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Refrigeración de tanques de almacenamiento

de leche a granelArtículo realizado por el Ing. Edgardo R. Kelen,

Gerente técnico de Emerson Climate Technologies para el Cono Sur.

La refrigeración de tanques de enfriamiento y almacenamien-to de leche en el campo, es por su característica considerada como un servicio pesado para el compresor de refrigeración.Si bien el rango de trabajo de la máquina está dentro del rango llamado de alta temperatura de evaporación, la ubica-ción del equipo, la calidad de la instalación del sistema y el trabajo ininterrumpido a lo largo de todo el año se comple-mentan para crear una serie de riesgos que no se encuentran frecuentemente en equipos de refrigeración comercial con-vencionales.

1. La carga frigorífica es extremadamente variable, desde le-che caliente entrando a un tanque vacío hasta un tanque lle-no con leche a una temperatura de entre 3 y 4°C a punto de ser trasvasada al vehículo de transporte. Como consecuencia tendremos una amplia variación en el requerimiento de su-ministro de refrigerante líquido al evaporador y consecuente-mente la posibilidad de sobrecargar el motor del compresor bajo ciertas condiciones de funcionamiento.

2. Las zonas rurales suelen tener un suministro de energía inadecuado que resulta en una baja tensión en los momentos de mayor demanda.

3. La operación del equipo se prolonga a lo largo de todo el año bajo condiciones extremas de altas y bajas temperaturas ambiente y rara vez la instalación ofrece la necesaria protec-ción para el equipo.

4. La mayor parte de los tanques modernos cuentan con eva-poradores construidos con pasajes estrechos que implican una alta velocidad de circulación del refrigerante, pero los viejos diseños frecuentemente traían problemas de aceite atrapado en el evaporador.

5. La instalación cerca del área de ordeña, expone al conden-sador a la presencia de heno, pelos, moscas y otras condicio-nes de suciedad inusuales en otro tipo de instalaciones.

6. Por la naturaleza del equipo, el sistema frigorífico debe habitualmente ser instalado y conectado en terreno. El per-sonal que realiza las instalaciones no siempre obtiene todo el apoyo necesario de fábrica y en vez de ser especialistas en refrigeración, suelen dedicar gran parte de su tiempo al man-tenimiento y reparación de otros equipos del predio.

7. El personal que opera el equipo está poco familiarizado con las reglas del arte de la refrigeración, y suele cometer errores desde el punto de vista operativo como cortar la llave

de alimentación general de los equipos entre ordeñas o cuan-do debe realizar el lavado del tanque.

Obviamente ante tantas fuentes potenciales de problemas, un compresor instalado en un equipo que sirva a un tanque de enfriamiento de leche a granel puede quedar expuesto a condiciones adversas muy severas si no se toman las medidas precautorias correctas en el diseño del sistema.

Los compresores semiherméticos, por su fortaleza, están in-dudablemente mejor adaptados para soportar períodos de abuso operativo, pero gracias a su menor costo inicial, los motocompresores herméticos se están aplicando cada vez con mayor frecuencia en este tipo de instalaciones.

Las siguientes recomendaciones de diseño, deberán conside-rarse en todo tanque de enfriamiento de leche a granel con expansión directa y son imperiosas en caso de utilizar moto-compresores herméticos para asegurar un desempeño y dura-bilidad satisfactoria del equipo.

Características eléctricas del compresor

Dada la posibilidad de una amplia variación de la tensión o voltaje de línea durante los picos de consumo y también en el período inmediatamente posterior a éstos, el motor del com-presor debe tener un rango de voltaje de operación acorde con las variaciones de tensión esperables.

En los motocompresores de la tabla, la última letra del código de identificación indica la tensión de trabajo del motor para las distintas frecuencias de la red.

CÓDIGO DE LA TENSIÓN DE TRABAJO MOTOCOMPRESORES COPELAND MONOFÁSICOS

50 Hz 60 Hz Código - 115 A - 230 B 220 a 240 265 J 200 a 240 - T 200 208 a 230 V 220 a 240 - Z

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Los motores de los motocompresores semiherméticos son muy flexibles pudiendo trabajar con voltajes desde un 10% más bajos que el menor voltaje indicado en la tabla, hasta un 10% de sobretensión con respecto al valor más alto indicado en la misma. En el caso de los motocompresores herméticos, estos rangos se transforman en –5% de la tensión más baja, a +10% de la más alta.

Los motocompresores orbitales, a diferencia de los semiher-méticos y herméticos alternativos, tienen un sentido único de giro. Esto no requiere de consideraciones especiales en el caso de motocompresores monofásicos, pero es de extrema importancia en el caso de motocompresores trifásicos. Para determinar si el sentido de giro de un motocompresor orbital trifásico es el correcto, deben conocerse las siguientes características.

• Un compresor girando en sentido inverso, es notablemente más ruidoso que si lo hace en el sentido correcto.

• El consumo eléctrico del motor será de aproximadamente la mitad del esperado.

• No habrá ninguna disminución de la presión de succión.

• No habrá incremento de la presión de descarga.

• El protector térmico del motor se disparará luego de aproxi-madamente 15 minutos de operar en estas condiciones.

Ubicación de la unidad condensadora

Estas unidades requieren un abundante caudal de aire para su operación satisfactoria. La unidad deberá estar protegida de las inclemencias climáticas (lluvia, nieve) y deberá con-tar con ventilación suficiente. Verificar que tanto la toma de aire fresco para el condensador, como la descarga de aire caliente de los forzadores del mismo, deberán tener un flujo sin interferencias ni restricciones, evitando la recirculación de aire caliente provocada por obstáculos o corrientes de aire prevalecientes.

Acumulador de succión

Debido a la variación de carga y de condiciones ambientales, el excesivo retorno de refrigerante líquido a la máquina, es una amenaza constante en equipos de enfriamiento de tan-ques de leche a granel. Un acumulador de succión generosa-mente dimensionado y que cuente con un sistema para lograr un efectivo retorno de aceite al compresor deberá instalarse en la línea de succión del compresor. El frecuente retorno de refrigerante líquido al compresor, afectará tanto a la lu-bricación de las partes mecánicas en movimiento como el aislamiento eléctrico del bobinado del motor.

Válvula de expansión con límite de presión

Para evitar el congelamiento de leche sobre las superficies de intercambio, la superficie del evaporador de un tanque bien diseñado, será la mayor posible que el diseño del tanque per-mita, de forma de lograr el menor diferencial de temperatura posible entre el producto y el refrigerante que se está evapo-rando, especialmente al final del proceso, cuando se llega a las condiciones ideales para la conservación del producto.

Esta condición de diseño nos da evaporadores con una enor-me capacidad de transferencia, que indefectiblemente provo-cará una peligrosa sobrecarga al motor del compresor cuando se comienza a introducir leche caliente en el tanque al inicio del proceso. Se pueden incluir en el sistema pre-enfriadores formados por intercambiadores con agua fría. Es peligroso arrancar el equipo de frío con antelación para contar con la inercia térmica de los materiales del tanque, si no se inicia pronto la carga de leche. Lo más efectivo y económico es instalar una válvula de expansión con capacidad de limitar la presión máxima de evaporación, con una calibración que caiga dentro de los límites de presión de trabajo del compre-sor que todos los fabricantes publican, para limitar la carga sobre el motor bajo condiciones extremas de operación. Otra alternativa es instalar una válvula reguladora de presión de cárter.

IMPORTANTE:

Se recomienda que la suma de los efectos dados por la cali-bración del sobrecalentamiento de la válvula de expansión, más la acción del acumulador de succión, sean tales que la temperatura del gas de retorno al compresor medida sobre la tubería de succión a no más de 15 cm de la válvula de servicio de aspiración de la máquina (lo que se denomina sobrecalentamiento total), sea de un mínimo de 8 °C y un máximo de 11 °C con respecto a la temperatura de saturación correspondiente a la presión de succión del compresor.

Calefactor de cárter

Como el compresor debe operar tanto en invierno como en verano, quedando expuesto a condiciones de baja tempera-tura ambiente, es imperativa la utilización de un calefactor de cárter para evitar la migración de refrigerante al cárter durante las paradas del equipo. Otra importante función pero no tan conocida, es que al mantener la temperatura del aceite, éste

CÓDIGO DE LA TENSIÓN DE TRABAJO MOTOCOMPRESORES COPELAND TRIFÁSICOS

50 Hz 60 Hz Código 200 a 220 208 a 230 C

380 a 420 460 D

500 575 E

200 y 380 a 400 208 a 230 y 460 K

380 a 420 - M

200 y 380 a 400 230 y 460 N

200 200 U

200 a 240 200 a 230 5

- 380 7

200 200 a 220 y 380 8

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permanece lo suficientemente fluído para asegurar una bue-na lubricación de la máquina durante el arranque en tiempo frío. En condiciones extremas de clima muy frío, temperatu-ras ambiente inferiores a los –15 °C, el aceite puede llegar a tornarse tan viscoso que compresores que no poseen bomba de aceite como los herméticos y ciertas marcas de semiher-méticos, pueden llegar a no desarrollar una suficiente circu-lación del lubricante. Se recomienda en estos casos, que el calefactor del cárter quede energizado en forma permanente, independientemente de si el compresor esté o no en marcha.

Accesorios de conexión rápida

Debido a que la instalación de los equipos es normalmente realizada por personal de servicio o instaladores de muy va-riable capacidad técnica y que pueden no tener una bomba de vacío adecuada o desconocer la técnica de evacuación correcta, es que recomendamos a los fabricantes de unidades de refrigeración para tanques de almacenamiento de leche a granel, que despachen sus productos precargados con re-frigerante y que sean interconectables mediante acoples de conexión rápida para garantizar un sistema libre de conta-minantes.

Parada del equipo con evacuado previo del evaporador

Operación conocida en la jerga como “Ciclo de bombeo” por su denominación en inglés “Pump Down”. Se recomien-da efectuar esta operación ante cada parada del compresor,

mediante la instalación de una válvula solenoide en la línea de líquido que cierre el flujo de refrigerante al evaporador, dejando que el compresor evacúe el refrigerante del mismo y finalmente se detenga por baja presión de succión. Esto pre-vendrá en gran manera la migración de refrigerante al cárter del compresor durante los períodos de parada, especialmen-te en tiempo frío. Para mayor efectividad de esta operación, debe tenerse sumo cuidado de no sobrecargar el equipo con refrigerante. La máxima carga de refrigerante que se le puede dar a un equipo es aquella que represente no más de un 80% de la capacidad total del tubo recibidor.

Operación en condiciones de baja temperatura ambiente

En cualquier región donde la temperatura ambiente en invier-no suela ser inferior a los 10 °C, y especialmente donde pue-da caer, aunque sea ocasionalmente por debajo de los 0°C, se debe instalar algún medio de control de la presión de con-densación para que la válvula de expansión pueda ejercer un control efectivo sobre el flujo de refrigerante al evaporador.

La característica del flujo de refrigerante a través de los dispo-sitivos de expansión mecánicos, como válvulas de expansión, tubos capilares o placas orificio, es proporcional a la caída de presión a través de los mismos. Debido a las bajas presiones de condensación en invierno, si no se prevee utilizar válvulas de expansión especiales, el flujo de refrigerante puede verse restringido al punto en que provoque una caída de la pre-sión de evaporación que a su vez traiga aparejados sucesi-vamente problemas como el congelamiento de la superficie

del evaporador, ciclado corto del compresor y finalmente un excesivo retorno de refrigerante al cárter. Si se utilizan vál-vulas de expansión diseñadas para trabajar con baja presión diferencial, estas por sus características son menos sensibles lo que aunado a la mayor capacidad frigorífica del refrige-rante subenfriado hace imprescindible el uso de dispositivos de protección adicionales como acumuladores de succión e intercambiadores de calor para evitar el excesivo retorno de refrigerante líquido al compresor.

Para mantener condiciones satisfactorias de operación, se pueden utilizar varios métodos de control de la presión de condensación, cada uno de los cuales presentará ventajas y desventajas respecto de los demás, que pasaremos a discutir.

1. Ubicar las unidades condensadoras en una sala de máqui-nas con control de la ventilación de la misma. Esto sólo es aplicable si hay varios equipos instalados y sólo se justifica en sitios donde la temperatura ambiente pueda caer por debajo de los –18 °C .

2. Reducción de la capacidad del condensador restringiendo la circulación de aire a través del mismo. Un control presos-tático de arranque y parada de los forzadores del condensa-dor es una solución efectiva, pero produce una rápida fluc-tuación de la presión de condensación que puede producir un comportamiento errático de la válvula de expansión. Por otra parte todos los compresores de refrigeración con la sola excepción de los compresores Scroll, necesitan a cualquier temperatura de operación, de una corriente de aire constante para ayudar a la disipación de calor de la máquina, lo que implica que al menos un ventilador debe quedar funcionan-do lo que restringe la capacidad de regulación. Por ello se recomienda utilizar condensadores con forzadores múltiples, idealmente tres o más, lo que se traduce en un mayor costo y sólo lo hace aplicable en regiones donde las variaciones de temperatura no sean muy severas. Un control sobre la velo-cidad de los forzadores resulta ser más efectivo, dado que la aparentemente mayor inversión inicial queda contrarrestada por la posibilidad de utilizar condensadores con menor can-tidad de forzadores.

3. Reducción de la capacidad del condensador mediante inundación parcial del mismo con refrigerante líquido. Im-plica un sistema de válvulas relativamente complejo para res-tringir la salida de refrigerante del condensador proveyendo simultáneamente un pasaje de gas de la descarga del com-presor directamente al recibidor para mantener una presión adecuada en el mismo. Este tipo de control ofrece una muy buena modulación y estabilidad de la presión, pero requiere de una carga adicional de refrigerante y un recibidor de ma-yor capacidad. La falta de refrigerante puede crear una con-dición indeseable de pasaje de gas caliente de la descarga del compresor directamente al sistema. Un recibidor de tamaño insuficiente puede impedir que se concrete efectivamente la operación del “Ciclo de bombeo” (“Pump Down”), que la carga adicional de refrigerante hace imprescindible para la integridad mecánica del compresor.

Filtro de succión

El procedimiento de soldadura de los evaporadores de acero inoxidable, trae como consecuencia la formación de partícu-

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las de forma cuasi esférica de metal de diferente tamaño pero generalmente muy pequeñas, que quedarán en los pasajes del gas refrigerante. Durante el funcionamiento del sistema, estas partículas llegarán hasta el compresor, tendiendo a alo-jarse entre las láminas y la caja de válvulas, dificultando e incluso impidiendo su cierre perfecto, o en otras partes móvi-les provocando un desgaste entre partes sometidas a fricción, o erosionando la aislación del bobinado del motor, siendo una frecuente causa de falla de compresores, sobre todo en equipos nuevos. Un filtro de succión puede proveer una ex-celente protección a un costo moderado y por lo tanto es muy recomendable instalarlo durante las primeras semanas de uso de la unidad. Si la caída de presión del filtro aumenta, se debe cambiar por uno nuevo. Si varias semanas después la caída de presión no aumente y al abrir y examinar el filtro, está limpio, se puede eliminar.

Filtro deshidratador

Como en cualquier otro sistema de refrigeración, se debe ins-talar un filtro deshidratador para mantener el sistema libre de humedad. Por su mayor efectividad, se recomiendan aque-llos que sean de tamiz molecular con carga de alúmina (máx 25%) y carbón activado para contribuir al control de acidez, ceras, y otros contaminantes.

Controles de alta y baja presión

Un presostato de baja es imprescindible para poder efectuar una parada del ciclo de bombeo, brindando además cierto grado de protección ante una pérdida de refrigerante.Un presostato de protección contra una alta presión de des-carga, protege al compresor en casos de ensuciamiento del condensador, falla de ventiladores, obstrucción accidental del flujo de aire al condensador, etc. Se recomienda utili-zar controles de reposición manual, ya que los presostatos de alta con reposición automática se convierten en un potencial de riesgo en sí mismos pudiendo provocar una condición de ciclado corto altamente perjudicial para el compresor, en el caso eventual de tener una presión de condensación excesi-vamente alta.

Separador de aceite

En sistemas simples formados básicamente por un evapo-rador, un compresor y un condensador como es el caso de los equipos de enfriamiento para tanques de leche a granel, la utilización de un separador de aceite no es deseable ni recomendable. En un sistema bien diseñado, con adecuada velocidad de refrigerante en todos los sectores del circuito, sin zonas muertas en el evaporador, respetando las reglas del arte en la instalación: seleccionando los diámetros correctos de cañerías y efectuando las mismas con las pendientes ade-cuadas, el aceite no tendrá ningún impedimento para retor-nar efectivamente al cárter del compresor.

Las recomendaciones listadas, no pueden por sí mismas ga-rantizar una operación libre de problemas, pero protegerán al compresor de los riesgos de operación más frecuentes en sistemas de refrigeración de tanques de leche a granel.

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Climaveneta:

Soluciones avanzadas de ahorro energético en grandes instalaciones

Artículo proporcionado por Klaus Grote HahnIngeniero Civil Mecánico UTFSM

Equipos Climaveneta Energyraiser con recuperacióndinámica de calor

A partir del nuevo código técnico de la edificación en Espa-ña, el ahorro energético se ha impuesto como un factor clave en el diseño y proyección de instalaciones.

Los equipos de aire acondicionado descargan grandes canti-dades de energía calorífica al ambiente que en la mayor parte de los casos se desperdicia.

Esta ponencia hace un análisis exhaustivo de las posibilida-des de la recuperación de energía en equipos de producción A/C y su posible utilización para la producción de ACS, ca-lentamiento de piscinas y otras aplicaciones.

Se realizarán varias simulaciones en distintos escenarios ex-poniendo sus ventajas e inconvenientes respecto a la solu-ción solar térmica, haciendo especial hincapié en los siguien-tes puntos.

• Menor coste de instalación• Menor coste de explotación• Menor impacto ambiental y reducción drástica de las emi-

siones indirectas de CO2.

También se comentará la cabida de la recuperación de ener-gía en el CTE y el nuevo RITE y la posibilidad de reducir o eliminar justificadamente la instalación de ACS solar con el consiguiente ahorro en el coste de la instalación.

Explicación energética de la recuperación de calor

Los equipos de climatización convenciona-les cuando funcionan en modo frío, descar-gan grandes cantidades de energía en forma de calor a la atmósfera.

Aunque algunos fabricantes se obstinen, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Gracias a un principio tan fun-damental de la termodinámica, podemos entender un equipo de aire acondicionado como un motor que mueve cantidades de calor de un punto a otro consumiendo un trabajo eléctrico.

El término coloquial “dar frío” realmente significa mover el calor excedente de la instalación al exterior gracias a un gasto eléctrico.

El gasto eléctrico es necesario, para invertir el movimiento natural del calor que tendería a fluir del foco más caliente (el exterior de la instalación) al foco más frío (la instalación).

Los equipos de última generación, son capaces de reutilizar el calor residual en un circuito independiente que se puede emplear en la producción de agua caliente sanitaria u otras aplicaciones como el calentamiento de piscinas, apoyo en la calefacción en instalaciones a 4 tubos, etc.

Siempre que los equipos tengan una demanda de frío, podrán recuperar en forma de calor la misma potencia frigorífica más un 20-30% aproximadamente.

El 20-30% es una estimación que proviene del consumo eléc-trico de los compresores, en el que influyen varios factores entre los que se pueden destacar las condiciones exteriores, la eficiencia del equipo y el grado de utilización del mismo.

Descripción del funcionamiento de una Energyraiser

Los equipos tipo Energyraiser, son capaces de gestionar de forma automática e independiente 2 circuitos hidráulicos, uno de agua fría y el otro de agua caliente.

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Siempre que se detecte una demanda simultanea de frío y calor, el sistema de control Energyraiser intentará aprovechar el ciclo de recuperación de calor generado en la producción de frío.

Por lo tanto, en instalaciones con demandas constantes de frío como procesos industriales o en instalaciones de clima a 4 tubos que puedan tener una demanda simultánea de frío y calor como hospitales, centros comerciales o edificios de oficinas, se producirán grandes cantidades de calor gratuito que se podrá reutilizar mediante el ciclo de recuperación.

En el gráfico siguiente, se pueden ver las curvas de demanda típicas de una gran instalación a 4 tubos. Dado que hay de-manda frigorífica durante todo el año será posible reciclar el calor residual del ciclo de frío para apoyar la calefacción y la producción de ACS.

De esta forma se puede tener un ahorro energético cercano al 30%.

En el caso anterior, el ahorro energético respecto a la solu-ción convencional con enfriadoras y calderas de alto rendi-miento es del 32%.

Un ahorro de 200.000€ anuales supone que con el ahorro obtenido durante 5 años, podríamos substituir todo el parque de máquinas, y en 10 años el ahorro acumulado es cercano a 1.000.000€.

A continuación se analizarán las diferentes situaciones que se pueden producir durante el funcionamiento automático de los equipos Energyraiser y cómo son resueltos por el sistema.

A) La demanda de Calor es mayor a la demanda de frío Cuando la demanda de calor es mayor a la demanda de

frio, no es suficiente con el calor de condensación para cubrir la demanda calorífica de la instalación. En este caso se completará la producción de calor con el ciclo de bomba de calor de uno de los compresores.

B) No hay demanda de calor La planta trabaja como una enfriadora convencional.

C) No hay demanda de frío La planta trabaja como una bomba de calor convencional.

D) La demanda de calor es igual a la demanda de frío Este caso se produce muy pocas veces durante el año

(a no ser que se haya estudiado la instalación para este propósito). La producción de calor de recuperación está equilibrada con la demanda de la instalación. La plan-ta apagará sus ventiladores y trabajará como un equipo agua-agua.

Equipos Climaveneta TECS con compresores de levitación magnética.

Principio de funcionamiento

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Al contrario de un compresor centrífugo convencional, los equipos TECS incorporan la última tecnología disponible en el mercado actualmente.

Las unidades TECS vienen equipadas con compresores de le-vitación magnéticos que no necesitan aceite ya que el rotor está levitando respecto al estator, al no haber fricciones de ningún tipo, el rendimiento a cargas parciales es muy alto, las vibraciones son prácticamente inexistentes y el nivel sonoro es mínimo.

Los compresores pueden trabajan desde 21.000 rev/min has-ta 48.000 rev/min controlados con un sistema DC inverter. Desde un punto de vista energético, esto les permite modular la potencia frigorífica del 10 al 100% de su potencia real per-mitiendo un ajuste exacto a las necesidades de instalación en cada momento.

El ajuste de potencia es casi instantáneo dada la baja masa de los compresores (aluminio) y los algoritmos PID incorporados en el control de última generación.

Rendimiento.

Cualquier compresor pierde rendimiento al reducir su car-ga dado que se mantienen las fricciones dinámicas entre sus componentes internos, en el caso de los compresores magné-ticos, el rendimiento aumenta a cargas parciales dado que no hay fricciones de ningún tipo.

Los equipos convencionales compensan la pérdida de rendi-miento del compresor a cargas parciales dado que las super-ficies de intercambio se mantienen constantes y por lo tanto aumenta su relación con la potencia generada.

En un equipo convencional, desde el 100% hasta el 40% de carga el rendimiento aumenta por el fenómeno de las super-ficies de intercambio sobredimensionadas, a cargas parciales por debajo del 40%, el rendimiento cae en picado ya que las fricciones que se producen en el compresor cobranimportancia respecto a la potencia total generada.

Esto no sucede con los compresores magnéticos donde el rendimiento continúa subiendo incluso a cargas parciales por debajo del 40%, ya que no hay fricciones internas de ningún tipo.

Estadísticamente está demostrado que los equipos trabajan el mayor número de horas por debajo del 50% de capacidad, lo

cual hace muy atractivo desde un punto de vista energético el compresor magnético.

Otro punto a destacar que no se toma en cuenta habitualmen-te, es la pérdida de rendimiento y potencia de los equipos a lo largo del tiempo. Este se produce fundamentalmente por la perdida progresiva de capacidad de intercambio de los inter-cambiadores por la incrustación de una película de aceite en su interior.

Este proceso es inevitable en equipos que utilizan aceite como lubricante y se estima una pérdida de rendimiento de un 8-10% cada 10 años.

Esto no sucede en los equipos magnéticos porque no utilizan aceite.

En instalaciones de uso intensivo con expectativas de vida prolongadas, este factor cobra especial importancia.

A continuación se muestran las curvas comparativas de ren-dimiento en el momento de adquisición y transcurridos 10 años de un centrífugo convencional, un centrífugo inverter de alto rendimiento y un equipo magnético.

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Como se puede apreciar en los gráficos anteriores, en el mo-mento de adquisición, por debajo del 50% de carga los equi-pos magnéticos son muy superiores incluso al equipo centrí-fugo de alto rendimiento inverter.

Una vez pasados 10 años, los equipos magnéticos son ener-géticamente superiores prácticamente durante todo el tiempo de utilización.

Fiabilidad

Desde el punto de vista de la fiabilidad de un sistema mecáni-co, es conocido que a mayor número de piezas en movimien-to y complejidad, mayor probabilidad de fallo del mismo.

En el caso del equipo magnético, sólo hay una pieza en mo-vimiento que es el rotor (que nunca llega a tocarse con otro componente en movimiento), en un centrifugo convencional hay: rodamientos, reductoras, sistemas auxiliares de control del nivel de aceite, etc.

El sistema inverter es de tipo DC a imán permanente de Neo-dimio, por lo tanto, es un motor sin escobillas (brushless). El no tener escobillas aumenta considerablemente el tiempo de vida del motor, esto no sucede con el sistema inverter de los centrífugos convencionales.

La ausencia de aceite evita la complejidad de los sistemas auxiliares de control del nivel que en el caso de los centrífu-gos convencionales tienen gran criticidad dado que utilizan evaporador inundado.

La ausencia de vibraciones y fricciones evidentemente tam-bién supone un punto a favor del sistema magnético redu-ciendo el desgaste por fatiga mecánica de todos los compo-nentes del mismo.

Los equipos magnéticos utilizan configuraciones con varios compresores, en el caso de mayor potencia hay 4 compreso-res trabajando en paralelo, los equipos centrífugos conven-cionales sólo tienen un compresor.

Intensidad de arranque

La intensidad de arranque en los equipos magnéticos es prác-ticamente despreciable gracias a la fricción nula en el mo-mento de iniciar la rotación por el sistema DC Inverter.

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Nivel sonoro

Como se ha podido ver en el gráfico anterior, las vibraciones transmitidas a forjados son mucho menores que las produ-cidas por un equipo convencional, por lo tanto, y en conse-cuencia, el nivel sonoro es también menor. Hay que destacar que el funcionamiento de los equipos magnéticos se produce entre 20.000 y 48.000 rev/min, por lo tanto, el ruido resul-tante es muy poco molesto dado que la mayor parte de la energía disipada en forma de sonido es a frecuencias, donde el oído humano tiene muy poca sensibilidad (por encima de los 20 kHz).

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En el período 1920 – 1930 se expanden las instalaciones y em-piezan a competir con los fluidos CFC que se consideraban como sustancias inofensivas y extremadamente estables.

Es preciso recordar que en esa época se ignoraba completamen-te las consecuencias que podrían tener las emisiones de CFC.

La publicidad alababa estas sustancias como “fluidos sin peli-gro” obteniendo un éxito enorme.

El Amoníaco ha sido cada vez menos utilizado, aunque ha sub-sistido sobre todo en las grandes instalaciones industriales, insta-ladas y mantenidas por técnicos altamente calificados, capaces de hacer frente a los inconvenientes.

Pero a pesar de todo, persiste como el mejor fluido frigorífico, calificable así desde el punto de vista económico y termodiná-mico .

A pesar de su “imagen de inocuidad”, el número de accidentes mortales en el ámbito del frío causados por los CFC es mucho mayor que los causados por el Amoníaco.

Los accidentes con CFC son debidos principalmente al hecho que son más pesados que el aire, acumulándose por ello al nivel del suelo en los sótanos y bodegas de los barcos. Las fugas son, además, difíciles de detectar ya que los CFC carecen de olor.

La eficacia energética es por lo tanto, uno de los aspectos más importantes del futuro del frío. Toda evolución estará ligada a la tecnología adquirida. El amoníaco podrá así jugar un papel mayor.

Tras los CFC, los HCFC, regulados por el Protocolo de Montreal, desaparecerán en un futuro próximo. El empleo de los HFC de-berá tener presente las restricciones relacionadas con el efecto invernadero y la utilización de mezclas zeotrópicas.

Los que son conscientes de todo esto y proponen soluciones originales tendrán una ventaja considerable. Esto es justamente por lo que el amoníaco tiene un futuro tan prometedor: no tiene incidencia sobre la capa de ozono ni sobre el recalentamiento del planeta.

El Amoníaco como refrigerante, comparado con los HCFC 22, HFC 134a y R404a.

La elección de un fluido frigorígeno debe resultar de un compro-miso entre gran número de propiedades, de las cuales algunas son contradictorias:

La creciente importanciay el lugar que siempre debió mantener

el amoníaco como refrigerante

Artículo proporcionado por Jorge Rebolledo Sánchez , quien lleva trabajando más de 35 años con este Refrigerante NH3

- Propiedades termodinámicas y de transmisión de calor, juegan un papel decisivo en la concepción, eficacia y rendimiento energético de las instalaciones.

- Propiedades fisicas, químicas, medioambientales y fisiológicas,

que determinan la elección de los materiales y las medidas que permiten garantizar la seguridad de los equipos y de las personas.

Asi pues, un buen refrigerante debe poseer, para limitar las di-mensiones y el coste de un compresor volumétrico (de embolo o de tornillo) una presión de vapor a la temperatura efectiva de evaporación, suficientemente elevada. Su temperatura crítica debe ser muy elevada para que la condensación de refrigerante se efectué siempre a una temperatura muy inferior a la del punto crítico.

Baja densidad del amoníaco – consecuencia para las instala-ciones

Cuanto más denso es el gas, más necesario es reducir su velo-cidad de circulación en las tuberías y orificios, a fin de limitar las pérdidas de carga a valores económicamente aceptables. La reducida densidad de los vapores de amoniaco permite in-crementar su velocidad en las tuberías y por tanto, reducir la importancia de las pérdidas de carga. Asimismo, se puede au-mentar la velocidad de estos vapores a nivel de las válvulas de los compresores de pistón o de los orificios de descarga de los compresores de tornillos.

Por otro lado, la transmisión de calor de un refrigerante durante la evaporación y la condensación, es tanto más reducida cuanto mayor sea la densidad del mismo. Ello es debido en parte a un espesor mayor de la lámina líquida, debido a la reducida ental-pía de evaporación. El amoniaco líquido se beneficia igualmente de una conductividad térmica mejor que la de los CFC líquidos.

Presión y temperatura crítica

Los hidrofluorcarbonos (HFC) presentan presiones críticas que van de 35 a 50 bar, mientras que la del amoníaco se eleva a 113 bar, lo que conduce a mejor utilización volumétrica de este, en la zona alta del campo de aplicación de la bomba de calor.

Las temperaturas críticas del amoníaco, del HCFC 22 , del HFC 134a y del R 404a son respectivamente 132,3 ºC; 96,2 ºC; 101,1 ºC y 72,1ºC.

Cuanto más próxima sea la temperatura de condensación a la temperatura crítica, menores son el coeficiente de eficiencia y la potencia frigorífica.

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Presión de saturación

En los sistemas frigoríficos son deseables presiones relativas positivas a fin de evitar entradas de aire. Las temperaturas por debajo de las cuales la presión de saturación es inferior a la pre-sión atmosférica son, respectivamente: -33,3ºC para el amonía-co; -40,8ºC para HCFC 22; -26,1ºC para HFC 134a y -46,6ºC para el R404a.

Dimensiones de las tuberías Se han comparado las potencias frigoríficas de secciones de as-piración de diámetros diferentes para un caudal que correspon-de a la misma variación de la temperatura de saturación. Se ha comprobado que a una sección de dimensiones dadas le corres-ponde una potencia frigorífica entre 2 a 3 veces mayor para el amoníaco que para el HCFC 22.

Las tuberías de los sistemas con amoníaco pueden por lo tanto, ser de diámetros menores y por consiguiente menos costosos, sin aumentar pérdidas de carga. Se puede asimismo, a iguales dimensiones, obtener con el amoníaco una pérdida de carga menor y de esta forma, trabajar a una temperatura de evapo-ración más elevada y a una temperatura de condensación más baja.

Potencia Frigorífica a -18ºC para la misma tubería de aspiración ( Kw ) (diámetro del tubo 100mm, t 1ºC para 30 mts )

HCFC 22 280 KwR 717 728 Kw

Comportamiento del amoníaco con los aceites

La función del aceite es asegurar la lubricación y la estanquei-dad.

El aceite se escapa inevitablemente del compresor junto con los vapores de descarga (cabe resaltar que en un compresor de tornillo, el caudal de aceite es mayor que en un compresor de pistón, pues en el primero el aceite se utiliza además en la refri-geración del compresor).

Lo refrigerantes fluorcarbonos y los aceites lubricante son más o menos miscibles según el fluido frigorígeno, el aceite, la tem-peratura y la presión.

El amoníaco no es practicablemente miscible con los aceites co-múnmente utilizados. Las instalaciones de compresión de amo-níaco necesitan, por lo tanto, un separador de aceite para recu-perar la mayor parte posible del aceite arrastrado en la descarga y retornarlo al compresor.

Con los aceites utilizados tradicionalmente en las instalaciones frigoríficas, que no son miscibles con el amoníaco, a pesar de la utilización de un separador, una parte del aceite es arrastrado a las tuberías donde se deposita y acumula poco a poco en las zonas de baja velocidad.

F&C

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Guía para diagnosticar fallas demotocompresores reciprocantes y

orbitales de refrigerantes halogenados

Artículo elaborado por Tomás Cané. Ingeniero Industrial, P.U.C.

Muchos motocompresores fallan debido a problemas en el sistema, que deben ser corregidos antes de repetir la falla. Las estadísticas muestran que un compresor nuevo que se instala en un sistema donde ya se dañó otro, falla con mayor fre-cuencia que los que van a sistemas nuevos. Esto puede ser por procedimientos inadecuados de instalación del recambio o probablemente, porque no se detectó la verdadera causa de la falla y no se corrigió el problema original. Al retirar un compresor fallado, el procedimiento correcto es abrir y examinar el viejo, antes de instalar el motocompresor nuevo. Suele suceder que el equipo original ha experimentado más de un tipo de problema durante su vida. La habilidad de un técnico consiste en saber reconocer cuál es la verdadera cau-sa de la falla, para corregirla, antes que se afecte al compresor de recambio. Esta guía contiene tablas que resumen las causas mecánicas de falla de compresores y las posibles soluciones a cada problema para asistir en la autopsia de compresores en forma estructurada y corregir el problema antes de hacer el recambio. Además se mencionan síntomas preventivos que si bien no se pueden observar haciendo una autopsia, entregan información relevante que permite afinar el diagnóstico. De-bido a diferencias constructivas entre distintas marcas, puede haber sutiles diferencias que no se pueden tratar en un artícu-lo de extensión limitada.

Las fortalezas y debilidades de los motocompresores depen-den de su construcción, por lo que hemos clasificado los síntomas según los distintos tipos de motocompresores (las características se resumen al final del artículo) y cada tipo se abreviará como sigue:

Compresor reciprocante semihermético enfriado por aire CAIRECompresor reciprocante semihermético enfriado por refrigerante CREFCompresor reciprocante hermético enfriado por refrigerante CWELDCompresor orbital hermético enfriado por refrigerante, ciqüeñal vertical ORBITALCompresor alternativo semi-hermético de doble etapa 2ETAPASEnfriados por refrigerante que incluye a: CREF, CWELD, ORBITAL, 2 ETAPAS ERTodos los tipos anteriores Todos

Los motocompresores de 2 etapas se comportan como enfria-dos por aire si se analizan las fallas de los cilindros dedicados a la primera etapa y como enfriados por refrigerante si se ana-lizan las fallas de los cilindros de la segunda etapa, por esto aparecen en dos grupos distintos.

Las principales causas de fallas mecánicas de los motocom-presores son cinco, están numeradas, luego a cada descrip-ción de la causa de falla le sigue una abreviación entre pa-réntesis, que se usará en el resto del texto para referirse a esa causa. Luego sigue una tabla de síntomas, con tres columnas. La primera columna tiene el tipo de motocompresor, la se-gunda columna los síntomas que producen el tipo de falla numerado, en ese tipo de motocompresor. La tercera colum-na tiene las causas y comentarios asociados. Cuando un sín-toma o comentario requiere mayores explicaciones, existen referencias a notas y conceptos comunes a los distintos tipos de falla, que se resumen en una tabla ubicada al final. Des-pués de la tabla con síntomas sigue una tabla con las posibles soluciones o correcciones al sistema para evitar esa causa de falla.

Si cualquiera de las fallas mencionadas aquí son la real cau-sa de falla del compresor y el motor eléctrico ha resultado quemado, es muy probable que en todos los casos que no existe acidez o limaduras metálicas que cortocircuitaron el motor, las protecciones eléctricas externas estén mal diseña-das, fallen o son de reposición automática y actuaron en for-ma repetida sin proteger realmente al motor eléctrico. Si las protecciones fallaron, hay que revisar el diseño y cambiarlas porque pueden haber llegado a su vida útil incluyendo los contactores que pueden haber resistido la corriente del rotor bloqueado del motor por tiempo excesivo, acortando su vida útil drásticamente.

1. El retorno de refrigerante líquido (RL)

Ocurre cuando el refrigerante en estado líquido pasa por la tubería de succión del sistema y llega hasta el compresor mientras está en funcionamiento.

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F&C

Articulo

Tipo

Todos

CAIREo2 ETAPAS

CREFO ER

Síntomas

Si tiene visor de aceite se observa espuma-do anormal. Los compresores de baja tem-peratura se cubren con más hielo o más duro de lo habitual. Compresores de alta temperatura condensan una cantidad de agua mayor que la habitual.

Pistones, cilindros, anillos y pasadores de láminas de succión gastados. Sin eviden-cias de recalentamiento. Puede haber otros daños (Nota R2). Los cilindros de baja pre-sión en motocompresores de doble etapa sufren el mismo problema.

En compresores con cigüeñal horizontal: bujes central y posterior gastados o atas-cados, rotor caído contra el estator, daño progresivo de mejor a peor desde la bomba de aceite (o colector de aceite si no tiene bomba) al buje posterior (más cercano a la tapa del motor).

Causa/Comentarios

El refrigerante en el cárter requiere absorber calor para eva-porarse. Este calor lo extrae de las paredes del compresor, bajando sensiblemente su temperatura. No se debe conside-rar el espumado como algo natural excepto en compresores con bombas de aceite o sistemas de lubricación gastados, los que no pueden considerarse normales y deberían ser cambiados.

El refrigerante saturado disminuye la viscosidad del aceite evitando que lubrique superficies con roce como la lámina contra el pasador que la sujeta. En mayor cantidad, “lava” el aceite de las paredes del cilindro durante la carrera de succión; produce desgaste durante la carrera de compresión. Las cantidades de refrigerante son pequeñas y no causan un golpe de líquido. El compresor pierde aceite más rápido de-bido a su baja viscosidad.

Además del “lavado” por dilución del aceite, el refrigerante bulle con el calor absorbido en el tren móvil, “soplando” el poco aceite que hay. Los bujes pueden atascarse al cigüe-ñal y producir desgaste hasta que el rotor se traba contra el estator en compresores con cigüeñal horizontal, si las pro-tecciones eléctricas externas no están bien dimensionadas, o no se atiende la señal de alarma externa y actúan en forma reiterada, se quemará el motor. Si tiene bomba de aceite,

F&C

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Tipo Síntomas Causa/Comentarios

CWELD

ORBITAL

TODOS

Con cigüeñal vertical: buje superior gastado o atascado. Puede producir golpe de líqui-do si llega exceso de aceite a los cilindros. Puede producir falla de lubricación por falta de aceite.

Con cigüeñal vertical: buje principal supe-rior gastado o atascado. Buje del manguito de descarga dañado (situado en la excéntri-ca superior del cigüeñal, es el último punto que se lubrica con el aceite que sube) Buje principal superior (ubicado debajo de la ex-céntrica superior) dañado o atascado. Buje principal inferior dañado pero con menor daño que los anteriores. Consumo alto. Ma-yor pérdida de aceite. Pérdida de compre-sión. No produce golpe de líquido debido a la adaptabilidad radial de las espirales (Nota AR).

Una variante de este problema ocurre cuan-do el refrigerante líquido lo aporta un sepa-rador de aceite que está en un ambiente frío o en la corriente de aire del condensador y condensa refrigerante, entregando una mezcla de aceite y refrigerante líquido di-rectamente al cárter del compresor. Se nota el espumado del cárter sólo cuando abre la válvula de flotador del separador de aceite.

puede producir ruido y gastarse. Se pueden iniciar reaccio-nes químicas porque los bujes al rojo descomponen el acei-te y refrigerante (Nota Q1). Los compresores pierden aceite en forma más acelerada por su baja viscosidad. Se produce viruta metálica debido al desgaste. Los presostatos diferen-ciales no detectan el problema porque la bomba levanta la presión de la mezcla a niveles normales. Se puede detectar midiendo el sobrecalentamiento (Nota S1) en la succión del compresor. Generalmente ocurre en la madrugada cuando hay bajas cargas térmicas. También ocurre al iniciar ciclos de deshielo por gas caliente.

Estos compresores elevan el aceite por efecto de la fuerza centrífuga desde la base del cigüeñal. La mezcla no lubrica y se observa daño progresivo que empeora desde abajo ha-cia arriba. El buje superior puede desgastarse y trabarse. El calor del motor puede hacer bullir el refrigerante del cárter, formando una espuma rica en aceite. Si esta espuma llega en cantidad suficiente a la succión en la parte superior del blo-que, puede producir golpe de líquido o trabado del cigüeñal por exceso de aceite en los cilindros. Puede perder mayor cantidad de aceite, por la menor viscosidad y mayor ingreso de aceite a los cilindros. Los compresores son sensibles al nivel de líquido en el cárter, usualmente cuentan con una válvula de acceso para purgar el exceso de aceite. Si el com-presor cuenta con un visor de aceite, el nivel adecuado está dentro del límite del visor. Nivel de ruido aumenta.

Elevan el aceite usando la fuerza centrífuga desde la base del cigüeñal pero sólo hay dos bujes principales y no tienen bielas, se daña el buje principal superior más que el buje inferior que está inmerso en la mezcla refrigerante-aceite. Sobre el buje principal superior está el buje del manguito de descarga que puede dañarse. El calor del motor hace bu-llir el refrigerante del cárter, formando una espuma rica en aceite favoreciendo la salida de aceite del compresor y per-diendo ciclos de compresión al separar las espirales, pero sin romper nada gracias a la adaptabilidad radial. Los bujes de este compresor tienen intersticios recubiertos de teflón, resisten más, pero también fallan por falta de lubricación.

Existen dos soluciones: 1) Aislar el cuerpo del separador de aceite evitando que la pared interior llegue a la temperatura de punto de rocío del refrigerante o 2) Conectando la salida de aceite del separador de aceite a la entrada del acumula-dor de succión. Desventajas: retarda un poco el retorno de aceite, puede facilitar el tapado del orificio de alimentación de aceite del separador y aumenta un poco el sobrecalen-tamiento del gas de retorno; ventajas: separa el refrigerante líquido del aceite antes de llegar al cárter y el aceite vuelve a menor temperatura al compresor.

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F&C

RL1

RL2

RL3

RL4

Mantener un sobrecalentamiento (Nota S1) adecuado en la succión del compresor. Se recomienda un mínimo de 10ºC para aplicaciones de baja temperatura. Pudiendo ser hasta 18ºC en aplicaciones de alta temperatura. Note que existe un compromiso porque al aumentar el sobrecalentamiento empeora la temperatura de descarga del compresor. (Ver 4.1, recalentamiento del motocompresor).

En aplicaciones con cambios bruscos de carga térmica, transporte refrigerado, bombas de calor, deshielo por gas caliente, con control de capacidad inyectando gas caliente, con válvulas de inyección de líquido para reducir el sobrecalentamiento, o con bajo sobrecalentamiento, se puede reducir el riesgo instalando un acumulador de suc-ción (separador de líquido), dimensionado para resistir la cantidad de refrigerante que pueda llegar al compresor, sin inundarse (normalmente 50% del refrigerante en el sistema).

Corregir TODAS las causas de bajas cargas térmicas, entre otras:a) Deshielo adecuado del evaporador evitando bloqueo por hielo.b) Instalar los evaporadores en lugares adecuados lejos de las entradas de aire caliente.c) Instalar antecámaras para túneles y cámaras de baja temperatura.d) Ventiladores del evaporador funcionando y en el sentido de giro adecuado.e) Evitar “cortocircuitos” de aire frío, el aire debe pasar por el producto y absorber calor. ESTIBAR LA CÁMARA

CORRECTAMENTE, dejando espacios para que el aire fluya alrededor del producto por al menos 3 caras. NO amontonar en “cerros”. Si el producto adopta la forma de la caja, verificar que queden ranuras para circular aire.

f) No encerrar producto caliente en envases aislantes.g) No entorpecer el tiro de aire del evaporador con producto delante de los ventiladores. El tiro de aire se abre

al alejarse del ventilador y el producto más alto, debiera estar cada vez más bajo al alejarse del ventilador.h) No poner producto tapando la toma de aire del evaporador. Se debe separar al menos un diámetro de aspa

de cualquier obstáculo.i) No instalar el evaporador muy cerca de una pared (mínima distancia un diámetro de aspa) tanto en la toma de

aire, como en la descarga. ¡Respetar las recomendaciones del fabricante! o tomar precauciones para asegurar carga térmica del evaporador.

j) Uso de deflectores en cámaras de dimensiones inadecuadas para el tiro del evaporador.k) Regulación adecuada de los controles. ¡Seguir las recomendaciones del fabricante!

Usar válvulas de expansión bien dimensionadas para la carga térmica, en casos que requieran un control amplio de capacidad es posible usar más de una válvula de expansión termostática. Usar válvulas de expansión con puerto balanceado para evitar control errático cuando varía la presión de condensación (Ej. Cuando cicla un ven-tilador). Usar válvulas de expansión electrónicas que se adaptan mejor a variaciones de carga térmica.

Soluciones de Retorno de Refrigerante Líquido (RL):

2. Las partidas inundadas (PI)

Ocurren cuando hay una mezcla de refrigerante en estado líquido y aceite en el cárter del compresor en el momento que comienza a funcionar. Si tiene un visor de aceite puede confundir al observador inexperto al mostrar una interfaz (ni-vel en el visor) entre el refrigerante que se asienta abajo por ser más denso y mezcla de refrigerante con aceite arriba. Al partir el compresor se produce un espumado violento porque se reduce la presión. El refrigerante líquido puede llegar por la succión en forma de líquido por (RL) hasta que el compre-sor para, puede venir cuando el sistema está detenido, por tuberías mal diseñadas que permiten que la condensación retorne al compresor, puede venir desde el condensador si no tiene un colector bien diseñado o puede producirse por el fenómeno de migración.

La migración ocurre por atracción química entre el aceite y el vapor de refrigerante que hace que el vapor ingrese al acei-te. Una vez atraído, la presión hidrostática y el enfriamiento del aceite favorecen la condensación del refrigerante en el aceite, hasta que la mezcla se satura. Una vez saturada el re-frigerante líquido se precipita debajo de la mezcla por ser de mayor densidad y el fenómeno continúa. Ocurre a cualquier temperatura, pero aumenta su velocidad mientras más frío esté el cárter y mientras mayor presión de vapor de refrige-rante exista. No es necesaria una diferencia de presión entre el evaporador y el cárter para producir migración.

F&C

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Tipo

CAIRE

CREF

CWELD

Síntomas

Daño aleatorio de bielas y bujes, que pue-den atascarse y romperse, pero el daño no tiene un patrón de mejor a peor como en (RL).

Igual a CAIRE pero los que tienen bomba de aceite con presostato diferencial pue-den hacer actuar el presostato.

Aunque con insuficiente lubricación el buje inferior puede resistir más que el buje superior por lo que se observa en los bujes el mismo patrón que en (RL) hay que bus-car patrones de desgaste aleatorio en otras piezas del tren móvil.

Causa/Comentarios

Igual que en el caso anterior, la mezcla de aceite y refrige-rante tiene una viscosidad baja y no lubrica. (Nota A1)

Contrario al caso (RL), no hay refrigerante que esté siendo continuamente alimentado al cárter y la toma de la bomba eventualmente se queda sin suficiente mezcla para bombear, por lo que la presión disminuye. Puede que aún quede sufi-ciente mezcla y/o aceite en el cárter para verse normal si un técnico viene a reponer el presostato diferencial. Como gran parte del refrigerante se ha evaporado en la primera partida, puede que no quede suficiente para que se vea mucha espu-ma en la segunda partida. Si el técnico no observa la espuma en el visor puede que culpe al presostato diferencial y lo desconecte, sentenciando a muerte al compresor. (Nota A1).

Si estos compresores no cuentan con visor de aceite, se puede verificar la cantidad de líquido en el interior (aceite y/o mezcla) con el siguiente procedimiento. Si el compresor está funcionando desconectarlo y desconectar el calefactor de cárter, esperar un tiempo prudente y pasar la mano por el exterior del compresor, se sentirá una diferencia de temperatura justo en el nivel de líquido, estando más caliente la zona que tiene líquido y más fría la zona con gas en el interior. Si el compresor estaba detenido, desconec-tar el calefactor de cárter, luego calentar la superficie exterior con agua caliente o un secador de pelo, pasar la mano y estará más caliente la zona con gas en el interior y fría la zona con líquido.

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F&C

Articulo

Tipo Síntomas Causa/Comentarios

La única manera de producir un golpe de lí-quido en un orbital con adaptabilidad radial (Nota AR) es que esté completamente inun-dado en la partida, el síntoma son espirales destruidas.

Igual al caso CREF pero tienen el motor eléc-trico sometido a la presión de ínter etapa.

No se puede verificar el nivel de líquido en el interior como en el caso CWELD porque está el estator unido a la carcasa. Sólo hay contacto con el líquido en pequeños canales entre el estator y la carcasa, insuficientes para producir el efecto deseado.

Pueden ser causadas por fugas en la válvula solenoide ínter etapa, mal control de la válvula de expansión ínter etapa o un intercambiador de calor ínter etapa perforado.

ORBITAL

2ETAPAS

PI1

PI2

PI3

PI4

PI5

Las estrategias para resolver el problema son: Limitar la carga de refrigerante del sistema a valores que no produ-cen daños si está todo presente en el cárter. Limitado a sistemas compactos.

Separar las grandes cantidades de refrigerante del aceite es el mejor método, reduciendo la presión de vapor del refrigerante remanente en contacto con el aceite. Esto se logra programando ciclos de bombeo del refrigerante del lado de baja presión al lado de alta presión. Cuidado con regular el presostato de baja dentro del rango de funcionamiento del motocompresor, existe un compromiso entre el valor mínimo y la frecuencia de partidas y paradas del motor durante el ciclo de bombeo. Verificar estos valores con el fabricante. El sistema debe tener un recibidor de líquido de volumen adecuado con válvula de seguridad. El método falla si se corta la luz antes o durante el bombeo y si la válvula solenoide tiene fugas.

Instalar un calefactor de cárter, que eleva la temperatura de aceite. Este calefactor no debe funcionar mientras el compresor funcione, a menos que sea del tipo que baja la potencia al subir la temperatura, llamados de coeficien-te positivo de temperatura (PTC). La migración no se detiene pero ocurre a menor velocidad. No sirve si el com-presor permanece muchas horas detenido a baja temperatura ambiente o durante mucho tiempo (varios meses).

Asegurarse que el compresor no permanece detenido suficiente tiempo para que la migración sea un problema. Este método disminuye el tiempo de contacto entre el aceite y refrigerante limitando la migración. Útil en sistemas que operan todo el año incluyendo fines de semana.

Si todos los métodos anteriores fallan, hay que tomar precauciones especiales al partir el sistema después de per-manecer detenido por mucho tiempo o en condiciones que favorecieron la migración. Por ejemplo partiendo y parando el compresor si se observa espuma en el visor, esperar un tiempo prudente y volver a repetir hasta que se observe un espumado normal (Nota A1). Instalando calor adicional al cárter, si hay UN kilo de refrigerante R22 a 15ºC requiere 192,48 kJ, es decir con un calefactor de 65watt lo evaporaría aprox. En 50 minutos sin pérdidas de calor. Si hay más de un kilo el tiempo aumenta proporcionalmente. Puede dirigir un foco de 500w al cárter para ayudar.

Soluciones de Partidas Inundadas (PI):

3. Golpes de líquido (GL)

Ocurren cuando cantidades significativas de refrigerante lí-quido, aceite o una mezcla de ambos entran al cilindro del compresor. Para comprimir un líquido, hay que generar pre-siones muy altas por lo que las fuerzas sobre las piezas mó-viles pueden destruirlas. Los daños dependen de la cantidad

de líquido presente cuando el pistón está en su carrera ascen-dente. Si el cilindro está lleno de líquido al partir el compre-sor, se traba. Las principales causas de Golpes de Líquido son el retorno de refrigerante líquido (RL) y las partidas inundadas (PI).

F&C

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Tipo Síntomas Causa/Comentarios

Vibración anormal, ruido anormal, láminas rotas, respaldos o pernos de los respaldos rotos o sueltos, bielas deformadas/rotas, empaquetaduras del cabezal rotas, cabezal deformado o con fugas, pistones destruidos, cigüeñal quebrado.

Un acumulador de succión puede no ser efectivo si está inundado con líquido al de-tener el compresor y no se evapora antes que parta. (Ver nota AS).

Son menos susceptibles a golpes de líquido por retorno de refrigerante y tienen una vál-vula de ventilación del cárter que minimiza los riesgos de partidas inundadas.

Se rompen las espirales.

El daño depende de la fuerza y la fuerza depende del ángulo del cigüeñal al golpear el pistón contra el líquido. Las piezas se rompen y los pedazos atascan el tren móvil o pueden pro-ducir más daño antes de atascarlo. Las piezas que vuelan en el interior pueden romper la malla de la bomba de aceite o la válvula de plástico para ventilación del cárter.

El líquido del acumulador inundado ingresará al tubo de succión por la perforación de retorno de aceite hasta llenar el tubo de succión. El líquido en el tubo puede ser suficiente para producir un golpe de líquido cuando el compresor par-te nuevamente. No hay que partir el compresor si se observa que el acumulador se congela o condensa agua al exterior estando el compresor detenido.

No son inmunes a golpes de líquido si la cantidad de refrige-rante líquido que retorna o está presente en el cárter es muy grande, pero son más resistentes a este problema.

Gracias a la AR la única manera de producir este problema es que el compresor esté inundado de líquido al partir. Evitar (PI) instalando un acumulador de succión permitiendo que drene el refrigerante que llega por migración al compresor cuando está detenido. Limitar la carga de refrigerante a un valor que no puede inundarlo.

TODOS

CAIRE

CREF

ORBITAL

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F&C

Articulo

Tipo Síntomas Causa/Comentarios

2ETAPAS

Todos

Los cilindros de baja presión son muy sus-ceptibles a un golpe de líquido. (Ver nota AS)

Una variante consiste en que la tubería de descarga condense refrigerante o el colec-tor de entrada del condensador esté mal diseñado y permita el flujo de líquido ha-cia el compresor cuando no funciona. Si el tendido de tuberías está mal diseñado o se inunda, gotea líquido dentro de los cilindros.

En este sentido los cabezales (o cilindros) de baja presión se comportan como compresores enfriados a aire. Note que el motor está a una presión intermedia.

Las válvulas de retención que no cierran herméticamente cuando no tienen diferencia de presión son inefectivas. Las magnéticas son inefectivas si hay limadura metálica circu-lando. Se debe elevar la tubería de entrada al condensador por encima del nivel mas alto del condensador para evitar el flujo inverso o asegurarse que el condensador tenga un colector de entrada diseñado para evitar el flujo inverso. Otra solución es aislar la tubería de descarga con aisla-miento que resista la temperatura de la línea, especialmen-te si pasa por ambientes muy fríos o con viento.

GL1

GL2

GL3

GL4

GL5

GL6

GL7

GL8

GL9

GL10

Resolver todos los problemas de Retorno de refrigerante Líquido (RL1 a RL4)

Resolver todos los problemas de Partidas Inundadas (PI1 a PI5)

Cargar la cantidad mínima adecuada de refrigerante, no sobrecargar el sistema.

Evitar que el refrigerante que condense en las tuberías cuando el sistema está detenido retorne al compresor. Esto es especialmente crítico en los compresores enfriados a aire. Usar condensadores con un diseño adecuado de tuberías y/o colector de ENTRADA de manera que no SALGA refrigerante líquido por la entrada del condensador cuando el sistema no funciona.

Evitar los acumuladores de succión inundados en el caso de compresores enfriados a aire.

Jamás cargar refrigerante líquido por la succión de un compresor sin proveer una protección adecuada como un acumulador de succión o un medio para evaporar el refrigerante antes que llegue al compresor.

En el caso de compresores orbitales trifásicos, instalar un acumulador de succión interconectado de manera que permita drenar líquido desde el compresor hasta el acumulador, evitando que se inunde completamente.

Verificar el funcionamiento de las válvulas solenoides que cortan la inyección de refrigerante al cabezal de los compresores. Elegirlas de manera de no sobrepasar el diferencial máximo de presión de cierre (característica dinámica) si corresponde.

En compresores de doble etapa verificar que el líquido que queda en la tubería que alimenta la válvula de inyec-ción ínter etapa y que puede migrar al cárter, no produzca daño al partir. Tomar las precauciones GL3, GL4 y GL5 para los cilindros de baja presión.

Diseñar correctamente el tendido de tuberías, seguir las recomendaciones incluyendo aislamiento de tuberías de descarga de gran volumen en ambientes fríos o con viento.

Soluciones de Golpes de Líquido (GL):

4) Falta de lubricación (FL)

Ocurre cuando el aceite que está en el compresor ha perdido su cualidad lubricante (viscosidad), o cuando no hay suficiente aceite para lubricar las partes móviles del compresor. Debido a la distinta naturaleza de estas fallas, la primera se trata bajo recalentamiento del motocompresor y la segunda en falta de lubricante.

El aceite cumple las funciones de lubricar; estabilizar la tempe-ratura transfiriendo calor de las superficies calientes; transportar las partículas que se producen por desgaste natural del compre-sor, al cárter donde producen menos daño; producir un sello temporal donde hay pequeñas fugas; los nuevos aceites POE son también agentes de limpieza del sistema por sus cualidades diluyentes.

F&C

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4.1) Recalentamiento del motocompresor (RC)

Ocurre cuando el aceite se calienta a una temperatura en la cual pierde sus cualidades lubricantes. Existen tres fuen-tes naturales de calor dentro del motocompresor, el calor de compresión (Ver nota R1), el roce de las piezas móviles y el calor del motor eléctrico.

Si las temperaturas se mantienen dentro de límites de diseño, no se producirá daño. Períodos de operación fuera de rango, significarán desgaste prematuro y la falla eventual del com-presor, incluso porque se pueden iniciar reacciones químicas (Nota Q1).

Tipo Síntomas Causa/Comentarios

TODOS

CAIRE

CREFO ER

CWELD

Orbitales

2ETAPAS

Láminas de descarga pierden su color y al limpiarlas no vuelven al color origi-nal. Carbonización del aceite y refrige-rante. Láminas que pierden flexibilidad y se rompen. Paredes de cilindros gastadas (Nota R2). Viruta metálica en el cárter, to-das las superficies con roce dañadas. (ER): motores eléctricos con quemaduras loca-lizadas en el extremo cercano al cárter por limaduras metálicas que dañan el barniz.

Son menos propensos a este problema, a menos que no se respeten los caudales mínimos de enfriamiento del cuerpo del motor.

Son susceptibles al problema porque el calor del motor es cedido al refrigerante. Algunos modelos tienen límites al sobre-calentamiento del gas de retorno, ver catá-logo. Si ocurre desgaste del cilindro pue-den presurizar el cárter (Nota R1).

Son más susceptibles al problema porque el 100% del calor del motor se cede al re-frigerante, al no estar unido el estator a la carcasa exterior

Estos compresores no tienen láminas pero se carbonizan y cambian de color las espi-rales. Se forman depósitos de carbón en la descarga. Se produce limadura de hierro que cae al cárter. El color exterior de la pintura toma un brillo azulado.

Es más frecuente que sufra este problema el cabezal de la segunda etapa, que la eta-pa de baja presión.

El cambio de color de las láminas indica que las reacciones químicas ocurrieron a altas temperaturas de descarga. El aceite a altas temperaturas no lubrica y todas las superficies con roce se dañan. La vida útil del compresor se acorta mientras más dure la condición de altas temperaturas. Se puede diagnosticar prematuramente el problema instalan-do un termómetro de máxima a 15cm de la válvula de des-carga del motocompresor. No debe superar +107ºC. Esto es necesario porque las altas temperaturas suelen ocurrir de madrugada cuando la carga térmica del sistema es mínima. Por la baja viscosidad se facilita la pérdida de aceite del compresor.

Dependiendo del modelo hay que mantener un caudal mí-nimo de 1000 CFM (1699 m3/h) o si es condensado a agua, hay que enfriar el cuerpo. No respetar estas recomendacio-nes implica restringir las condiciones de funcionamiento respecto a lo indicado en el catálogo, como voltajes límite de presión de alta, de baja y sobrecalentamiento.

En los compresores de baja temperatura con bomba de aceite es obligatorio un enfriador de aceite. Las aplica-ciones con temperatura de evaporación bajo 18ºC deben tener un ventilador de cabezal, especialmente en aplica-ciones con condensador remoto. Hay que mantener venti-lación de 1000CFM (1699m3/h) alrededor del cuerpo del compresor.

Esto limita la aplicación de estos compresores a media y alta temperatura, en los casos de rangos extendidos de fun-cionamiento hay que verificar las condiciones y el refrige-rante aprobado.

A pesar de tener el estator unido a la carcasa exterior, debi-do a la eficiencia volumétrica, pueden tener altas tempera-turas de descarga si las presiones de succión son bajas o el sobrecalentamiento es excesivo.

Hay que verificar que la alimentación de la válvula de ex-pansión ínter etapa sea refrigerante líquido y no mezcla con vapor.

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F&C

RC1

RC2

RC3

RC4

RC5

Evitar las altas temperaturas de descarga:- Usar el refrigerante adecuado para la aplicación.- Termostato de seguridad en la descarga.- Uso de módulos de enfriamiento o inyección de refrigerante al cabezal si es posible.- Uso de ventiladores verticales de enfriamiento de cabezales.- Respetar caudales mínimos de enfriamiento del cuerpo del compresor.- Elevando la presión de succión.- Instalar control de capacidad si la carga térmica es muy variable.- Bajar la presión de condensación. Sobre todos en momentos de baja carga térmica.- Disminuir el sobrecalentamiento del gas de retorno al compresor. Se requiere un sobrecalentamiento mínimo

de 10ºC para asegurar que no retorna refrigerante líquido.

Evitar las altas relaciones de compresión:- Uso del motocompresor adecuado para la aplicación adecuada.- Uso del refrigerante adecuado.- Dispositivo de expansión bien dimensionado para la carga térmica.

Regular los presostatos de alta y baja presión, dentro del rango de operación del compresor. Si la regulación del presostato de baja en ciclos de evacuación produce ciclos cortos agregarle un retardo en tiempo, pero que corte dentro del rango de la aplicación.

En los compresores con puerto intermedio de inyección de refrigerante, hay que verificar que funcione según las recomendaciones, es decir se inyecte líquido y no gas en baja temperatura. Ver los envolventes de operación para cada tipo de compresor, refrigerante y aplicación.

Usar las cajas de válvulas adecuadas para la aplicación. La diferencia entre una caja de válvulas de media/alta temperatura es que tiene mayor espacio muerto y menor caída de presión, si se pone una caja de alta temperatura en un compresor de baja, el compresor no rendirá debido a la reexpansión del gas en el espacio muerto, al revés, la caja de válvulas de baja temperatura en el compresor de alta producirá altas temperaturas de descarga.

Soluciones de recalentamiento del motocompresor (RC):

Articulo

4.2) Falta de lubricante (FLu).

Para investigar las fallas asociadas a falta de lubricante, hay que conocer cómo se lubrica el motocompresor, especial-mente el sentido de flujo del lubricante y presiones adecua-das de operación.

La altura de aceite en el cárter del compresor está relaciona-da con un equilibrio entre la cantidad de aceite que abando-na el compresor y la cantidad de aceite que retorna al com-presor por la succión. Se puede diseñar un compresor que

no pierda aceite o instalar filtros coalescentes de muy alta eficiencia, pero a un mayor costo inicial y un alto costo de operación debido a la caída de presión que producen los fil-tros. No olvidar además que existen otros componentes con piezas móviles en el sistema de refrigeración como Válvulas de expansión y sellos que requieren del aceite para lubricarse o sellar bien, por lo que algún nivel de circulación de aceite es deseable.

Tipo Síntomas Causa/Comentarios

TODOS

TODOS

Falta de lubricante generalizada ocurre cuando no hay suficiente aceite en el cár-ter para asegurar que el sistema de lubri-cación del compresor funcione. Todas las superficies con roce fallan. No hay evi-dencias de altas temperaturas de descarga. Falta de lubricación localizada ocurre cuando el aceite no llega a una zona es-pecífica del compresor.Esta falla es más frecuente en los compre-sores enfriados por aire o refrigerante, con bomba de aceite.

Es posible que existan síntomas de algún otro tipo de falla que empeora el problema de pérdida de aceite del com-presor. En este caso al abrir el compresor se descubrirá que no tiene suficiente aceite. Si se retira un compresor para su análisis hay que tener cuidado de conservar el aceite para no diagnosticar equivocadamente este problema.

Generalmente se debe a la interrupción del suministro de aceite. Por ejemplo una biela rota hace que el aceite que viene por el cigüeñal salga mayoritariamente por la perfo-ración de lubricación de la biela produciendo la falla por lubricación de todos los puntos con roce a continuación de la biela, especialmente del buje principal que es el último punto que se lubrica.

F&C

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NOTAS Y CONCEPTOS

Q1

R1

R2

Una vez iniciada una reacción química puede seguir por su cuenta porque se forman gases inconden-sables y ácidos. Los gases incondensables empeoran la condensación, favoreciendo las reacciones y los ácidos desestabilizan químicamente al sistema, favoreciendo más reacciones, por ejemplo con el barniz del bobinado u otros materiales como el cobre. Todo esto facilita las condiciones para la descomposi-ción del resto de refrigerante y aceite, quemado del motor eléctrico, etc. Dichas reacciones empeoran aceleradamente en presencia de oxígeno presente en contaminantes del sistema, como aire y vapor de agua. El agua favorece la hidrólisis de ésteres, base de los aceites POE (PoliOlEster), para formar un ácido orgánico y un alcohol.

ROHRCOOHHOHRCOOR hidrólisis + →+La reacción inversa se llama esterificación. La letra "R" en la fórmula representa un radical (compuesto químico) genérico. El uso de un megóhmetro para medir estado de aislación no es recomendado porque el valor depende del nivel de aceite en el motor eléctrico, pero una tendencia decreciente puede indicar la necesidad de realizar mantenimiento preventivo.

Recalentamiento de un motocompresor tiene una connotación negativa y no debe confundirse con so-brecalentamiento (Nota S1). El calor de compresión varía principalmente por: 1) La presión de succión, 2) el sobrecalentamiento del gas de retorno 3) la presión de descarga 4) En los compresores enfriado por refrigerante (CREF) el sobrecalentamiento agregado por el calor cedido por el motor eléctrico al refri-gerante, que a su vez depende de la potencia al eje, balance de voltajes y corrientes del motor, tipo y modelo (diseño) del motocompresor, densidad y caudal másico del refrigerante, etc.

Si debido al desgaste de los cilindros, pistones, anillos, rotura de una lámina de alta, gastado de los pasa-dores de láminas de alta y ésta se mueve de su lugar o al mal funcionamiento de un separador de aceite, se presuriza el cárter del compresor, puede cerrarse la válvula de retención entre el motor y el cárter

Tipo Síntomas Causa/Comentarios

TODOS

CWELD yORBITAL

La mínima cantidad de aceite en el cárter que asegura que el sistema de lubricación funcione en forma adecuada es la que cu-bre 100% de la toma de aceite mientras el compresor funciona.

Los recíprocos sellados y orbitales vertica-les usan un elevador de aceite en la base del cigüeñal y las salidas son por fuerza centrífuga.

Los compresores con bomba de aceite pueden tener sufi-ciente aceite en el cárter pero tener el filtro de la bomba de aceite tapado con limadura de hierro o mugre evitando que funcione el sistema de lubricación. El nivel inferior de los visores de aceite está siempre colocado por encima del ni-vel mínimo, por lo que basta VER el nivel de aceite dentro del visor para asegurar que hay suficiente aceite.

Con este tipo de elevadores no basta que al estar detenido la toma de aceite esté cubierta porque al girar el cigüeñal el aceite tiende a alejarse del centro formando una depresión. El nivel debe ser tal que aún con esta depresión se cubra el elevador centrífugo. Algunos compresores tienen un sopor-te en la base de la toma de aceite que entorpece el giro del aceite y disminuye este problema.

FLu1

FLu2

FLu3

Resolver todos los problemas que facilitan que el aceite abandone el compresor con mayor facilidad al partir o durante el funcionamiento del compresor:

- Evitar que el aceite tenga baja viscosidad porque esté mezclado con refrigerante al partir.- Evitar que el aceite se mezcle con refrigerante líquido durante el funcionamiento.- Evitar que el aceite tenga baja viscosidad por altas temperaturas.

Resolver los ciclos cortos de funcionamiento (Ver nota C1) pues al partir el compresor pierde más aceite que durante su funcionamiento normal, por lo que debe funcionar por suficiente tiempo para recuperar el aceite que perdió y mantener el nivel.

Evitar que el aceite se entrampe en el sistema de refrigeración fuera del compresor siguiendo las recomendaciones de diseño de sistemas, utilizando elevadores de aceite, sifones, desniveles, técnicas adecuadas de soldadura y operar dentro del rango de funcionamiento.

Soluciones de falta de lubricante (FLu)

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NOTAS Y CONCEPTOS

S1

T1

P1

P2

evitando que ingrese aceite hasta que el motor se desenergiza, si tiene la suerte de tener un presostato diferencial de presión de aceite. En el momento que para, el aceite acumulado en el motor eléctrico abrirá la válvula de retención y el aceite volverá al compresor. Si el técnico no MIDE LA PRESIÓN DEL CÁRTER mientras el compresor funciona y se da cuenta que es superior a la presión de succión (medida en la válvula de succión del compresor), no se percatará del problema, atribuyéndolo a mal funcionamiento del presostato. Eliminar el presostato en esta situación es una sentencia de muerte del motocompresor.

El sobrecalentamiento es la diferencia entre la temperatura medida por un termómetro y la tempera-tura de vapor saturado del refrigerante a la presión en ese mismo punto. Se lee en la escala de tem-peratura de un manómetro para el refrigerante adecuado ó se busca la presión medida en la tabla de propiedades del refrigerante y se lee la temperatura. Hay que tomar precauciones en las mediciones (ver T1, P1 y P2).

Para medir la temperatura de un fluido dentro de un tubo hay que aislar al menos un metro del tubo junto con el sensor (y más de un metro si la temperatura es muy distinta a la temperatura ambiente). Conviene usar termocuplas de contacto que tengan la constante de tiempo adecuada. Lo ideal es te-ner pozos de medición, que no atraviesen isotermas sino se mantengan lo más posible dentro de una isoterma, dentro de la tubería.

La manera correcta de medir presión es teniendo un manómetro calibrado en dos formas: 1) Corregir la posición del "cero" a la presión atmosférica y 2) Comparado con un instrumento patrón. Si usa el mismo manómetro para todas las mediciones tome la precaución de medir rápidamente, una diferen-cia en tiempo entre mediciones puede introducir un error.

La presión usada en las tablas de refrigerantes puede ser presión absoluta (Pabs) o la medida por el manómetro que es la presión manométrica (Pr) o relativa. Verifique qué usa su tabla. Los manóme-tros miden presión relativa. Debe sumar la presión atmosférica (Patm) a la presión manométrica para obtener la presión absoluta (Pabs=Patm+Pr). Si está en Chile, bajo 2000 m de altura y la aplicación es sobre 35ºC puede sumar 14,696 PSI (1,01 bar) a la presión atmosférica para obtener la presión ab-soluta sin gran error. Si está trabajando en baja/ultra baja temperatura o en alturas superiores, el error cometido al usar este valor aumenta mientras más baja sea la presión a medir. Lo correcto es sumar la presión atmosférica expresada en las mismas unidades, medida por un barómetro.

A1

AR

AA

En este caso cantidad significativa de aceite abandona el compresor. Si éste no funciona el suficiente tiempo para recuperar la cantidad de aceite perdida, puede haber insuficiente aceite en el cárter del compresor.

La Adaptabilidad Radial es una técnica patentada que permite que la espiral que orbita siga una tra-yectoria flexible definida por el contacto que hace por fuerza centrífuga, sobre la espiral fija. El man-guito de descarga ubicado sobre la excéntrica superior del cigüeñal impulsa este movimiento radial, con suficiente holgura contra el buje para permitir que las espirales se separen si se encuentran con una fuerza radial como una partícula sólida o refrigerante líquido entre las espirales. El manto de las espirales se lubrica con la neblina de aceite que ingresa por la succión, la espiral móvil rueda sin res-balar sobre la fija y no hay roce.

Adaptabilidad Axial es una técnica patentada, que consiste en una fuerza en el sentido axial ejercida por un sello flotante sobre la espiral superior. Esta fuerza permite que se adapten mejor las espirales evitando las fugas por los flancos superior e inferior y que se asienten mejor con el desgaste por lo que las fugas disminuyen con el uso. Además el sello flotante no acciona hasta estar con la presión ade-cuada asegurando la partida descargada del motocompresor, mientras el tren móvil alcanza su giro nominal. Los flancos de las espirales se lubrican con la neblina de aceite que viene por la succión. En diseños modernos se modula la presión sobre este sello para lograr un control de capacidad amplio, disminuyendo la reexpansión del gas ya comprimido, al hacerlo entre bolsones a presiones próximas en vez que desde la descarga final a la succión.

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Articulo

CWELD Motocompresor sellado:

-Compresor dentro de una carcasa soldada.

-Montado sobre resortes internos.

-Compresor en la parte in-ferior y motor arriba.

-Succión interna con silen-ciador ubicada en la parte superior de la carcasa.

-Descarga con silenciador.

Motocompresor semihermético enfriado por refrigerante:

-Compresor dentro de una carcasa apernada desar-mable.

-Montado sobre resortes externos.

-Motor y compresor hori-zontales.

-Succión por la tapa del motor eléctrico.

-Descarga del cabezal al exterior.

Motocompresor semihermético enfriado por aire:

-Compresor dentro de una carcasa apernada desar-mable.

-Montado sobre resortes externos.

-Motor y compresor hori-zontales.

-Succión directa a los ci-lindros de compresión.

-Descarga del cabezal al exterior.

AS

C1

IS

En compresores enfriados por aire o de doble etapa, el acumulador de succión de diseño normal puede no proteger contra golpe de líquido si está lleno de refrigerante al parar el compresor. Si no se eva-pora antes de partir el sistema nuevamente, el líquido tiene suficiente tiempo para ingresar al tubo en “U” dentro del acumulador, por el orificio de retorno de aceite, inundando el tubo. Dependiendo del diámetro del tubo y el nivel inundado dentro del acumulador, puede volver suficiente líquido al com-presor para causar daño. Esta es una situación poco frecuente que se puede resolver no permitiendo que el compresor enfriado a aire o de doble etapa parta si el acumulador de succión está inundado. Si se hace con un control de nivel, hay que evitar que actúe cuando se supera el nivel pero el compresor está funcionando, porque el refrigerante líquido no tiene tiempo de inundar el tubo en “U” y el acu-mulador de succión funcionará sin problema. El nivel de control adecuado en este caso es mucho más bajo que el nivel de desborde del acumulador y está definido por el volumen dentro del tubo en “U” y la cantidad de refrigerante líquido que daña al compresor.

Lo ciclos cortos de funcionamiento pueden quemar el motor eléctrico o producir la pérdida de aceite, si no produce directamente la falla acortará la vida útil del motocompresor porque un bobinado sopor-ta un número grande pero finito de veces que puede partir, debido a que los alambres se mueven entre sí. Más se acorta la vida de los compresores montados internamente con resortes porque sufre el resorte y la tubería de descarga que está unida al compresor y a la carcasa. Los producen múltiples causas.

Isoterma es una línea teórica que une los puntos que están instantáneamente a la misma temperatura.

-Estator no toca la carcasa, cede calor al refrigerante.-Cigüeñal vertical, pistones horizontales.-Lubricación: aceite sube impulsado por un elevador centrí-fugo por el cigüeñal.

-No tiene bomba de aceite.

-Estator en contacto con la carcasa, cede calor al refrigerante y al ambiente.

-Cigüeñal horizontal, pistones verticales, en línea, en “V” o “W”-Para aplicaciones con altas relaciones de compresión re-quieren bomba de aceite. Aplicaciones menos exigentes usan sistema de chapoteo o salpicadura, distribuyen el acei-te desde el centro del cigüeñal por fuerza centrífuga.

-Estator en contacto con la carcasa, cede calor al refrigerante y al ambiente.

-Cigüeñal horizontal, pistones verticales, lineales, en “V” o “W”-Motocompresores semiherméticos pequeños tienen bomba de aceite dependiendo de la aplicación. A partir de cierto tamaño, todos tienen bomba de aceite. Algunas superficies internas lubricadas por salpicadura, como las paredes de los cilindros.

El sentido del flujo de aceite puede variar con el tamaño.

Fotos gentileza de Emerson Climate Technologies www.emersonclimate.com.

Las patentes mencionadas son propiedad de Emerson Climate Technologies.

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Articulo

Diagrama del flujo del refrigerante en Chile

Propuesta de reducción de consumo de R-22 en Chile

Análisis, problemáticas y proyección nacional

Propuesta realizada por Víctor Andrade Cuadra, Ing. en Refrigeración y Climatización, Profesor de refrigeración USACH y consultor independiente.

victor.andrade@usach.cl, vandrade@vandrade.cl

Problemáticas ambientales

Actualmente, el planeta ha sufrido diversos problemas a ni-vel ecológico, muchos de ellos causados directamente por el hombre, por el uso de elementos contaminantes, generación de residuos tóxicos y creación de sustancias dañinas.

El hidroclorofluorocarbono (HCFC) R-22 ha sido considera-do como un componente dañino para la capa de ozono. Al tratarse de una sustancia más ligera que el aire, su veloci-dad de ascenso hasta la capa de ozono es mucho mayor, lugar donde producto de la alta radiación solar la partícula es fragmentada liberando sus átomos de cloro y generando la destrucción del ozono (O3), además de ser una sustancia que aporta al calentamiento global del planeta.

Protocolo de Montreal en Chile

Como bien es conocido en todo el mundo, las problemáticas han sido estudiadas por el Protocolo de Montreal, organi-zación que se ha encargado de la búsqueda de soluciones, tomando como una de sus cartas principales, el desarrollo de un cronograma de reducción del uso de dichas sustancias.

Producto de lo anterior, en septiembre del 2007, fueron re-acomodados los plazos de eliminación para dichas sustan-cias catalogadas como perjudiciales y dentro de las cuales se encuentra presente el HCFC siendo el de principal consumo en Chile el R-22.

A nivel nacional se destaca la Ley Ozono, que nos vincula como país con el cumplimiento de las ordenanzas del Proto-colo de Montreal.

Según lo dispuesto por el Protocolo de Montreal, el cronogra-ma de reducción para Chile es:

• 2013: congelamiento inicial línea base (entiéndase esta última, el promedio de consumo de los años 2009-2010)

• 2015: reducción de consumo del país de un 10% línea base.

• 2020: reducción de consumo del país de un 35% línea base.

• 2025: reducción de consumo del país de un 67,5% línea base.

• 2030: reducción casi total del consumo.

Actualidad del Mercado Nacional

El consumo del R22 en el mercado nacional se distribuye en 10 grupos principales, indicados a continuación:

Así mismo, también es posible la descripción del flujo del refrigerante en el país en el año 2009:

Rubros

Se ha logrado estimar un aproximado de un 20% de consu-mo en el área de climatización y un 80% para el área de la refrigeración.

Se ha identificado un consumo de un 10% para instalacio-nes y reinstalaciones de equipos, y un 90% para acciones de mantención en ambas áreas.

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Articulo

Así, el consumo, en base a la línea de importaciones 2009 alcanzó un total aproximado de 900 toneladas métricas de R-22.

Propuestas para la disminución de consumo de R-22

Estas propuestas tienen como finalidad que el cumplimiento del cronograma de eliminación de consumo del R-22 no sea por un mecanismo restrictivo legislativo, pues éste genera-ría un impacto negativo en nuestro rubro, tanto a empresas como personas.

Lo ideal es que el medio vaya efectuando sus políticas de reducción de consumo, que hagan innecesaria la restricción impositiva.

Dichas propuestas se dividen en dos bloques: Corto-Mediano Plazo, y Mediano- Largo Plazo.

Propuestas a Corto-Mediano Plazo (período 2010-2020)

Término de Instalación de Equipamiento con R-22

Instalación de nuevos equipos de refrigeración y climatiza-ción que utilicen como refrigerante los HFCs o los conocidos refrigerantes naturales, según sea su aplicación prefiriendo los equipos de alta eficiencia energética.

Certificación de técnicos y generación de Organismo Certi-ficador

Desarrollo de un sistema de Certificación de Técnicos a nivel nacional, con el cual validar el nivel de conocimiento del técnico. Necesidad de un Organismo Certificador activo, que haga efectiva la validación de éstos. Para asegurar correctas y adecuadas acciones de instalación, mantención de equipos y la correcta manipulación de los refrigerantes.

Capacitaciones

Se hace necesario complementar el proceso de capacitación existente en Buenas Prácticas en Refrigeración y Reconver-sión para asegurar que dichas capacitaciones lleguen a toda la masa laboral.

Difusión

Al tratarse de un problema con consecuencias nocivas para el planeta y sus habitantes, es fundamental fortalecer el desa-rrollo de la difusión a nivel nacional, para que la ciudadanía tenga la sensibilidad y el conocimiento en la problemática. Esta difusión debe efectuarse a nivel educacional y en medios masivos de comunicación, como también a nivel técnico y de administrativos responsables de adquisición y mantención de equipos de refrigeración y aire acondicionado.

Acuerdos a nivel país

Estos serían acuerdos, tanto a nivel regional como nacional, con las asociaciones de usuarios más relevantes en consumo de R-22, con el fin que éstos generen las adecuadas políticas de adquisición, instalación y mantención de equipamiento fri-gorífico o de climatización. Lo anterior orientado a que dismi-nuyan su consumo de R-22.

Se sugiere que el primer sector con quien debería de intentarse estos acuerdos es el rubro de supermercados, por ser el área que representa el mayor consumo de R-22 en Chile.

Generar el o los Organismos de Control.

Estos pueden ser de origen público o privado y se encargarán del adecuado control de ingenieros, técnicos y otros profesio-nales que trabajen en el rubro, velando que sus procedimientos de operación en mantención e instalación de los equipos de refrigeración y aire acondicionando, tanto en el ámbito técni-co, como ético sean los más adecuados en el manejo del R-22.

Planta regeneradora

Estudiar la factibilidad y la posible instalación en Chile de una planta regeneradora de R-22.

SeminariosDurante este período es de gran importancia la ejecución de seminarios que mantengan actualizado a los profesionales que se desempeñan en al área de la refrigeración y climatización.

Propuestas a Mediano-Largo Plazo (períodos 2020-2030)

Como bien ha sido identificado, en este período es necesaria la eliminación en la totalidad del consumo de refrigerante R-22 en el mercado chileno.

Reconversión o reemplazo

Debe favorecerse la reconversión o el reemplazo con nuevos refrigerantes, antes que la recarga con R-22 a los equipos.

Instalación de equipos sin R-22

Como alternativa a lo planteado, deben instalarse equipos con HFC o refrigerantes naturales, estos últimos en lo posible deben ser preferidos pues no generan ningún tipo de daño ambiental.

Normas de seguridad para instalaciones con refrigerantes na-turales

Los refrigerantes naturales pese a que tienen una alta eficiencia termodinámica y ser inocuos al medio ambiente, son sustan-cias que tienen un riesgo potencial para los usuarios y público próximo a las instalaciones, por lo tanto favorecer su instala-ción, debe de ir acompañado con la adecuada normativa de seguridad.

Generar las normas para el almacenamiento y manejo de los refrigerantes naturales

Para minimizar el riesgo inherente de los refrigerantes natura-

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les se deben generar las adecuadas medidas y normas de se-guridad referente al: almacenamiento, distribución, transporte, carga, descarga, etc.

Perfeccionamiento docente del área de Refrigeración y Cli-matización

Este perfeccionamiento es fundamental para poder en Chile te-ner los procesos formativos y de capacitación para el adecuado manejo de equipos y refrigerantes de las últimas tecnologías.

Implementación didáctica de los Centro Educacionales

Este equipamiento es fundamental para los adecuados proce-sos de formación y capacitación en las nuevas tecnologías de mínimo impacto ambiental.

Modificación de mallas curriculares

Esta modificación es fundamental para que los nuevo profesio-nales tanto a nivel técnico como ingenieril tengan la adecuada formación de las últimas tecnologías más inofensivas al medio ambiente.

¿Anulación del R-22?

Si a la fecha está disponible una tecnología inocua de destruc-ción del R-22 debe evaluarse la reconversión o reemplazos de los equipos que se encuentren operativos con dicho refrige-rante.