Problemas comunes y soluciones de los refrigerantes líquidos en los sistemas de refrigeración
1. Migración de refrigerante líquido
La migración de refrigerante se refiere a la acumulación de refrigerante líquido en el cárter del compresor cuando se apaga el compresor. Siempre que la temperatura dentro del compresor sea más baja que la temperatura dentro del evaporador, la diferencia de presión entre el compresor y el evaporador llevará el refrigerante a un lugar más frío. Este fenómeno es más probable que ocurra en inviernos fríos. Sin embargo, para acondicionadores de aire y bombas de calor, cuando la unidad de condensación está lejos del compresor, puede ocurrir migración incluso si la temperatura es alta.
Una vez que se apaga el sistema, si no se enciende dentro de algunas horas, incluso si no hay diferencia de presión, el fenómeno de migración puede ocurrir debido a la atracción del refrigerante en el cárter hacia el refrigerante.
Si el exceso de refrigerante líquido migra al cárter del compresor, se producirá un fuerte golpe de líquido al arrancar el compresor, lo que provocará varias fallas del compresor, como la ruptura de la placa de la válvula, daños en el pistón, fallas en los cojinetes y erosión de los cojinetes (el refrigerante limpia el aceite de los cojinetes).
2. Desbordamiento de refrigerante líquido
Cuando la válvula de expansión falla, o el ventilador del evaporador falla o está bloqueado por el filtro de aire, el refrigerante líquido se desbordará en el evaporador y entrará al compresor a través de la tubería de succión en forma de líquido en lugar de vapor. Cuando la unidad está en funcionamiento, debido al desbordamiento del líquido que diluye el aceite de refrigeración, las partes móviles del compresor se desgastan y la presión del aceite disminuye, lo que hace que el dispositivo de seguridad de presión de aceite actúe, lo que hace que el cárter pierda aceite. En este caso, si la máquina se apaga, el fenómeno de migración de refrigerante se producirá rápidamente, lo que provocará un golpe de ariete al reiniciar.
3. Golpe líquido
Cuando ocurre el golpe de ariete, se puede escuchar el sonido de un golpe de metal desde el interior del compresor, y puede estar acompañado por la vibración violenta del compresor. El golpe de líquido puede provocar la ruptura de la válvula, daños en la junta de la cabeza del compresor, rotura de la biela, rotura del cigüeñal y daños a otros tipos de compresores. El golpe de ariete se produce cuando el refrigerante líquido migra al cárter y se reinicia. En algunas unidades, debido a la estructura de la tubería o la ubicación de los componentes, el refrigerante líquido se acumulará en la tubería de succión o el evaporador durante el apagado de la unidad y entrará al compresor como líquido puro y a una velocidad particularmente alta durante el arranque. . La velocidad y la inercia del golpe de líquido son suficientes para anular cualquier protección integrada del compresor contra el golpe de líquido.
4. Acción del dispositivo de control de seguridad hidráulica
En un conjunto de unidades de baja temperatura, después del período de descongelación, el dispositivo de control de seguridad de presión de aceite a menudo se activa debido al desbordamiento de refrigerante líquido. Muchos sistemas están diseñados para permitir que el refrigerante se condense en el evaporador y la línea de succión durante el descongelamiento, y luego fluya hacia el cárter del compresor al arrancar, lo que provoca una caída en la presión del aceite, lo que hace que el dispositivo de seguridad de presión del aceite funcione.
Ocasionalmente, una o dos acciones del dispositivo de control de seguridad de presión de aceite no tendrán un impacto grave en el compresor, pero si se repiten muchas veces sin buenas condiciones de lubricación, el compresor fallará. El operador suele considerar que el dispositivo de control de seguridad de la presión del aceite es una falla menor, pero es una advertencia de que el compresor ha estado funcionando durante más de dos minutos sin lubricación y es necesario implementar medidas correctivas a tiempo.
5. Remedios recomendados
Cuanto mayor sea la carga de refrigerante en el sistema de refrigeración, mayor será la posibilidad de que falle. La carga de refrigerante máxima y segura solo puede determinarse si el compresor y otros componentes principales del sistema están conectados juntos para la prueba del sistema. Los fabricantes de compresores pueden determinar la carga máxima de refrigerante líquido que no causará daños a las piezas de trabajo del compresor, pero no pueden determinar qué parte de la carga total del sistema de refrigeración está realmente en el compresor en la mayoría de los casos extremos. La carga máxima de refrigerante líquido que puede soportar un compresor depende de su diseño, volumen interno y carga de aceite refrigerante. Cuando se produce una migración de líquido, un desbordamiento o un golpe de ariete líquido, se deben tomar las medidas correctivas necesarias. El tipo de acción correctiva depende del diseño del sistema y del tipo de falla.
A. Reducir la carga de refrigerante
La mejor manera de proteger el compresor de fallas causadas por el refrigerante líquido es limitar la carga de refrigerante al rango permitido del compresor. Si esto no es posible, el cargo debe reducirse tanto como sea posible. Bajo la condición de que se satisfaga la tasa de flujo, el condensador, el evaporador y las tuberías de conexión deben usar tuberías con diámetros pequeños tanto como sea posible, y el acumulador de líquido también debe seleccionarse lo más pequeño posible. Se requiere una operación adecuada después de la minimización del volumen de llenado, y la vigilancia contra las burbujas de aire en la mirilla causadas por un diámetro de líquido demasiado delgado y una presión de cabeza demasiado baja pueden provocar un sobrellenado severo.
B. Ciclo de bombeo
El método más agresivo y confiable para controlar el refrigerante líquido es el ciclo de bombeo. Especialmente cuando la carga del sistema es grande, al cerrar la válvula solenoide de la tubería de líquido, el refrigerante puede bombearse al condensador y al acumulador, y el compresor funciona bajo el control del dispositivo de control de seguridad de baja presión, por lo que el refrigerante está en el compresor. Está aislado del compresor cuando no está en funcionamiento, lo que evita que el refrigerante migre al cárter del compresor. Se recomienda un ciclo continuo de bombeo durante el apagado para evitar fugas en la válvula solenoide. Si se trata de un ciclo de bombeo, o se denomina método de control sin recirculación, se producirán daños excesivos por fugas de refrigerante en el compresor durante la parada a largo plazo. Si bien un ciclo continuo de bombeo es la mejor manera de evitar la migración, no protege al compresor de los efectos nocivos de la inundación de refrigerante.
C. Calentador del cárter
Los calentadores de cárter pueden retrasar la migración en situaciones en las que ciertos sistemas, condiciones de operación, costos o preferencias del cliente pueden hacer que los ciclos de vaciado sean imposibles.
La función del calentador del cárter es mantener la temperatura del aceite refrigerante en el cárter por encima de la temperatura de la parte más fría del sistema. Sin embargo, la potencia de calentamiento del calentador del cárter debe limitarse para evitar el sobrecalentamiento y la carbonización del aceite refrigerado. Cuando la temperatura ambiente está cerca de los -18 grados, o cuando la tubería de succión está expuesta, el efecto del calentador del cárter se compensará parcialmente y aún puede ocurrir una migración.
Los calentadores de cárter generalmente se calientan continuamente en uso, porque una vez que el refrigerante ingresa al cárter, se condensa en el aceite refrigerado y tarda varias horas en regresar a la línea de succión nuevamente. Los calentadores de cárter son muy efectivos para prevenir la migración cuando la situación no es particularmente grave, pero los calentadores de cárter no pueden proteger al compresor de daños por retorno de fluido.
D. Separador de gas-líquido de la tubería de succión
Para los sistemas propensos al desbordamiento de líquido, se debe instalar un separador de gas-líquido en la tubería de succión para almacenar temporalmente el refrigerante líquido que se desborda en el sistema y devolver el refrigerante líquido al compresor a una velocidad que el compresor pueda soportar.
Es más probable que se produzca un desbordamiento de refrigerante cuando la bomba de calor cambia de refrigeración a calefacción. En general, los separadores de gas-líquido de la tubería de succión son equipos obligatorios en todas las bombas de calor.
Los sistemas que utilizan descongelamiento por gas caliente también son propensos al desbordamiento de líquido al comienzo y al final del descongelador. Las unidades de sobrecalentamiento bajo, como los enfriadores de líquidos y los compresores de vitrina de baja temperatura, ocasionalmente se desbordan debido a un control inadecuado del refrigerante. Para las instalaciones de vehículos, también es probable que se produzcan inundaciones severas cuando se reinicia después de un largo período de inactividad.
En el compresor de dos etapas, la succión regresa directamente al cilindro de la etapa inferior y no pasa por la sala del motor. Se debe usar un separador de gas-líquido para proteger la válvula del compresor del impacto del líquido.
Debido a los diferentes requisitos de carga general de los diferentes sistemas de refrigeración y los diferentes métodos de control de refrigerante, si se requiere un separador de gas-líquido y qué tamaño de separador de gas-líquido se requiere depende en gran medida de los requisitos del sistema específico. Sin probar con precisión la cantidad de retorno de líquido, un enfoque de diseño conservador es dimensionar el separador de gas-líquido al 50 por ciento de la carga total del sistema.
E. Separador de aceite
Los separadores de aceite no pueden resolver las fallas de retorno de aceite debido al diseño del sistema, ni pueden resolver las fallas de control del refrigerante líquido. Sin embargo, los separadores de aceite ayudan a reducir la cantidad de aceite que circula en el sistema cuando las fallas de control del sistema no se pueden resolver de otra manera, y pueden ayudar al sistema durante un período crítico hasta que los controles del sistema vuelvan a la normalidad. Por ejemplo, en unidades de temperatura ultrabaja o evaporadores inundados, el retorno de aceite puede verse afectado por el desescarche, en cuyo caso un separador de aceite puede ayudar a mantener la cantidad de aceite refrigerante en el compresor durante el desescarche del sistema.
