Mayo

Termostatos

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Sus tipos, reglaje y funcionamiento

Índice El Termostato (su misión) ....................................................................................................................... 2 Termostatos ........................................................................................................................................ 3 Termostatos de ambiente (consigna) ............................................................................................. 4 Termostatos de evaporadores ........................................................................................................ 5 Termostato anti hielo. ..................................................................................................................... 6 Termostato de desescarche. ........................................................................................................... 6 Termostato para final de desescarche. ........................................................................................... 6 Termostatos para líquidos............................................................................................................... 6 Termostatos electrónicos. ............................................................................................................... 8 Regulación del termostato .................................................................................................................. 9 Anomalías en el funcionamiento ...................................................................................................... 11 Bibliografía ........................................................................................................................................ 12

El Termostato (su misión) Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de temperatura de un ambiente. El termostato también es conocido como interruptor de temperatura. Aparato o dispositivo que, conectado a una fuente de calor, sirve para regular la temperatura de manera automática, impidiendo que suba o baje del grado adecuado. Son los aparatos destinados a abrir y cerrar un circuito eléctrico bajo la acción de una variación de temperatura. El más sencillo es el termómetro de contactos que utiliza el mercurio como conductor. Es sensible y preciso, pero su capacidad de ruptura es débil. Se utiliza de todos modos en instalaciones especiales que trabajan bajo diferencias de temperaturas muy reducidas (de menos de 1°C). Los termostatos son dispositivos que controlan la temperatura en un determinado punto accionando un control eléctrico (todo o nada), es decir, a veces conmutará para realizar un determinado control sobre un elemento de accionamiento eléctrico. Existen gran variedad de termostatos y en las máquinas frigoríficas pueden controlar la temperatura de los fluidos con los que el refrigerante intercambia calor, bien el evaporador o en el condensador y controlar el funcionamiento de la máquina si la temperatura de los fluidos sobrepasa o desciende de ciertos valores.

El termostato tipo KP 61 que está provisto de un conmutador unipolar de dos direcciones (12) cierra el circuito entre los terminales 1 y 4 cuando la temperatura del bulbo sube, es decir, cuando la temperatura ambiente sube. Haciendo girar el eje de gama (1) en el sentido horario, se aumentan las temperaturas de conexión y de desconexión de la unidad. Haciendo girar el eje de diferencial (2) en el sentido horario, se reduce la diferencial entre las temperaturas de conexión y de desconexión.

Termostatos Los termostatos empleados en las instalaciones comerciales tienen una capacidad de ruptura que varía entre 5 y 10 amperios, merced al empleo de sistemas de interruptores de acción brusca. En estas instalaciones, la gama de temperaturas que han de regularse va desde -60°C a +30°C, aunque ya se sabe que la sensibilidad de un termostato varia en sentido inverso al escalonado de temperaturas que puede regular. Se tiene, pues, la ventaja de disponer de una serie de aparatos en la que cada uno puede asegurar, bajo buenas condiciones, la regulación de una parte de esta gama de temperaturas. La regulación se caracteriza por la diferencia entre las temperaturas de conexión y desconexión del termostato, cuya sensibilidad se traduce por la diferencia mínima que se puede obtener. Prácticamente, esta diferencia es de 2°C, aunque determinados fabricantes han conseguido reducirla a base de piezas de transmisión muy ligeras, aparte de que la alimentación de corriente a bajo voltaje permite la aproximación de los contactos por la ausencia de chispas y la aceleración del reglaje por calentamiento eléctrico del elemento sensible. Los termostatos se clasifican en tres categorías principales: 1º. 2º. 3º.

Los termostatos de ambiente. Los termostatos de evaporadores. Los termostatos para líquidos.

Su construcción se diferencia por el sistema del elemento motor: a) b) c) d)

deformación de un elemento bimetálico; tensión de vapor de un fluido; dilatación de un líquido; presión de un gas liberado por un adsorbente.

El mecanismo que sirve de interruptor permite el cierre o la abertura brusca de los contactos, que es condición esencial de su duración, variando en relación con cada fabricante. Puede estar concebido bajo los sistemas siguientes: e) empleo de un imán permanente que actúa sobre un contacto móvil; f) empleo de un dispositivo de rótulas o levas; g) empleo de una ampolla de mercurio basculante bajo el peso de este metal desplazado ante la acción de un mecanismo mandado por el elemento motor; h) equilibrio inestable de un resorte entre dos posiciones de equilibrio estable.

Termostatos de ambiente (consigna) Se colocan en el interior de la cámara fría. Pueden ser con bimetal o por tensión de vapor. En este último caso, el elemento sensible puede estar constituido solamente por un fuelle que contiene la carga de fluido, o por un conjunto de fuelle y bulbo, este último formado por un tubo capilar enrollado en espiral y colocado debajo del cuerpo del aparato, o bien, por un conjunto de fuelle, capilar y bulbo a distancia. Cualquiera que sea el tipo de termostato, el elemento sensible debe emplazarse siempre en la corriente de aire en movimiento (convección). No debe instalarse cerca de la puerta de la cámara, donde correría el riesgo de estar influido por las corrientes de aire caliente en las aperturas. El bulbo no debe fijarse directamente en pared alguna de la cámara. Hace falta disponer de suficiente espacio para evitar que la temperatura de la pared puede influir por radiación. En fin, salvo en condiciones excepcionales que dificulten la regulación del termostato, debe evitarse el emplazamiento del elemento sensible en la caída de aire frío del evaporador. En la figura se representa un termostato cuyo elemento sensible es un bulbo capilar arrollado, con un sistema de ruptura brusca del tipo de imán permanente. Recuerda que el diferencial se ve afectado por el aire que circula alrededor del sensor. Si la circulación del aire es insuficiente, el diferencial puede aumentar de 2 a 3 ºC. Instala el termostato de modo que el aire pueda circular libremente alrededor del sensor. Al mismo tiempo, asegúrate de que el sensor no esté expuesto a corrientes de aire procedentes de las puertas o a radiaciones de la superficie del evaporador. No instales nunca el termostato directamente sobre una pared fría; esto aumenta el diferencial. Instala la unidad sobre una placa aislante.

Termostatos de evaporadores Los termostatos de evaporadores (fig. 4.16) se emplean en particular para la regulación de los refrigeradores domésticos, los evaporadores comerciales en la fabricación de cubitos de hielo, y en los enfriadores de líquido. Son del sistema con bulbo, el cual debe fijarse en el evaporador en un punto donde el refrigerante se encuentre todavía en el estado de vapor húmedo, se suele colocar en el último tramo, a efecto de poder asegurar la temperatura óptima en el interior del compartimento refrigerado. Algunos son unipolares, y otros van provistos de protección térmica contra las sobrecargas del motor.

Figura. Termostato de evaporador.

Prácticamente todos los termostatos en refrigeradores de tipo doméstico incorporan a la regulación normal un dispositivo para regular el desescarche con retorno automático. En los electrodomésticos, el termostato va montado sobre el mando de regulación y a su vez monta un botón para efectuar los desescarche. Una vez accionado el botón abre los contactos que alimentan el motor y no se rearma hasta que en el evaporador no se alcance una temperatura positiva de cinco grados aproximadamente, de esta forma se asegura la no existencia de hielo sobre la superficie del evaporador. Cuando existen dos compartimentos en los electrodomésticos y un solo motor, los desescarches en el compartimento conservador se realiza a través de una resistencia instalada en la parte trasera de la placa del evaporador, la cual entra en funcionamiento durante las paradas del compresor, quedando instalada eléctricamente en serie con la bobina de trabajo del compresor. El desescarche en el compartimento de congelación, siempre tienen que ser manuales, desconectando la instalación de la corriente eléctrica, o bien situando el mando del termostato en la posición de Stop. En los refrigeradores llamados “COMBIS” se acostumbra a instalar una lámpara de alarma roja que se enciende cuando aumenta la temperatura del congelador aproximadamente 6ºC sobre la temperatura correspondiente a la que marca el termostato en su posición para encenderse. Con carga de comida caliente puede funcionar todo el día. Según norma DIN 8953, la potencia de enfriamiento es de 7 Kilos en 24 horas cada 100 litros de contenido, con diferencias de temperatura de + 25 ºC a - 18º C.

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Termostato anti hielo. Es un elemento de seguridad en los evaporadores enfriadores de líquidos detectando la formación de hielo en la superficie del evaporador, ya que podría dañar este elemento, además, cuando el evaporador se escarcha disminuye de forma importante su producción de frío puesto que el hielo actúa como aislante.

Termostato de desescarche. Este elemento controla la formación de hielo sobre la superficie de los evaporadores de aire con expansión directa, por ejemplo en las bombas de calor durante el funcionamiento en invierno, ya que actúan invirtiendo el ciclo de funcionamiento y consiguiéndose el desescarche de la batería exterior, inyectando al serpentín los gases calientes provenientes de la descarga del compresor.

Termostato para final de desescarche. La misión de estos termostatos es la de interrumpir la alimentación eléctrica de las resistencias de desescarche instaladas en el evaporador. Existen termostatos fijos que montan un bimetal en su interior y está en contacto con unos de los tubos del evaporador a través de una grapa especial, una vez que finaliza el desescarche y a partir de una cierta temperatura positiva, desconecta la alimentación eléctrica a las resistencias. También los hay con bulbo y con temperatura final de desescarche regulable, de manera que se asegura la eliminación del hielo al poder regular la temperatura final más adecuada según la posición del bulbo. Algunos incluyen un retardo para la puesta en marcha de los ventiladores del evaporador, ya que al final del desescarche se pondrá en marcha el compresor durante un tiempo, y a continuación cuando el evaporador ya este frío, pondrá en marcha los ventiladores evitando de esta forma que el calor provocado por las resistencias durante el desescarche sea transmitido al ambiente de la cámara.

Termostatos para líquidos Los termostatos empleados para la regulación de la temperatura en baños de líquidos son de concepción similar a los termostatos de ambiente del tipo con bulbo y capilar. Puede también regularse la temperatura de los baños de líquido con termostatos cuyo elemento sensible tiene la forma de tubo sumergido en el baño que funciona por dilatación de un líquido en su interior (generalmente, alcohol). Figura. Termostato con bulbo y tubo capilar.

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Determinados modelos concebidos especialmente para pasar el bulbo a través de la pared de la cuba o depósito, por debajo del nivel del líquido, van equipados con una vaina o prensaestopas estanco. En los termostatos del tipo de bulbo encontramos de nuevo el conjunto termostático —bulbo, capilar, fuelle— ya descrito anteriormente en las válvulas de expansión. El principio de funcionamiento es el mismo; cuando la temperatura del bulbo termostático se eleva, la presión existente dentro del elemento termostático hace extender el fuelle y, por medio de los elementos de enlace, provoca el cierre de los contactos del termostato a una determinada temperatura. Cuando la temperatura baja, de nuevo la reacción del bulbo termostática provoca entonces la abertura de los contactos.

Al igual que los bulbos de las válvulas de expansión termostáticas, los bulbos de los termostatos pueden estar cargados de tres formas diferentes: 

carga de vapor saturado/liquido;



carga de vapor (carga limitada). El bulbo debe ser el elemento más frío;



carga adsorbente. No es necesario que el bulbo sea el elemento más frío.

Las ventajas e inconvenientes de cada tipo de carga son similares a los que ya han sido citados para los bulbos de las válvulas de expansión termostáticas. La carga utilizada es función de las temperaturas debiendo estar reguladas por el termostato y considerarse el punto de condensación del fluido. En el interior del bulbo es donde debe condensarse el fluido de la carga. Por consiguiente, éste debe ser el punto más frío del elemento motor. Si, en casos particulares, el bulbo está colocado bajo una temperatura más elevada que el elemento motor, deberá entonces utilizarse un termostato con carga adsorbente o del tipo de ambiente.

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Termostatos electrónicos. En este tipo de termostatos el control de las diferentes temperaturas se realiza por medio de sondas que pueden tener un coeficiente térmico positivo (PTC) ó negativo (NTC), instaladas en unos puntos concretos según su cometido. Su principal característica es que varía su resistencia en relación a la temperatura que detectan, dicho valor es mandado a un módulo electrónico para que actúe según su valor. Normalmente integran más funciones y tienen más prestaciones que el termostato mecánico. Pueden controlar más variables en el circuito como: funcionamiento del compresor, principio y final del desescarche, señalización de alarma, el retardo de los ventiladores, temperaturas de consigna y ambiente interior, etc.

Aplicaciones: Para unidades de frío o calor, desescarche por paro de compresor. Con salida simple conmutada (SPDT)

EC 312AL: Controlador electrónico para unidades de frío y de calor con desescarche forzado por inversión de ciclo o resistencia eléctrica o función completa de alarma.

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Regulación del termostato Dado el gran número de termostatos de construcción diferente que se utilizan en refrigeración, resulta imposible tratar con el detalle debido la operación de regulación. Solamente podemos dar indicaciones de orden general susceptibles para ayudar en esta operación. Debe saberse que la regulación de la diferencia entre los puntos de conexión y desconexión puede modificar uno de los puntos ya ajustados. Según la regulación del diferencial modifique el primero o el segundo de estos dos puntos, el termostato es considerado: de parada constante. de puesta en marcha constante. El primer reglaje consiste, pues, en determinar el punto constante. Supongamos que tenemos un termostato de parada constante, que generalmente es el más utilizado. Se procederá de la siguiente manera: se pone la instalación en marcha con la manecilla o botón de regulación hasta el fondo de su carrera. Este botón hace variar la tensión del resorte antagonista del elemento motor (si se trata de un termostato con tensión de vapor) donde desplaza el eje que soporta el bimetal (si el termostato es de este tipo). Se intercala un termómetro cerca del elemento sensible colocado en el ambiente o sobre la superficie en la que se desea regular la temperatura, o sea: en el aire que se halla en movimiento, sobre el evaporador o dentro del líquido según se trate de un termostato del tipo de ambiente, de evaporador o de líquido. Cuando la temperatura ha descendido hasta el punto deseado, se desconecta el circuito eléctrico girando despacio el botón de regulación hacia atrás (es decir, volviendo al punto de arranque). El punto de ruptura se fija así de acuerdo con la temperatura. Entonces hace falta regular el diferencial que determinará el punto de conexión. Esta regulación se obtiene por procedimientos distintos según los aparatos: 

por un encaje que haga variar la posición de la pieza con contactos móviles;



o bien, de un encaje variable con un pequeño resorte auxiliar que se añade al resorte antagonista del elemento motor, etc.

Una vez determinados los dos puntos en el termostato, es necesario efectuar el control del mismo durante varios ciclos ya que puede ser posible que la reducción de temperatura en el conjunto del aparato aporte una ligera modificación del primer reglaje efectuado en «caliente».

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Ajuste (Termostato con rearme automático) Ajústelo siempre a la temperatura más elevada de la escala de regulación. Luego ajuste el diferencial en la escala DIFF. El ajuste de temperatura de la escala de regulación corresponderá entonces a la temperatura a la que el compresor de refrigeración arrancará al aumentar la temperatura. El compresor se parará cuando la temperatura coincida con el valor fijado en la escala DIFF. Para realizar el preajuste de los termostatos cargados con vapor, deberán utilizarse las curvas del gráfico que se muestran en la hoja de instrucciones. Si el compresor no se para cuando esté ajustado para parar a bajas temperaturas: Compruebe si el diferencial se ha ajustado a un valor demasiado elevado. Termostatos con rearme de máxima: Ajustar la temperatura más elevada = temperatura de parada de la escala de regulación. El ajuste del diferencial es fijo. Termostato con rearme de mínima: Ajustar la temperatura más baja = temperatura de parada de la escala de rangos. El ajuste del diferencial es fijo. Cuando la temperatura que circunda al sensor del termostato haya alcanzado el ajuste del diferencial, podrá volver a arrancar el sistema pulsando el botón Reset (Rearme). Cuando la temperatura del sensor del termostato coincida con el ajuste del diferencial podrá volver a arrancar el sistema pulsando el botón Reset (Rearme). Ejemplo de ajuste La temperatura de la cámara congeladora debe estar controlada por un termostato que cierre una válvula solenoide. El sistema es de vaciado previo del evaporador, y la parada se realiza por medio de un presostato de baja. En este caso, el presostato no puede ajustarse de modo que se desconecte a presiones inferiores a las necesarias. Al mismo tiempo, deberá conectarse a una presión que corresponda a la temperatura de conexión del termostato. Ejemplo: Cámara congeladora R 22 Temperatura en cámara: –20°C Temperatura de corte termostato: –20°C Temperatura conexión termostato:–15°C Presión de desconexión del presostato: 0.5 bar (–32°C) Presión de conexión del presostato: 2.0 bar (–15°C)

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Anomalías en el funcionamiento Los termostatos son elementos frágiles debido a la precisión que se exige en su funcionamiento. De todos modos, un termostato correctamente instalado puede funcionar durante mucho tiempo sin anomalías. Los incidentes que son comunes a todos los modelos de termostatos son la quema de los contactos motivada por los arcos de ruptura al desconectarse el circuito. En los termostatos del tipo de ambiente, las modificaciones alotrópicas de los metales que forman el bimetal disminuyen la sensibilidad de los mismos, mientras que en los termostatos del tipo de bulbo, la pérdida de carga del aparato es la anomalía más frecuente. En este caso, se impone el cambio de! elemento motor. La regulación por medio de termostato ofrece como ventaja garantizar la parada y arranque de la instalación a las temperaturas previamente fijadas, presenta en cambio el inconveniente de no poder asegurar el desescarche del evaporador ni la obtención de una humedad relativa constante.

Localización de averías

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Bibliografía Danfoss Notas del Instalador

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