Refrigerante líquido en las instalaciones

REGISTRATE EN FOROFRIO

 

 

Refrigerante líquido en las instalaciones

Refrigerante líquido en las instalaciones de
refrigeración y aire acondicionado:
Efecto sobre el compresor y formas de prevención

El control inapropiado del refrigerante líquido en un aplicación particular es una de las principales anomalías que puede desencadenar la rotura prematura de un compresor en una instalación frigorífica. La presencia de “líquido” en el interior de un compresor se pone siempre en evidencia por la rotura de ciertos componentes internos tales como bielas, válvulas de aspiración o incluso juntas de culata. Sin embargo, el refrigerante líquido puede ser también el responsable de que en un compresor se produzcan otro tipo de averías que no siempre son correctamente asociadas con la presencia de dicho refrigerante. Suele ser una práctica habitual el relacionar cualquier fallo de un compresor por falta de lubricación (desgastes o gripado de componentes) con fallos en sus sistemas de engrase o con la pérdida de aceite en el cárter más que con la presencia en éste del refrigerante en estado líquido.


Un compresor es un dispositivo mecánico que ha sido diseñado exclusivamente para trabajar con una pequeña y determinada cantidad de refrigerante líquido. Fabricar un compresor capaz de manejar una cantidad superior requeriría, sobre todo, establecer un compromiso entre diferentes factores tales como las dimensiones, el peso, la eficiencia, el ruido y sobre todo el coste. Para cada compresor siempre existen unos valores límite relativos a la máxima cantidad de líquido que éste puede tratar, siendo dichos límites dependientes de factores tales como el volumen interior del cárter, la carga de aceite, el tipo de circuito e incluso las condiciones de funcionamiento.


El riesgo de que en una instalación aparezcan problemas relacionados con el líquido está ligado inexorablemente a las características de funcionamiento particulares de cada aplicación concreta y a los defectos o fallos que se puedan presentar en la misma. En lo relativo a este último apartado de defectos, éstos son tan sólo algunos de los más usuales:
•Carga excesiva de refrigerante.
•Evaporadores bloqueados de hielo.
•Filtros de aire del climatizador sucios u obstruidos.
•Ventilador del evaporador bloqueado.
•Tubos capilares o restrictores incorrectamente seleccionados.
•Selección o ajuste erróneo de la válvula de expansión.
•Migración del refrigerante durante los largos periodos de parada.


RELACIÓN ENTRE EL REFRIGERANTE Y EL ACEITE

Para analizar correctamente las causas del mal funcionamiento de una instalación y determinar con certeza si la misma está protegida apropiadamente o no, es esencial comprender cuál es la interrelación que existe entre el refrigerante y el aceite en un circuito frigorífico. En un compresor de refrigeración, el aceite y el refrigerante líquido se pueden mezclar en una proporción que depende fundamentalmente de las condiciones de presión y temperatura del recinto en el cual ambos componentes se encuentren almacenados. Igualmente, en un circuito frigorífico también existe siempre una pequeña cantidad de aceite que circula con el vapor refrigerante a través de la instalación sin que ambos elementos se mezclen aparentemente.
En este caso, el gas refrigerante es el responsable de “arrastrar” el aceite a través de las tuberías, siendo su velocidad el parámetro crítico que asegura que el aceite no se acumule en determinados puntos del sistema. En instalaciones con bajas temperaturas de evaporación, el riesgo de que el aceite se acumule y, por tanto, no retorne al compresor se recrudece, ya que la viscosidad de éste aumenta a medida que disminuye su temperatura.

Durante la parada de una instalación, dependiendo de la diferencia de temperatura que existe entre el compresor y el resto del sistema, siempre puede suceder que una pequeña cantidad de refrigerante en forma de vapor se desplace hasta el cárter del compresor y una vez allí condense en el interior del mismo. Este es un proceso que siempre se mantiene hasta que el aceite se satura completamente de refrigerante líquido.

Una de las características de la relación entre el refrigerante y el aceite viene determinada por el hecho de que entre ambos existe también una cierta atracción química, lo que explica que en ocasiones podamos constatar este fenómeno de migración aún cuando no exista una apreciable diferencia de presión que explique tal anomalía.

Cuando la presión de una mezcla saturada de refrigerante y de aceite disminuye súbitamente, tal y como ocurre en el cárter del compresor durante su arranque, la máxima cantidad de líquido refrigerante que dicho aceite puede absorber tiende a reducirse considerablemente. La evaporación brusca del excedente de refrigerante generado como consecuencia de esta alteración va a dar lugar a la formación de una espuma (mezcla aceite-gas) que al ser aspirada por el compresor puede favorecer la salida de aceite del mismo. Una situación extremadamente peligrosa que puede conducir al fallo prematuro del compresor, ya sea bien por la aparición de un golpe de líquido o por un defecto en la lubricación (el compresor se queda sin aceite).

Debemos considerar que no toda la espuma que puede aparecer en el cárter de un compresor es el resultado de un exceso de refrigerante líquido en el mismo. La natural agitación del aceite como consecuencia de la aspiración de la bomba de engrase también puede en ocasiones dar lugar a un fenómeno similar.

Normalmente, la presencia de una excesiva cantidad de refrigerante líquido en el cárter del compresor suele ser detectada por el presostato diferencial de aceite, debido principalmente a que existe una relación entre dicha presencia y la disminución de la presión del aceite a la salida de la bomba de engrase. Este hecho se explica por la restricción en el flujo de aceite que entra a la bomba como consecuencia de la evaporación del refrigerante a la entrada de la misma.

Es importante tener en cuenta que el refrigerante líquido en el interior del cárter de un compresor no sólo reduce el flujo de aceite en circulación a través de sus diferentes componentes mecánicos, sino que al mismo tiempo merma la capacidad de lubricación del propio aceite como consecuencia de la disminución de su viscosidad.

El disparo del presostato diferencial, cuando el nivel de la mezcla de refrigerante y aceite en el visor es el adecuado, es una situación anómala que aún hoy día sigue sorprendiendo a algunos técnicos de servicio, pero a la que conviene prestar una especial atención. La activación reiterada del presostato diferencial de aceite no es una maniobra que a corto plazo o de forma inmediata pueda dañar al compresor. En cambio, los cortos periodos de funcionamiento sin la lubricación correcta van a determinar los cojinetes del compresor o bien otros componentes que se desgasten prematuramente.

Los problemas con el refrigerante líquido se pueden manifestar de diferentes formas y por diferentes motivos. Analicemos a continuación algunas de las características más importantes de cada uno de ellos:


MIGRACIÓN DEL REFRIGERANTE

La migración es un término utilizado para describir el proceso por el cual el refrigerante líquido se acumula en el cárter de un compresor durante los largos períodos en los cuales éste permanece inactivo. Dicho fenómeno se suele poner de manifiesto sobre todo cuando la temperatura del compresor es inferior a la del evaporador, una condición que determina que se establezca una pequeña diferencia de presión y que, por lo tanto, desencadene que el refrigerante se desplace desde el lado más caliente a la parte más fría de la instalación.

Si bien es de esperar que la migración pudiera ser más acusada durante la estaciones más frías, es importante considerar que ésta puede suceder en cualquier época del año incluso a temperaturas más moderadas, especialmente en sistemas split de bomba de calor que estén provistas de largas líneas de refrigerante. La migración del refrigerante es un fenómeno que se pone de manifiesto siempre que una instalación se detiene y permanece en este estado durante varias horas, sobre todo como consecuencia de la natural atracción química que existe entre el refrigerante y el aceite anteriormente citada.

Un exceso de refrigerante líquido en el cárter puede ser el responsable de la aparición de golpes de líquido en el arranque de un compresor, con la consiguiente rotura de ciertos elementos mecánicos, o incluso, de que se evidencie el gripado del eje o cigüeñal del compresor.

Esta última avería no sólo estaría justificada por un defecto de lubricación, debida al menor caudal o viscosidad del aceite, sino que podría manifestarse también en el caso de que el refrigerante actuase como “agente de limpieza” eliminando el aceite que recubre la superficie de los cojinetes de dicho eje (el refrigerante líquido disuelve y arrastra el aceite).


RETORNO CONTINUO DE REFRIGERANTE LÍQUIDO

El funcionamiento errático de la válvula de expansión termostática o la rotura de un ventilador son causas que pueden originar que una cierta proporción de refrigerante líquido, al no haberse vaporizado completamente en el evaporador, llegue directamente al interior de un compresor.

Un retorno continuo de líquido al compresor puede producir un desgaste prematuro en sus partes móviles como consecuencia tanto de la “limpieza” del aceite de la superficie de dichos componentes como por efecto de la dilución (menor viscosidad y menor caudal de aceite en circulación). Los reiterados disparos del presostato diferencial así como la disminución del nivel de aceite en el cárter del compresor, podrían ser síntomas de la presencia incipiente de esta anomalía.

La activación del presostato diferencial tiene que ser considerada siempre por el técnico de servicio como una señal de advertencia que indica que el compresor ha operado sin la presión de aceite suficiente y que, en consecuencia, es necesario una rápida intervención para asegurar su corrección.


GOLPES DE LÍQUIDO

Generalmente se suele utilizar este término para describir la llegada de una gran cantidad de refrigerante líquido al interior del compresor, sobre todo a la zona donde tiene lugar la compresión.

Los golpes de líquido en un compresor se suelen manifestar por un fuerte ruido metálico acompañado generalmente por fuertes vibraciones.
Normalmente, este tipo de anomalía se suele evidenciar en el compresor con la presencia de ciertos componentes mecánicos completamente destruidos (válvulas, bielas y juntas en compresores de pistón y espirales en compresores Scroll). La existencia previa de fenómenos de migración de refrigerante es una de las causas más habituales que suelen poner de manifiesto la presencia de golpes de líquido en la fase de arranque de un compresor. Igualmente, la acumulación de refrigerante líquido en la línea de aspiración o el evaporador durante la parada de la instalación es otra de las causas que pueden determinar que, a la puesta en marcha del compresor, se produzca esta anomalía.



ACCIONES CORRECTORAS RECOMENDADAS

El riesgo potencial de que el refrigerante líquido llegue al compresor en cualquier instalación frigorífica es siempre proporcional a la cantidad de carga refrigerante que existe en la misma. En cualquier aplicación donde exista el riesgo de que se produzcan migraciones de refrigerante o problemas de retorno y golpes de líquido, es esencial aplicar alguna de las siguientes medidas correctoras.


MINIMIZAR LA CARGA DE REFRIGERANTE

La mejor manera de proteger siempre a un compresor frente a la presencia de refrigerante líquido es mantener la carga del sistema lo más baja posible. En este sentido, sería favorable utilizar pequeños diámetros de tubería en condensadores, evaporadores y líneas de conexión y seleccionar el recipiente de líquido lo más ajustado posible a las necesidades de la instalación.

La operación de carga del sistema es también un proceso en el cual se debe prestar una especial atención, ya que en determinadas situaciones ciertas anomalías pueden confundir al técnico instalador y conducir a un exceso de refrigerante. Este es el caso, por ejemplo, de la presencia de burbujas en el visor de líquido que pueden aparecer en instalaciones con líneas de pequeño diámetro y a bajas temperaturas de condensación.


PARADA POR BAJA

El mejor método y más fiable para controlar el flujo de refrigerante líquido durante los períodos de parada de un compresor es aplicar lo que se conoce como un ciclo de “parada por baja”. Básicamente, dicho ciclo consiste, en primer lugar, en cerrar una válvula solenoide situada en la línea de líquido y a continuación desplazar el refrigerante del evaporador y la línea de aspiración hasta el condensador y recipiente.

De esta forma la carga del refrigerante quedaría confinada evitando así la migración del refrigerante al cárter del compresor. La disminución rápida de la presión que se produce en el cárter del compresor durante la parada por baja es uno de los principales inconvenientes que se suele asociar a este método de control. Si dicha presión finalmente alcanzase un valor lo suficientemente bajo, ello podría provocar que el aceite se espumase favoreciendo así la salida de éste del compresor o la aparición de golpes de líquido. Para minimizar este efecto, siempre será recomendable regular el punto de consigna del presostato de baja a un valor que se encuentre lo más próximo posible a la menor presión de aspiración prevista durante el funcionamiento de la máquina. Aunque la parada por baja se considera como la mejor protección posible contra el fenómeno de la migración del refrigerante, debemos considerar que esta solución no protege frente a situaciones de retorno o golpes de líquido. En estas situaciones es más recomendable el uso de un separador de aspiración.



RESISTENCIAS DE CÁRTER

En ocasiones, debido principalmente a los costes o las preferencias del cliente, la parada por baja no siempre es la solución más apropiada para hacer frente a la temida migración del refrigerante. Para ese tipo de instalaciones la única alternativa disponible consiste básicamente en el empleo de las denominadas resistencias de cárter. La función de una resistencia de cárter es la de mantener siempre el aceite en el compresor a una temperatura más elevada que la que corresponde a la parte más fría de la instalación. De esta forma, cualquier pequeña cantidad de refrigerante que pudiera llegar y condensarse en el cárter se vaporizaría rápidamente retornando de nuevo al circuito a través de la línea de aspiración.
Es importante tener en cuenta que en algunas zonas con temperaturas exteriores muy bajas, alrededor de -30º C, o en zonas en las que el compresor se encuentre expuesto a fuertes vientos, la potencia de la resistencia de cárter podría resultar insuficiente. En cualquier caso, nunca se debería hacer funcionar un compresor a menos que su resistencia de cárter hubiera sido conectada por lo menos cuatro horas antes del arranque. Esta práctica es especialmente recomendable cuando se pone por primera vez en marcha un compresor tras la carga de refrigerante de un sistema, dado que todo el aceite y una gran parte de la carga de refrigerante podrían encontrarse confinadas en el cárter del mismo.
Las resistencias de cárter son eficaces para combatir la migración del refrigerante si las condiciones exteriores no son demasiado severas, pero, al igual que la parada por baja, no pueden prevenir los problemas derivados de retornos o golpes de líquido.



SEPARADORES DE ASPIRACIÓN

En las instalaciones donde existe una gran probabilidad de que se produzcan retornos de líquido, siempre es aconsejable instalar un separador en la línea de aspiración. Básicamente, el separador es un recipiente que actúa como un almacén temporal del refrigerante líquido sin evaporar. Su principal misión es la de devolver dicho refrigerante junto con el aceite al compresor en una forma y cantidad que éste pueda tolerar. El separador de aspiración es especialmente recomendable en las siguientes aplicaciones:
- En bombas de calor donde la inversión de ciclo representa una situación en la cual se puede poner de manifiesto la existencia de retornos o golpes de líquido.
- En instalaciones de aire acondicionado que arrancan y paran frecuentemente situadas en zonas extremadamente cálidas. Este problema se hace especialmente evidente en aquellos sistemas provistos de condensadores de gran volumen interno y grandes cargas de refrigerante que utilizan tubos capilares o restrictotes como elementos de expansión En estas aplicaciones, durante la parada, al refrigerante, que se encuentra a alta temperatura en el condensador, le resulta relativamente fácil desplazarse hasta el cárter del compresor.
- Las instalaciones que emplean desescarche por gas caliente suelen ser una típica aplicación donde se suele, en ocasiones, evidenciar retornos de líquido tanto al inicio como al final del ciclo de desescarche. - Aplicaciones como las enfriadoras, caracterizadas en ocasiones por bajos recalentamientos, o las cámaras y vitrinas de congelados, son también firmes candidatas a la existencia de retornos como consecuencia de un control del flujo de refrigerante líquido inapropiado.
- Los compresores de dos etapas, en los cuales el gas de aspiración entra directamente al pistón de la etapa de baja sin pasar a través del motor, son también una clásica aplicación que hace extremadamente recomendable utilizar un separador para proteger al compresor de golpes de líquido.
- En las aplicaciones de transporte, donde los compresores pueden permanecer largos periodos inactivos. Puesto que cada sistema es diferente en lo que respecta a su volumen de refrigerante y características de control, instalar o no un separador es una decisión que depende única y exclusivamente de cada aplicación particular. En cualquier caso, la capacidad del separador siempre deberá ser lo suficientemente amplia como para retener la máxima cantidad de líquido que se pueda presentar en cualquier momento, una cantidad que, en determinadas condiciones, puede ser incluso superior al 50 por ciento de la carga total de la instalación.

REGISTRATE EN FOROFRIO