mandril troncocónico, con una masa final que recibe el golpe evitando así que se deforme el mandril. Existen máquinas para operaciones múltiples que permiten uniones de tubos de igual diámetro, por ejemplo expandiendo los tubos. Las uniones realizadas de esta manera se sueldan por capilaridad, con soldadura blanda o soldadura fuerte. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 37 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Se puede realizar también un proceso de expansionado con el expandidor: Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 38 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Empalme en derivación Esta derivación se realiza normalmente en ángulo recto, perforando el tubo y soldando directamente la derivación, o bien, utilizando un taladro que deja una pequeña pestaña alrededor del orificio, donde se instala la derivación ligeramente ensanchada en el extremo de unión. No son de uso habitual por la dificultad que conlleva con respecto a la soldadura por capilaridad con accesorios. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 39 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 40 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde 10. Material de aporte para soldadura fuerte El instalador elegirá soldadura fuerte, es decir, la realizada con material de aportación cuyo punto de fusión está entre 630 ºC y 890 ºC, siempre superior a 450 ºC según la Norma UNE-EN 1057, en casos de: • Uniones soldadas que deban soportar elevados esfuerzos mecánicos. • Instalaciones de transporte o distribución de fluidos a alta presión o donde deban soportar temperaturas superiores a 125 ºC. • Cuando la dirección técnica u organismo oficial así lo dictaminen. Las aleaciones por soldadura fuerte que se encuentran en el mercado en forma de varillas desnudas o revestidas de decapante, se pueden diferenciar en dos clases: • Aleaciones con elevado porcentaje de plata. • Aleaciones de cobre fósforo. Aleaciones recomendadas 11. Ejecución de la soldadura fuerte Para obtener un buen resultado en la ejecución de la soldadura fuerte, conviene observar las siguientes recomendaciones Corte a medida del tubo En primer lugar hay que cortar el tubo perpendicularmente usando un cortatubos, ya que con éste se obtiene siempre un corte perpendicular al eje. Esto nos permitirá evitar el exceso de rebabas y obtener un corte limpio y a escuadra. Una tubería mal cortada puede aumentar la separación entre la superficie del accesorio y la del tubo e impedir la capilaridad. Asimismo, en esta operación hay que cuidar al máximo la exactitud de la longitud del tubo, a fin de que sus extremos se alojen completamente dentro de los accesorios y no se debilite la unión. Eliminación de rebabas Una vez cortado el tubo, hay que eliminar las rebabas de los extremos para que se acople bien con el accesorio y evitar así la acumulación de residuos que puedan provocar obstrucciones en la zona de corte generando turbulencias. Existen cortatubos en el mercado provistos de una cuchilla destinada a tal fin. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 41 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Recalibrado de los extremos Si los extremos del tubo se hubiesen deformado por algún motivo, se deberán recalibrar mediante un punzón y un anillo calibrador, tal como se indica en las ilustraciones. Deben asegurarse siempre el calibrado de los tubos en los tubos recocidos. Limpieza de las partes en contacto La superficie exterior del tubo y la superficie interior del accesorio deben estar perfectamente limpias y desengrasadas para facilitar la acción del desoxidante o decapante. La función del decapante es la de facilitar el fenómeno de capilaridad, por lo que se requiere el proceso de limpieza de las partes a soldar. El extremo del tubo se debe limpiar en una longitud algo mayor que la que va introducida en el accesorio. El alojamiento del accesorio también se debe limpiar siempre, aunque por su aspecto nítido parezca innecesario. Para la limpieza mecánica del accesorio se utilizan normalmente cepillos calibrados (escobillas), papel o lana de acero. Se recomienda evitar siempre el uso de útiles abrasivos o actuar de modo demasiado enérgico para prevenir el arranque de metal, lo que puede modificar el ajuste entre accesorio y tubo variando el intersticio capilar y, por tanto, comprometer el resultado de la unión soldada. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 42 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde Aplicación del decapante En las soldaduras fuertes se usan tres tipos de decapantes: • En polvo, el más común, mezclado con agua hasta formar una pasta que se aplica con pincel en las zonas de contacto de la unión. • Con varillas de metal de aportación revestidas ya con decapante que, al aplicarlas a la unión calentada, hacen que el decapante se fusione penetrando en el intersticio de la unión, precediendo al metal de aportación. • En polvo en el que se ha introducido directamente la varilla de metal de aportación previamente calentada. El decapante actúa de forma similar a las varillas ya revestidas. Este sistema requiere una mayor especialización. Calentamiento Una vez realizado el montaje de la unión, de la misma manera que en la soldadura blanda, se procede al calentamiento. Para conseguir que las piezas obtengan la temperatura de fusión del metal de aportación es necesario utilizar el soplete, bien de propano, bien oxiacetilénico. Cuando se utiliza este último, se regula la llama para que sea ligeramente reductora, presentando un dardo fino (de 7 a 8 mm) de color azul en el interior, cerca de la punta del soplete. Es conveniente utilizar una boquilla especial que reparta uniformemente la potencia calorífica de la llama. Inicialmente se dirige la llama solamente sobre el tubo (a unos 2-2,5 cm del accesorio) para calentarlo primero. A continuación se mantiene la llama en continuo movimiento, en sentido perpendicular al eje del tubo, para abarcar toda su circunferencia y evitar recalentamientos locales. El calentamiento continúa hasta que el decapante se comience a fundir, lo que sucede cuando tiene un aspecto de reposo y transparente. En ese momento se puede considerar que el tubo está a temperatura adecuada y entonces la llama se dirige sobre el accesorio. También hay que calentar el accesorio uniformemente, lo que se consigue con el procedimiento del movimiento continuo de la llama. La unión está a punto de calentamiento cuando el decapante está reposado y transparente, tanto sobre el tubo como sobre el accesorio; entonces, la llama se dirige hacia delante y hacia atrás en la dirección del eje de la unión, evitando siempre los calentamientos locales. En el caso de tubos de diámetro grande a veces es difícil calentar a la vez toda la unión. Para obtener una temperatura adecuada en toda la unión se recurre a un soplete de varias bocas. Es aconsejable, también, un ligero precalentamiento de todo el accesorio. Se procede luego al calentamiento siguiendo las mismas recomendaciones que para los tubos de diámetros normales. Si fuera difícil llevar a la temperatura adecuada toda la unión simultáneamente, se procederá a calentar y soldar una parte de la misma. A la temperatura adecuada, la soldadura es aspirada en el intersticio y entonces se desplaza el soplete para calentar el área adyacente, continuando las operaciones hasta completar la operación en toda la circunferencia de la unión. Aplicación de la soldadura Una vez calentada la unión, y sin retirar la llama para mantener la temperatura, se procede a la aportación de la aleación de la soldadura aproximando la varilla al borde del accesorio. Al alcanzarse la temperatura adecuada, el material de aportación penetra rápidamente en el intersticio entre el tubo y el accesorio, por capilaridad. Cuando la unión esté llena, se observará la formación de un cordoncillo continuo de soldadura alrededor del tubo y en el borde del accesorio. En este momento se interrumpe la aportación. Cuando se efectúen uniones horizontales es preferible aplicar la aleación de soldadura primero en la parte inferior de la unión, después en los laterales y, finalmente, en la parte superior, asegurándose de que al final de la operación la aportación de soldadura se ha efectuado en todo el desarrollo de la unión. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 43 IES RUSADIR UD 2. MONTAJE DE TUBERÍAS Y RACORDERÍA Profesor: Manuel Conde En el caso de uniones verticales, por el contrario, el punto de iniciación de la aportación no tiene importancia. Si la derivación del accesorio está dirigida hacia abajo, es muy importante no recalentar el tubo porque la aleación de soldadura podría escurrirse fuera del accesorio, a lo largo del tubo. Si ocurriese esto, se alejará la fuente de calor y se dejará solidificar la aleación. Después se podrá reanudar la operación. Si la aleación de soldadura en estado fundido no se distribuye regularmente por el intersticio de la unión y tiende a formar gotas, significa que las superficies a soldar no están desoxidadas y no dejan que la aleación las “moje”, o que no están suficientemente calientes. Por el contrario, si la aleación no penetra en el intersticio de la unión pero se desliza sobre la superficie exterior, se debe a un calentamiento insuficiente del elemento macho de la unión (normalmente el tubo) y/o recalentamiento del elemento hembra (generalmente el accesorio). Enfriamiento y limpieza Cuando se haya terminado la soldadura se pueden enfriar bruscamente, con agua fría las partes soldadas, lo que produce la separación de la mayor parte del polvo soldado y vitrificado. Los residuos del decapante pueden ser eliminados con un trapo mojado, si es soluble, o con un cepillo metálico. Esta operación se realiza cuando la unión está ya fría. Es prácticamente imposible desoldar las piezas así soldadas sin deteriorarlas. Ciclo Formativo “Técnico en instalaciones frigoríficas y de climatización” Módulo: Montaje y mantenimiento de instalaciones de climatización, ventilación y extracción. 44