TEMPERATURA DE DESCARGA EN COMPRESORES

TEMPERATURA DE DESCARGA EN COMPRESORES

 

 

 

 

TEMPERATURA DE DESCARGA EN COMPRESORES

 

Dentro del medio de la refrigeración y aire acondicionado, la falla más frecuente de los

compresores es la de Alta Temperatura de Descarga, en este artículo se trata de describir

las principales razones de este problema.

La temperatura de descarga en un compresor, se ve prácticamente afectada por casi todos

los elementos y parámetros de un sistema, inclusive el refrigerante que se utilice.

La temperatura es el resultado de la generación de calor del compresor, el cual es

inevitable. Todos los procesos termodinámicos producen calor en forma natural, en el

compresor es debido principalmente a la fricción de sus partes, y a la energía de

compresión del refrigerante. Puesto que el punto mas caliente de un sistema de

refrigeración es en el puerto de descarga del cilindro del compresor, el efecto de la alta

temperatura es la pérdida de viscosidad o rompimiento molecular del aceite, las cuales

causan entre otros, la carbonización del plato de válvulas del compresor, acidez y

contaminantes que deterioran y tapan los filtros secadores del sistema, la excoriación de

las partes friccionantes (cilindro en su parte superior con los anillos del pistón),

ocasionado rebabas las cuales cortan el aislamiento de las bobinas del estator causando

cortocircuitos y quemaduras, etc. Estas partículas permanecen con el aceite del

compresor, causando que los bujes, chumaceras, el cedazo de la bomba de aceite se

tapa, disminuyendo el flujo de aceite necesario para la lubricación y enfriamiento del

compresor. El tremendo calor generado causa que las válvulas o Reeds de descarga del

plato se debiliten o ablanden, ocasionando fugas de gas o su rompedura, además

desgaste en los pernos de los pistones, etc.

 

Debido a la alta temperatura del aceite, y por lo tanto una disminución de su viscosidad, la

lubricación de chumaceras de bielas, bujes del cigüeñal, mecanismos de la bomba de

aceite, etc., se ven seriamente afectados, disminuyendo considerablemente la durabilidad

del compresor. El efecto de la alta temperatura de descarga, o SOBRECALENTAMIENTO

se hace más evidente en los sistemas de refrigeración de baja temperatura, aunque suele

suceder también en los sistemas, de aire acondicionado, y alta y media temperatura, por

ejemplo cuando en estos el condensador es pequeño, su presión de operación será alta, y

tendrá por lo tanto una alta temperatura de condensado A temperaturas internas el

descarga del cilindro de 160 C la película de lubricación es prácticamente evaporada como

el agua en un recipiente a 100 C. Muchos aceites hoy día son resistentes a la formación de

carbón, por lo que las fallas por exceso de temperatura de descarga son difíciles de

diagnosticar, pareciendo que el problema es de otro origen.

 

La mayoría de los aceites de refrigeración empiezan a carbonizarse alrededor de los 175

C, la situación puede ser peor, pudiendo ser esta temperatura menor con la presencia de

humedad y aire que se dejan dentro de los sistemas. Para estimar la temperatura en forma

aproximada en los puertos de descarga se puede proceder en la siguiente manera. Se

mide primero la temperatura en grados Celsius (°C) en la tubería de descarga del

compresor entre doce y quince centímetros de la salida del compresor, a esta temperatura

 

se le suma trece grados Celsius (C), y nos dará la temperatura aproximada en el puerto

de descarga. Normalmente si esta temperatura en la línea de descarga es de 135 C,

representa fallas. Si es de 120 C está en un nivel de peligro de falla. Si es de 105 C o

menor, se puede esperar una larga vida del compresor. Por otro lado la temperatura en si

del aceite es crítica, su viscosidad decrece mucho al aumentar su temperatura (arriba de

90 C es extremadamente peligroso), si la temperatura es menor, la vida del compresor

será mayor. Largos periodos del compresor con altas temperaturas de descarga (o

Sobrecalentamiento) , no solo tiene efectos nocivos en el compresor, sino en todo el

sistema de refrigeración, el aceite y el refrigerante se descomponen reaccionando

formando ácidos que a su vez vuelven a reaccionar, y así sucesivamente en cadena.

 

Las altas temperaturas de descarga (en el puerto) son ocasionadas por prácticamente casi

por cualquier problema en el sistema.

 

La Relación de Compresión de un compresor (RC), se define como la presión absoluta de

descarga entre la presión absoluta de succión.

 

La combinación de ambas presiones tendrá un efecto en la temperatura de

sobrecalentamiento en la descarga. El aumento de la RC propiciará un aumento en la

temperatura de descarga, por lo que una disminución de la presión de succión, y/o

aumento de la presión de descarga, aumentarán la temperatura de descarga. Como regla

la temperatura de descarga se reduce, aumentado la presión de succión.

En los sistemas de baja temperatura de evaporación (por ejemplo en congelación), la

elevada temperatura del gas de succión en el compresor, causará una elevada

temperatura en su descarga, por lo que es necesario aislar las tuberías de succión, y tratar

de mantener una temperatura de sobrecalentamiento total a la entrada al compresor de

10 C. Mantener una adecuada ventilación en las cabezas del compresor y su motor,

ayudan a bajar la temperatura de descarga, principalmente en estos sistemas de baja

temperatura.

 

Las causas de la baja presión de succión, son:

Línea de Succión obstruida con alta caída de presión; Filtros secadores de succión y de

líquido tapados; Pérdida del refrigerante; Válvula de Expansión mal ajustada ó

seleccionada; Tamaño evaporador, Tuberías y otras componentes equivocadas, Baja

carga térmica. Temperatura de Bulbo Húmedo. Volumen de aire en el evaporador (un 10%

menos de volumen de aire, será un 10% de menor carga térmica, y por lo tanto menor

presión.

 

Las cusas de la alta presión de descarga son:

Condensador Bloqueado ó sucio; Tubería de la línea de descarga pequeña; Ventilador del

condensador inoperativo; Carga de refrigerante excesiva; Aire o no condensables en el

sistema; Condensador pequeño.

 

Los sistemas de baja temperatura de evaporación con Refrigerante R-22 tienen severos

problemas, y requieren mucho cuidado en sus consideraciones de diseño, Si vemos la

tabla #1 siguiente, la que muestra algunas de las temperaturas típicas de descarga con

refrigerante R-22

 

Observando la tabla #1, las temperaturas de descarga para aplicaciones de baja

temperatura son inaceptables, no existe compresor que pueda manejar esta situación

durante la compresión, por lo que es esencial un medio de desobrecalentamiento en la

succión para llevar las temperaturas de succión a la mostrada en la última columna. Un

compresor con desobrecalentamiento es de mayor tamaño, ya que una menor presión de

succión requerirá un compresor de mayor tamaño. El uso de compresores de dos etapas

sería otra forma de resolver el problema cada una con baja relación de compresión, pero el

calor generado por su compresión tiene que ser removido en alguna forma, y se logra

desobrecalentándolo en la primera etapa. Ambos sistemas son prácticamente

equivalentes, siendo el sistema de dos etapas más costoso y un poco más complicado

inicialmente. En consecuencia el riesgo de probabilidad de falla existe tanto para el

compresor de dos etapas, como el de para una sola etapa Las altas temperaturas de

sobrecalentamiento en la descarga pueden ser controladas para compresores de una

etapa, con el sistema DEMAND COOLING de Copeland. Opera a temperaturas de

evaporación menores de 10 °F (12.2 C), inyectando líquido refrigerante dentro del

compresor en su succión, desobrcalentando el gas de succión a la temperatura deseada,

para obtener la temperatura de descarga dentro de límites seguros. El sistema DEMAND

COOLING usa un circuito de control electrónico para inyectar el líquido dentro del

compresor en su succión, solamente cuando se requiera, por lo que la eficiencia del

sistema es mayor comparada con los otros sistemas mecánicos de Desobrecalentamiento.

Se observa que el Refrigerante R-22 sigue siendo una magnifica elección para

aplicaciones de refrigeración de alta temperatura y para aire acondicionado, ya que estos

sistemas son de baja relación de compresión, y sus temperaturas de descarga son bajas

ver Tabla # 1, sin embargo es necesario observar para estas aplicaciones, los demás

elementos y componentes que operen correctamente y sean los adecuados.

 

Para los refrigerantes usados en refrigeración en media y baja temperatura de evaporación

(Ejemplo,- congelados, conservación baja, etc.) Hoy día se utilizan los refrigerantes

R404A, R507, mas apropiados para estas temperaturas, su capacidad (superior) en

Kcal./h (Btu/h) y sus presiones son del mismo orden del R22, siendo sus temperaturas de

descarga en los cilindros menores que las del R-22, para la misma aplicación.

La Tabla # 2 nos muestra algunos valores de temperatura de operación para refrigerantes

R404A y R507, comparados con los de la Tabla # 1

 

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