Fallas Más Comunes de su Sistema de Refrigeración y su Solución en Campo
Después de considerar todas las variables donde
intervienen lubricación y carga de refrigerantes, otro punto crucial en
la puesta en marcha de sistemas de refrigeración es el monitoreo del
compresor / evaporador.
Al arrancar un compresor Scroll debemos monitorear sus
presiones de succión y descarga, temperatura interior de la cámara,
amperajes y sobre todo el sobrecalentamiento o superheat del evaporador
y/o compresor y si es necesario ajustarlo. Por tanto, tenemos que: el
consumo de amperaje del compresor real en campo deberá estar dentro de
70% a 80% del valor del RLA (amperaje a plena carga).
Para ilustrar este caso, considerando una alimentación a
208-230/3/60 y consultando el catalogo de unidades condensadoras con
compresor Scroll como se citó previamente, observamos que la unidad en
cuestión lleva montado un compresor modelo ZF33K4E-TWC, mismo que
establece un valor de RLA 39.1 amperes. Bajo esta línea se recomienda
un consumo en campo de entre 27.0 a 31.0 amperes en el compresor.
Referente a las presiones de operación, es importante saber
cuáles son los mejores valores de presión de operación en un sistema de
refrigeración.
| Temp. Evap. = Temp. Interior Deseada – 5.55°C |
°C |
| Temp. Evap. = -24.0 °C – 5.55 °C = – 29.55 °C (-20.0 °F) |
°F |
Es posible conocer la presión de succión de operación en base
a la temperatura de operación de nuestra cámara frigorífica de acuerdo
a la siguiente fórmula:
Con ayuda de las tablas que establecen relaciones presión –
temperatura, podemos ubicar qué presión le corresponde a determinada
temperatura de evaporación también conocida como temperatura de
saturación de succión.
| TABLA TEMPERATURA-PRESION |
| VALORES EN ROJO=VACIO |
| VALORES EN AZUL=PRESION DE VAPOR (PSIG)/ PRESION DE LIQUIDO (PSIG) |
| ºC |
ºF |
R-12 |
R-22 |
R-502 |
R-134a |
AZ-50
(R-507)
|
HP-62
(R-404A)
|
| -45.6 |
-50 |
15.4 |
6.2 |
0.2 |
18.4 |
0.8 |
0.0 |
| -44.4 |
-48 |
14.6 |
4.8 |
0.7 |
17.7 |
1.7 |
0.8 |
| -43.3 |
-46 |
13.8 |
3.4 |
1.5 |
17.0 |
2.6 |
1.6 |
| -42.2 |
-44 |
12.9 |
2.0 |
2.3 |
16.2 |
3.5 |
2.5 |
| -41.1 |
-42 |
11.9 |
0.5 |
3.2 |
15.4 |
4.5 |
3.4 |
| -40.0 |
-40 |
11.0 |
0.5 |
4.1 |
14.5 |
5.5 |
5.5 |
| -38.9 |
-38 |
10.0 |
1.3 |
5.0 |
13.7 |
6.5 |
6.5 |
| -37.8 |
-36 |
8.9 |
2.2 |
6.0 |
12.8 |
7.6 |
7.5 |
| -36.7 |
-34 |
7.8 |
3.0 |
7.0 |
11.8 |
8.7 |
8.6 |
| -35.6 |
-32 |
6.7 |
4.0 |
8.1 |
10.8 |
9.9 |
9.7 |
| -34.4 |
-30 |
5.5 |
4.9 |
9.2 |
9.7 |
11.1 |
10.8 |
| -33.3 |
-28 |
4.3 |
5.9 |
10.3 |
8.6 |
12.4 |
12.0 |
| -32.2 |
-26 |
3.0 |
6.9 |
11.5 |
7.7 |
13.7 |
13.2 |
| -31.1 |
-24 |
1.6 |
7.9 |
12.7 |
6.2 |
15.0 |
14.5 |
| -30.0 |
-22 |
0.3 |
9.0 |
14.0 |
4.9 |
16.4 |
15.8 |
| -28.9 |
-20 |
0.6 |
10.1 |
15.3 |
3.6 |
17.8 |
17.1 |
| -27.8 |
-18 |
1.3 |
11.3 |
16.7 |
2.3 |
19.3 |
18.5 |
| -26.7 |
-16 |
2.1 |
12.5 |
18.1 |
0.8 |
20.9 |
20.0 |
-
De acuerdo a la tabla anterior y con datos de la temperatura
de evaporación de -29.55 °C y el refrigerante R-404a, obtenemos la
indicación donde la presión ideal para -30.0 °C corresponderá a las 15.8
libras. Una vez obtenido este valor, debemos restar las pérdidas de
presión en la succión de alrededor de 2.0 Psig, de esta manera, en
nuestro sistema tendremos una presión de succión en campo de
aproximadamente 13.8 Psig.
Sobrecalentamiento o Superheat
En el sector de refrigeración, especialmente hablando de
compresores/evaporadores es frecuente escuchar: “¿Sabes cuál es el valor
del superheat de tu sistema de refrigeración?” o “¿Qué es el
superheat?”
El superheat son los grados adicionales que adquiere el vapor
de salida sobre la temperatura de evaporación (temperatura de
succión), es decir, sobrecalentamiento, a partir de donde se terminó de
evaporar el refrigerante líquido.
Es sabido que en un buen sistema de refrigeración, dentro del
evaporador el refrigerante líquido se termina de evaporar en el último
retorno (codo) de salida del evaporador. Una vez terminada esta
evaporación los grados que gane el vapor de refrigerante entrará en el
rango de sobrecalentamiento.
Es
importante recordar que la presión de succión dependerá también de la
correcta selección de los diámetros de tuberías de succión y de la
distancia que exista entre evaporador y unidad condensadora y demás
accesorios colocados en la misma.
¿Qué tanto es prudente que se caliente este vapor de salida en el evaporador?
En general, el valor correcto de este parámetro para los sistemas de refrigeración viene dada de acuerdo a lo siguiente.
Para diferenciales de temperatura (DT) de diseño de
evaporación de 5.55°C (10.0°F), se recomienda un superheat de 3.33°C a
5.55°C (6.0 °F a 10.0 °F) para la mejor eficiencia de su sistema de
refrigeración. Para otros sistemas seleccionados con diferenciales de
temperatura (DT) de evaporación mayor, un buen valor de superheat es de
6.7 °C a 8.33 °C (12.0 °F a 15.0 °F).
Los DT de evaporación del orden de 5.55°C (10.0°F)
normalmente se emplean en sistemas de refrigeración donde las
condiciones ideales incluyen altas humedades relativas interiores que
hacen posible conservar productos tales como: carnes, frutas, verduras y
productos del mar, entre otros, con la ventaja de evitar que estos se
deshidraten. Por otra parte, DT mayores encuentran su aplicación ideal
en casos tales como: salas de corte y/o proceso, productos
farmacéuticos, cavas de vinos, y otros donde es común tener bajas
humedades relativas interiores.
Es importante recordar que el valor de la humedad relativa
interior dependerá no solo de los equipos de refrigeración sino también
de que el operador del equipo evite infiltraciones excesivas como es
el caso de aire exterior, condiciones climáticas y otras variables. De
no lograr controlar dichas infiltraciones y mantener la humedad en los
niveles requeridos sobrepasa una tarea difícil para hacerse
prácticamente imposible. Entonces tomando en consideración lo anterior,
es mejor pensar en utilizar un sistema de humidificación o
deshumidificación según los requerimientos de la aplicación en
cuestión.
Como hemos visto hasta este punto, no tener un adecuado
control y conocimiento de variables como el superheat, puede reflejarse
en graves problemas en el desempeño y funcionamiento de nuestro
equipo. Por ello, en la próxima entrega describiremos el método de
medición del superheat, mismo del que existen dos variables: el
relacionado al evaporador y aquel vinculado al compresor.
Superheat del evaporador
En el evaporador o comúnmente llamado “difusor”, el superheat
o sobrecalentamiento del equipo se mide mediante los procedimientos
que a continuación se describen:
1. Medir la temperatura en el bulbo sensor de la válvula de expansión o cerca de éste y tomar dicho registro.
2. Medir la presión de succión; algunos
evaporadores traen en su cabezal de succión una válvula pivote para
facilitar la medición de dicho valor de presión. En caso de que el
evaporador no tenga esta válvula, se recomienda medir la presión lo más
cerca de la conexión del igualador externo.
3. Con la ayuda de la tabla
presión-temperatura, la presión medida y el tipo de refrigerante usado
en su sistema de refrigeración se localiza la temperatura que le
corresponde a esta presión.
4. El superheat será el valor absoluto
resultante de la resta de la temperatura medida en el paso 1 menos la
temperatura de succión del paso 3.
De acuerdo con el ejemplo descrito, podemos decir que el
superheat es aceptable y por ello no es necesario seguir cargando
refrigerante al sistema. El valor del superheat anterior nos indica que
nuestro sistema esta ajustado correctamente, y garantizando la
adecuada operación del mismo.
Cuando el superheat se encuentra dentro de los valores
recomendados y el cristal mirilla de líquido se encuentre aún
burbujeando ya hay que cargar refrigerante al sistema; el burbujeo se
puede deber a alguna obstrucción en una tubería y/o filtro.
| Superheat en el evaporador |
 |
-
Superheat del compresor
Para medir el superheat del compresor, pueden seguirse los siguientes pasos:
1. Medir la presión de succión del compresor y tomar nota de ésta.
2. Con la ayuda de la tabla presión –
temperatura encontrar la temperatura de evaporación (temperatura de
succión) correspondiente a esta presión y de igual forma tomar nota.
3. Medir la temperatura sobre la tubería de
succión del compresor a una distancia de 15 a 25 centímetros (6 a 10
pulgadas) de la válvula de succión del compresor.
4. El sobrecalentamiento será el valor absoluto
del resultado de la resta de la temperatura del paso 3 menos la
temperatura del paso 2.
De acuerdo con este ejemplo ilustrativo de medición del
superheat en el compresor se puede deducir que el sistema tiene un
grave problema debido a que está muy por debajo del valor recomendado
(11°C) como mínimo. Lo más seguro es que de acuerdo al valor obtenido,
esté regresando el vapor refrigerante demasiado frío o en estado de
líquido lo cual es un serio problema para el compresor y que en caso de
no arreglarse puede generar fallas prematuras. Algunas de las
soluciones a este problema radican en la verificación de:
a. Tamaño de la válvula de expansión.
b. Revisar si la válvula es la adecuada para la aplicación. ¿Es de media o baja temperatura su válvula de expansión?
c. Carga de refrigerante.
d. Funcionamiento de los motores ventiladores del evaporador.
e. Colocación del bulbo sensor de la válvula de expansión.
f. Se encuentra aislado el bulbo sensor.
g. ¿En qué estado se encuentra el serpentín del evaporador? ¿Limpio o escarchado?
h. ¿Es adecuado el evaporador para el tamaño de su unidad condensadora y/o compresor?
Para terminar con el tema del superheat, recomendamos que su
monitoreo y/o ajuste se lleve a cabo cuando el sistema de refrigeración
se esté acercando a la temperatura de operación deseada y su cuarto
frío se encuentre ocupado al menos con 50 % de carga de producto.
De la mano con el superheat, también se debe de monitorear la
temperatura de la tubería de descarga del compresor, para así poder
evitar el desgaste prematuro del aceite lubricante y de partes internas
del mismo equipo. Por este motivo, las temperaturas de descarga deberán
estar de acuerdo a la siguiente recomendación:
Mida la temperatura sobre la tubería de descarga
del compresor a una distancia de 15 centímetros (6 pulgadas) de la
válvula de descarga del compresor.
| Esta temperatura refleja: |
| 107°C………………………………..Operación normal |
| 121°C………………………………..Peligro de falla |
| 135°C………………………………..Falla segura |
-
Con respecto a la presión de descarga, es importante saber
determinar la adecuada para el sistema de refrigeración. Para ello, nos
auxiliaremos con una formula empírica, basada en ahorro dentro del
sistema.
La presión de descarga se puede determinar incrementando un
diferencial de temperatura de condensación entre 6°C y 11°C (10°F a
20°F) a la temperatura del aire ambiente alrededor de este, la cual se
establece en la relación a la fórmula que a continuación se presenta:
Por ejemplo, tenemos que la temperatura ambiente de diseño
corresponde a 32°C (90°F). De acuerdo a esta temperatura y tomando en
consideración el máximo diferencial de temperatura de condensación que
puede llegar hasta 11°C tendremos una temperatura de condensación de:
Temp. Cond. = 32°C + 11°C = 43°C (110°F)
Con la ayuda de la tabla presión – temperatura y considerando
que el refrigerante usado es R-22, llega a una presión de condensación
máxima de 226.4 Psig (presión manométrica).
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