La
correcta instalación de un filtro deshidratador es clave para el
buen funcionamiento de un sistema de refrigeración o aire acondicionado.
La intención de este artículo es brindar al técnico una descripción del
funcionamiento y materiales utilizados para su fabricación así como
establecer un guía de reposición que garantice el correcto
funcionamiento y limpieza del sistema
¿Por qué utilizar un filtro deshidratador?
Los
filtros deshidratadores son esenciales en aplicaciones de refrigeración y
aire acondicionado, y son utilizados por dos motivos. El primero de
ellos es la eliminación de partículas sólidas circulando en el sistema,
las cuales pueden generar obstrucciones que ocasionarán daños que van
desde caídas de presión y pérdida de eficiencia hasta paradas del
compresor por falta de flujo de gas refrigerante.
Por otro
lado, la retención de partículas sólidas es importante, pero la función
primordial de un filtro deshidratador es la remoción de humedad del
fluido refrigerante. Esta humedad puede estar presente debido a muchos
factores siendo el más común la falta de una correcta evacuación (vacío)
del sistema antes de la puesta en marcha. También es frecuente el
ingreso de humedad por un mal manejo del aceite polioléster (POE) que al
estar expuesto al aire del entorno absorbe una importante cantidad de
humedad rápidamente. Existen varios problemas relacionados a la
presencia de humedad que van desde formación de hielo en el dispositivo
de expansión (válvula de expansión o capilar) hasta la quemadura del
motor por falta de lubricación causada por la presencia de ácidos en el
aceite.
En la
actualidad, la mayoría de los sistemas de refrigeración y aire
acondicionado utilizan refrigerantes que trabajan en conjunto con aceite
POE, tal es el caso del R-404A, R-134A y R-410A. Siendo el aceite POE
un lubricante altamente higroscópico (hasta 12 veces más que el aceite
mineral) hace obligatoria la instalación de un filtro deshidratador en
toda aplicación.
Los
filtros deshidratadores deben de ser instalados en la línea de líquido
pues, además de que el desecante funciona mejor con refrigerante
líquido, esta es la línea de menor velocidad del sistema, lo que permite
una mejor acción desecante y filtrante.
Contaminantes
- Contaminantes sólidos. Este tipo de contaminantes es normalmente producto de una instalación deficiente o de gran tamaño en donde muchas partículas de cobre formadas durante el proceso de corte de la tubería quedan atrapadas en el sistema. También pueden ser polvos (suciedad) atrapados en la tubería por mantener mucho tiempo el sistema abierto a la intemperie durante la instalación.
- Otro contaminante sólido típico dentro de la tubería de refrigeración es el óxido de cobre que se forma durante el proceso de soldadura, este componente se produce por la presencia de oxígeno durante la unión de los componentes y puede ser evitado mediante el flujo de un gas inerte (nitrógeno) durante la soldadura.
- Humedad. Es un contaminante que afecta en diferentes formas, la primera de ellas (y conforme explicado anteriormente) es por la presencia de ella misma generando hielo y obstrucciones al paso de refrigerante. Otra forma en la que puede afectar es mediante la formación de ácidos orgánicos que se dan por el contacto de la humedad y el aceite, lo que genera una reacción denominada hidrólisis. Los ácidos generados son corrosivos para los componentes internos, además de restar propiedades lubricantes al aceite pudiendo dar paso a fallas del compresor producto de un desgaste mecánico. A pesar de que los refrigerantes son químicamente más estables que el aceite, estos también pueden generar ácidos cuando trabajan en presencia de humedad. Los ácidos generados en este caso son de tipo inorgánico y pueden generar daños aun mayores.
En la actualidad son básicamente dos los tipos de desencantes utilizados:
1. Tamiz molecular. Este
desecante cristalino tiene una excelente capacidad de retención de
humedad. Por su estructura consigue absorber las moléculas de agua
mientras permite el paso de moléculas mayores como es el caso del
refrigerante y el aceite
2. Alúmina activada. A
pesar de tener una buena capacidad de retención de humedad esta es
inferior a la del tamiz molecular. La alúmina activada se utiliza en los
filtros deshidratadores como agente de neutralización de ácidos, siendo
esta una función que el tamiz molecular no consigue realizar
Los
filtros deshidratadores comúnmente presentan una mezcla de los dos
desecantes para podertener una acción conjunta de retención de humedad y
neutralización de ácidos. El tamiz molecular siempre está presente en
una mayor proporción que la alúmina activada, pues además de buscar en
un filtro la retención de humedad como una prioridad, un exceso de
alúmina activada puede generar un deterioro de los aditivos del aceite.
Tipos de filtros
Por su constitución, los filtros deshidratadores pueden ser de tres tipos:
- Filtros deshidratadores con desecante suelto. Estos filtros son rellenados con pequeñas esferas de desecante y mallas de filtrado para la retención de partículas sólidas, su uso se limita normalmente a aplicaciones domésticas de refrigeración
- Filtros deshidratadores de núcleo moldeado. Estos
filtros están conformados por un bloque con desecante unificado. Su uso
va desde aplicaciones comerciales en presentaciones herméticas, hasta
aplicaciones de grande porte en donde se aplican núcleos
intercambiables, lo que facilita el mantenimiento de las unidades
- Filtros deshidratadores de desecante compactado. En este tipo de filtros el desecante es presentado en esferas, siendo que, a diferencia de los filtros con desecante suelto este es compactado por un resorte. La filtración de las partículas sólidas se hace por medio de almohadillas de fibra de vidrio colocadas a la entrada y / o salida del desecante. Su aplicación se remite a filtros herméticos para aplicaciones comerciales
En
cuanto a retención de partículas sólidas se refiere, los filtros
deshidratadores se clasifican por su capacidad de filtración que
comúnmente se encuentra entre los 20 y 40 micrones, es decir, 20 o 40
milésimas de milímetro, siendo que cuanto menor es el número, mayor es
la capacidad de retención de partículas
Selección de filtros
La selección de un filtro deshidratador depende de varios factores, como los siguientes:
- Refrigerante. La capacidad de un filtro estará dada en función al gas refrigerante utilizado, además de que la máxima presión de operación debe estar de acuerdo a la presión de trabajo del refrigerante. Normalmente, los filtros deshidratadores tienen una máxima presión de trabajo de 450 psig cuando trabajan con gases como R-22, R-404A, R-134A o refrigerantes de presiones similares. En el caso de la operación con R-410A o inclusive R-744 (dióxido de carbono) en operaciones subcríticas es recomendable seleccionar filtros que puedan operar con presiones de hasta 680 psig
- Capacidad. Debe verificarse en la información proporcionada por el fabricante que el filtro cumpla con la capacidad del sistema al que será instalado, pues los filtros subdimensionados generarán pérdidas de carga no deseables que resultarán en una disminución de la eficiencia y falta de capacidad de retención de contaminantes. La capacidad del filtro siempre debe ser igual o superior a la requerida por el sistema, ya que un filtro de mayor tamaño no será perjudicial, sino que disminuirá la caída de presión y aumentará la capacidad de retención de contaminantes. Como consejo práctico, siempre debes instalar un filtro de mayor capacidad que el sistema, tan grande como el espacio físico dentro de la máquina y la conexión lo permitan
- Aplicación. Existen aplicaciones en donde es necesaria la filtración del fluido refrigerante de manera bidireccional, esto se da principalmente en aplicaciones de bomba de calor que utilizan válvula reversible y el sentido del flujo dependerá del estado del sistema (enfriamiento o calentamiento). Para estas aplicaciones deberán seleccionarse filtros especiales que por medio de un conjunto de válvulas check puedan realizar esta función
- Conexión. Equivocadamente, muchas ocasiones este es el primer factor (y a veces el único) considerado para la selección de un filtro deshidratador, así que es muy común que por falta de conocimiento de la aplicación éste sea el factor determinante para la selección del filtro. Sin duda alguna es importante seleccionar un componente con el mismo diámetro que la línea en donde será instalado pues este diámetro fue previamente calculado por el fabricante de la unidad basado en diversos parámetros, sin embargo, este no debe ser el único factor. Existen diversos filtros deshidratadores con la misma conexión y diferentes capacidades, por ello, sólo debes seleccionar los filtros que cumplan primero con la condición de capacidad y posteriormente verificar la conexión
Instalación
Los
filtros deshidratadores deben instalarse en la línea de líquido, de
preferencia lo más cercano posible al dispositivo de expansión; sin
embargo, si esto no es posible, también es aceptable la instalación a la
salida del tanque recibidor de líquido. Además, se deben instalar,
preferentemente, de manera vertical con el sentido de flujo hacia abajo y
en el lugar más frío posible pues esto aumenta la eficiencia del
desecante. Se debe garantizar que por el filtro se tenga paso de
refrigerante 100 % en estado líquido, pues la presencia de flash gas (mezcla de líquido y gas) disminuye la acción desecante.
Mantenimiento
Los filtros deshidratadores deben de ser reemplazados ante las siguientes circunstancias:
- Abrir el sistema. Se reemplazarán los filtros siempre que el sistema se abra para realizar algún tipo de mantenimiento, como el cambio de una válvula de expansión. Esta es una buena práctica, ya que al tener una tubería expuesta al aire ambiental existirá una infiltración inevitable de humedad, la cual debe ser retirada del sistema
- Cambiar el compresor por falla mecánica o quema del motor. Si el sistema sufrió la quemadura severa del motor del compresor, es necesario utilizar un filtro especial de carbón activado. Esta sustancia es un agente agresivo que ayudará a una rápida limpieza del sistema actuando sobre los ácidos orgánicos resultantes de la quema del motor. Una vez realizada la limpieza con carbón activado es necesario regresar a un filtro deshidratador con una mezcla de tamiz molecular y alúmina activada, ya que el carbón activado no tiene propiedades desecantes o de neutralización de ácidos inorgánicos
- Por indicación del visor de líquido. Siempre que exista una fuga en el sistema se verá reflejada de dos formas en el indicador de humedad (visor de líquido). Una de ellas es la evidencia de burbujeo de refrigerante o falta de nivel y la otra es el cambio de tonalidad en el indicador de humedad. Ante cualquiera de estas dos situaciones es obligatoria la reparación de la fuga y el cambio de filtro deshidratador pues existe certeza de que ha ingresado humedad al sistema y debe ser retirada antes de que genere problemas
- Por caída de presión. Una vez que el filtro deshidratador comienza a saturarse de partículas sólidas o de humedad acumulada, éste comienza a ser una obstrucción al sistema y su capacidad de filtración se ve reducida. Es en este momento en el que será necesario cambiar el filtro por uno nuevo con capacidad plena que además elimine la caída de presión adicional. Para determinar si ya es momento de cambiar el filtro se debe realizar una medición de presión a la entrada y salida, y si la presión diferencial es igual o superior a 4 psi, es momento de realizar un reemplazo. En muchas ocasiones no existen puntos de lectura de presión a la entrada y salida del filtro deshidratador; en estos casos, lo que debe hacerse es medir la temperatura a la entrada y salida y con ayuda de la tabla presión temperatura determinar la caída de presión existente
Los
filtros deshidratadores son un componente que no puede faltar en los
sistemas de aire acondicionado y refrigeración, así que su correcta
utilización y reemplazo garantiza una calidad apropiada de la mezcla del
refrigerante y aceite evitando problemas posteriores.
Cabe
destacar la importancia de la realización de procedimientos correctos
durante la instalación y puesta en marcha de los equipos, pues es en
función de éstos que se tiene la concentración inicial de contaminantes
circulando en la tubería y componentes del sistema.
Además,
ten en cuenta que existen diferentes desecantes utilizados en los
filtros deshidratadores, por ello es importante verificar que el filtro
utilizado está de acuerdo a la aplicación y especificación del
fabricante del compresor.
Así, la
selección del filtro deshidratador deberás realizarla siempre con base a
la capacidad y propiedades de la aplicación y nunca sólo con respecto a
la conexión, ya que puede acarrear a la selección de filtros
subdimensionados que generarán pérdidas de carga excesivas y una acción
filtrante y desecante deficiente.
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