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May 19, 2023

La carga adecuada es fundamental para las bobinas de microcanal

Las bobinas de microcanal se usaron durante mucho tiempo en la industria automotriz antes de cruzar

Las bobinas de microcanal se usaron durante mucho tiempo en la industria automotriz antes de pasar a los equipos HVAC a mediados de la década de 2000. Desde entonces, se han vuelto cada vez más populares, particularmente en equipos de aire acondicionado residenciales, ya que son livianos, ofrecen una mejor transferencia de calor y usan menos refrigerante que los serpentines tradicionales de aletas y tubos.

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Sin embargo, usar menos refrigerante también significa que se debe tener más cuidado al cargar un sistema que usa una bobina de microcanal. Esto se debe a que incluso unas pocas onzas de una forma u otra podrían reducir el rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad de un sistema de enfriamiento.

El diseño tradicional de bobinas de aletas y tubos ha sido el estándar utilizado en la industria HVAC durante muchos años. Inicialmente, los serpentines usaban tubos redondos de cobre con aletas de aluminio, pero los tubos de cobre provocaban corrosión electrolítica y fórmica, lo que provocaba un aumento de las fugas en los serpentines, dijo Mark Lampe, gerente de productos de serpentines para hornos en Carrier HVAC. Para solucionar este problema, la industria optó por tubos de aluminio redondos combinados con aletas de aluminio para mejorar el rendimiento del sistema y minimizar la corrosión. Y ahora existe la tecnología de microcanales, que se puede utilizar tanto para evaporadores como para condensadores.

"La tecnología de microcanal, llamada tecnología VERTEX en Carrier, se diferencia porque la tubería redonda de aluminio se reemplaza con tubos paralelos planos que están soldados a las aletas de aluminio", dijo Lampe. "Esto distribuye el refrigerante de manera más uniforme en un área más amplia, lo que mejora las capacidades de transferencia térmica, lo que permite que el serpentín funcione de manera más eficiente. Si bien la tecnología de microcanales se ha utilizado en condensadores exteriores residenciales, la tecnología VERTEX actualmente solo se usa en serpentines de hornos interiores residenciales".

El diseño de microcanal crea un flujo de refrigerante simplificado de un solo paso "hacia afuera y hacia atrás", que consiste en un tubo de sobrecalentamiento en la parte superior y un tubo de subenfriamiento en la parte inferior, dijo Jeff Preston, director de servicios técnicos de Johnson Controls. En comparación, el refrigerante dentro de un serpentín tradicional de aletas y tubos fluye a través de múltiples pasos de arriba a abajo en forma de serpentina y requiere más área de superficie.

"El diseño único del serpentín de microcanal crea un coeficiente de transferencia de calor superior que aumenta la eficiencia y reduce la cantidad de refrigerante requerida", dijo Preston. "Como resultado, los equipos diseñados con bobinas de microcanal suelen ser significativamente más pequeños que las unidades de alta eficiencia que utilizan una construcción tradicional de aletas y tubos. Esto es ideal para aplicaciones con espacio limitado, como hogares con líneas de lotes cero".

De hecho, con la implementación de la tecnología de microcanales, Lampe dijo que Carrier ha podido mantener iguales los tamaños de la mayoría de sus serpentines de hornos para interiores y condensadores de aire acondicionado para exteriores, al tiempo que vio una reducción de peso aproximada del 30 % en comparación con sus aletas redondas. diseños de tubos

"Si no hubiéramos implementado esta tecnología, habríamos tenido que aumentar el tamaño de los serpentines de nuestro horno interior hasta 11 pulgadas de altura y habríamos tenido que ir a bandejas de base de mayor tamaño en los condensadores exteriores", dijo.

Si bien la tecnología de bobinas de microcanales se ha utilizado principalmente en equipos de refrigeración residenciales, el concepto también está comenzando a popularizarse en unidades comerciales, ya que la necesidad de equipos más ligeros y pequeños continúa creciendo, dijo Preston.

Debido a que las bobinas de microcanales contienen un volumen relativamente pequeño de refrigerante, alterar la carga incluso unas pocas onzas puede afectar la longevidad, el rendimiento y la eficiencia energética del sistema, dijo Preston. Es por eso que los contratistas siempre deben verificar el proceso de carga con el fabricante, pero eso generalmente implica los siguientes pasos:

La tecnología VERTEX de Carrier mantiene los mismos procedimientos de instalación, carga y puesta en marcha que la tecnología de tubo redondo y no requiere pasos adicionales o diferentes a los procedimientos de carga recomendados actualmente para enfriamiento, dijo Lampe.

"Aproximadamente del 80 % al 85 % de la carga está en estado líquido, por lo que cuando está en modo de refrigeración, ese volumen reside en el serpentín del condensador exterior y el conjunto de líneas", dijo Lampe. "Al hacer la transición a una bobina de microcanal con un volumen interno reducido (en comparación con el diseño de aleta de tubo redondo), la diferencia de carga solo afecta aproximadamente del 15 % al 20 % de la carga total, lo que se traduce en un pequeño y difícil de medir diferencia en campo, es por eso que la forma recomendada de cargar el sistema es mediante subenfriamiento, el cual detallamos en nuestras instrucciones de instalación.

Sin embargo, el menor volumen de refrigerante en un serpentín de microcanal puede ser un problema cuando la unidad exterior de una bomba de calor cambia al modo de calefacción, dijo Lampe. En este modo, las bobinas del sistema se cambian y el condensador que almacena la mayor parte de la carga líquida ahora es la bobina interior.

"Cuando el volumen interno del serpentín interior es significativamente más pequeño que el del serpentín exterior, el sistema podría ver un desequilibrio de carga", dijo Lampe. "Para combatir algo de esto, Carrier usa el acumulador incorporado, ubicado en la unidad exterior, para purgar y almacenar parte del exceso de carga durante el modo de calefacción. Esto permite que el sistema mantenga las presiones adecuadas y evita que se inunde el compresor, lo que puede resultar en una disminución del rendimiento ya que se puede acumular aceite en el serpentín interior".

Si bien la carga de un sistema que usa una bobina de microcanal puede requerir un poco más de atención a los detalles, la carga de cualquier sistema HVAC requiere el uso preciso de la cantidad correcta de refrigerante, dijo Lampe.

"Si sobrecarga un sistema, puede resultar en un alto consumo de energía, enfriamiento ineficiente, fugas y fallas prematuras del compresor", dijo. "Del mismo modo, si un sistema tiene poca carga, pueden ocurrir congelamiento de la bobina, vibración de la TXV, problemas de arranque del compresor y disparos falsos. Los problemas con las bobinas de microcanales no son diferentes".

Debido a su construcción única, la reparación de bobinas de microcanales puede ser un desafío, dijo Jeff Preston, director de servicios técnicos de Johnson Controls.

"La soldadura fuerte de la superficie requiere una aleación y un soplete de gas MAPP, que no se usan comúnmente con otros tipos de equipos. Debido a esto, muchos contratistas optarán por reemplazar las bobinas en lugar de intentar repararlas".

En cuanto a la limpieza de los serpentines de microcanales, en realidad es más fácil, dijo Mark Lampe, gerente de productos de serpentines de hornos en Carrier HVAC, ya que las aletas de aluminio en los serpentines de aletas y tubos se doblan fácilmente. Demasiadas aletas dobladas pueden reducir la cantidad de aire que fluye a través del serpentín, reduciendo la eficiencia.

"La tecnología VERTEX de Carrier tiene un diseño mucho más resistente, ya que las aletas de aluminio están colocadas un poco más abajo que el tubo refrigerante de aluminio plano y están soldadas a los tubos, lo que significa que una limpieza con cepillo no altera sustancialmente las aletas", dijo Lampe.

FÁCIL LIMPIEZA: Al limpiar un serpentín de microcanal, solo se debe usar un limpiador de serpentín suave no ácido o, en muchos casos, simplemente agua. (Cortesía de Carrier)

Al limpiar un serpentín de microcanal, se deben evitar los productos químicos agresivos y el lavado a presión, dijo Preston, y solo se debe usar un limpiador de serpentín suave no ácido o, en muchos casos, simplemente agua.

"Sin embargo, el pequeño volumen de refrigerante requiere algunos ajustes en los procesos de mantenimiento", dijo. "Por ejemplo, debido al bajo volumen, el refrigerante no se puede bombear hacia abajo cuando se necesita reparar otras partes dentro del sistema. Además, los juegos de medidores solo se deben conectar cuando sea necesario para minimizar las interrupciones en el volumen de refrigerante".

Preston agregó que Johnson Controls ha implementado condiciones extremas en sus instalaciones de prueba en Florida, lo que ha permitido la evolución del desarrollo de microcanales.

"Estos resultados de las pruebas nos han permitido evolucionar en el desarrollo de nuestro producto con múltiples mejoras de aleación, espesor de tubo y química mejorada en el proceso de soldadura fuerte en horno controlado atmosféricamente para limitar la corrosión de la bobina y garantizar que se logren niveles óptimos de rendimiento y confiabilidad", dijo. "Estos pasos se han tomado no solo para respaldar la satisfacción de los propietarios, sino también para ayudar a minimizar los requisitos de mantenimiento".

Joanna Turpin es editora sénior. Puede comunicarse con ella al 248-786-1707 o [email protected]. Joanna ha estado en BNP Media desde 1991, primero dirigiendo la división de libros técnicos de la compañía. Obtuvo su licenciatura en inglés de la Universidad de Washington y trabajó en su maestría en comunicación técnica en la Universidad de Eastern Michigan.