El sobrecalentamiento adecuado puede proteger el compresor de daños

Las aplicaciones de refrigeración de baja temperatura a menudo experimentan escarcha en las líneas de succión, en la campana del extremo del compresor y/o en parte del cabezal del compresor. Cuando se alcanza la temperatura del punto de rocío del aire al entrar en contacto con la línea de succión fría, la campana del extremo del compresor o el cabezal del compresor, el vapor de agua en el aire se enfría por debajo de su temperatura de punto de rocío y se condensará en líquido. Cuando este líquido condensado alcance los 32°F, se congelará y se convertirá en escarcha. La escarcha es simplemente vapor de agua condensado o rocío que ha alcanzado los 32°F y se ha congelado.

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Una falacia que muchos técnicos de servicio creen es que si hay escarcha en la línea de succión del sistema, en la campana del extremo del compresor o en el cabezal del compresor, hay refrigerante líquido que llega al compresor. Todo lo que significa escarcha es que la línea de succión o el compresor están por debajo del punto de congelación y que la humedad en el aire ha alcanzado su temperatura de punto de rocío, se ha condensado y luego se ha congelado. Si los técnicos experimentan esto, no hay necesidad de alarmarse, siempre y cuando haya un sobrecalentamiento adecuado en el compresor que lo proteja de inundaciones o golpes de líquido.

La inundación es refrigerante líquido que regresa al cárter del compresor durante un ciclo de funcionamiento. El slugging es refrigerante líquido o aceite que realmente ingresa a los cilindros del compresor y/o al sistema de válvulas y es bombeado por el compresor. Para que se produzca una inundación o un golpe, el compresor no debe experimentar sobrecalentamiento. En otras palabras, la temperatura que ingresa al compresor sería la misma que la temperatura del evaporador. Esto indicaría que no hubo sobrecalentamiento del compresor y que estaba ingresando refrigerante líquido al compresor. En cualquier escenario, ya sea que el sistema tenga o no sobrecalentamiento del compresor, la línea de succión, la campana final y/o el cabezal del compresor aún estarían helados. Por eso es de suma importancia que los técnicos de servicio midan el sobrecalentamiento tanto en el evaporador como en el compresor para asegurarse de que el compresor esté protegido contra inundaciones y/o golpes.

Uno de los peores enemigos de un compresor es el refrigerante líquido, porque los líquidos no se pueden comprimir. Los compresores de refrigeración y aire acondicionado son compresores de vapor, lo que significa que están diseñados para comprimir vapor de refrigerante, no refrigerante líquido. A menudo se hace referencia al compresor como el corazón del sistema de refrigeración. Sin el compresor como bomba de vapor de refrigerante, el refrigerante no podría llegar a otros componentes del sistema para realizar sus funciones de transferencia de calor.

Un compresor alternativo, junto con muchos otros tipos de compresores, no puede soportar la entrada de refrigerante líquido. Se producirán daños mecánicos graves en la estructura de la válvula del compresor y en el tren de transmisión cuando el refrigerante líquido ingrese a los cilindros o a la campana del extremo del compresor. Si el refrigerante líquido no daña directamente las estructuras de las válvulas, causará daños indirectos a los componentes internos del compresor cuando diluya el aceite del cárter y degrade su lubricidad.

Es importante que los técnicos de servicio comprendan la diferencia entre los compresores enfriados por gas de succión y los enfriados por aire. En un compresor enfriado por aire, el gas de retorno de succión no pasa por los devanados del compresor; el gas de retorno simplemente ingresa al compresor a través de la válvula de servicio de succión en el costado del compresor. Este gas ingresa a la válvula de succión y a los cilindros de inmediato sin ver ninguna otra fuente de calor. Si hay algún líquido (refrigerante o aceite) atrapado en este gas de succión, las válvulas y/o los pistones/vástagos pueden sufrir daños graves.

Este no es el caso de los compresores enfriados por gas refrigerante, donde el refrigerante líquido que regresa al compresor debe pasar primero alrededor o a través de los devanados del motor. Existe una buena posibilidad de que los devanados produzcan suficiente calor para vaporizar cualquier refrigerante líquido antes de que sea aspirado a través de las cavidades de succión hacia las estructuras de las válvulas. El refrigerante debe viajar muy cerca de los devanados del motor antes de fluir cuesta arriba y entrar en las estructuras de válvulas y cilindros del compresor.

La única forma en que un técnico de servicio puede saber si el refrigerante líquido regresa al compresor es midiendo el recalentamiento del compresor. Esto se puede lograr tomando la presión de evaporación con un manómetro y convirtiéndola a una temperatura con una tabla de presión/temperatura. Luego, con un termómetro o termistor, mida la temperatura de entrada del compresor en la línea de succión a aproximadamente 6 pulgadas de la entrada del compresor. La temperatura de entrada del compresor siempre debe ser más cálida que la temperatura de evaporación; si está a la misma temperatura o más frío, hay refrigerante líquido presente en el compresor.

Para calcular el sobrecalentamiento del compresor, reste la temperatura de evaporación de la temperatura de entrada del compresor: Temperatura de entrada del compresor - Temperatura de evaporación = Sobrecalentamiento del compresor

Por ejemplo, un sistema R-134a tiene una presión del lado bajo en el compresor de 20 psig o 23 °F (consulte una tabla de relación presión/temperatura del R-134a). La temperatura medida de entrada del compresor es de 50°F.

Cálculo de sobrecalentamiento total: 50 °F (temperatura medida del compresor) - 23 °F (temperatura de saturación) = 27 °F (sobrecalentamiento total)

En este ejemplo, el recalentamiento total es 27°F. Es posible tener una TXV que se ajuste para controlar el sobrecalentamiento en el serpentín (sobrecalentamiento del evaporador) y aún devolver refrigerante líquido al compresor en ciertas condiciones de carga baja. Si es así, se deben encontrar y corregir las condiciones que causan el retorno de refrigerante.

Se recomienda que todos los sistemas de refrigeración controlados por TXV tengan algo de sobrecalentamiento del compresor para garantizar que el compresor no vea refrigerante líquido (inundación o golpe) con cargas bajas del evaporador. Sin embargo, la TXV debe configurarse para mantener el sobrecalentamiento adecuado para el evaporador, no para el compresor. Y, al configurar el recalentamiento del evaporador en la TXV, asegúrese de que el sistema se haya estabilizado a la temperatura diseñada para el espacio refrigerado; de lo contrario, se leerán sobrecalentamientos sin sentido.

No espere que una TXV mantenga el sobrecalentamiento adecuado bajo altas cargas de calor del evaporador, porque en esta circunstancia, las lecturas de sobrecalentamiento del evaporador seguramente serán altas. Nuevamente, es de suma importancia esperar siempre a que el sistema baje a la temperatura de diseño del espacio refrigerado antes de tomar una lectura de sobrecalentamiento del evaporador.

Otro enemigo de un compresor son los vapores de refrigerante muy densos que ingresan al compresor. A veces estos vapores son tan densos que requieren enormes cantidades de energía y trabajo para comprimirse. Cuanto más densos son los vapores, más masa contienen. Demasiado caudal másico a menudo puede sobrecargar y estresar el motor del compresor, provocando consumos de amperaje elevados y condiciones de sobrecalentamiento. A menudo, si la situación es grave, el circuito del motor eléctrico del compresor se abrirá eléctricamente por una de sus sobrecargas internas y/o externas.

Para garantizar que no entre refrigerante líquido ni vapor de refrigerante demasiado denso en el compresor, se debe establecer la cantidad adecuada de sobrecalentamiento en la TXV. Este sobrecalentamiento se conoce como sobrecalentamiento del evaporador. La cantidad adecuada de sobrecalentamiento del evaporador garantiza que el compresor no experimente la entrada de refrigerante líquido ni vapores de refrigerante muy densos. La cantidad adecuada de sobrecalentamiento del evaporador también lo mantiene activo con refrigerante de cambio de fase.

La cantidad de sobrecalentamiento del evaporador que se requiere para una determinada aplicación variará. Las aplicaciones de temperatura más baja generalmente utilizan recalentamientos del evaporador más bajos que las aplicaciones de temperatura media y alta. La razón es que en aplicaciones de baja temperatura, el evaporador debe mantenerse activo en la mayor parte posible del serpentín del evaporador. Esto asegura un alto efecto de refrigeración neto al llenar el evaporador tanto como sea posible con refrigerante de cambio de fase.

Siga siempre las pautas del fabricante para configurar el sobrecalentamiento del evaporador; sin embargo, en ausencia de datos del fabricante, se pueden seguir estas pautas para las configuraciones de sobrecalentamiento del evaporador:

Por ejemplo, en un sistema R-134a, la lectura de presión en la salida del evaporador es 25 psig o 29 °F (consulte la tabla de relación presión/temperatura del R-134a). La temperatura medida a la salida del evaporador es 35°F.

Cálculo del sobrecalentamiento del evaporador: 35 °F (temperatura de salida del evaporador) - 29 °F (temperatura de saturación) = 6 °F (sobrecalentamiento del evaporador)

Siempre habrá ocasiones en las que el evaporador experimente una carga de calor aligerada y la TXV pueda perder el control del sobrecalentamiento del evaporador debido a las limitaciones de la válvula y a la inestabilidad o problemas del sistema. Las TXV a menudo pierden el control del sobrecalentamiento del evaporador cuando las cargas de calor del evaporador son bajas, lo que puede deberse a lo siguiente:

Cada vez que el serpentín del evaporador ve una carga de calor menor a la que está diseñado para ver, un TXV puede perder el control y moverse. La caza no es más que la sobrealimentación de la válvula y luego la subalimentación en un intento de encontrarse a sí mismo. La caza ocurre durante períodos de desequilibrio del sistema (bajas cargas de calor) cuando las temperaturas y presiones se vuelven inestables. La TXV tiende a sobrealimentarse y a alimentarse insuficientemente en respuesta a estos valores que cambian rápidamente hasta que las condiciones del sistema se estabilizan y la TXV puede estabilizarse. Es esta condición de sobrealimentación la que daña los compresores. Un ajuste de sobrecalentamiento del evaporador demasiado bajo también hace que la TXV se mueva. Aquí es donde entra en juego el sobrecalentamiento total.

John Tomczyk es profesor emérito de HVACR de la Ferris State University, Big Rapids, Michigan, y coautor de Refrigeration & Air Conditioning Technology, publicado por Cengage Learning. Contáctelo en [email protected].