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Beneficios de la electrónica en los compresores

Una correcta tecnología en refrigeración industrial le permite a los usuarios confiar en que los productos que está adquiriendo para su consumo permancerán a temperauras ideales para así eveitar que se dañen.

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Los operadores de cadenas de supermercados, tiendas de conveniencia y otros comercios; los fabricantes de equipamientos para refrigeración comercial, instaladores, contratistas y personal técnico de mantenimiento; todos ellos comparten las mismas preocupaciones relacionadas con el deterioro de los productos frescos almacenados, ocasionado por fallas en el sistema de refrigeración, específicamente en los compresores que lo componen.

Solo para dar una idea de la magnitud del problema, hasta un 30% en promedio de los alimentos frescos que se comercializan se desperdicia por deficiencias técnicas en la cadena de frío, antes de que alcancen a ser consumidos en la mesa familiar.

Una gran parte de ese porcentaje recae en las cadenas de supermercados, tiendas de conveniencia y otros comercios que, a su vez, invierten muchísimo dinero en equipamientos frigoríficos que deben preservar productos perecederos. Las llamadas mermas en esos productos incrementan los costos operativos, los que además incluyen el mantenimiento y el consumo energético, afectando negativamente las utilidades del negocio.

En realidad, más de un 80% de las fallas en los compresores pueden ser prevenidas gracias a un manteamiento periódico y adecuado, pero sobre todo, gracias a una alerta temprana y a un diagnóstico más preciso al momento de manifestarse una falla.

La tecnología electrónica CoreSense, presente en los compresores Copeland Discus y Copeland Scroll (imágenes), es capaz de interpretar la información que genera el mismo compresor durante su funcionamiento, con el propósito de detectar y alertar sobre posibles problemas con anticipación a una falla, elevando así los niveles existentes de protección y diagnóstico para todo el sistema.
                                         
Los sistemas de refrigeración tradicionales no son capaces de aportar al operador toda la información que éste necesita para optimizar su funcionamiento. Con esta nueva tecnología electrónica, las cadenas de supermercados y otros usuarios finales tienen la posibilidad de verificar el funcionamiento de sus sistemas y ser alertados sobre potenciales problemas antes de que estos se conviertan en irreversibles y perturbadoras pérdidas económicas.

En una simple analogía con el cuerpo humano, el compresor es el “corazón” y centro vital del sistema de refrigeración. Mediante el análisis de su funcionamiento, puede interpretarse lo que ocurre en todo el resto del sistema. El exclusivo algoritmo que gobierna la tecnología referente relaciona el consumo eléctrico del compresor, su respuesta a la demanda de funcionamiento y la actuación de los dispositivos de protección, con el objetivo de diagnosticar, proteger y comunicar posibles condiciones de operación fuera del rango de aplicación, fallas mecánicas y eléctricas típicas del sistema, además de relacionar sus patrones de aparición y repetición.

Gracias a la aplicación de complejos y exclusivos algoritmos, esta tecnología electrónica alerta a los operadores cuando detecta condiciones adversas de funcionamiento e incluso es capaz de apagar el compresor si es necesario, con el propósito de evitarle daños catastróficos mayores al sistema, ahorrando así tiempo y muchísimo dinero.

La tecnología en cuestión también integra una serie de dispositivos de protección y control en un mismo módulo, originalmente instalado en el compresor desde la fábrica. Esto reduce el número de componentes necesarios para montar en el sistema durante su ensamble, simplifica el cableado, reduce el número de puntos de conexión, mejora la calidad del sistema y simplifica considerablemente su instalación.

Ahora es posible diagnosticar, dar aviso y proteger un compresor ante posibles problemas de lubricación, exceso de temperatura de descarga y fallas eléctricas en el motor, todo desde un mismo dispositivo electrónico, que a su vez almacena información sobre el modelo y número de serie del compresor, con el propósito de facilitar el servicio en el campo.

El restablecimiento, en caso que el dispositivo decida apagar el compresor para protegerlo, puede hacerse en forma manual o de manera remota, actuando en combinación con controladores inteligentes E2E (Fig. 3), provistos por Emerson Retail Solutions. Los controladores E2E se comunican por protocolo Modbus directamente con cada compresor a través del mismo dispositivo CoreSense.

Por un lado, el operador es capaz de identificar fácil y visualmente distintos niveles de alerta localmente, mediante una interpretación muy sencilla de códigos que relacionan el número y color de destellos luminosos, con diferentes tipos problemas:
1.Verde Sólido: Funcionamiento Normal
2.Destellos Amarillos: Códigos de Alarma
3.Destellos Rojos: Compresor Apagado Por Protección

Por otro lado, mediante la navegación, tanto local como remota, a través de diversas pantallas del controlador inteligente E2E, el operador puede visualizar por cada compresor el historial, tipo y estado de alarmas, tiempo de funcionamiento y ciclos de arranque y parada, restablecer el funcionamiento de compresores apagados por protección, además de muchos otros beneficios en términos de control de la totalidad del sistema.

Estas son tan solo algunos de los beneficios que la tecnología electrónica está aportando a la refrigeración comercial en el siglo veintiuno. A ellos se agregan las estrategias de modulación digital, las válvulas de expansión electrónicas, los controladores para evaporadores, todos ellos con dispositivos electrónicos intercomunicados a través de un procesador ejecutivo E2E, que mediante sofisticados software permite tomar decisiones inteligentes relacionadas con la operación y servicio de todo el local. Esta combinación conforma un verdadero “supermercado o tienda de conveniencia inteligente” (Fig. 4), más confiable y eficiente, que deja al usuario final enfocarse en lo que sabe y desea hacer: vender más y mejores productos frescos.

Acústica en instalaciones de climatización

Desde las primeras fases de un proyecto de climatización se debe prestar atención al aislamiento acústico, ya que esto permitirá obtener un mejor control del ruido en el resultado final de la instalación.

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En los proyectos de construcción, además de las necesidades que se pueden denominar como fundamentales, es necesario prestar especial atención a las condiciones acústicas y de trasmisión de ruido, lo que requiere una correcta concepción del proyecto para definir las especificaciones acústicas eficientes para la funcionalidad de los espacios y el confort de sus usuarios.

En una instalación de climatización, el ruido y las vibraciones generados por los equipos y las turbulencias causadas por el flujo del aire que circula a través de la red de distribución, pueden generar niveles sonoros que afecten el confort de los usuarios de los espacios.

Un resultado adecuado se tendrá si el aislamiento acústico se ha planificado e integrado de manera adecuada en las primeras fases de un proyecto. Para el control de ruido cada detalle es importante e influirá positivamente en el nivel final de ruido. Una buena especificación acústica deberá tener en cuenta los múltiples factores correspondientes al proyecto.

Normatividad y criterio acústico
Normatividad internacional define las condiciones acústicas referentes a este tipo de instalaciones, en esta oportunidad citamos normatividad vigente en España.

1. RITE: (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios) Articulo 11 apartado 4: Calidad del ambiente acústico: en condiciones normales de utilización, el riesgo de molestias o enfermedades producidas por el ruido y las vibraciones de las instalaciones térmicas estará limitado.

2. IT 1.1.4.4 Exigencia de calidad del ambiente acústico (Instrucción Técnica de la RITE): Las instalaciones térmicas de los edificios deben cumplir las exigencias del Documento Básico HR Protección frente al ruido del Código Técnico de Edificación, que les afecten.

3. Código Técnico de la Edificación Documento Básico HR de protección frente al ruido 3.3.3.2 Aire Acondicionado: “Los conductos de aire acondicionado deben ser absorbentes acústicos cuando la instalación lo requiera y deben utilizarse silenciadores específicos”.

4. Norma UNE 100713: Instalaciones de Acondicionamiento de Aire en hospitales: Apartado 5.3 Mediante las oportunas medidas constructivas se debe de evitar que, por la potencia sonora generada en la instalación de acondicionamiento de aire, se produzcan niveles de presión sonora mayores a los allí definidos.

Dichas normas se enmarcan en los criterios acústicos internacionales de confort. Estos definen los rangos adecuados para los diferentes tipos de recintos de acuerdo a su uso (funcionalidad y exigencia). Los mayormente aplicables son el NC (Noise Criteria) y RC (Room Criteria), pues tienen en cuenta la inclusión de sistemas de conducción de aire acondicionado y calefacción.

Criterio de Confort NC
Es el criterio de confort acústico por excelencia. Las curvas NC fueron definidas por Leo Beranek en 1957.

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Criterio RC
Desarrollado por Warren Blazier, para ASHRAE* en 1981, se usa principalmente para el diseño de sistemas de aire acondicionado y calefacción. En 1997 se actualizó (RC Mark II*) incluyendo la clasificación de vibraciones y el índice de evaluación de calidad (QAI) utilizado para la estimación subjetiva del ruido.

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* BLAZIER W.E. “RC Mark II: A Refined Procedure for Rating the Noise of Heating, Ventilating and Air-conditioning (HVAC) Systems in Buildings” J. Noise Control Enginering, 45(6), Nov - Dec 243- 250. 1997

Parámetros de entrada
Para realizar un diagnóstico adecuado y una correcta especificación de las soluciones acústicas se requiere conocer información específica correspondiente a datos que los fabricantes y proveedores de los equipos deberán suministrar.

• Tipo de Fuente y espectro(s) de ruido generado(s).
• Los coeficientes de absorción sonora de los productos absorbentes utilizados en ductos de ventilación y aire acondicionado. (”prueba ASTM 423 y valor NRC del material”).
• La atenuación de conductos prefabricados, expresada como pérdida por inserción (ΔL), y la atenuación total de los silenciadores que estén empotrados en fachadas o en otros elementos constructivos.
• El coeficiente de amortiguamiento, deflexión estática, la transmisibilidad, y carga máxima, de los sistemas antivibratorios utilizados en el aislamiento de maquinaria y conductos.

Fuentes
La clasificación de las diferentes tipologías de ruido generado en una instalación de climatización en la fase de diseño, resulta necesaria para la propuesta de medidas de control.

Sobre el tipo de ruido generado se debe diferenciar claramente la generación de ruido aéreo y de ruido estructural, ya que su tratamiento será diferente:

• Ruido aéreo: transmisión en el aire (por ejemplo, el ruido generado por las aspas de un ventilador). Lo trataremos con materiales absorbentes en Lana de Vidrio.

• Ruido Estructural: se transmite por el medio sólido y se disipa en el medio aéreo y debe de ser tratado con sistemas de amortiguación (antivibratorios, losas flotantes) que controlen la transmisión vía sólida sólido.

Ductos y elementos terminales
Los ductos fabricados en materiales duros, lisos y rígidos no son absorbentes y las rejillas o elementos terminales de un sistema de climatización pueden ser focos de generación de ruido, producido por las variaciones de la velocidad y dirección del flujo de aire.

En el diseño del sistema de aire se deben estudiar las características de la red de distribución teniendo en cuenta el ruido generado lugares como los siguientes:

- Tramos rectos.
- Elementos terminales como salidas Rejillas y Difusores.
- Otras fuentes de ruido.

Los niveles generados por estos sistemas deberán de ser informados por los fabricantes. También pueden estimarse a partir de algunas expresiones matemáticas, usando datos medidos en condiciones controladas de las propiedades de los materiales.

Control de ruido en ductos de climatización
La absorción sonora es una propiedad acústica de los materiales y corresponde a su capacidad de absorber energía sonora y controlar la reverberación, a mayor porosidad del material mejor absorción tendrá. Esta se define por el coeficiente de absorción sonora y se obtiene por medición acústica en una cámara reverberante según la normativa ASTM C423 ó ISO354. Todos los ductos de Lana de Vidrio de FiberGlass Colombia ofrecen valores de coeficientes de absorción sonora altos y por tanto muy eficientes.

Si la superficie interior de los conductos corresponde a un material duro, liso y rígido (por ejemplo, una lámina metálica, poliestireno expandido, poliuretano o poliisocianurato), se tendrá un sistema de distribución con menor capacidad de atenuación, que por medio de reflexiones acústicas en su interior generará resonancias, llevando a la amplificación del ruido generado por el equipo de climatización y posiblemente haciendo que las paredes del ducto entren en vibración, transmitiendo así el ruido al resto del recinto y a espacios colindantes.

Cuando se estudian y definen las soluciones y materiales para control de ruido en una instalación de climatización, es necesario analizar la reducción o atenuación por cada banda de frecuencia (espectro de interés), teniendo especial cuidado con las frecuencias bajas, que son más difíciles de controlar.

Mantenimiento: la verdadera garantía

El mantenimiento previene, detecta y corrige las fallas de un sistema de aire acondicionado. De ahí la importancia de no escatimar en inversiones que respalden el correcto funcionamiento de esta clase de equipos.

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Dicen los expertos que lo primero que se debe tener presente al momento de hablar de un mantenimiento en sistemas de aire acondicionado es que esto no se debe facturar como un gasto, sino como una inversión que permitirá proteger el equipo y alargar su vida.

La detección, prevención y corrección de fallas son aseguradas por un correcto mantenimiento. Las bacterias son las principales enemigas de los diferentes sistemas de aire acondicionado, bien sea split, tipo ventana o compacto, central por medio de conductos o un fan coil. Por esa razón se debe tener especial cuidado a los filtros y otros lugares donde la humedad y la temperatura son favorables para estos contaminantes biológicos.

Para profundizar en el tema, en esta oportunidad invitamos a tres expertos en el tema de mantenimiento de estos sistemas. Ellos son Fernando Cabrera, consultor de aire acondicionado y eficiencia energética; Alfredo Sotolongo, presidente de Protec Inc, y Camilo Botero, presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores.

Para Sotolongo, cualquier plan de mantenimiento, ya sea de aire acondicionado o cualquier otro tipo de sistema electromecánico, debe basarse en las recomendaciones de los fabricantes y en el sentido común. “Se debe empezar por lo más sencillo: cambiando los filtros de las unidades, lo cual evita que se ensucie el serpentín y la unidad pierda eficiencia, esto es adicional a las recomendaciones del fabricante”, comentó Sotolongo.

Generalmente, los expertos recomiendan que el lavado de serpentines de evaporador y de condensador se haga con un paño húmedo frotando cada rincón para eliminar el excesivo polvo y suciedad.

Fernando Cabrera destaca el tema de los tiempos como otro factor importante a tener en cuenta: “Se pacta con el cliente la regularidad del servicio con base en la utilización del espacio acondicionado, por ejemplo las viviendas pueden tener una regularidad bimensual, las oficinas mensual y salas especiales de clínicas cada semana. Paralelo a esto se estudia el tipo de equipos con los que cuenta la instalación para evaluar cuánto es el tiempo estimado por equipo para efectuar el mantenimiento y con base en esto se coordina el personal técnico mas adecuado”.  

Por su parte, Camilo Botero comenta que “el mantenimiento de estos sistemas no es diferente a cualquier plan preventivo industrial. Deben definirse perfectamente las actividades, por ejemplo en Carvajal S.A., cuando fui gerente de ingeniería, lo llamábamos “Lemop” (Lubricación, Electrónico, Mecánico, Operativo, Predictivo). Debe hacerse un manual con todas las actividades perfectamente definidas en tiempo, frecuencia, nivel del personal que las ejecuta, herramientas, seguridad, entre otras”.

El ingeniero Botero coincide con que las recomendaciones del fabricante deben ser bien aplicadas para evitar daños en los dispositivos, pero también explica que se debe tener en cuenta el tema de las condiciones ambientales donde opera el aparato: “Se tendrá muy en cuenta el régimen de operación del equipo (uno, dos, tres turnos o equipo crítico que no puede apagarse durante todo el año). El entorno donde se encuentren es muy significativo, por ejemplo si hay demasiado polvo, es salobre, o queda a la intemperie”.

Mantenimiento de acuerdo a...
Con respecto al tema del mantenimiento de acuerdo a sus componentes, el presidente de Protect manifestó que en las unidades pequeñas que se utilizan en aplicaciones residenciales y en algunas comerciales, el compresor es el elemento más importante. “Hay que asegurarse que el condensador esté libre de obstrucción del flujo de aire y se mantenga limpio. Ademas, se debe corroborar a menudo las presiones de operación para asegurarse que no hay fugas de refrigerante”.

Fernando Cabrera, por su parte, también resalta al compresor como el componente más importante: “Es el más costoso y el que interviene directamente para que el refrigerante fluya por todo el circuito de refrigeración. En la instalación de agua helada los componentes destacados serían las bombas, las cuales deberán estar siempre en buen estado para el correcto funcionamiento del sistema. Otro ítem importante son los filtros de aire, ya que estos reducen considerablemente la eficiencia del equipo, si se encuentran sucios”.

De otro lado, el mantenimiento de acuerdo al tipo de sistema tiene algunos detalles de diferenciación, sin embargo, los expertos están de acuerdo en que no se debe discriminar el desarrollo de esta fase por el tipo de equipo de aire acondicionado.

El ingeniero Botero, quien también es el actual secretario de la Federación de Asociaciones Iberoamericanas del Aire Acondicionado y la Refrigeración (Faiar), destaca, de acuerdo a sus experiencias, que “el mantenimiento preventivo no hace discriminación entre sistemas grandes o pequeños; debe ser el adecuado para cada equipo o parte del mismo”.

Servicio posventa
Es muy común dentro de la industria escuchar repetidas quejas sobre el servicio posventa que ofrecen las empresas. Actualmente, una de las estrategias de las compañías para lograr un mejor posicionamiento en el mercado es garantizar el servicio posventa, y eso incluye el mantenimiento de los sistemas de aire acondicionado.

Al consultarle a Camilo Botero sobre este asunto, sus impresiones fueron: “Complicada pregunta”. Pero luego de la exclamación dijo que “siempre he pensado que el mantenimiento crítico debe ser un tema intrínseco a la empresa o institución que tiene el equipo o instalación, pero indudablemente que el fabricante o proveedor de equipos tiene que contar con el personal especializado y con los repuestos adecuados para atender los daños que no sepa resolver el departamento de mantenimiento propio”.

Sotolongo, por su parte, recomienda contratar para el mantenimiento preventivo a la misma empresa que hizo la instalación, debido a lo bien familiarizados que están con el sistema. “Es recomendable, pero no imprescindible”.

El ingeniero Cabrera opina sobre el asunto que “una metodología muy aplicada en esto es que las empresas instaladoras de los sistemas (en el caso de ser una instalación nueva) tengan en sus ítemes un mantenimiento preventivo programado durante doce meses después de entregado el sistema, para así cumplir con el tema de garantías en componentes de equipos e instalación del mismo”.

Finalmente y como lo menciona Botero: “La ley de Murphy en este aspecto es inexorable”. Es decir cuando algo malo puede pasar se da todo para que así suceda, por esa razón, es recomendable siempre estar muy bien preparado, con personal capacitado, herramientas, procedimientos y manuales para cualquier eventualidad.

Para destacar
Pasos esenciales para un mantenimiento

Aunque depende del equipo, el ingeniero Fernando Cabrera, consultor de aire acondicionado y eficiencia energética, explica los pasos más importantes a tener en cuenta para un correcto mantenimiento de las unidades de aire acondicionado:
- Inspección visual y auditiva: en ella el técnico debe observar el estado de los gabinetes de la máquina, algún tipo de traza de fuga, sea agua, refrigerante, aceite, etc. Algún tipo de ruido anormal en la instalación, entre muchas otras.
- Limpieza: en este paso se efectúa el lavado del sistema, en la parte de sus intercambiadores de calor, esto podría hacerse con un lavado químico si el equipo presenta un problema fuerte por suciedad en sus intercambiadores.
- Lubricación: en este paso se podrían engrasar algunas parte como los rodamientos que así lo ameriten, aunque cabe resaltar en este punto que dependerá básicamente de las recomendaciones del fabricante.
- Registro de parámetros: se miden por último los parámetros de presiones, amperajes, voltaje, entre otros, para así registrarlos en el formato correspondiente.

Para destacar
Tipos de mantenimiento
El Servicio Nacional de Aprendizaje (Sena – Colombia) realizó un estudio basado en las Normas de Competencia Laboral en el que indica que el objetivo principal del mantenimiento es la conservación a través de la reparación, mantenimiento y mejoramiento de equipos, máquinas y herramientas requeridas por los diferentes sistemas de producción.

Los tipos de mantenimiento expuestos por el Sena se clasifican de la siguiente manera:
- Mantenimiento predictivo o basado en la condición: consiste en inspeccionar los equipos a intervalos regulares y tomar acciones para prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas. Incluye tanto las inspecciones objetivas (con los instrumentos) y subjetivas (con los sentidos), como la reparación del defecto (falla potencial).
- Mantenimiento preventivo o basado en el tiempo:  consiste en reacondicionar o sustituir a intervalos regulares un equipo o sus componentes, independientemente de su estado en ese momento.
- Mantenimiento detectivo o búsqueda de fallas: consiste en la inspección de las funciones ocultas, a intervalos regulares, para ver si han fallado y reacondicionarlas en caso de falla (falla funcional).
- Mantenimiento correctivo o a la rotura: consiste en el reacondicionamiento o sustitución de partes en un equipo una vez que han fallado, es la reparación de la falla (falla funcional), ocurre de urgencia o emergencia.
- Mantenimiento mejorativo o rediseños: consiste en la modificación o cambio de las condiciones originales del equipo o instalación. No es tarea de mantenimiento propiamente dicho.

 

Determinando la causa de los fallos en los motores eléctricos

Se estima que el 92 % de los fallos de los motores eléctricos ocurren en el arranque. La mayoría de estos fallos ocurren debido a la baja resistencia. También son comunes los fallos por sobre-corriente
Los motores eléctricos son una parte esencial de la vida diaria como muchos sistemas, aplicaciones, y servicios dependen de ellos. Los motores hoy en día tienen una larga vida en servicio y requieren un mínimo nivel de mantenimiento para estar seguros que trabajan eficientemente. En grandes edificios, los motores se mantienen sobre una base regular porque necesitan operar en continuo; un pequeño problema puede causar grandes pérdidas a la organización.



Usualmente en grandes organizaciones, se lleva a cabo un programa de mantenimiento de motores que origina que los fallos de los motores se identifiquen y se tomen algunos pasos para evitarlos o disminuir su impacto. Los motores necesitan ser inspeccionados regularmente, y necesitan realizarse otras operaciones de mantenimiento para asegurar su operación eficiente. Cuando ocurre un problema, se corregirá inmediatamente para evitar pérdidas mayores.

Causas comunes de los fallos en motores eléctricos
Hay seis causas principales de fallos de los motores eléctricos:
1.  Sobrecorriente (Sobrecarga eléctrica): En condiciones de operación diferentes, los dispositivos eléctricos a veces extraerán más corriente que su capacidad total. Este evento impredecible ocurrirá muy repentinamente e impactará en gran medida en el motor. Para evitar la sobrecorriente, hay algunos dispositivos que necesitan instalarse de forma que puede prevenirse que ocurra. Estos dispositivos usualmente se cablearán en los circuitos y automáticamente cortarán la cantidad extra de corriente que fluirá en el circuito.
2.   Baja resistencia: La mayoría de los fallos del motor ocurren como consecuencia de la baja resistencia de aislamiento. Este asunto es considerado como el más difícil de manejar. En las etapas iniciales de la instalación del motor, la resistencia del aislamiento es observada como más de mil megaohmios. Después de algún tiempo, el rendimiento del aislamiento comienza a degradarse a un nivel alarmante debido a que la resistencia comienza a decaer gradualmente. Después de mucha investigación, se ha encontrado una solución que puede prevenir fallos por baja resistencia. Son dispositivos automáticos que ensayan la resistencia del aislamiento de vez en cuando. Es importante que la resistencia al aislamiento sea controlada a intervalos regulares.
3. Sobrecalentamiento excesivo en motores puede causar problemas de rendimiento. El sobrecalentamiento causa que el aislamiento del devanado del motor se deteriore rápidamente. Por cada diez grados centígrados que se eleve la temperatura, la vida del aislamiento se recortará a la mitad. Se ha concluido que más del 55 % de los fallos de aislamiento se deben a sobrecalentamientos.
El sobrecalentamiento ocurre por numerosos factores. Cada motor eléctrico tiene una temperatura de diseño. Si un motor arranca con un valor de corriente bajo, arranca operando en una condición mucho más caliente que la temperatura de diseño. Es muy importante que los motores se acoplen con sus valores de corriente ideales.
El sobrecalentamiento también ocurre cuando un motor eléctrico es forzado para operar en un ambiente de alta temperatura. Esto causa que la tasa a la que el calor puede conducirse se reduzca a un ritmo alarmante. El área donde los motores eléctricos están operando debe tener un sistema de refrigeración apropiado y un sistema de ventilación estará disponible en caso de que el sistema de refrigeración pare de trabajar.
4. Suciedad: La suciedad es una de las principales fuentes que pueden causar daños en los motores eléctricos. El daño puede causarse en los motores eléctricos bloqueando el ventilador de refrigeración por lo que la temperatura se elevará. Esto puede también afectar el valor de aislamiento del aislamiento del devanado. Se tomarán pasos apropiados para prevenir la suciedad en los motores. Están disponibles dispositivos de apantallamiento para ser usados en estos propósitos.
5.  Humedad: La humedad también afecta el rendimiento de los motores eléctricos. Esto en gran medida contribuye a la corrosión de los ejes del motor, rodamiento y rotores. Esto puede también llevar a fallos en el aislamiento.

6.   Vibraciones: Hay numerosas causas posibles de vibración, tales como el desalineamiento del motor. La corrosión de piezas puede también causar vibraciones en el motor. El alineamiento del motor se controlará para controlar esta cuestión

Pérdidas de carga en tuberías de refrigeración

Uno de los principales desafíos de todo proyectista de sistemas de refrigeración es, sin duda, la selección de la tubería para un correcto desempeño del sistema.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para realizar esta tarea uno de los parámetros que debe ser considerado es la pérdida de carga generada a lo largo de todo el circuito frigorífico. La pérdida de carga (o caída de presión) es el diferencial de presión medido en dos diferentes puntos del sistema.
 
Existen puntos donde una caída de presión es necesaria como es el caso de la válvula de expansión, sin embargo, un diferencial de presión en otros componentes no es deseable debido a que dichas perdidas ocasionarán un desempeño ineficiente del sistema generando un consumo energético mayor para el usuario final. 
 
Las caídas de presión son totalmente inevitables, ya que todo fluido desplazándose dentro de un volumen delimitado tendrá un diferencial de presión ocasionado por la resistencia del medio representada por la fricción, siendo que, cuanto mayor sea la longitud de la tubería mayor será este diferencial. La regla es simple, una mayor velocidad implica una mayor pérdida y un diámetro menor mayor velocidad. 
 
Si aplicamos estrictamente el enunciado anterior, la tubería con un diámetro mayor siempre será la mejor, ya que así tendremos menores velocidades y menores pérdidas, ocasionando una eficiencia mayor. Pero cuando comenzamos a pensar desde un punto de vista práctico, cuanto mayor el diámetro, mayor es la demanda de fluido refrigerante y con esto llegamos a nuevos problemas ya que una carga excesiva es siempre una complicación para el control de líquido, además, desde la óptica del usuario final, la utilización de diámetros mayores siempre será una inversión mayor y esto puede inviabilizar la instalación.
 
Se debe tener presente que dentro de una tubería no es solamente refrigerante lo que está circulando, existe también una porción de aceite que en combinación con el refrigerante deberá regresar con seguridad al compresor. Para conseguir esto debemos garantizar velocidades suficientemente altas que promuevan un arrastre correcto del aceite, siendo que, altas velocidades traerán como consecuencia mayores caídas de presión.
 
Debido a la complexidad del problema, no existe una ecuación o método exacto que otorgue como resultado el diámetro de tubería que debe ser utilizado en cada uno de los segmentos del circuito, es por esto que el proyectista debe conocer los principios de selección y aplicarlos de manera correcta buscando siempre un adecuado funcionamiento del sistema.
 
Línea de succión
La línea de succión es el segmento del ciclo en donde es más crítica la correcta selección de la tubería ya que toda caída de presión en este trecho generará una mayor relación de compresión afectando directamente a la eficiencia del sistema. La selección de esta línea debe basarse en la caída de presión equivalente a 1,1 °K tomando como referencia la temperatura de evaporación del sistema (ver tabla 1).
 
La tubería debe seguir el camino más directo posible evitando la instalación de curvas innecesarias que pueden generar una pérdida de presión adicional. De igual manera deben ser evitados todos aquellos componentes que no sean totalmente necesarios para el funcionamiento de la aplicación, como es el caso de válvulas reguladoras de presión o filtros no especificados. 
 
Tabla 1: Caída de presión equivalente a 1,1 K en diferentes temperaturas de evaporación
 
La línea de succión es también el punto en donde el proyectista debe de ser más cuidadoso con la relación existente entre caída de presión y velocidad del fluido ya que el refrigerante en estado gaseoso posee una densidad baja dificultando el arrastre de aceite. Velocidades típicas para el dimensionamiento de la línea de succión van de los 5 hasta los 10 m/s, siendo que en trechos ascendentes la velocidad nunca deberá de ser menor que 7,5 m/s.  
 
En sistemas en donde la línea de succión sea muy larga existirán situaciones en las cuales será necesario tomar una decisión entre mantener poca caída de presión con bajas velocidades, o aumentar la velocidad (con mayores pérdidas) buscando un mejor arrastre del aceite. En estas situaciones siempre debe ser seleccionada la tubería que ofrezca una velocidad adecuada, mismo que la eficiencia sea castigada, ya que será siempre mejor tener un sistema un poco menos eficiente con un correcto retorno de aceite que un sistema con baja caída de presión sin lubricación o problemas en la transferencia de calor.
 
Línea de descarga
En la refrigeración comercial muchas veces no es necesario que el proyectista realice un cálculo de pérdida de carga en la línea de descarga ya que dicha línea es dimensionada por el fabricante dentro del conjunto de la unidad condensadora. Además, en estos sistemas acoplados la longitud de la línea no es considerable por lo que las perdidas de presión o arrastre de aceite no serán un problema.
 
Sin embargo, existen sistemas con condensador remoto en donde es necesario realizar un análisis de caída de presión. Como regla general, la tubería de estos sistemas debe ser dimensionada para una pérdida de presión no mayor que 5 psi. Velocidades típicas para la selección de la línea de descarga van de los 10 hasta 13 m/s. Se debe tener especial atención para nunca seleccionar diámetros que generen velocidades superiores a 15 m/s ya que en este punto la línea puede comenzar a presentar vibración excesiva y altos niveles de ruido.
 
Línea de líquido
En contraste con las otras líneas, la línea de líquido es un segmento del sistema de refrigeración que no transporta (o no debería) refrigerante en estado gaseoso. Por este motivo la velocidad del fluido no es un factor primordial para el correcto funcionamiento de la instalación ya que el aceite se mezcla completamente con el refrigerante líquido.
 
La función de la línea de líquido es abastecer a la válvula de expansión con un flujo constante de refrigerante sub-enfriado. Para realizar esta tarea, es necesario que durante el paso del fluido en la tubería no exista una condición de saturación producto de caídas de presión. La saturación de refrigerante en la línea de líquido ocasionará un desempeño deficiente del sistema como secuencia de una operación deficiente de la válvula de expansión.
 
Comúnmente los trechos horizontales de la tubería no son un problema en términos de caída de presión, por lo contrario, los segmentos ascendentes necesitan de especial atención. Altas pérdidas de carga en segmentos ascendentes son inevitables, la tabla 2 muestra la caída de presión por metro de tubería ascendente. Para evitar un desempeño pobre del sistema debe garantizarse que el sub-enfriamiento en la línea de líquido sea suficiente para que mismo con pérdida de carga, el  fluido no sufra saturación. 
 
Tabla 2: Caída de presión por metro de tubería ascendente para distintos refrigerantes
 
El sub-enfriamiento de cada sistema es variable dependiendo de cada aplicación, condensadores enfriados por aire ofrecen comúnmente un sub-enfriamiento de 3 hasta 6 °K. Si debido a una alta caída de presión el sistema necesita de sub-enfriamiento adicional, deberá ser acoplado otro método sub-enfriamiento auxiliar. La tabla 3 muestra el cambio de presión de saturación por cada grado de sub-enfriamiento.
 
Tabla 3: Cambio de presión de saturación por cada grado de sub-enfriamiento para distintos refrigerantes basados en una temperatura de líquido de 40°C
 
Por ejemplo, una tubería de líquido ascendente de 7 metros utilizando R404A tendrá una caída de presión de 9,24 psi (ver tabla 2), si el condensador otorga un sub-enfriamiento de 3 °K el sistema soporta 21 psi de caída de presión sin generar una condición de saturación (ver tabla 3). En este caso no será necesario ningún otro método de sub-enfriamiento adicional.
 
Otros factores como filtros sucios, exceso de válvulas de servicio o válvulas solenoides deben de ser evitados para no generar una caída de presión excesiva, que traerá saturación del fluido también conocida como “flash gas”.
 
En términos de velocidad del refrigerante, sólo debe ser verificado que la línea de líquido sea proyectada con valores inferiores a 1,5 m/s para evitar el fenómeno conocido como golpe de ariete, el cual puede presentarse después del accionamiento de válvulas solenoides.
 
Recomendaciones  generales
Para un correcto funcionamiento del sistema deben ser considerados los siguientes factores en la selección de la tubería.
 
  • Utilizar siempre tubería de cobre tipo L o K
  • Nunca seleccionar los diámetros de las líneas tomando como base las conexiones de la  unidad condensadora o evaporador
  • Si se utilizan tablas de selección, verificar que las condiciones de cálculo de las mismas estén de acuerdo con el sistema que está siendo proyectado
  • Buscar siempre que la tubería tenga la trayectoria más directa posible
  • Evitar la utilización de accesorios no necesarios

 

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