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ASÍ FUNCIONA
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ASÍ FUNCIONA ¡DESCUBRA CÓMO FUNCIONAN LAS COSAS! CIENCIA Y TECNOLOGÍA AL ALCANCE DE TODOS...
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ASÍ FUNCIONA EL FRIGORÍFICO (NEVERA) 4
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Texto, ilustraciones y fotos: José Antonio García Álvarez
SISTEMA ELÉCTRICO DEL FRIGORÍFICO
En    los    frigoríficos    que    funcionan    con    motocompresor,    el    motor eléctrico   que   emplean   es   del   tipo   de   inducción   con   rotor   de   jaula de   ardilla.   De   acuerdo   con   el   suministro   de   corriente   eléctrica   de cada   país,   se   fabrican   para   trabajar   específicamente   con   corriente alterna   de   220   volt   y   50   herz   en   unos,   o   110   volt   y   60   herz   en otros. Estos   motores   de   inducción   poseen   dos   bobinas   o   enrollados   de alambre   de   cobre   en   el   estator,   uno   para   el   instante   del   arranque   o puesta   en   marcha   (enrollado   de   arranque)   y   el   otro   que   el   motor   se mantenga   funcionando   después   de   arrancar   (enrollado   de   trabajo). Cuando    el    motor    se    energiza,    la    corriente    eléctrica    alterna comienza   a   circular   por   ambos   enrollados   a   la   vez   para   crear   un campo   magnético   giratorio   en   el   estator.   Este   campo   magnético induce,   a   su   vez,   otro   campo   magnético   en   el   rotor   de   jaula   de ardilla, que al combinarse hacen que éste comience a girar. Una   vez   que   el   rotor   alcanza   el   75%   de   su   velocidad,   el   enrollado de     arranque,     cuya     única     función     es     actuar     solamente     las fracciones   de   segundos   que   demora   el   rotor   en   comenzar   a   girar, se    desconecta    automáticamente    de    la    fuente    de    suministro eléctrico   con   la   ayuda   de   un   relé   de   corriente   en   unos   casos,   o   de un dispositivo de estado sólido o termistor PTC en otros. Cuando   un   motor   eléctrico   se   energiza   con   el   voltaje   especificado por   el   fabricante,   ya   sea   220   volt   o   110   volt,   comienza   a   circular   de inmediato   por   sus   enrollados   una   cantidad   de   corriente   mayor   que la   normal   de   trabajo   durante   las   fracciones   de   segundo   que   el   rotor demora   en   alcanzar   el   75%   de   las   revoluciones   normal   de   trabajo especificadas.   Esto   se   debe   a   que   en   el   momento   su   puesta   en marcha,   el   rotor   se   encuentra   parado   por   lo   que   es   necesario romper   su   inercia   para   que   pueda   comenzar   a   girar.   Esta   puesta en   marcha   requiere   aproximadamente   tres   veces   más   corriente que la normal de trabajo. MOTOR CON RELÉ DE CORRIENTE PARA EL ARRANQUE Una   vez   que   el   rotor   rompe   su   inercia   y   alcanza   el   75%   de   las revoluciones   normales   de   trabajo,   la   cantidad   de   corriente   que atraviesa   simultáneamente   el   enrollado   de   arranque   y   el   de   trabajo cae hasta llegar al nivel normal de consumo del motor. En   el   caso   de   los   motores   que   emplean   relé   de   corriente   para   el momento   de   la   puesta   en   marcha,   sus   contactos   se   encuentran siempre   cerrados   con   el   motor   detenido,   lo   que   permite   energizar momentáneamente   la   bobina   de   arranque   durante   las   fracciones de   segundo   que   demora   el   rotor   en   comenzar   a   girar.   Una   vez   que el   rotor   alcanza   el   75%   de   su   velocidad   de   rotación,   la   cantidad   de corriente   que   recorre   los   dos   enrollados   disminuye,   provocando que   el   relé   de   corriente   se   desenergize   y   abra   los   contactos   que suministran   la   corriente   a   la   bobina   de   arranque   por   lo   que   ésta   se desconecta   del   resto   del   circuito   eléctrico. A   partir   de   ese   momento el motor con tinúa funcionando sólo con el enrollado de trabajo. A   la   izquierda   en   la   ilustración   se   puede   observar   que   el   relé   de corriente   tiene   sus   contactos   cerrados,   para   que   en   el   momento   de la   puesta   en   marcha   del   motor   permita   que   la   corriente   circule   por el     enrollado     de     arranque     (segundo     enrollado     derecha)     del motocompresor    (MC) .    El    capacitor,    conectado    en    serie    con    el enrollado   de   arranque   permite   que   el   rotor   comience   a   rotar   con más   suavidad.   A   la   derecha   se   puede   observar   la   situación   del motor   una   vez   que   el   rotor   adquiere   el   75%   de   su   velocidad.   El relé   de   corriente,   al   estabilizarse   el   flujo   de   corriente   eléctrica   al nivel    normal    de    trabajo    abre    los    contactos    y    desconecta    el enrollado   de   arranque   del   resto   del   circuito   (señalado   en   color gris). A   partir   de   ese   momento   sólo   en   enrollado   de   trabajo   (primer enrollado    izquierda)    se    mantiene    recibiendo    el    suministro    de corriente eléctrica. MOTOR CON DISPOSITIVO DE ESTADO SÓLIDO O TERMISTOR PTC PARA EL ARRANQUE En    sustitución    del    relé    de    corriente    para    el    arranque    de    los motores   eléctricos   de   inducción,   algunos   en   su   lugar   y   con   la misma    función    emplean    dispositivos    de    estado    sólido    como    el termistor   PTC   ( P ositive   T emperature   C oefficient    –   Coeficiente   de temperatura   positivo).   Este   dispositivo   constituye   una   resistencia cuyo   valor   óhmico   se   incrementa   con   el   aumento   de   temperatura, hasta   el   punto   de   convertirse   en   aislante   ofreciendo,   por   tanto,   una gran resistencia al paso de la corriente. En    el    momento    de    poner    en    marcha    el    motor    eléctrico,    el dispositivo   PTC   que   en   ese   momento   se   encuentra   a   temperatura ambiente    tiene    un    valor    óhmico    bajo    y    permite    el    paso    de    la corriente   que   atraviesa   el   enrollado   de   arranque.   Pero   al   aumentar la   cantidad   de   corriente   necesaria   para   romper   la   inercia   del   rotor   y que   comience   a   girar,   el   PTC   debido   al   incremento   anormal   de corriente    que    lo    atraviesa    se    recalienta,    su    resistencia    interna aumenta    y    al    convertirse    en    aislante    impide    que    la    corriente continúe   circulando   por   el   enrollado   de   arranque.   De   esa   manera el   enrollado   de   arranque   queda   desconectado   del   circuito   eléctrico, dejando que sólo el enrollado de trabajo reciba corriente. Estas   dos   formas   son   las   más   comunes   de   encontrar   en   el   sistema de   arranque   de   los   motores   eléctricos   acoplados   a   compresores de      refrigeración      (motocompresores),      que      se      encuentran encerrados   en   la   carcasa   metálica   de   la   unidad   sellada   de   los frigoríficos d omésticos. Motor    del    compresor    (MC)    previsto    para    el    arranque    con    un termistor   PTC.    En   la   ilustración   a   la   izquierda   se   puede   ver   el momento   en   que   al   poner   en   marcha   el   motor   el   PTC    permite   el paso   de   la   corriente   por   el   enrollado   de   arranque   (de   los   dos   el enrollado   de   la   derecha).   En   la   propia   ilustración,   a   la   derecha,   se puede    ver    que    una    vez    que    el    rotor    alcanza    el    75%    de    su velocidad    normal    de    trabajo,    el    aumento    de    corriente    que    se efectúa   al   poner   en   marcha   el   motor   calienta   el   termistor   PTC   y   la corriente   cesa   de   circular   por   la   parte   del   circuito   correspondiente al    enrollado    de    arranque.    Por    tanto,    sólo    queda    recibiendo co rriente el enrollado de trabajo. En    el    circuito    del    enrollado    de    arranque    existe    también    un capacitor   de   unos   80   microfaradios   de   capacidad,   denominado “capacitor   de   arranque”,   conectado   en   serie   con   ese   circuito.   Su función   es   facilitar   que   el   rotor   rompa   la   inercia   y   comience   a   girar con    menor    esfuerzo    durante    la    puesta    en    marcha    del    motor. CIRCUITO      ELÉCTRICO      DE      TRABAJO      TÍPICO      DE      UN FRIGORÍFICO MODERNO Esquema   representativo   de   un   circuito   eléctrico   de   trabajo   típico correspondiente     a     un     frigorífico     doméstico     “no     frost”     de descongelación     automática,     compuesto     por     los     siguientes elementos: 1.- Motor de inducción de corriente alterna. “1a”  representa el enrollado de trabajo y “1b” el enrollado de arranque. 2.- Termistor PTC que funciona solamente en el momento de arrancar el motor y después desconecta el enrollado de arranque “1b”. 3.- Capacitor de arranque. Proporciona que el rotor comience a girar suavemente. 4.- Protector térmico contra sobrecarga del motor. 5.- Termostato para el control de arranque y parada del motocompresor del frigorífico.   6.- Temporizador de deshielo (descongelación). (a) Posición   normal de trabajo. (b) Posición de deshielo.   7.- Termostato de deshielo (descongelación).   8.- Resistencia para el calentamiento de la bandeja de deshielo.   9.- Resistencia de deshielo o descongelación. 10.- Motor del ventilador del evaporador. 11.- Lámpara para la iluminación interior del frigorífico. 12.- Interruptor de doble tiro situado en la puerta del frigorífico. Con la puerta cerrada, el interruptor en la posición actual “c”  energiza solamente el motor del ventilador del evaporador (10). Cuando abrimos la puerta, el interruptor pasa a la posición “d”, y la lámpara (11) se energiza y se enciende. El ventilador (10) deja de funcionar hasta tanto la puerta se cierre de nuevo. “L”    (línea)   y   “N”    (neutro)   corresponden   a   los   contactos   por   donde se    conecta    el    motor    al    enchufe    de    suministro    doméstico    de corriente   eléctrica   alterna.   Ese   suministro   puede   ser   de   220   volt (como   en   los   países   europeos)   o   de   110   volt,   (como   en   la   mayoría de   los   países   de   América).   En   ambos   casos   las   tiendas   de   cada país    suministran    el    frigorífico    a    sus    clientes    para    la    tensión existente. “T”  es el contacto neutro o de protección a tierra.
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Texto, ilustraciones y fotos: José Antonio García Álvarez
SISTEMA ELÉCTRICO DEL FRIGORÍFICO
En   los   frigoríficos   que   funcionan   con   motocompresor,   el motor   eléctrico   que   emplean   es   del   tipo   de   inducción   con rotor   de   jaula   de   ardilla.   De   acuerdo   con   el   suministro   de corriente   eléctrica   de   cada   país,   se   fabrican   para   trabajar específicamente   con   corriente   alterna   de   220   volt   y   50   herz en unos, o 110 volt y 60 herz en otros. Estos     motores     de     inducción     poseen     dos     bobinas     o enrollados   de   alambre   de   cobre   en   el   estator,   uno   para   el instante   del   arranque   o   puesta   en   marcha   (enrollado   de arranque)   y   el   otro   que   el   motor   se   mantenga   funcionando después    de    arrancar    (enrollado    de    trabajo).    Cuando    el motor   se   energiza,   la   corriente   eléctrica   alterna   comienza   a circular    por    ambos    enrollados    a    la    vez    para    crear    un campo    magnético    giratorio    en    el    estator.    Este    campo magnético   induce,   a   su   vez,   otro   campo   magnético   en   el rotor   de   jaula   de   ardilla,   que   al   combinarse   hacen   que   éste comience a girar. Una   vez   que   el   rotor   alcanza   el   75%   de   su   velocidad,   el enrollado    de    arranque,    cuya    única    función    es    actuar solamente   las   fracciones   de   segundos   que   demora   el   rotor en   comenzar   a   girar,   se   desconecta   automáticamente   de   la fuente   de   suministro   eléctrico   con   la   ayuda   de   un   relé   de corriente   en   unos   casos,   o   de   un   dispositivo   de   estado sólido o termistor PTC en otros. Cuando    un    motor    eléctrico    se    energiza    con    el    voltaje especificado   por   el   fabricante,   ya   sea   220   volt   o   110   volt, comienza   a   circular   de   inmediato   por   sus   enrollados   una cantidad    de    corriente    mayor    que    la    normal    de    trabajo durante   las   fracciones   de   segundo   que   el   rotor   demora   en alcanzar    el    75%    de    las    revoluciones    normal    de    trabajo especificadas.    Esto    se    debe    a    que    en    el    momento    su puesta   en   marcha,   el   rotor   se   encuentra   parado   por   lo   que es   necesario   romper   su   inercia   para   que   pueda   comenzar a   girar.   Esta   puesta   en   marcha   requiere   aproximadamente tres veces más corriente que la normal de trabajo. MOTOR CON RELÉ DE CORRIENTE PARA EL ARRANQUE Una   vez   que   el   rotor   rompe   su   inercia   y   alcanza   el   75%   de las    revoluciones    normales    de    trabajo,    la    cantidad    de corriente   que   atraviesa   simultáneamente   el   enrollado   de arranque   y   el   de   trabajo   cae   hasta   llegar   al   nivel   normal   de consumo del motor. En   el   caso   de   los   motores   que   emplean   relé   de   corriente para   el   momento   de   la   puesta   en   marcha,   sus   contactos   se encuentran   siempre   cerrados   con   el   motor   detenido,   lo   que permite     energizar     momentáneamente     la     bobina     de arranque   durante   las   fracciones   de   segundo   que   demora   el rotor   en   comenzar   a   girar.   Una   vez   que   el   rotor   alcanza   el 75%   de   su   velocidad   de   rotación,   la   cantidad   de   corriente que   recorre   los   dos   enrollados   disminuye,   provocando   que el   relé   de   corriente   se   desenergize   y   abra   los   contactos que   suministran   la   corriente   a   la   bobina   de   arranque   por   lo que   ésta   se   desconecta   del   resto   del   circuito   eléctrico.   A partir   de   ese   momento   el   motor   continúa   funcionando   sólo con el e nrollado de trabajo. A   la   izquierda   en   la   ilustración   se   puede   observar   que   el relé   de   corriente   tiene   sus   contactos   cerrados,   para   que   en el   momento   de   la   puesta   en   marcha   del   motor   permita   que la   corriente   circule   por   el   enrollado   de   arranque   (segundo enrollado   derecha)   del   motocompresor   (MC).   El   capacitor, conectado   en   serie   con   el   enrollado   de   arranque   permite que    el    rotor    comience    a    rotar    con    más    suavidad.   A    la derecha   se   puede   observar   la   situación   del   motor   una   vez que   el   rotor   adquiere   el   75%   de   su   velocidad.   El   relé   de corriente,   al   estabilizarse   el   flujo   de   corriente   eléctrica   al nivel   normal   de   trabajo   abre   los   contactos   y   desconecta   el enrollado   de   arranque   del   resto   del   circuito   (señalado   en color   gris).   A   partir   de   ese   momento   sólo   en   enrollado   de trabajo   (primer   enrollado   izquierda)   se   mantiene   recibiendo el suministro de corriente eléctrica.
MOTOR CON DISPOSITIVO DE ESTADO SÓLIDO O TERMISTOR PTC PARA EL ARRANQUE En   sustitución   del   relé   de   corriente   para   el   arranque   de   los motores   eléctricos   de   inducción,   algunos   en   su   lugar   y   con la   misma   función   emplean   dispositivos   de   estado   sólido como   el   termistor   PTC   ( P ositive   T emperature   C oefficient   –    Coeficiente    de    temperatura    positivo).    Este    dispositivo constituye      una      resistencia      cuyo      valor      óhmico      se incrementa   con   el   aumento   de   temperatura,   hasta   el   punto de   convertirse   en   aislante   ofreciendo,   por   tanto,   una   gran resistencia al paso de la corriente. En   el   momento   de   poner   en   marcha   el   motor   eléctrico,   el dispositivo    PTC    que    en    ese    momento    se    encuentra    a temperatura   ambiente   tiene   un   valor   óhmico   bajo   y   permite el    paso    de    la    corriente    que    atraviesa    el    enrollado    de arranque.    Pero    al    aumentar    la    cantidad    de    corriente necesaria   para   romper   la   inercia   del   rotor   y   que   comience a   girar,   el   PTC   debido   al   incremento   anormal   de   corriente que    lo    atraviesa    se    recalienta,    su    resistencia    interna aumenta    y    al    convertirse    en    aislante    impide    que    la corriente   continúe   circulando   por   el   enrollado   de   arranque. De     esa     manera     el     enrollado     de     arranque     queda desconectado   del   circuito   eléctrico,   dejando   que   sólo   el enrollado de trabajo reciba corriente. Estas   dos   formas   son   las   más   comunes   de   encontrar   en   el sistema   de   arranque   de   los   motores   eléctricos   acoplados   a compresores   de   refrigeración   (motocompresores),   que   se encuentran   encerrados   en   la   carcasa   metálica   de   la   unidad sellada de los frigoríficos d omésticos. Motor   del   compresor   (MC)   previsto   para   el   arranque   con un   termistor   PTC.   En   la   ilustración   a   la   izquierda   se   puede ver   el   momento   en   que   al   poner   en   marcha   el   motor   el PTC   permite   el   paso   de   la   corriente   por   el   enrollado   de arranque   (de   los   dos   el   enrollado   de   la   derecha).   En   la propia   ilustración,   a   la   derecha,   se   puede   ver   que   una   vez que   el   rotor   alcanza   el   75%   de   su   velocidad   normal   de trabajo,   el   aumento   de   corriente   que   se   efectúa   al   poner   en marcha   el   motor   calienta   el   termistor   PTC   y   la   corriente cesa   de   circular   por   la   parte   del   circuito   correspondiente   al enrollado   de   arranque.   Por   tanto,   sólo   queda   recibiendo corriente el enrollado de trabajo. En el circuito del enrollado de arranque existe también un capacitor de unos 80 microfaradios de capacidad, denominado “capacitor de arranque”, conectado en serie con ese circuito. Su función es facilitar que el rotor rompa la inercia y comience a girar con menor esfuerzo durante la puesta en marcha del motor. CIRCUITO ELÉCTRICO DE TRABAJO TÍPICO DE UN FRIGORÍFICO MODERNO Esquema   representativo   de   un   circuito   eléctrico   de   trabajo típico   correspondiente   a   un   frigorífico   doméstico   “no   frost” de     descongelación     automática,     compuesto     por     los siguientes elementos: 1.- Motor de inducción de corriente alterna. “1a” representa el enrollado de trabajo y “1b” el enrollado de arranque. 2.- Termistor PTC que funciona solamente en el momento de arrancar el motor y después desconecta el enrollado de arranque “1b”. 3.- Capacitor de arranque. Proporciona que el rotor comience a girar suavemente. 4.- Protector térmico contra sobrecarga del motor. 5.- Termostato para el control de arranque y parada del motocompresor del frigorífico. 6.- Temporizador de deshielo (descongelación). (a)  Posición normal de trabajo. (b) Posición de deshielo. 7.- Termostato de deshielo (descongelación). 8.- Resistencia para el calentamiento de la bandeja de deshielo. 9.- Resistencia de deshielo o descongelación. 10.- Motor del ventilador del evaporador. 11.- Lámpara para la iluminación interior del frigorífico. 12.- Interruptor de doble tiro situado en la puerta del frigorífico. Con la puerta cerrada, el interruptor en la posición actual “c” energiza solamente el motor del ventilador del evaporador (10). Cuando abrimos la puerta, el interruptor pasa a la posición “d”, y la lámpara (11) se energiza y se enciende. El ventilador (10) deja de funcionar hasta tanto la puerta se cierre de nuevo. “L”    (línea)   y   “N”    (neutro)   corresponden   a   los   contactos por   donde   se   conecta   el   motor   al   enchufe   de   suministro doméstico    de    corriente    eléctrica    alterna.    Ese    suministro puede   ser   de   220   volt   (como   en   los   países   europeos)   o   de 110   volt,   (como   en   la   mayoría   de   los   países   de   América). En   ambos   casos   las   tiendas   de   cada   país   suministran   el frigorífico   a   sus   clientes   para   la   tensión   existente.   “T”    es   el contacto neutro o de protección a tierra.
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