Filtros deshidratadores

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FILTROS DESHIDRATADORES ACADEMIA POLITECNICA NAVAL 2013

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aire acondicionado y refrigeracion

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  • 1. FILTROSDESHIDRATADORESACADEMIA POLITECNICA NAVAL 2013

2. INTRODUCCIONEn los principios de la refrigeracin mecnica, los sistemas no eran tansensibles a los materiales extraos como lo son ahora. Los sistemasmodernos estn diseados para operar a temperaturas ms altas, usandocompresores que trabajan a mayor velocidad y que son construidos conespacios ms reducidos. Bajo estas condiciones, los contaminantes puedencausar problemas serios y sobre todo, reparaciones muy costosas.En cualquier sistema de refrigeracin, el refrigerante y el aceite recorren elcircuito cientos de veces cada da. Si existen contaminantes dentro delsistema, stos circularn con el refrigerante y el aceite y, tarde o temprano,se presentarn problemas como fallas en el funcionamiento de la vlvula deexpansin, obstruccin del tubo capilar o daos al compresor, ya que estoscomponentes son los mas afectados por los contaminantes. El refrigerantey el aceite deben mantenerse todo el tiempo limpios, libres de humedad ode cualquier otro contaminante. La mejor manera, y la nica, de protegerestos componentes, es instalando filtros deshidratadores en el sistema. 3. Esto es particularmente ms importante con los motocompresores,en los cuales el embobinado del motor y las partes internas del compresorestn expuestas a los contaminantes que pueda haber en el sistema.ContaminantesLos contaminantes son sustancias presentes en los sistemas de refrigeracin,los cuales no tienen ninguna funcin til y son dainos para el funcionamientoadecuado del equipo. Pueden existir en cualquiera de los tres estados: slido,lquido y gaseoso. Los contaminantes ms comunes en los sistemas derefrigeracin son: 4. Slidos: Polvo, mugre, fundente, arena, lodo, xidos de fierro ycobre, sales metlicas como cloruro de hierro y cobre, partculasmetlicas como soldadura, rebabas, limaduras, etc...Lquidos: Agua, resina, cera, solventes y cidos. Gaseosos: Aire,cidos, gases no condensables y vapor de agua.Adems del estado en que se encuentran, los contaminantes puedenclasificarse como orgnicos e inorgnicos y pueden ser solubles oinsolubles en el refrigerante, en el aceite o en una mezcla deambos.Los contaminantes inorgnicos son principalmente las partculasmetlicas, xidos, arena, sales, cidos y gases no condensables.Los orgnicos estn compuestos mayormente de carbono, oxgenoe hidrgeno, tales como resinas, ceras, fundentes, lodos, solventes,etc. 5. Cmo entran los Contaminantesa los Sistemas de RefrigeracinUno o varios de los contaminantes mencionados anteriormente, puedende alguna manera introducirse al sistema durante un servicio, lainstalacin en el campo, su ensamble o inclusive durante la fabricacin,aunque se hayan tomado las precauciones necesarias. Algunos otroscontaminantes se forman dentro del sistema como consecuencia delefecto de otros contaminantes, cuando el sistema est en operacin ylas condiciones son propicias. 6. Equipos NuevosAlgunos contaminantes permanecen en los equipos nuevos durante sumanufactura o ensamble, debido a una limpieza deficiente; tal es elcaso de la arena de fundicin en los compresores. Grasas y aceitesutilizados en elcorte, estirado y doblado de tubos para la fabricacin de serpentines.Rebabas, fundente y pasta durante el proceso de soldadura. Pedazosdesprendidos de empaques de asbesto o hule y otros materiales.Instalacin y ServicioOtros contaminantes entran al sistema durante su instalacin o alefectuar un servicio, debido a la falta de conciencia o habilidad delcontratista o del tcnico. La unin o soldadura de tubos, si no se hacecon cuidado, es la mayor fuente de contaminantes como: xidos,rebabas, fundente, pasta y humedad. Esto se debe a no cortar lostubos con la herramienta adecuada, usar exceso de fundente yrecalentar demasiado al soldar. 7. Tambin al cargar el refrigerante y/o aceite, cuando stos no son de lacalidad necesaria o no se han manejado apropiadamente, se puedenintroducir junto con ellos contaminantes como humedad, aire y otrosgases no condensables. Estos mismos contaminantes pueden entrar alsistema si existe alguna fuga en el lado de baja presin, cuando estapresin es negativa; es decir, menor que laatmosfrica (vaco). Una vez dentro, estos contaminantes deben serexpulsados por medio de una bomba de vaco. Si el vaco no es eladecuado o si se hace con el mismo compresor, lo ms probable es quequeden cantidadessuficientes de aire y humedad para causar problemas a los equipos. 8. Durante la OperacinLos refrigerantes son solventes excelentes y al arranque del compresor,todos los contaminantes en el sistema son barridos y arrastrados a travsde las tuberas hacia el crter del compresor.La estabilidad qumica de un sistema se ve afectada por las altastemperaturas, siendo ste un factor que casi nunca se toma enconsideracin. Si el sistema est operando en condiciones anormales depresin y temperatura, y existe la presencia de humedad y aire, es casisegura la formacin de otros tipos de contaminantes debido a ladescomposicin qumica del aceite o del refrigerante. Esto es ms comncon compresores hermticos y semihermticos. Estos sistemas sonpequeos reactores qumicos comparables a los utilizados en plantasqumicas; ya que tienen todos los ingredientes como calor, presin,reactivos (refrigerante, aceite, humedad y oxgeno), catalizadores (acero ycobre), xidos (de hierro y cobre) y algunas veces, sales metlicas. 9. Los refrigerantes halogenados son compuestos muy estables; esto es, nose descomponen fcilmente con calor.En recipientes de acero (o el compresor) son estables hasta alrededor de260C, pero en presencia de sales metlicas u xidos, su lmite deestabilidad con respecto a la temperatura se reduce drsticamente. Si poralguna razn la temperatura de operacin aumenta arriba de la normal, seproduce una reaccin qumica entre el refrigerante y la humedad llamadahidrlisis, produciendo cidos clorhdrico y fluorhdrico y bixido de carbono.Tambin hay produccin de cidos en grandes cantidades cuando elaislamiento del embobinado del motor est daado, generando chispazos yconstantes arcos elctricos. Est demostrado que por cada 10C queaumente la temperatura del sistema, la velocidad de las reaccionesqumicas aumenta al doble. Los cidos producidos se presentan en formade gas cuando el sistema est seco, y son inofensivos, pero en presenciade humedad se vuelven lquidos y son altamente corrosivos. Por otra parte,los aceites minerales para refrigeracin, aunque sean cuidadosamenterefinados y seleccionados, se descompondrn bajo condiciones adversasen combinacin con el refrigerante, aire y humedad. Los cidos orgnicosque contienen los aceites son cidos dbiles e inofensivos, pero enpresencia de sales metlicas y altas temperaturas, contribuyen a ladescomposicin del aceite mediante una reaccin qumica llamadapolimerizacin. 10. Adems, si hay aire en el sistema, la deterioracin del aceite se acelera. Elprincipal producto de la descomposicin del aceite es el lodo. Los otrossubproductos sonresinas y barnices. La apariencia fsica de estos materiales va desde un aceiteespeso, luego ms denso como resina o goma, posteriormente espesocomo lodo, y finalmente un slido en forma de polvo. La reaccin entre elaceite yel refrigerante tambin causar la formacin de lodo y ms cido.La peor condicin posible para la formacin de grandes cantidades de cidoy otros contaminantes como carbn, es cuando se quema elmotocompresor debido a la alta temperatura que alcanza, acelerando lasreacciones qumicas entre refrigerante, aceite y barniz del aislamiento delembobinado. 11. Efectos de los ContaminantesContaminantes SlidosLos contaminantes slidos, principalmente las partculas metlicas, puedencausar en un sistema de refrigeracin problemas como:1. Rayar las paredes de los cilindros y los cojinetes.2. Taponeo en el cedazo de la vlvula de termo expansin o del tubo capilar.3. Alojarse en el devanado del motocompresor y actuar como conductores,creando corto circuito, o actuar como abrasivos en el aislante del alambre.4. Depositarse en los asientos de las vlvulas de succin o descarga,reduciendo significativamente la eficiencia del compresor.5. Tapando los orificios de circulacin de aceite en las partes mviles delcompresor, provocando fallas por falta de lubricacin.6. Sirven como catalizadores (aceleradores) de la descomposicinqumica de refrigerante y aceite. Aunque el aceite tiene alta resistencia dielctrica,lapresencia de partculas metlicas o humedad disminuyen esa resistencia,volvindolo un conductor de corriente elctrica, pudiendo causar falla oquemadura. 12. Gases noCondensables Son un tipo de contaminantes frecuentemente encontrados en los sistemas derefrigeracin. El que sean dainos o no al sistema, depende del tipo de gasy la cantidad presente. Los qumicamente reactivos, tales como cloruro dehidrgeno, atacarn otros componentes en el sistema y en casos extremosproducirn fallas. Los que son qumicamente inertes como el aire, elhidrgeno, el oxgeno, el bixido de carbono, el nitrgeno, etc., que no selican en el condensador, reducen la eficiencia de enfriamiento. Supresencia contribuye a incrementar la presin de condensacin y, por lotanto, la temperatura, acelerando las indeseables reacciones qumicas. Elaire en particular, como ya se mencion, incrementa la descomposicin delaceite. Su presencia en los sistemas de refrigeracin es debida a: 13. 1. Evacuacin incompleta del sistema.2. Algunos materiales lo liberan o se descomponen a altatemperatura durante la operacin.3. Fugas en el lado de baja.4. Reacciones qumicas durante la operacin del sistema.Los gases no condensables se eliminan purgando elsistema durante la operacin, o creando un buen vacoantes de cargar el sistema con refrigerante. 14. Contaminantes OrgnicosComo ya vimos, estos contaminantes son parcialmente solubles en lamezcla de refrigerante y aceite, pero pueden volversecompletamente solubles mediante la accin del calor; por lo tanto,circularn por todo el sistema donde cada uno causar problemasen distintas partes, principalmente en la vlvula de expansin o eltubo capilar. Como las resinas o ceras, que se precipitan a bajastemperaturas como las que se tienen en estos dispositivos,acumulndose en el orificio hasta 0bstruirlo.AcidosTal como se mencion anteriormente, los cidos,particularmente los inorgnicos, son ms corrosivos enpresencia de humedad. Atacan principalmente las partesmetlicas de acero y cobre. Por ejemplo, el cido clorhdrico(HCl) reacciona con estos metales formando las indeseablessales que sirven de catalizadores para otras reaccionesqumicas. El cido fluorhdrico (HF), es an ms corrosivo,llegando inclusive a atacar al vidrio. Por otra parte los acidostiene un efecto deteriorante , es el barniz del alambre delembobinado del motorcompresor disolviendolo y provocandocorto circuito. 15. HumedadDe acuerdo a todo lo expuesto hasta ahora, podemos darnoscuenta que la mayor parte de los problemas de contaminantesson debido a la presencia de la humedad en los sistemas derefrigeracin. Por esto, se le considera mundialmente como elenemigo No. 1 de los sistemas de refrigeracin; por lo quevamos a dedicar una seccin aparte sobre su procedencia, susefectos y cmo controlarla. 16. Humedad en los Sistemas deRefrigeracinEs bien conocido el peligro que representa un exceso dehumedad en los sistemas de refrigeracin; ya que la humedadcombinada con altas temperaturas, da origen a fenmenoscomplejos, sobresaliendo la formacin de hielo en la vlvula determo expansin o en el tubo capilar, cidos en refrigerante yaceite, lodo y hasta quemaduradel moto compresor. Aun cuando el contenido de humedad nosea excesivo como para congelarse en la vlvula de termoexpansin o en el tubo capilar, de todos modos puede causaralgunos de los otros problemas previamente mencionados y,puesto que todos estos efectos no pueden ser detectados demanera ordinaria, es importante el uso de filtrosdeshidratadores para mantener la humedad en un nivelseguro. 17. ProcedenciaLas principales fuentes de humedad son:1. Mal secado del equipo en su fabricacin.2. Introduccin durante la instalacin o servicio en el campo.3. Como producto de la combustin de una flama de gas.4. Retencin en los poros de la superficie de los metales.5. Fugas en el lado de baja cuando la presin es menor quela atmosfrica (vaco).6. Fugas en los condensadores enfriados por agua.7. Reacciones qumicas (oxidacin) de algunos refrigeranteso aceites.8. Mezclada con el refrigerante o el aceite al cargarlos alsistema.9. Descomposicin del aislante de los motocompresores.10. Condensacin de la humedad del aire que ha entrado 18. Aunque el contenido de humedad en cada uno de los puntosanteriores no tendra efecto por si sola, s se debe deconsiderar al determinar el contenido global del sistematerminado. Por ejemplo, el aceite a granel contiene entre 20 y30 partes por milln (ppm) de humedad. Los refrigerantes,tambin a granel, tienen una tolerancia aceptablede 10 a 15 ppm. Cargar el refrigerante al sistema a travs de unfiltro deshidratador, siempre ser una prctica segura. 19. EfectosSi se permite que circule por el sistema demasiada humedadmezclada con el refrigerante, puede conducir a cualquiera delos siguientes efectos:1. Formacin de hielo en la vlvula de termo expansin, enel tubo capilar o el evaporador, restringiendo el flujo derefrigerante y en algunos casos, obstruyndolo porcompleto.2. Oxidacin y corrosin de metales.3. Descomposicin qumica del refrigerante y del aceite.4. Cobrizado.5. Dao qumico al aislamiento del motor u otrosmateriales.6. Hidrlisis del refrigerante formando cidos y ms agua.7. Polimerizacin del aceite, descomponindolo en otroscontaminantes. 20. ControlEs imperativo que la humedad sea removida de loscomponentesde los sistemas de refrigeracin durante la manufactura yensamble de equipos nuevos, y que se tomen lasprecauciones necesarias para evitar que se quede en elsistema durante la instalacin, o al hacerle un servicio. Lahumedad est presente siempre en todos los sistemas derefrigeracin, pero sta deber mantenerse por debajodel nivel mximo permisible, para que el sistema operesatisfactoriamente.Qu tanta agua es segura? Nadie lo sabe con certeza, peroen algo estamos todos de acuerdo, y eso es, que mientrasmenos agua haya presente, es mejor, y que no debe haberagua libre (suelta) dentro del sistema. 21. DesecantesIntroduccinPor todo lo visto hasta ahora, la conclusin es, que paracontrolar y eliminar los contaminantes en los sistemas derefrigeracin, es indispensable hacer uso de algn materialque tenga esta capacidad. Pero esto no debe serpreocupacin nuestra, ya que este problema lo han resueltootras personas desde hace varias dcadas en base aestudios, investigaciones y experiencias. Se comenz porprobar con materiales que ya se empleabansatisfactoriamente en otras ramas de la industria, como laqumica. Algunos tuvieron que ser desechados y otros dieronbuenos resultados despus de probarlos y evaluarloscuidadosamente. A estos materiales se les conoce comodesecantes 22. DefinicinLos desecantes son materiales usados principalmente pararemover la humedad excesiva contenida en la mezclarefrigerante-aceite, tanto en forma de vapor como lquida, yasea en equipos nuevos o ensamblados en el campo.La eliminacin de humedad se logra de dos maneras: poradsorcin y por absorcin. En el proceso de absorcin, eldesecante reacciona qumicamente con la humedad,combinando sus molculas para formar otro compuesto yremoviendo de esta manera la humedad. En el proceso deadsorcin, no hay reaccin qumica entre el desecante y lahumedad. El desecante es muy poroso, y por lo tanto,tiene una superficie muy grande expuesta al flujo. Y es en estosporos donde de una manera mecnica se atrapa y se retiene lahumedad.Por lo anterior, en un sistema de refrigeracin conviene ms usardesecantes que remuevan la humedad por el proceso de 23. TiposExisten muchos materiales que tienen la capacidad de servircomo agentes desecantes o deshidratantes, pero no todosson adecuados para utilizarse en refrigeracin, ya que enestos sistemas, se requiere un material que remueva lahumedad de la mezcla refrigerante-aceite, sin causarreacciones indeseables con estos compuestos o con otrosmateriales del sistema. De entre los diferentes desecantesque remueven la humedad por el proceso de adsorcin, losms comnmente empleados en refrigeracin son: slica gel,almina activada y tamiz molecular. 24. CaractersticasLa principal caracterstica de un desecante, es que debe teneruna gran capacidad para adsorber humedad. Algunos tambinadsorben cidos. No deben ser solubles ni con el agua, ni conel refrigerante, ni con el aceite. No deben romperse alsaturarse de humedad. Deben tener una alta resistenciamecnica para mantener su integridad fsica y resistir lapresin del flujo de refrigerante y las vibraciones. La slica gel (Si 0 ) es un material no cristalino. La almina activada (Al 0 )no es totalmente cristalina. Ambos desecantes tienen su red deporos de tamao variable, y como su estructura no esuniforme, estos materiales son clasificados como adsorbentesamorfos. 25. El tamiz molecular es un silicato sinttico. Su configuracinmolecular consiste de una serie de componentes de tamaodefinido, dando como resultado un material uniforme,altamente cristalino.El proceso de adsorcin mediante el cual estos tres desecantesatrapan y retienen la humedad, consiste en que las molculas delagua se adhieren a las paredes interiores de los poros oconductos capilares. Puesto que la superficie de estos poros ocapilares es enorme, y las molculas de agua son de tamaopequeo, pueden retener cantidades relativamente grandes deagua. A continuacin se da una breve descripcin de los tresdesecantes ms comunes. 26. Almina ActivadaUn slido duro de color blanco, comnmente en forma granularque no es soluble en agua.Adems de su capacidad para retener agua, tambin tiene unaexcelente capacidad para retener cidos. Generalmente nose utiliza en forma granular, sino que se tritura y se moldeaen forma de bloque poroso, combinada con otro desecantepara incrementar su capacidad de agua.As, adems de una gran capacidad para retener agua ycidos, se proporciona filtracin. 27. Slica Gel.-Un slido con aspecto de vidrio que puede tener forma granularo de perlas. No se disuelve en agua y tiene pocodesprendimiento de polvo cuando se utiliza suelta. Tiene unacapacidad aceptable para retener humedad.Tambin se puede usar mezclada con otros desecantes paraincrementar su capacidad de retencin de agua, en formagranular (suelta) o moldeada en forma de bloque poroso. 28. Tamiz MolecularEs el ms nuevo de los tres desecantes y ha tenido muy buenaaceptacin en la industria. Es un slido blanco que no essoluble en agua. Su presentacin comn es en forma granularo esfrica. Tiene una excelente capacidad de retencin deagua, aunque menor que lade la almina activada para retener cidos. Debido a lo anterior,es muy comn combinar estos dos desecantes para balancearestas dos caractersticas: retener agua y cidos. Esta mezclageneralmente es en forma de bloques porosos moldeados. 29. Capacidad y EficienciaPor capacidad se entiende como la cantidad de humedad que undesecante puede adsorber y retener. La eficiencia es lahabilidad que un desecante tiene para deshidratar unrefrigerante, hasta el ms bajo contenido de humedadcorrespondiente a una temperatura. A esto ltimo se le conocecomo Sequedad en el Punto de Equilibrio o EPD (EquilibriumPoint Dryness).La cantidad de agua que adsorbe un desecante de unrefrigerante, para llegar a este punto de equilibrio depende de:1. El tipo de refrigerante.2. La cantidad de agua en el refrigerante.3. La temperatura del refrigerante.4. El tipo de desecante (volumen y tamao de los poros ysuperficie). 30. COMPARACIONESel tamiz molecular tiene una capacidades de retencin de aguams alta que la almina activada o la slica gel a un mismovalor de EPM, los tres desecantes son adecuados si se utilizancantidades suficientes.Lo que hace que el tamiz molecular tenga ms capacidad pararetener agua que la almina o la slica, es el tamao de susporos. Como ya se mencion, la almina y la slica tienen eltamao de sus poros muy variable y son mucho ms grandesque los poros del tamiz molecular. Esto permite que en esosporos se introduzcan adems de agua, refrigerante y aceite.En los poros del tamiz molecular slo entran molculas deagua. Las molculas del refrigerante y el aceite son muchoms grandes que las del agua y por eso no penetran. De aqusu nombre de tamiz molecular. 31. Debido a que los desecantes son muy sensibles a la humedad,debern protegerse todo el tiempo hasta que estn listos parausarse. Los desecantes se obtienen en envases sellados defbrica, y debern manejarse en condiciones a prueba dehumedad. Los desecantes que no hayan sido usados y que poralguna razn hayan adsorbido humedad, pueden serreactivados calentndolos de 4 a 8 horas a alta temperatura enun horno de preferencia al vaco, de acuerdo con lasiguiente gua:Almina activada ________ de 200 a 315 CSlica gel ______________ de 175 a 315 CTamiz molecular_________ de 260 a 350 CLa reactivacin de desecantes, ya sea sueltos o en forma debloque, slo se recomienda hacerla cuando no hay otrorecurso. Nunca se debe tratar de reactivar un desecante queya haya sido usado en el sistema. Por otro lado, suponiendoque se cuenta con el equipo adecuado, el costo real del 32. De esto se concluye que los refrigerantes en los que el agua esms soluble, como en el R-22 y R-134 , requieren msdesecante para una deshidratacin adecuada, que enaquellos en los que el agua es menos soluble, como en el R-12. a un EPD de 5 ppm a 52C, el tamiz molecular adsorbery retendr 6 gr de agua por cada 100 gr de desecante, que esuna cantidad mucho menor que 10.5 que retiene a 24C.Similarmente, la almina activada y la slica gel retendrn 1.0y 0.4 gramos, respectivamente. Obviamente, la capacidad deretencin de agua de un desecante es mayor a temperaturasms bajas. donde se puede apreciar que a bajastemperaturas se obtiene mayor capacidad de retencin deagua. De aqu se deduce que es una ventaja deshidratar elrefrigerante en un punto del sistema, donde relativamente latemperatura del lquido es ms baja. NOTA EPD ESSIGNIFICA DECLARACION AMBIENTAL DE PRODUCTOSCERTIFICADAS. 33. El tamiz molecular tiene una capacidades de retencin deagua ms alta que la almina activada o la slica gel a unmismo valor de EPD, los tres desecantes son adecuados sise utilizan cantidades suficientes. 34. FiltrosdeshidratadoresDefinicinUn filtro deshidratador por definicin, es un dispositivo quecontiene material desecante y material filtrante para remover lahumedad y otros contaminantes de un sistema derefrigeracin. 35. DescripcinLa aplicacin de los desecantes en los sistemas de refrigeracin,se hace encapsulndolos en unos dispositivos mecnicosllamados filtros deshidratadores. Un filtro deshidratador estdiseado para mantener seca la mezcla de refrigerante yaceite, adsorbiendo los contaminantes lquidos disueltos, talescomo humedad y cidos; y tambin, para retener por medio defiltracin todas las partculasslidas que estn siendo arrastradas a travs del sistema por lamezcla de refrigerante aceite. No debe haber ningn misterioasociado con la operacin de un filtro deshidratador. Todas lasfunciones de diseo y compuestos que se integran parafabricar estos dispositivos, son conceptos claros y fciles deentender. 36. El uso de los filtros deshidratadores en los sistemas derefrigeracin, es la mejor manera de proteger loscomponentes en el muy probable caso de que estoscontaminantes estuvieran presentes en el sistema, ya que lavlvula de termo expansin, el tubo capilar y el compresor ,son los componentes ms afectados por los contaminantes. 37. Tipos de FiltrosDeshidratadoresToda la amplia variedad de filtros deshidratadores pararefrigeracin, se puede resumir en dos tipos: los que tienen elmaterial desecante suelto, y los que tienen el desecante enforma de un bloque moldeado (figura 1.11). En los filtrosdeshidratadores de desecantes sueltos, la carga de desecantese encuentra en su estado original en forma de grnulos, ygeneralmente, se encuentra compactada poralgn medio de presin mecnica (como la de un resorte) entredos discos de metal de malla fina, o entre cojincillos de fibra devidrio (figura 1.12). En los filtros deshidratadores del tipo debloque moldeado, el bloque es fabricado generalmente por unacombinacin de dos desecantes, uno con una gran capacidadde retencin de agua y el otro con una gran capacidad deretencin de cidos. 38. Figura 1.11 - Slica ybloques desecantes 39. Figura 1.12 - Filtros deshidratadores deltipo desecante suelto. "E desechable y"F" Recargable 40. Figura 1.13 - Filtros deshidratadoresdel tipo de bloque moldeado. "Gdesechable y "H" recargable 41. Las combinaciones de desecantes ms comnmente utilizadasen los filtros deshidratadores del tipo de bloque son: alminaactivada ms slica gel y almina activada ms tamizmolecular. En los del tipo de desecante suelto, generalmentese utiliza un solo desecante que puede ser slica gel o tamizmolecular; aunque algunas veces se utiliza una combinacinde ambos. Tanto los filtros deshidratadores del tipo dedesecante suelto y los del tipo de bloque, pueden serdesechables o recargables (figuras 1.12 y 1.13). Losdesechables son totalmente sellados, y una vez que cumplencon su funcin de filtracin se saturan de humedad, sedesechan y se instala uno nuevo en su lugar. Los filtrosdeshidratadores recargables estn construidos de tal forma,que se pueden destapar por uno de sus extremos para retirarel material desecante usado y limpiar los filtros, se coloca eldesecante nuevo activado y se cierran. 42. En cuanto a sus conexiones, los hay soldables y roscados. Lossoldables se fabrican en dimetros de conexiones desdecapilar hasta 3-1/8" (figuras 1.10 "A" y "C"), y los roscados(tipo Flare) van desde 1/4" hasta 5/8" (figuras 1.10 "B"). Losmetales que ms se utilizan para la fabricacin de los filtrosdeshidratadores son cobre, latn y acero; en estos ltimos,las conexiones soldables son de cobre. Su uso en general esen sistemas con refrigerantes halogenados y casi nada conamonaco; ya que con este refrigerante la humedad norepresenta gran problema, y lo ms comn es el empleo defiltros nicamente. Los filtros deshidratadores puedenaplicarse en sistemas de refrigeracin domstica, comercial,industrial y aire acondicionado, en cualquier rango detemperatura. 43. ClasificacinLa mayora de los fabricantes de filtros deshidratadores publicantablas de capacidades y seleccin en las cajas o empaque delos mismos. Una informacin adicional y ms completa sepuede encontrar en las tablas de seleccin de los catlogos.En dichas tablas se listan datos tales como modelo,conexiones, cantidad de desecante, rea defiltrado, capacidad de retencin de agua, capacidad de flujo derefrigerante, recomendaciones de seleccin para cada tipo derefrigerante de acuerdo al tonelaje y la aplicacin, y tambinlas dimensiones.Anteriormente, estas clasificaciones las haca cada fabricantede acuerdo a sus propias experiencias, aunque lamayora, slo publicaban valores para competir pero queno eran los reales, sin siquiera probar y evaluar sus propiosfiltros deshidratadores. 44. Al ir progresando la industria de la refrigeracin, sedesarrollaron mtodos adecuados para la comparacin yevaluacin de los filtros deshidratadores. Sin embargo, slose han desarrollado tres normas de clasificacin, una para lacapacidad de retencin de agua, otra para la capacidad deflujo de refrigerante y otra de seguridad. Hasta que no seestablezcan normas para las otras caractersticas importantescomo capacidad de retencin. 45. Dnde se debe Instalar un FiltroDeshidratadorDurante mucho tiempo la pregunta era: dnde es mejor instalarun filtro deshidratador, en la lnea de lquido o en la lnea desuccin? Al avanzar en esta discusin, se har evidente queslo hay dos ubicaciones prcticas para la instalacin de losfiltros deshidratadores: la lnea de succin y la lnea de lquido.Ambas tienen ventajas y desventajas, las cuales sernanalizadas. Como ya se mencion anteriormente, loscomponentes ms afectados por los contaminantes son elcompresor y la vlvula de expansin o el tubo capilar. Es obvioque los filtros deshidratadores deban de instalarse cerca deestos componentes. 46. Antiguamente, la costumbre haba sido instalar un filtroDeshidratador en la lnea de lquido para proteger lavlvulade termo expansin o el capilar, y en la lnea de succin nose instalaba nada, o en algunas ocasiones se instalabanicamente un filtro de cartn o fieltro, pero sindesecante, y slo Temporalmente durante el arranqueinicial del sistema, o para limpieza despus de unaquemadura, el cual era luego retirado. 47. En la actualidad, se ha comprobado que para que el sistematrabaje libre de problemas durante ms tiempo, loscomponentes debern tener proteccin contra contaminantespermanentemente, y no slo durante el arranque inicial delequipo.Los filtros deshidratadores para la lnea de lquido, estndiseados para aplicarse en particular en ese lado del sistema,y de manera similar se disean los filtros deshidratadores parala lnea de succin. Ambos tienen material desecante encantidad suficiente y tambin un elemento filtrante; por lo querealizan las dos funciones. Las consideraciones que se tomanen cuenta para estos diseos son:los tipos de desecante y la relacin entre la humedad y losdiferentes refrigerantes (ver tema de desecantes). De acuerdo aestas relaciones, a los refrigerantes se les puede extraerigualmente la humedad disuelta estando stos en fase de vaporo lquido; por lo que la deshidratacin puede llevarse a cabotanto en la lnea de succin, como en la de lquido, y de igualmanera la filtracin. A continuacin, analizaremos cada uno delos lados del sistema, para poder hacer una conclusin respectoa dnde es ms conveniente efectuar la deshidratacin y dndela filtracin 48. En primer trmino, se debe considerar el tipo de refrigerante,su estado, su velocidad y su temperatura, as como el tipo dedesecante. En la lnea de lquido, la temperatura delrefrigerante es alta y la velocidad lenta. En la lnea desuccin el refrigerante est en forma gaseosa, a bajatemperatura y a mayor velocidad; se estima que lavelocidad del vapor de refrigerante en la lnea de succin esseis veces la velocidad que tiene en la lnea de lquido. Poresto, tambin hay diferencia en el dimetro de la tubera, yconsecuentemente, la cada de presin en el lado de baja escrtica; mientras que en la lnea de lquido se puede toleraruna mayor cada de presin, sin que repercuta en laeficiencia del sistema. 49. Lnea de LquidoLa instalacin de un filtro deshidratador en la lnea de lquido,antes del dispositivo de expansin, se ha vuelto la ubicacinms aceptada por todos los que estn involucrados con lafabricacin, instalacin y servicio de equipos de refrigeracin.Esto tiene las siguientes ventajasy desventajas:Ventajas. Primero que todo, la humedad es removida delrefrigerante justo antes que el punto ms bajo de temperaturadel sistema alcance al dispositivo de expansin,limitando as la posibilidad de congelacin. Adems, elfiltro deshidratador tambin remover contaminantes slidos. 50. evitando tambin que se tape el dispositivo de expansin.Otra consideracin importante es que en esta ubicacin, elrefrigerante est en forma lquida y a alta presin, lo quepermite que el filtro deshidratador disponga de esa presinpara proporcionar un adecuado flujo, y esto a su vez,permita tener el tamao del filtro deshidratador dentro delos lmites econmicos. Aun ms, la velocidad del refrigerantees lenta y los dimetros ms pequeos, lo quepermite que est ms tiempo en contacto con el desecante,y por lo tanto, el EPD se consigue ms rpidamente 51. Desventajasla capacidad de retencin de agua de un filtro deshidratadordisminuye a alta temperatura. Si el refrigerante lquido quellega al filtro deshidratador est caliente, se reduce la eficienciadel desecante. Sin embargo, los fabricantes de filtrosdeshidratadores tomamos esto en cuenta, y compensamos esareduccin de capacidad agregando msdesecante. Aqu cabe mencionar que se han instalado filtrosdeshidratadores dentro del espacio refrigerado, como encmaras de congelacin, con excelentes resultados; mejoresque si se instalaran a la salida del condensador o del recibidor.Claro, siempre y cuando exista disponible una de tubera conlongitud suficiente. 52. Una gran desventaja al instalar un filtro deshidratador en lalnea de lquido, es cuando ste es del tipo de desecantesuelto, el cual tiene que montarse en forma vertical con el flujode abajo hacia arriba. Con este arreglo, las pulsaciones delrefrigerante pueden levantar y dejar caer el desecanterepetidamente, dando como resultado la formacin de polvo enexceso. Esto puede entonces tapar la malla de salida, y anlos tubos capilares.Otra desventaja es que si existen sales metlicas en el sistema,no sern retenidas por el filtro deshidratador de la lnea delquido; ya que estas sales son solubles en el refrigerantelquido caliente, y pasarn junto con ste hacia otroscomponentes, donde pueden causar los daos yamencionados en el tema de contaminantes. 53. Lnea de SuccinEn sistemas nuevos que van a arrancarse por primera vez,despus de efectuado un servicio, donde hubo una quemaduradel compresor, o cuando se sospecha que contienencontaminantes slidos, se debe de instalar un filtrodeshidratador en la lnea de succin, adems del de la lnea delquido. Aunque el uso de un filtro deshidratadorpara la lnea de succin estaba reservado nicamente para estospropsitos, se ha comprobado que en esta ubicacin tambinse pueden retener adems de partculas slidas, otroscontaminantes empleando los materiales desecantesadecuados. 54. VentajasEn primer trmino, al instalar el filtro deshidratador justo antesdel compresor, se protege ste de los contaminantes slidosque puedan causar abrasin a las partes mviles. Con unacombinacin de desecantes apropiada, tambin se puedenretener otros contaminantes como cidos, humedad y salesmetlicas. Estas ltimas son solubles en el refrigerante en lalnea de lquido, pero en el vapor fro se precipitan, y ya comoslidos, son retenidos sobre la superficie del filtrodeshidratador. 55. DesventajasDe acuerdo con el principio de que la capacidad de retencinde agua de un filtro deshidratador es mayor a bajatemperatura, originalmente se pensaba que su instalacinen la lnea de succin lo hara ms eficiente en cuanto aeliminacin de humedad. Sin embargo, las pruebas hanrevelado que ste no es el caso, y queen realidad, de hecho tiene menor capacidad de retencinde agua, especialmente con R-12 y R-502. Solamente conel R-22 un filtro deshidratador en la lnea de succin, tendraaproximadamente igual capacidad que en la lnea delquido. 56. Otra desventaja para su instalacin en la lnea de succin es lacuestin del tamao. Un filtro deshidratador para la lnea desuccin debe ser lo suficientemente grande, para podermanejar la capacidad de flujo total de vapor del sistema ymantener una mnima cada de presin; ya que, comosabemos, una cada de presin alta en la lnea de succinimplica una disminucin de capacidad en el sistemacompleto y, probablemente, una falla del compresor si larestriccin es muy severa. Adems, con la alta velocidad delvapor de refrigerante, se tiene un contacto muy pobre entreste y el desecante. 57. Cundo se debe Cambiar unFiltro DeshidratadorHay dos razones principales para cambiar un filtro deshidratadorestando el sistema en operacin:1. Cuando haya una cada de presin arriba del lmiterecomendado. 2. Cuando el desecante se haya saturado dehumedad.Respecto al punto No. 1, la capacidad de flujo de un filtrodeshidratador para la lnea de lquido, se determina entoneladas por minuto a una cada de presin de 2 lb/pulg (psi)a travs del mismo, segn los procedimientos de ASHRAE yARI. Esta capacidad de flujo se ve rpidamente disminuidacuando grandes cantidades de slidos y semislidos sonretenidos por el filtro. No hay forma de predecir qu cantidadse acumular ni cuando va a ocurrir, pero es obvio que cuandola capacidad de flujo del filtro deshidratador caiga abajo de los 58. Las cadas de presin son menores en la lnea de succinque en la lnea de lquido, y si por ejemplo, los filtrosdeshidratadores se estn utilizando para la limpieza de unsistema despus de una quemadura (instalacin temporal),se puede permitir que la cada de presin sea mucho mayorde la normal, con el objeto de aprovechar al mximo lacapacidad de filtracin, antes de retirar los filtros ycambiarlos por otros nuevos, o que se cambien losbloques desecantes, en el caso de filtros deshidratadoresrecargables.Los filtros deshidratadores para la lnea de succin, estnprovistos de vlvulas de acceso para poder medir la cadade presin. Si slo tiene vlvula de acceso en la conexinde entrada, se puede usar sta y la de la vlvula de serviciode succin del compresor. 59. la capacidad de retencin de agua de un deshidratador, dependede la cantidad y tipo de desecante, del tipo de refrigerante y dela temperatura.Si el contenido de agua en el sistema rebasa la capacidad delfiltro deshidratador, ste deber reemplazarse por otro nuevo;o bien, si es del tipo recargable, se debern cambiar losbloques desecantes. En ambos casos, es de gran utilidadinstalar un indicador de lquido y de humedad, de buenacalidad, inmediatamente despus del filtro deshidratador de lalnea de lquido. Este dispositivo permite observar la presenciade burbujas en el lquido, lo que puede ser una indicacin decada de presin. Tambin se puede observar el contenidode humedad por el color del indicador (ver captulo deindicadores de lquido y humedad). 60. Por otra parte, es norma que los filtros deshidratadores tambindeban de cambiarse cada que se abra el sistema por cualquierrazn.Si despus de cambiar una vez los filtros deshidratadores siguehabiendo indicios de exceso de humedad o de cada depresin, deben reemplazarse por segunda vez, y an unatercera vez, si es necesario, hasta que el tcnico quedeconvencido de que el nivel de contaminantes en el sistema, sehaya reducido a un lmite seguro.Normalmente cuando se va a cambiar un filtro deshidratadoro a reemplazar el desecante, se requiere vaciar la lnea derefrigerante y aislar el filtro, cerrando las vlvulas de paso o deservicio en la lnea. 61. Cmo se debe Seleccionar unFiltro DeshidratadorAntiguamente, en base a la experiencia, lo recomendable eraSeleccionar un filtro deshidratador que tuviera mayor cantidadde desecante de la necesaria, para efectuar la deshidrataciny, en aquellas situaciones donde un solo deshidratador no erasuficiente, era cuestin de instalar un segundo, y si serequera, hasta un tercero.En la actualidad es muy fcil seleccionar un filtro deshidratadorpara que cumpla con el trabajo de secado, ya que la mayorade los fabricantes de filtros deshidratadores publican en suscatlogos tablas de seleccin, en las cuales los clasifican deacuerdo a lanorma 710 de ARI. Como ya sabemos, esta norma se desarrollpara proporcionar un mtodo preciso de prueba, y adems,especifica cmo un fabricante debe clasificar sus filtrosdeshidratadores. De esta manera, a los tcnicos y fabricantesde equipos, se les facilita seleccionar un filtro deshidratador y 62. Cmo Instalar un FiltroDeshidratadorIndependientemente del lado del sistema donde se vaya ainstalar el filtro deshidratador, debe asegurarse que se estrespetando el sentido del flujo, el cual est indicado medianteuna flecha en la etiqueta. Todos los filtros deshidratadores, aexcepcin de los reversibles o bidireccionales para bombas decalor, los dems estn diseados para ofrecer una ptimacapacidad con flujo en un solo sentido; es decir, slo tienenuna entrada y una salida.El objetivo principal al buscar una posicin para el filtrodeshidratador, es asegurar un contacto uniforme entre elrefrigerante y el desecante.Para lograr esto, a continuacin se ofrecen algunasrecomendacionesde instalacin tanto para la lnea de lquido, como para la lneade succin. 63. Lnea de LquidoLos filtros deshidratadores para la lnea de lquido se puedeninstalar en cualquier posicin, y en la mayora de los casos,trabajan muy bien. Sin embargo, deben tomarse en cuentalas siguientes consideraciones.No se recomienda que los filtros deshidratadores de desecantesuelto (como los de slica) se instalen en forma horizontal,debido a que los grnulos no estn compactados y tienden aacumularse en el fondo, dejando parte del rea del flujo sincubrir. Si se instalan horizontalmente, el refrigerante tiende aformar canalizaciones entre los grnulos y se presenta uncontacto deficiente entre el desecante y el refrigerante. Porotra parte, si hay turbulencias enel flujo, stas pueden causar abrasin al desecante formandoun polvo fino que no es detenido por el filtro, y posiblementecause daos en los cilindros, pistones y vlvulas delcompresor. La recomendacin es que se instalen en formavertical, con el flujo del refrigerante de arriba hacia abajo. 64. En los filtros deshidratadores de bloque desecante, no hayriesgos de abrasin ni de canalizaciones, por lo que la posicinno es problema, ya que en cualquier posicin siempre va ahaber un buen contacto entre el refrigerante y el desecante.Aunque en los de tipo recargable se -FIG 1,18 ARREGLODE DESVIO BY PASS3 VALVULAS ENLINEA 65. pueden hacer las siguientes recomendaciones, procure instalarel filtro deshidratador de tal manera que, cuando se destapepara hacer el cambio de bloques, no caiga material extraodentro de la cpsula hacia la conexin de la salida. Algunasveces se recomienda construir un arreglo de desvo (bypass)para los filtros deshidratadores recargables, como elmostrado en la figura 1.18. Este arreglo permite que elsistema opere con o sin filtro deshidratador, y tambinreemplazar los bloques desecantes sin interrumpir laoperacin del sistema. El funcionamiento de lasvlvulas es el siguiente: Estando las 3 vlvulas ("A", "B", y "C")abiertas, el refrigerante circular mayormente a travs de lavlvula "A" y nohabr una cada de presin debida al filtro deshidratador.Estrangulado el flujo de refrigerante por medio de la vlvula "A",se puede obligar a que pase una parte del refrigerante atravs del filtro deshidratador. 66. Si se van a reemplazar los bloques desecantes o el filtro, sedeben cerrar las vlvulas "A" y "B", dejando abierta nicamentela vlvula "C". Esto es con el objeto de vaciar de refrigerante elfiltro deshidratador estando funcionando el sistema. Cuando separe el compresor por baja presin, se cierra la vlvula "C" einmediatamente se abre la vlvula "A". De esta manera, sepuede destapar el filtro deshidratador y proceder a reemplazarlos bloques desecantes.Despus del cambio se cierra la cpsula, se hace un buen vacocon una bomba al filtro deshidratador, se abren las vlvulas "B"y "C" y se cierra la vlvula "A" total o parcialmente, como sedesee. 67. Si existe la posibilidad de que el operario no tenga experienciaen vaciar el refrigerante lquido del filtro deshidratador, como sedescribi arriba, y solamente cierra las vlvulas "B" y "C"dejando la vlvula "A" abierta, entonces se recomienda instalaruna vlvula de alivio de presin como se ilustra en la figura, yaque, el refrigerante lquido atrapado entre las vlvulas "B" y "C"puede desarrollar unapresin hidrulica peligrosa . 68. Lnea de SuccinDebe recordarse que de este lado del sistema, el refrigeranteest en forma de vapor a presin y temperatura bajas, y suvelocidad es aproximadamente seis veces la que tiene en lalnea de lquido. La recomendacin es que en este lado seinstalen de preferencia filtros deshidratadores del tipo debloque desecante. Normalmente, laposicin de un filtro deshidratador en la lnea de succin, debeser en forma vertical con el flujo de arriba hacia abajo.Esto tiene poco que ver con el desecante, el motivo principal esasegurar el regreso del aceite al compresor.Si se monta en forma horizontal, el aceite puede quedar atrapadodentro de la cpsula del filtro deshidratador.Si no se dispone de suficiente espacio o la tubera correHorizontalmente, se pueden hacer arreglos con codossoldables de cobre de 45, tal como se ilustra en la figura 1.19 69. 1.19 Instalacin de un filtro deshidratadortipo recargable de bloques desecantes enuna tubera horizontal en la lnea desuccin 70. En la figura 1.20, se muestra la instalacin ms adecuada paraun filtro deshidratador en la lnea de succin, en una tuberavertical empleando un codo de 90. Estos arreglos permitenque el aceite drene fcilmente hacia el compresor y no sequede atrapado.Figura 1.20 - Instalacin recomendada para un filtrodeshidratador tipo recargable de bloques desecantes enuna tubera vertical en la lnea de succin. 71. Finalmente, es importante mencionar que siempre se debeinstalar el filtro deshidratador de manera segura en los muros oa la estructura de la unidad, de tal forma que su peso no seasoportado totalmente por la tubera, principalmente con los degran tamao. Si no se hace as, existen muchas posibilidadesde que surjan fugas debido a lasVibraciones. 72. Consideraciones de Seguridad paraFiltros DeshidratadoresCuando trabaje con filtros deshidratadores, deber tomar lasprecauciones siguientes:1. Para seleccionar el filtro deshidratador adecuado y para unacorrecta aplicacin, debern seguirse las recomendacionesdel fabricante.2. 2. En sistemas donde la carga de refrigerante es crtica, comolos domsticos o en unidades de aire acondicionado deventana, y en general, en aquellos que no tienen tanquerecibidor de lquido y que usan capilar para la expansin, si elfiltro deshidratador es de slica o almina, puede afectar elrendimiento del sistema reduciendo la cantidad derefrigerante circulado. Esto se debe a que estos desecantesretienen una cierta cantidad de refrigerante; por lo tanto, eneste tipo de sistemas el filtro deshidratador deber ser lo mspequeo posible. 73. 3. Al quitar los sellos de las conexiones de un filtrodeshidratador,deber tenerse cuidado para no daar la rosca o lasuperficie. El filtro deshidratador deber ser instalado alsistema lo ms pronto posible despus de haberle quitadolos sellos. Si un filtro deshidratador ha estado muchotiempo expuesto al medio ambiente sin los sellos en lasconexiones, no deber instalarse alsistema. Lo mismo se aplica a los bloques desecantes o a losdesecantes sueltos tales como la slica.4. Debe tenerse cuidado al manejar los filtrosdeshidratadorespara no daarlos, golpearlos o hacer mal uso de ellos.5. La intensin de instalar un filtro deshidratador en unsistema, es remover los residuos de humedad que puedanquedar an despus de hacer un buen vaco.No pretenda que los filtros deshidratadores hagan eltrabajo de la bomba de vaco en lo que a eliminacin dehumedad se refiere. 74. 6. Procure instalar el filtro deshidratador de la lnea delquido, en el punto de ms baja temperatura. Si se instala dentrode la cmara, aumentar su desempeo por cuestin de que lahumedad es menos soluble en el refrigerante a bajastemperaturas, y eso es aprovechado por el desecante paraatraparla.7. Cuando un filtro deshidratador haya cumplido con sufuncin, es necesario reemplazarlo si es del tipo sellado,o cambiar los bloques desecantes si es del tipo recargable. Losindicadores de lquido humedad son herramientas valiosas paradeterminar cuando esto es necesario.8. Los filtros deshidratadores o desecantes que se hanretirado de un sistema despus de haber sido usados, no debenreciclarse para volverlos a instalar. Estos pueden contener,adems de la humedad y cidos, aceites, semi-slidos ypartculas slidas, los cuales nose pueden eliminar al intentar reactivarlos.