Fallas más comunes de un sistema de refrigeración y cómo solucionarlo

Después de considerar todas las variables donde intervienen lubricación y carga de refrigerantes, otro punto crucial en la puesta en marcha de sistemas de refrigeración es el monitoreo del compresor / evaporador.

Por Maestro en Ciencias Raúl Flores Rodríguez

Al arrancar un compresor Scroll debemos monitorear sus presiones de succión y descarga, temperatura interior de la cámara, amperajes y sobre todo el sobrecalentamiento o superheat del evaporador y/o compresor y si es necesario ajustarlo. Por tanto, tenemos que: el consumo de amperaje del compresor real en campo deberá estar dentro de 70% a 80% del valor del RLA (amperaje a plena carga).

Para ilustrar este caso, considerando una alimentación a 208-230/3/60 y consultando el catalogo de unidades condensadoras con compresor Scroll como se citó previamente, observamos que la unidad en cuestión lleva montado un compresor modelo ZF33K4E-TWC, mismo que establece un valor de RLA 39.1 amperes. Bajo esta línea se recomienda un consumo en campo de entre 27.0 a 31.0 amperes en el compresor.

Referente a las presiones de operación, es importante saber cuáles son los mejores valores de presión de operación en un sistema de refrigeración.

Temp. Evap. = Temp. Interior Deseada – 5.55°C °C
Temp. Evap. = -24.0 °C – 5.55 °C = – 29.55 °C (-20.0 °F) °F

Es posible conocer la presión de succión de operación en base a la temperatura de operación de nuestra cámara frigorífica de acuerdo a la siguiente fórmula:

Con ayuda de las tablas que establecen relaciones presión – temperatura, podemos ubicar qué presión le corresponde a determinada temperatura de evaporación también conocida como temperatura de saturación de succión.

TABLA TEMPERATURA-PRESION
VALORES EN ROJO=VACIO
VALORES EN AZUL=PRESION DE VAPOR (PSIG)/ PRESION DE LIQUIDO (PSIG)
ºC ºF R-12 R-22 R-502 R-134a AZ-50(R-507) HP-62(R-404A)
-45.6 -50 15.4 6.2 0.2 18.4 0.8 0.0
-44.4 -48 14.6 4.8 0.7 17.7 1.7 0.8
-43.3 -46 13.8 3.4 1.5 17.0 2.6 1.6
-42.2 -44 12.9 2.0 2.3 16.2 3.5 2.5
-41.1 -42 11.9 0.5 3.2 15.4 4.5 3.4
-40.0 -40 11.0 0.5 4.1 14.5 5.5 5.5
-38.9 -38 10.0 1.3 5.0 13.7 6.5 6.5
-37.8 -36 8.9 2.2 6.0 12.8 7.6 7.5
-36.7 -34 7.8 3.0 7.0 11.8 8.7 8.6
-35.6 -32 6.7 4.0 8.1 10.8 9.9 9.7
-34.4 -30 5.5 4.9 9.2 9.7 11.1 10.8
-33.3 -28 4.3 5.9 10.3 8.6 12.4 12.0
-32.2 -26 3.0 6.9 11.5 7.7 13.7 13.2
-31.1 -24 1.6 7.9 12.7 6.2 15.0 14.5
-30.0 -22 0.3 9.0 14.0 4.9 16.4 15.8
-28.9 -20 0.6 10.1 15.3 3.6 17.8 17.1
-27.8 -18 1.3 11.3 16.7 2.3 19.3 18.5
-26.7 -16 2.1 12.5 18.1 0.8 20.9 20.0

De acuerdo a la tabla anterior y con datos de la temperatura de evaporación de -29.55 °C y el refrigerante R-404a, obtenemos la indicación donde la presión ideal para -30.0 °C corresponderá a las 15.8 libras. Una vez obtenido este valor, debemos restar las pérdidas de presión en la succión de alrededor de 2.0 Psig, de esta manera, en nuestro sistema tendremos una presión de succión en campo de aproximadamente 13.8 Psig.

Sobrecalentamiento o Superheat

En el sector de refrigeración, especialmente hablando de compresores/evaporadores es frecuente escuchar: “¿Sabes cuál es el valor del superheat de tu sistema de refrigeración?” o “¿Qué es el superheat?”

El superheat son los grados adicionales que adquiere el vapor de salida  sobre la temperatura de evaporación (temperatura de succión), es decir, sobrecalentamiento, a partir de donde se terminó de evaporar el refrigerante líquido.

Es sabido que en un buen sistema de refrigeración, dentro del evaporador el refrigerante líquido se termina de evaporar en el último retorno (codo) de salida del evaporador. Una vez terminada esta evaporación los grados que gane el vapor de refrigerante entrará en el rango de sobrecalentamiento.

Es importante recordar que la presión de succión dependerá también de la correcta selección de los diámetros de tuberías de succión y de la distancia que exista entre evaporador y unidad condensadora y demás accesorios colocados en la misma.

¿Qué tanto es prudente que se caliente este vapor de salida en el evaporador?

En general, el valor correcto de este parámetro para los sistemas de refrigeración viene dada de acuerdo a lo siguiente.

Para diferenciales de temperatura (DT) de diseño de evaporación de 5.55°C (10.0°F), se recomienda un superheat de 3.33°C a 5.55°C (6.0 °F a 10.0 °F) para la mejor eficiencia de su sistema de refrigeración. Para otros sistemas seleccionados con diferenciales de temperatura (DT) de evaporación mayor, un buen valor de superheat es de 6.7 °C a 8.33 °C (12.0 °F a 15.0 °F).

Los DT de evaporación del orden de 5.55°C (10.0°F) normalmente se emplean en sistemas de refrigeración donde las condiciones ideales incluyen altas humedades relativas interiores que hacen posible conservar productos tales como: carnes, frutas, verduras y productos del mar, entre otros, con la ventaja de evitar que estos se deshidraten. Por otra parte, DT mayores encuentran su aplicación ideal en casos tales como: salas de corte y/o proceso, productos farmacéuticos, cavas de vinos, y otros donde es común tener bajas humedades relativas interiores.

Es importante recordar que el valor de la humedad relativa interior dependerá no solo de los equipos de refrigeración sino también de que el operador del equipo evite infiltraciones excesivas como es el caso de aire exterior, condiciones climáticas y otras variables. De no lograr controlar dichas infiltraciones y mantener la humedad en los niveles requeridos sobrepasa una tarea difícil para hacerse prácticamente imposible. Entonces tomando en consideración lo anterior, es mejor pensar en utilizar un sistema de humidificación o deshumidificación según los requerimientos de la aplicación en cuestión.

Como hemos visto hasta este punto, no tener un adecuado control y conocimiento de variables como el superheat, puede reflejarse en graves problemas en el desempeño y funcionamiento de nuestro equipo. Por ello, en la próxima entrega describiremos el método de medición del superheat, mismo del que existen dos variables: el relacionado al evaporador y aquel vinculado al compresor.

Superheat del evaporador

En el evaporador o comúnmente llamado “difusor”, el superheat o sobrecalentamiento del equipo se mide mediante los procedimientos que a continuación se describen:

1. Medir la temperatura en el bulbo sensor de la válvula de expansión o cerca de éste y tomar dicho registro.

2. Medir la presión de succión; algunos evaporadores traen en su cabezal de succión una válvula pivote para facilitar la medición de dicho valor de presión. En caso de que el evaporador no tenga esta válvula, se recomienda medir la presión lo más cerca de la conexión del igualador externo.

3. Con la ayuda de la tabla presión-temperatura, la presión medida y el tipo de refrigerante usado en su sistema de refrigeración se localiza la temperatura que le corresponde a esta presión.

4. El superheat será el valor absoluto resultante de la resta de la temperatura medida en el paso 1 menos la temperatura de succión del paso 3.

De acuerdo con el ejemplo descrito, podemos decir que el superheat es aceptable y por ello no es necesario seguir cargando refrigerante al sistema. El valor del superheat anterior nos indica que nuestro sistema esta ajustado correctamente, y garantizando la adecuada operación del mismo.

Cuando el superheat se encuentra dentro de los valores recomendados y el cristal mirilla de líquido se encuentre aún burbujeando ya hay que cargar refrigerante al sistema; el burbujeo se puede deber a alguna obstrucción en una tubería y/o filtro.

Superheat en el evaporador

Superheat del compresor

Para medir el superheat del compresor, pueden seguirse los siguientes pasos:

1. Medir la presión de succión del compresor y tomar nota de ésta.

2. Con la ayuda de la tabla presión – temperatura encontrar la temperatura de evaporación (temperatura de succión) correspondiente a esta presión y de igual forma tomar nota.

3. Medir la temperatura sobre la tubería de succión del compresor a una distancia de 15 a 25 centímetros (6 a 10 pulgadas) de la válvula de succión del compresor.

4. El sobrecalentamiento será el valor absoluto del resultado de la resta de la temperatura del paso 3 menos la temperatura del paso 2.

De acuerdo con este ejemplo ilustrativo de medición del superheat en el compresor se puede deducir que el sistema tiene un grave problema debido a que está muy por debajo del valor recomendado (11°C) como mínimo. Lo más seguro es que de acuerdo al valor obtenido, esté regresando el vapor refrigerante demasiado frío o en estado de líquido lo cual es un serio problema para el compresor y que en caso de no arreglarse puede generar fallas prematuras. Algunas de las soluciones a este problema radican en la verificación de:

a. Tamaño de la válvulade expansión.

b. Revisar si la válvula es la adecuada para la aplicación. ¿Es de media o baja temperatura su válvula de expansión?

c. Carga de refrigerante.

d. Funcionamiento de los motores ventiladores del evaporador.

e. Colocación del bulbo sensor de la válvula de expansión.

f. Se encuentra aislado el bulbo sensor.

g. ¿En qué estado se encuentra el serpentín del evaporador? ¿Limpio o escarchado?

h. ¿Es adecuado el evaporador para el tamaño de su unidad condensadora y/o compresor?

Para terminar con el tema del superheat, recomendamos que su monitoreo y/o ajuste se lleve a cabo cuando el sistema de refrigeración se esté acercando a la temperatura de operación deseada y su cuarto frío se encuentre ocupado al menos con 50 % de carga de producto.

De la mano con el superheat, también se debe de monitorear la temperatura de la tubería de descarga del compresor, para  así poder evitar el desgaste prematuro del aceite lubricante y de partes internas del mismo equipo. Por este motivo, las temperaturas de descarga deberán estar de acuerdo a la siguiente recomendación:

Mida la temperatura sobre la tubería de descarga del compresor a una distancia de 15 centímetros (6 pulgadas) de la válvula de descarga del compresor.

Esta temperatura refleja:
107°C………………………………..Operación normal
121°C………………………………..Peligro de falla
135°C………………………………..Falla segura

Con respecto a la presión de descarga, es importante saber determinar la adecuada para el sistema de refrigeración. Para ello, nos auxiliaremos con una formula empírica, basada en ahorro dentro del sistema.

La presión de descarga se puede determinar incrementando un diferencial de temperatura de condensación entre 6°C y 11°C (10°F a 20°F) a la temperatura del aire ambiente alrededor de este, la cual se establece en la relación a la fórmula que a continuación se presenta:

Por ejemplo, tenemos que la temperatura ambiente de diseño corresponde a 32°C (90°F). De acuerdo a esta temperatura y tomando en consideración el máximo diferencial de temperatura de condensación que puede llegar hasta 11°C tendremos una temperatura de condensación de:

Temp. Cond. = 32°C + 11°C = 43°C (110°F)

Con la ayuda de la tabla presión – temperatura y considerando que el refrigerante usado es R-22, llega a una presión de condensación máxima de 226.4 Psig (presión manométrica).

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