fallas en compresores de tornillo

“ANÁLISIS DE DAÑOS PRESENTADOS EN

COMPRESORES RECIPROCANTES PARA

REFRIGERACIÓN.”

TESINA

PRESENTA:

LUIS FERNANDO TIBURCIO BARRIOS

VICTOR HUGO VÁZQUEZ PÉREZ DIRECTOR DE TRABAJO RECEPCIONAL

ING. CÉSAR IGNACIO VALENCIA GUTIÉRREZ

POZA RICA, VER. MARZO DE 2011.

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

ZONA POZA RICA – TUXPAN

ANÁLISIS DE DAÑOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES PARA REFRIGERACIÓN

INDICE

CAPITULO I INTRODUCCIÓN

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JUSTIFICACIÓN 3 NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO 4 ENUNCIACIÓN DEL TEMA 6 EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO 7 CAPÍTULO II DESARROLLO DEL TEMA

PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIÓN 8 MARCO CONTEXTUAL 9 MARCO TEÓRICO 12 1.0 EL CICLO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN.

12

1.1 EL CICLO MECANICO DE REFRIGERACIÓN DE REFRIGERACION

12

1.2 EFICIENCIA VOLUMÉTRICA DEL COMPRESOR 14 1.3 EFECTOS NOCIVOS DEBIDO A VARIACIONES DE

OPERACIÓN. 1.4 SISTEMAS DE COMPRESIÓN PARA REFRIGERACIÓN

16 20

2.0 COMPRESORES RECIPROCANTES

23

2.1 VELOCIDAD DEL COMPRESOR 25 2.2 FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL COMPRESOR 26 2.3 VALVULAS DE SUCCION Y DESCARGA 27 2.4 DESPLAZAMIENTO DEL COMPRESOR 28

2.5 VOLUMEN DE ESPACIO LIBRE. 29 2.6 LUBRICACION 2.7 CARGA DE AIRE SECO 2.8 ENFRIAMIENTO DEL COMPRESOR 2.9 CAPACIDAD DEL COMPRESOR 2.10 COMPRESORES DE DOS ETAPAS 2.11 COMPRESORES CON DESCARGADORES 2.12 COMPRESORES EN TANDEM

30 32 32 33 33 34 35

3.0 ANÁLISIS DE DAÑOS MECANICOS

36

3.1 RETORNO DE LIQUIDO 36 3.2 DAÑO CAUSADO POR GOLPE DE LIQUIDO 39


.

3.3 DEFECTO DE LUBRICACIÓN 3.4 PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN DEL SISTEMA 3.5 HUMEDAD EN EL SISTEMA 3.6 CONTAMINACION EN LA INSTALACIÓN (POR

SUCIEDAD O POR AIRE) 3.7 ELEVADAS TEMPERATURAS DE DESCARGA DEL

COMPRESOR

46 52 57 59 60 60

4.0 ANALISIS DE DAÑOS ELÉCTRICOS 4.1 PROBLEMAS DE SUMINISTRO ELECTRICO 4.2 FALTA DE FASES Y SUS CAUSAS 4.3 PROBLEMAS MECANICOS CAUSANTES DE DAÑOS

ELÉCTRICOS 4.4 LIMPIEZA DEL SISTEMA

64 64 69 71 74

CAPÍTULO III CONCLUSIONES

84

BIBLIOGRAFÍA

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ANEXO 87


ANALISIS DE DAÑOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES

PARA REFRIGERACIÓN.

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CAPITULO I: INTRODUCCIÓN El mejor mantenimiento de una instalación se realiza cuando se conocen a fondo todos y cada uno de los elementos que la componen, y la función que realizan en ella. De ese modo se prestará mayor atención a los componentes esenciales y, en caso de aparecer, las averías siempre serán de menor gravedad. Es necesario también conocer los parámetros de diseño de la instalación y el ciclo de frigorífico que atraviesa el refrigerante para proceder a una rápida localización y reparación de las averías. El tema desarrollado a continuación trata de cómo reparar los equipos y el modo de evitar estas reparaciones a través de un adecuado mantenimiento de la instalación.

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JUSTIFICACIÓN La mejor forma de prevenir los problemas del compresor, es iniciar una planilla de mantenimiento preventivo que incluya el registro rutinario de las condiciones de funcionamiento del sistema. El registro diario de las presiones, de las temperaturas, sobrecalentamiento, subenfriamiento, etc. de funcionamiento del equipamiento, provee un medio de acompañar el desempeño del sistema durante todo el año. Con ese tipo de datos se pueden detectar, las tendencias que pueden hacer que las condiciones de funcionamiento se desvíen de los límites aceptables. El registro de los datos de desempeño del sistema no sólo provee un medio para detectar problemas inminentes, sino que además, en caso de falla esas informaciones podrán ser usadas para reconstruir la serie de sucesos que lo ocasionaron. Al final de este trabajo se dan algunas sugerencias que podrán ayudarlo en el establecimiento de un sistema de registro para los operadores del equipamiento. Al procurar llegar a la causa de la falla del sistema, use todos los datos posibles que pueda obtener de toda y cualquier fuente. Converse con el personal que opera el equipamiento del cliente y descubra lo que pueda sobre el tipo de ruido que la unidad presentó inmediatamente antes de la falla: ¿El funcionamiento era normal o anormal? ¿A qué hora ocurrió la falla? Si sabe eso, podrá determinar la causa del problema por ocasión de la falla. ¿El operador mantenía un registro como sugerido arriba? Si lo mantenía, su trabajo de investigación será más fácil. Al desmontar un compresor dañado, identifique las piezas a medida que sean retiradas, de forma que sus posiciones relativas dentro de la máquina puedan ser determinadas cuando sean examinadas. Para que la marca permanezca legible, marque las piezas con un metal trazador o marcador mágico permanente para evitar que se borren durante su manipulación. Además de la identificación de las piezas que son removidas, examine el estado general de cada pieza del compresor. ¿Están ciertas piezas limpias y sin daño? En caso afirmativo, anote eso. Si el compresor en general se presenta sucio, ¿qué tipo de contaminación puede ver? Mucha cosa puede ser determinada en este punto si puede identificar hollín, barniz, carbonización, borra, revestimiento de cobre (copper plating), oxidación o partículas de aluminio, cobre, hierro, etc. Siempre relacionar esos objetos encontrados a las áreas del compresor o las piezas individuales. Por ejemplo: ¿Las válvulas del conjunto plato de válvulas están averiadas? En caso afirmativo, ¿dónde y cómo? Aún si se necesita una limpieza completa para ver el daño, las informaciones obtenidas podrán ser de gran valor al hacerse el análisis final.

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NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO Al lidiarse con las fallas del compresor resultantes de problemas del sistema, como estamos haciendo en esta presentación, debemos, en primer lugar, identificar las varias categorías generales de fallas del sistema en las cuales la mayoría de las fallas de compresor conectada al sistema pueda ser definida. Cada una de esas categorías será, entonces, discutida en términos de daño que pueden causar y, finalmente, las soluciones para cada una de esas áreas. Siendo así, los técnicos de refrigeración deben estar preparados para, enseguida a este trabajo, buscar otras fuentes, tales como: Boletines de Ingeniería, Informaciones Técnicas, Cuadernillos, Manual del Mecánico de Refrigeración, etc., todas esas literaturas técnicas lo ayudará a desarrollar aún más estas técnicas y habilidades. La mayoría de las fallas del compresor, con excepción de los defectos del producto, puede ser clasificada en las siguientes categorías generales: RETORNO DE LÍQUIDO: Sucede principalmente cuando el sobrecalentamiento del gas en la succión del compresor tiende a "cero". Esta succión "húmeda", debido al efecto detergente del refrigerante, es capaz de remover toda la película lubricante de las partes móviles del compresor y, como consecuencia, provocará su rotura mecánica. GOLPE DE LÍQUIDO: Daño causado por la presión hidrostática cuando el compresor intenta comprimir un líquido (sea aceite, refrigerante o ambos). PROBLEMAS DE LUBRICACIÓN: Problemas relacionados con desgaste excesivo causado por la falta de cantidad suficiente de aceite lubricante en las áreas esenciales. CONTAMINACIÓN DEL SISTEMA: Material extraño resultando en desgaste excesivo, causando daño mecánico del motor o recalentamiento. HUMEDAD EN LA INSTALACIÓN: Formación del "copper plating" en las partes móviles y calientes del compresor, resultado que proviene de la mezcla de humedad/refrigerante/aceite que producen reacciones capaces de atacar químicamente tuberías de cobre y, principalmente, los motores eléctricos de los compresores herméticos y semiherméticos. Aparecen principalmente en las instalaciones donde no se ha hecho una buena evacuación y deshidratación del sistema. SUCIEDAD DE LA INSTALACIÓN: Que resulta de la falta de cuidado de la instalación del sistema, o de cualquier otra intervención realizada. Son principalmente partículas de metal y óxidos de cobre y hierro, provenientes de la instalación donde no han sido utilizados cortadores de tubos y gas de protección durante toda la soldadura.

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TEMPERATURA DE DESCARGA ELEVADA: Se produce principalmente cuando se trabaja con un valor elevado del sobrecalentamiento del gas en la succión del compresor, resultando la carbonización del aceite lubricante y la consecuente rotura mecánica del compresor. PROBLEMAS ELÉCTRICOS: Aquellos problemas que pueden causar fallas, con excepción de los problemas eléctricos causados por daños mecánicos. Nuestro estudio incluirá también algunas de las causas mecánicas de fallas eléctricas. Se analizan con más detalles cada una de esas áreas.

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ENUNCIACIÓN DEL TEMA Se han escrito muchos artículos sobre las causas principales de las fallas mecánicas relacionadas a los compresores de refrigeración. Desarmando un compresor y analizando sus partes, un especialista puede típicamente determinar la falla dentro de las siguientes categorías:

GOLPE DE LÍQUIDO.

PROBLEMAS DE LUBRICACIÓN.

CONTAMINACIÓN DEL SISTEMA.

HUMEDAD EN LA INSTALACIÓN.

SUCIEDAD DE LA INSTALACIÓN.

TEMPERATURA DE DESCARGA ELEVADA.

PROBLEMAS ELÉCTRICOS.

Saber en cuál de éstas categorías entra un compresor con fallas puede ayudar a los profesionales a resolver el problema antes de instalar otro compresor- este conocimiento de fallas resulta crucial para detener la cadena de posibles fallas repetitivas. Recordemos que el compresor es el mecanismo más importante dentro de un sistema de refrigeración. Las estadísticas de falla que guardan los fabricantes de compresores muestran que las mayorías de éstas se manifiestan en los compresores de reemplazo. Esto indica claramente que la causa que originó el daño del compresor original continúa ahí sin ser resuelta. La mayoría de las fallas de los compresores se debe a deficiencias del sistema en el que están siendo aplicados. Estas deficiencias deben ser minuciosamente identificadas y corregidas, para que la falla no ocurra en el compresor ni en uno de reemplazo. La inspección completa del compresor es imprescindible, ya que revela el origen del problema y en consecuencia, indica las correcciones que deben hacerse en el sistema. Por ejemplo, el retorno del refrigerante líquido se manifiesta mientras el compresor está en funcionamiento. El refrigerante líquido se mezcla con el aceite alterando su capacidad de lubricar convenientemente. En compresores semiherméticos o reciprocantes, refrigerados por aire, la falla puede hacerse evidente al observar un desgaste pronunciado en los anillos del pistón mismo, producido por el lavado de las paredes de los cilindros ante la presencia del líquido refrigerante.

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EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO Este trabajo recepcional tiene como finalidad presentar los principales motivos por los cuales se producen las fallas en los compresores de refrigeración y aire acondicionado y que a su vez pueda servir de guía y consulta para la comunidad universitaria de la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, así como al personal involucrado en los sistemas de refrigeración especialmente a aquellos que manejan las distintas técnicas y procedimientos para el mantenimiento de los compresores. La presente tesina se ha estructurado con un marco contextual que proporciona la información suficiente para ubicarse en el conocimiento de los compresores utilizados en la refrigeración. Posteriormente se tiene el desarrollo del marco teórico, la base del análisis de daños, el cual se desglosa de la siguiente manera: En primer lugar se describe el Ciclo de Refrigeración por Compresión Mecánica, en donde se explica ampliamente el ciclo mecánico, la eficiencia volumétrica del compresor y los diversos efectos, nocivos, que afectan el correcto funcionamiento del dispositivo analizado. En segundo lugar se expone el tema de los Compresores Reciprocantes, entendiendo sus partes componentes y construcción, así como la terminología empleada en este campo de la ingeniería. Continúa el trabajo recepcional explicando ahora el Análisis de Daños Mecánicos que como ya se menciona, se engloban en siete categorías diferentes, abundantes fotos tratan de presentar con claridad este tema. Finalmente, dentro de éste marco teórico se desarrolla el tema del Análisis de Daños Eléctricos, clasificando cuatro rangos de problemas que se presentan en ésta área. Concluye la presente investigación documental con un Análisis Crítico de los Diferentes Enfoques, para así llegar a las Conclusiones y cerrar el tema.

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CAPITULO II: DESARROLLO DEL TEMA

PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIÓN

La misión del compresor es la de aspirar los vapores a baja presión procedentes del evaporador, a la misma velocidad que se van produciendo y comprimirlos, disminuyendo así su volumen y aumentando en consecuencia la presión y temperatura del gas.

El hecho más importante que regula la capacidad de un compresor, es la temperatura de vaporización del líquido en el evaporador.

Las grandes variaciones de capacidad de un mismo compresor, debidas a los cambios de temperatura de aspiración son principalmente resultado de la diferencia de volúmenes específicos que se tienen en el vapor de aspiración a la entrada del compresor.

A mayor temperatura de vaporización del líquido en el evaporador, mayor será la presión vaporizante y menor el volumen específico en la aspiración.

Por la diferencia existente en el volumen específico en la aspiración, cada volumen de vapor comprimido por el compresor, presenta una masa mayor de refrigerante cuando la temperatura de aspiración es mayor, que cuando la temperatura de aspiración es menor, o sea, por cada carrera de compresión del pistón, la masa de refrigerante comprimida aumentará a medida que aumenta la temperatura de aspiración.

Cuando aumenta la temperatura de vaporización permaneciendo constante la temperatura de condensación, la relación de compresión disminuye y se mejora el rendimiento volumétrico, por tanto con una aspiración a temperatura elevada, además de comprimir una gran masa de refrigerante por unidad de volumen, ese volumen de vapor comprimido por el compresor, se aumenta debido a que se mejora el rendimiento volumétrico.

Según la temperatura de evaporación a la que tiene que trabajar la instalación, requiere que el compresor sea de: Alta Temperatura, Media Temperatura y Baja Temperatura

Puede resultar peligroso emplear un compresor de alta temperatura con una temperatura de evaporación baja, ya que el funcionamiento en esas condiciones correrá el riesgo del insuficiente enfriamiento del motor eléctrico por los vapores fríos aspirados, dando como resultado el anormal y peligroso calentamiento del motor a pesar de la débil intensidad absorbida, intensidad que será excesivamente baja para que accione el protector térmico.

A la inversa, el empleo de un compresor de baja temperatura en alta temperatura de evaporación motivará a causa de ser insuficiente el motor, una sobrecarga del mismo con el resultado inmediato de un calentamiento anormal que provocará la acción intempestiva del protector térmico.

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MARCO CONTEXTUAL El único modo de comprender la información siguiente es presentarla tras haber visto los fundamentos teóricos del ciclo de refrigeración, conocer los aparatos de medida que permiten concretar el estado de las magnitudes físicas de los fluidos en distintos puntos del ciclo y aprender todos los elementos que componen una instalación frigorífica. El buen funcionamiento de la instalación responde a una serie de criterios o magnitudes físicas que se mantienen a lo largo del tiempo. Estos criterios se resumen en la siguiente lista:

Temperatura alcanzada y mantenida en el recinto refrigerado.

Temperatura de vaporización dentro del rango de diseño.

Temperatura de condensación dentro del rango de diseño.

Presión de descarga dentro del rango de diseño.

Subenfriamiento normal en el condensador.

Recalentamiento normal en el evaporador.

Diferencias de temperaturas normales en los intercambiadores.

Potencia absorbida por el compresor dentro de los rangos de diseño.

Ningún ruido sospechoso ni vibraciones anormales.

Color del aceite y nivel normales.

Ninguna traza de grasa en el exterior del circuito.

Los otros criterios de buen funcionamiento son los ajustes correctos de los

órganos de seguridad:

Presostato de alta presión.

Presostato de baja presión.

Presostato de aceite (eventual).

Termostato de desescarche.

Relé térmico de protección de los motores.

Temporizador anti-ciclos cortos.

Las reclamaciones que suelen producirse por un mal funcionamiento de un sistema de refrigeración se engloban en la relación mostrada a continuación:

• El compresor no arranca.

• El compresor enfría pero con ciclos de funcionamiento muy largos.

• Funcionamiento en continuo del compresor sin que se enfríe el ambiente.

• El compresor realiza ciclos de funcionamiento muy cortos.

• Temperatura demasiado baja en el recinto refrigerado.

• Elevado consumo eléctrico en relación con la potencia cedida al ambiente.

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• Se escarcha la línea de aspiración.

• La protección contra sobre corrientes salta con asiduidad.

• Ruidos.

La mayor parte de las averías que se producen en un sistema frigorífico afectan a la presión en el lado de baja o de alta y, consecuentemente, a su temperatura. Es por ello muy importante el conocimiento en todo momento de las presiones a las que está trabajando la instalación y su relación con dichas magnitudes de diseño. La presencia de manómetros en los lados de alta y baja presión del compresor es más que recomendable. También es necesario poseer en las instalaciones termómetros que permitan conocer la temperatura del local o materia refrigerada. Todos los elementos de medida deben ser de confianza y para ello los aparatos deben ser calibrados periódicamente. La medida de las distintas magnitudes y características físicas fundamentales de un sistema frigorífico revelan la existencia de problemas y apuntan a los posibles causantes de los mismos. En ocasiones, con la experiencia que aporta el trabajo en instalaciones de refrigeración y en el caso de las averías más frecuentes, es suficiente con los sentidos para apreciar la presencia de problemas. Los principales puntos a controlar son:

• Temperatura del evaporador. El evaporador no suele ser accesible, el modo de conocer aproximadamente la temperatura de evaporación es acercando un termómetro a su superficie. La temperatura así tomada no suele diferir más de +5ºC con la temperatura interior.

• Presión de aspiración. El compresor suele estar dotado de manómetros o tomas de presión para poder tener la presión de aspiración en cualquier momento. Con dicha presión se puede conocer la temperatura del evaporador (teniendo en cuenta la pérdida de presión que ocurre en el tramo de tubería que une ambos elementos).

• Temperatura de la cámara o espacio refrigerado.

• Presión de alta. Al igual que en el caso de la presión de aspiración, la instalación suele estar dotada de manómetros o tomas de presión en las que introducir el manómetro portátil, y con los que se puede conocer la presión a la salida del compresor.

• Temperaturas de las líneas de aspiración y líquido. Con la temperatura de la línea de líquido se controla el estado de dicha sustancia en dicho punto. En condiciones de funcionamiento normal la temperatura de la línea será un

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poco superior a la temperatura del aire o agua de refrigeración. Si la temperatura es muy superior, la línea presenta más gas del debido y es señal de falta de refrigerante o algún otro defecto de funcionamiento. Si, por el contrario, la temperatura es más baja, es signo de que en su interior el refrigerante está expansionando debido a la gran pérdida de presión que presenta el tramo (alguna obstrucción o filtros sucios). En cuanto a la línea de aspiración, su temperatura debe ser un poco inferior que la del ambiente refrigerado. A medida que aumenta dicha diferencia de temperaturas significa que hay más cantidad de refrigerante en el circuito o que está entrando refrigerante líquido a través de ella (funcionamiento defectuoso de la válvula de expansión)

• Ruido de la válvula de expansión. Su funcionamiento suele ser silencioso, sintiéndose ligeramente el fluir del líquido a su través. Si aparece un silbido está provocado por el paso de refrigerante en estado gaseoso.

• Tiempo de funcionamiento. En los sistemas automáticos, ciclos de funcionamiento muy cortos o muy largos son prueba de mal funcionamiento de alguna de las partes de la instalación o algún problema en el ambiente refrigerado (falta de aislamiento, exceso de carga térmica, etc.), y es por ello interesante el tomar y conocer los tiempos de funcionamiento del compresor y compararlos con los de diseño. Hay que tener en cuenta que depende de gran cantidad de factores y es inevitable un rango de tiempos de funcionamiento bastante extenso.

• Ruidos. La presencia de ruidos extraños también denota la existencia de averías. Hay que concretar al máximo el tipo de ruido del que se trata (golpeteo, vibraciones, silbidos, etc.) y su procedencia para averiguar la causa de la avería y proceder a su reparación.

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MARCO TEÓRICO 1.0 EL CICLO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN La refrigeración continua puede lograrse por diferentes procesos. En la gran mayoría de las aplicaciones y casi exclusivamente en las de pequeño caballaje, el sistema de compresión de vapor, comúnmente llamado ciclo básico de compresión se usa para el proceso de refrigeración. Sin embargo, se han usado exitosamente sistemas de absorción en diversas aplicaciones. En equipo mayor se emplean los sistemas centrífugos, que son básicamente una adaptación del ciclo de compresión. 1.1 EL CICLO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN DE REFRIGERACION. Existen dos presiones en el sistema de compresión aparte de la de evaporación o baja presión y la de condensación o alta presión. El refrigerante actúa como medio de transporte para mover el calor del evaporador al condensador donde es despedido a la atmósfera, o en casos de sistemas enfriados por agua, al agua de enfriamiento. Un cambio de estado del líquido a vapor y viceversa permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor en forma eficiente. El ciclo básico opera de la siguiente forma: el refrigerante líquido de altas presiones es alimentado del recibidor a través de la tubería del líquido, pasando por un filtro secador al instrumento de control que separa el lado de alta presión del sistema del lado de baja presión. Existen varios instrumento de control que pueden emplearse, pero en esta ilustración consideremos únicamente la válvula de expansión. La válvula de expansión controla la alimentación de un refrigerante líquido al evaporador, y por medio de un pequeño orificio reduce la presión del refrigerante a la de evaporación o de baja presión. La reducción de presión en el refrigerante líquido provoca que este hierva o se vaporice hasta que el refrigerante alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la de su presión. Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a través del evaporador, el calor fluye a través de las tuberías del evaporador hacia el refrigerante, haciendo que la acción de ebullición continué hasta que el refrigerante se encuentra totalmente vaporizado. La válvula de expansión regula el flujo a través del evaporador conforme sea necesario para mantener una diferencia de temperatura determinada a cierto sobrecalentamiento deseado entre la temperatura de evaporación y el vapor que sale

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del evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador varía, el bulbo de la válvula de expansión registra esta variación y actúa para modular la alimentación a través de la válvula de expansión para adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. El compresor toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando tanto su presión como su temperatura. El vapor caliente y a alta presión es bombeado fuera del compresor a través de la válvula de descarga hacia el condensador. Conforme pasa a través del condensador, el gas de alta presión es enfriado por algún medio externo. En sistemas enfriados por aire se usa generalmente un intercambiador de calor de refrigerante a agua. Conforme la temperatura del vapor refrigerante alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la alta presión del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibido, repitiéndose nuevamente al ciclo. El proceso de refrigeración es continuo siempre y cuando funcione el compresor.

FIG 1.1: CICLO MECÁNICO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN.

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1.1.1. CALOR DE COMPRESION Cuando se comprime el gas refrigerante en un cilindro de compresor, se aumenta la presión y se reduce el volumen. El cambio en presión y en volumen tiende a mantenerse en equilibrio con la ley del gas perfecto, por lo tanto este cambio no afecta gravemente la temperatura del gas refrigerante; pero se requiere energía y trabajo para comprimir el gas refrigerante, y siguiendo la primera ley de la termodinámica esta energía no puede ser destruida por lo tanto, toda la energía mecánica necesaria para comprimir el gas es transformada en energía de calor. Con excepción de una pequeña fracción de calor total despedido por el cuerpo del compresor, toda esta energía es transferida al gas refrigerante. Esto da lugar a un rápido aumento en la temperatura del gas comprimido causando que las válvulas de descarga del compresor siempre se encuentren sometidas a las temperaturas más altas existentes en el sistema. El calor de compresión se define como el calor agregado al gas refrigerante que resulta de la energía y el trabajo usado en el compresor. El calor que debe desechar al condensador, se llama calor de rechazo y consiste en el total de calor absorbido por el refrigerante por el evaporador, en el compresor y en cualquier calor agregado en el sistema debido a ineficiencias del motor (éste último aplicable únicamente a compresores herméticos y semiherméticos). Para moto compresores herméticos y semiherméticos, el calor de rechazo además del que produce la carga de refrigeración, puede calcularse aproximadamente por el calor equivalente a la electricidad que consume el compresor.

1.2 EFICIENCIA VOLUMETRICA DEL COMPRESOR.

La eficiencia volumétrica se define como la relación del volumen real del gas refrigerante bombeado por el compresor al volumen desplazado por los pistones del compresor. La eficiencia de un compresor puede variar en una gran escala dependiendo del compresor y del índice de compresión. El índice de compresión es la relación que existe entre la presión de entrada al compresor y la presión de salida. Este índice de compresión es mejor conocido como la relación de compresión.

Hay dos factores fundamentales que afectan la eficiencia del compresor con un aumento considerable del índice de compresión.

a) Existe en la parte superior del cilindro, un espacio de tolerancia en el cual el gas que durante la compresión ahí se aloja, no es bombeado; por lo que, entre mayor sea el índice de compresión más denso se hará el gas que ahí se aloja y ocupara mayor volumen en el cilindro durante la carrera de descarga del pistón, evitando así la succión total del gas que el cilindro puede aceptar.

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b) A mayor índice de compresión mayor será el calor que se produzca durante la presión, efectuándose un aumento de temperatura en los cilindros y en la cabeza del compresor; de ahí que el gas proveniente del evaporador que entra a los cilindros en la carrera de succión, sea calentado por las paredes internas de dichos cilindros, provocando la expansión del gas y reduciéndose el volumen del gas de entrada a los cilindros del compresor.

FIG 1.2: CURVAS DE EFICIENCIA VOLUMÉTRICA.

Los compresores de aire acondicionado están generalmente diseñados con más tolerancia de volumen, por lo tanto, la eficiencia baja mucho más rápidamente con un aumento en el índice de compresión, mientras que la eficiencia volumétrica en cada paso de un compresor de doble paso es similar a las curvas típicas de un compresor de doble paso tiene una eficiencia relativamente con un limité bastante amplio del índice de compresión. Puesto que el uso de un subenfriador de liquido con un compresor de doble paso puede aumentar la capacidad enormemente, se ha agregado una línea punteada a la figura No. 2 con el objeto de hacer comparaciones.

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1.3 EFECTOS NOCIVOS DEBIDO A VARIACIONES DE OPERACIÓN 1.3.1. EFECTOS DE LOS CAMBIOS EN LA PRESIÓN DE SUCCION El volumen especifico del gas de retorno al compresor aumenta si se mantiene constantes todos los factores al reducirse la presión de succión. La capacidad de bombero de un compresor se determina por su velocidad y su desplazamiento. La reducción de densidad del gas de succión reduce el peso del refrigerante bombeado, con la consecuente perdida de capacidad del compresor. Esta pérdida de capacidad con la reducción de la presión de succión, es extremadamente rápida con la desventaja de que la energía eléctrica en kilo-calorías/Watt que requiere un compresor para realizar su trabajo, no se reduce en la misma proporción. Por lo tanto, para obtener la mayor capacidad y la mayor economía de operación, es de gran importancia que el sistema de refrigeración opere a las presiones de succión más altas posibles. 1.3.2. EFECTOS DELOS CAMBIOS EN LA PRESIÓN DE DESCARGA Un aumento en la presión de condensación comúnmente llamada presión de descarga, provoca un aumento en el índice de compresión, con la consecuente perdida de eficiencia volumétrica. Aun cuando la pérdida de capacidad no es tan grande como la perdida causada por una disminución en la presión de succión equivalente, será de todas maneras bastante perjudicial. Para economía de operación y para obtener mayor capacidad, la presión de descarga debe mantenerse tan baja como sea posible. 1.3.3. EFECTOS DE SUBENFRIAMIENTO DEL REFRIGERANTE LÍQUIDO MEDIANTE AGUA O AIRE Cuando el refrigerante líquido caliente y a alta presión alimenta al evaporador a través de la válvula de expansión, el refrigerante debe en primer lugar reducirse a la temperatura de evaporación en el evaporador antes de que pueda empezar a absorber calor. Esto es realizado por una ebullición casi instantánea del liquido refrigerante, y el calor latente de evaporación necesario en el cambio de estado absorberá el calor del líquido refrigerante restante. El refrigerante evaporado ya no puede producir ninguna refrigeración adicional y en realidad la capacidad refrigerativa del refrigerante ha sido disminuida por el calor absorbido al bajar la temperatura del líquido. Si una porción de este calor pudiera extraerse del líquido antes de su entrada al evaporador, podría aumentarse la capacidad del sistema.

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Esto puede lograrse subenfriado el refrigerante líquido después de la condensación por agua o por aire. Si las temperaturas de condensación son relativamente altas, pueden obtenerse fácilmente aumentos de capacidad del 5% al 15%. Puesto que no se requiere ninguna fuerza para mover el agente de enfriamiento, el subenfriamiento del líquido puede proporcionar grandes ahorros en el costo de operación. 1.3.4. EFECTOS DE SUBENFRIAMIENTO DEL RERFRIGERANTE LÍQUIDO MEDIANTE VAPOR SOBRECALENTADO Frecuentemente se usa un intercambiador de calor de gas de succión a refrigerante líquido debido a las siguientes razones:

1) Para aumentar la temperatura del gas de succión que regresa al compresor evitar la formación de la escarcha y la condensación en la línea de succión.

2) Para subenfriar el refrigerante líquido lo suficiente para compensar cualquier perdida de presión que pueda ocurrir en la línea de líquido, y evitar la formación de gases en la misma línea de líquido.

3) Para proveer una fuente de calor que evapore cualquier refrigerante líquido que pueda a ver pasado del evaporador, evitando por lo tanto el retorno del refrigerante líquido al cárter.

4) Para aumentar la capacidad total del sistema. Como se indica en la sección anterior el subenfriamiento del refrigerante líquido aumenta la capacidad de refrigeración por kilo de refrigerante circulado si no hay transferencias de calor del espacio no refrigerado a la línea de succión. Si se coloca un intercambiador de calor entre de calor entre la línea de líquido y la línea de succión, aumentará teóricamente un poco la capacidad del sistema (en R-12 el aumento es significativo) puesto que el calor transferido del refrigerante líquido al vapor del refrigerante es mayor que la pérdida de capacidad en el compresor, como resultado del aumento de volumen especifico del vapor. Como un hecho practico, puede haber un aumento substancial en la capacidad de todos los refrigerantes. En la mayoría de los casos, la línea de succión no esta aislada y la mayor parte del sobrecalentamiento en el gas de succión es causado por el aire ambiente. Si se aísla bien la línea de succión, el gas frío que circula por ésta podrá ser usado para subenfriar el refrigerante líquido de la línea de entrada al evaporador y las pérdidas serán mínimas por la disminución en la transmisión de calor.

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1.3.5. EFECTOS DEL SOBRECALENTADO DE VAPOR QUE SALE DEL EVAPORADOR

Es esencial que la temperatura del gas que regresa al compresor esté a una

temperatura mínima de 15 F arriba de la temperatura de evaporación, para evitar el acarreo de refrigerante líquido al compresor. Si se agrega este calor al vapor dentro del espacio refrigerado, el calor absorbido aumenta l capacidad de refrigeración mientras que el aumento en volumen especifico del gas reduce la capacidad del compresor. Estos dos factores tienden a cancelarse el uno al otro, con efectos casi nulos en la capacidad.

El calor que entra al refrigerante proveniente del aire ambiente exterior a través de la línea de succión da como resultado una pérdida de la capacidad beta del sistema. Puesto que tales pérdidas pueden ser hasta de 10% a 15%, el aislamiento de la línea de succión puede ser una buena inversión para evitar que la temperatura del gas de retorno se eleve demasiado.

1.3.6. EFECTOS DE LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN EN LA LINEA DE DESCARGA Y EN EL CONDENSADOR

La perdida de presión causada por la fricción conforme el gas refrigerante fluye a través de la línea de descarga y el condensador, reduce la capacidad del compresor, debido a las más altas presiones de descarga que resultan y a la más baja eficiencia volumétrica. Puesto que la temperatura de condensación no es muy afectada, las pérdidas de presión de 0.532 kg/Cm2 (5 PSIG) tienen muy poco efecto en la capacidad del sistema.

Sin embargo, el consumo de electricidad del compresor aumentara debido al aumento en la presión de descarga, y para la mejor economía de operación deben evitarse las presiones excesivamente altas en las línea de descarga.

1.3.7. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESIÓN EN LA LINEA DE LÍQUIDO

Si la presión de un refrigerante líquido cae debajo de su temperatura de saturación, una porción del líquido se transformara en vapor para enfriar el resto del refrigerante líquido a la nueva temperatura de saturación. Esto puede ocurrir en una línea de líquido si la presión cae lo suficiente, debido a la fricción, o aun en la subida vertical. Si el líquido se evapora, la alimentación a través de la válvula de expansión puede ser inadecuada para la demanda del evaporador.

El hecho de subenfriar el refrigerante líquido después de la condensación, en una cantidad suficiente para compensar las perdidas de presión, asegurara un flujo

normal de refrigerante líquido únicamente en la válvula de expansión. A 49C

(120F) de temperatura de condensación, un subenfriamiento de 5.6C (10F) protegerá contra la evaporación que causan las siguientes pérdidas de presión:

R-12 0.162 Kg./Cm2 (2.3 PSI) R-22 2.383 Kg./Cm2 (33.9 PSI) R-50 2.426 Kg./Cm2 (34.5 PSI)

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Los refrigerantes 12, 22 y 502 son ligeramente más pesados que el agua, y una altura de 10 metros de refrigerante líquido equivale a 1 Kg/Cm2. Por lo tanto, si un condensador o un recibidor se encuentra en el sótano de un edificio de 6 metros alimentando con refrigerante líquido a un evaporador en la azotea, debe considerarse en el diseño del sistema una perdida de presión de aproximadamente 0.6 Kg/Cm2, causada por la diferencia de elevaciones. En el mismo edificio, la pérdida de presión sería de 10 PSI, ya que 6 metros equivalen a 20 pies y 2 pies de refrigerante líquido son aproximadamente igual a 1 PSI.

Temp. De

Evaporación

Caída de presión

En la línea

Presión en el

compresor

Capacidad

C F Kg./Cm2

PSI Kg./Cm2 PSI KCal/Hr BTU/hr

-23

-23

-23

-23

-10

-10

-10

-10

.07

.141

.211

.281

1

2

3

4

.246

.176

.105

.035

3.5

2.5

1.5

0.5

8,165

7,585

7,005

6,450

32,400

30,100

27,800

25,600

1.3.8. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESION EN EL EVAPORADOR Las perdidas de presión que ocurren en el evaporador debido a la fracción del fluido, hacen que la presión en la salida de éste sea inferior a la presión del refrigerante a la entrada de dicho evaporador. Para un serpentín y una carga dada, la temperatura promedio para el refrigerante es fija. Entre más grande sea la pérdida de presión en el evaporador, mayor será la diferencia de presiones entre el refrigerante de entrada del evaporador y el refrigerante de salida de dicho evaporador. Conforme se reduce la presión de succión a la salida del evaporador, aumenta el volumen especifico del gas que regresa al compresor, y desciende el paso del refrigerante bombeado por el compresor. Por lo tanto la pérdidas de presión en el evaporador causa una reducción de capacidad en el sistema y es importante que se calcule correctamente el evaporador para que no existan pérdidas de presión anormalmente grandes. 1.3.9. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESIÓN EN LA LINEA DE SUCCIÓN Los efectos de la pérdida de presión en la línea de succión son similares a las pérdidas de presión en el evaporador. Ya que la pérdida de presión en la línea de succión no provoca un correspondiente descenso en la temperatura de evaporación del refrigerante, la pérdida de presión en la línea de succión puede ser muy perjudicial a la capacidad del sistema. Las líneas de succión deben calcularse o para evitar excesivas pérdidas de presión.

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1.4. SISTEMAS DE COMPRESIÓN PARA REFRIGERACIÓN 1.4.1. SISTEMAS DE DOBLE ETAPA Conforme aumenta el índice de compresión, se reduce la eficiencia volumétrica del compresor y aumenta el calor de compresión. Para aplicaciones a baja temperatura, la perdida de eficiencia y las temperaturas de descarga

excesivamente altas se convierten en factores críticos por lo que -40C es la temperatura de evaporación más baja recomendada para los compresores que trabajen en el ciclo de compresión de una sola etapa. Para poder aumentar la eficiencia de operación en bajas temperaturas, la compresión puede realizarse en dos pasos o etapas. Para la operación en dos etapas, el índice de compresión de cada etapa será igual a la raíz cuadrada del índice de compresión total (aproximadamente ¼ del total del índice de compresión para el limite normal de operación en compresores de dos pasos), por lo que cada etapa de compresión tendrá entonces un índice de compresión mucho mas bajo y la eficiencia del compresor aumentara grandemente. La temperatura del vapor refrigerante que sale de la primera etapa o que entra a la segunda, debe ser bien elegida, debido a que el calor de compresión puede causar el sobrecalentamiento de los pistones y las válvulas de la segunda etapa. Para evitar daños al compresor debe inyectarse refrigerante líquido entre las dos etapas para enfriar correctamente el compresor. La compresión en dos etapas puede lograrse con el uso de dos compresores, conectando la descarga de uno de ellos con la succión del segundo; sin embargo; dada la dificultada de mantener los niveles correctos de aceite en ambos cárters es mas recomendable usar un compresor con cilindros múltiples. Un compresor de doble paso está diseñado para que el gas de succión sea aspirado directamente hacia los cilindros del primer paso y después descargado al cilindro o cilindros del segundo paso. En algunas marcas comerciales de compresores de doble paso, la proporción de desplazamiento del primer paso al segundo es de 2 a 1. El mayor volumen de los cilindros del primer paso es necesario por la diferencia en volumen especifico entre el gas de baja presión de entrada al primer paso, y la presión más o menos alta de entrada al segundo paso. Las figuras 1.3 Y 1.4 ilustran un compresor típico de dos etapas aplicando a una instalación de baja temperatura. La refrigeración de dos etapas es efectiva hasta

temperaturas de –62 C (-80 F a -90F). Debajo de estas temperaturas, la eficiencia decae rápidamente.

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FIG 1.3: SISTEMA DE COMPRESIÓN SIN SUBENFRIADOR DE LÍQUIDO

1) Compresor 2) Separador de Aceite 3) Ensamble Condensador 4) Visor de Aceite 5) Válvula Termostática de Expansión

5 a) Bulbo Sensor de la Válvula de Expansión 5 b) Igualador Externo de la Válvula de Expansión

6) Evaporador 7) Acumulador de la Línea de Succión 8) Filtro de línea de la Succión

9) Válvula Solenoide 10) Válvula de Presión 11) Conexión de Baja Presión 12) Conexión de Presión de Entre Capas 13) Conexión de Alta Presión 14) Control de seguridad de la Presión 15) Línea de Descarga 16) Línea de Retorno de Aceite 17) Subenfriador de Líquido L) Primera Etapa H) Segunda Etapa

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FIG 1.4: SISTEMA DE COMPRESIÓN CON SUBENFRIADDOR DE LÍQUIDO.

1.4.2. SISTEMAS DE TIPO CASCADA Para poder operar satisfactoriamente a temperaturas de evaporación bajas y para aumentar la flexibilidad del sistema diseñado, puede emplearse refrigeración de paso múltiple, usando sistemas separados con el evaporador de un sistema empleado como condensador del segundo, por medio de un intercambiador de calor. Este tipo de diseño se llama sistema tipo cascada y permite el uso de diversos refrigerantes en los diferentes sistemas. Pueden usarse refrigerantes con característica y presiones apropiadas para trabajos a temperaturas ultra bajas en la primera etapa del sistema y sistemas tipo cascada múltiples de 2, 3 o más etapas que hacen posible la refrigeración a casi cualquier temperatura de evaporación deseada. Los sistemas tipo cascada compuestos tanto de compresores de un paso como de compresores de doble paso pueden ser altamente eficientes.

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2.0 COMPRESORES RECIPROCANTRES

El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeración por compresión. En primer lugar succiona el vapor refrigerante y reduce la presión en el evaporador a un punto en el que puede ser mantenida la temperatura de evaporación deseada. En segundo lugar, el compresor eleva la presión del vapor refrigerante a un nivel lo suficiente mente alto, de modo que la temperatura de saturación sea superior a la temperatura del medio enfriaste disponible para la condensación del vapor refrigerante.

Existen tres tipos básicos de compresores; reciprocantes, rotativos y centrífugos. Los compresores centrífugos son utilizados ampliamente en grandes sistemas centrales de acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se utilizan en el campo de los refrigeradores domésticos, sin embargo la inmensa mayoría de compresoras utilizadas en tamaños de menor caballaje para alas aplicaciones comerciales, domesticas e industriales son reciprocantes; este manual abarcara únicamente compresores reciprocantes.

El diseño del compresor reciprocante es algo similar a un motor de automóvil moderno con un pistón accionado por un cigüeñal que realiza carreras alternas de succión y compresión en un cilindro provisto con válvulas de succión y de descarga.

FIG 2.1: PARTES DESMONTADAS DE UN MOTOCOMPRESOR SEMIEHERMÉTICO COMERCIAL TÍPICO

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Puesto que el compresor reciprocante es una bomba de desplazamiento positivo, resulta apropiado para volúmenes de desplazamiento reducido y es muy eficaz a presiones de condensación elevada y en altas relaciones de compresión. Otras ventajas son: su adaptabilidad a diferentes refrigerantes, la facilidad con la que permite el desplazamiento del liquido a través de tuberías dada la elevada presión creada por el compresor, su durabilidad, la sencillez de su diseño y un costo relativamente bajo. 2. A. COMPRESORES DE TIPO ABIERTO Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de los llamados de tipo abierto, con los pistones y cilindros sellados en el interior de un cárter y un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia fuera para ser accionado por alguna fuerza estable. Un sello entorno al cigüeñal evita la perdida de refrigerante y de aceite del compresor. Aunque en un tiempo los compresores de tipo abierto fueron ampliamente utilizados, estos tienen muchas desventajas inherentes, tales como mayor peso, vulnerabilidad a fallas de los sellos, difícil alineación del cigüeñal, ruido excesivo y corta vida de las bandas a componentes de acción directa. De ello resulta que, en la mayoría de aplicaciones, el compresor de tipo abierto ha sido reemplazado por el motocompresor de tipo semiehermético y hermético y el empleo de compresores de tipo abierto continua disminuyendo excepto para aplicaciones especiales como el acondicionamiento de aire para automóviles. 2. B. MOTOCOMPRESORES SEMIHERMÉTICOS El motocompresor semihermético fue iniciado por la Compañía Copeland y es utilizado ampliamente. El compresor es accionado por un motor eléctrico montado directamente en el cigüeñal del compresor con todas sus partes, como del motor como del compresor, herméticamente sellados en el interior de la cubierta común. Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden calcularse específicamente para la carga que han de accionar, y el diseño resultante es compacto, económico, eficiente y básicamente no requiere mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas del cárter son desmontables permitiendo el acceso para sencillas reparaciones en el caso de que se deteriore el compresor.

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2. C. MOTO COMPRESOR HERMÉTICO

El moto compresor hermético ha sido desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución de tamaño y costo, y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa potencia.

Como en el caso del motor eléctrico se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor pero el cuerpo es una carcasa metálica hermética sellada con soldadura. En este tipo de compresores no pueden llevarse a cabo reparaciones interiores puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcasa del compresor.

FIG 2.2: COMPRESOR SEMI-HERMÉTICO

FIG 2.3: COMPRESOR HERMÉTICO

2.1. VELOCIDAD DEL COMPRESOR

Los primeros modelos de compresores se diseñaron para funcionar a una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1.000 r.p.m. Para utilizar los motores eléctricos estándar de 4 polos se introdujo el funcionamiento de los moto compresores herméticos y semiherméticos a 1.750 r.p.m. (1.450 r.p.m. en 50 ciclos). La demanda en aumento de equipo de acondicionamiento de aire más compacto y de peso mas ligero ha forzado el desarrollo de moto compresores herméticos con motores de 2 polos que funcionan a 3.500 r.p.m. (2.900 r.p.m. en 50 ciclos).

Las aplicaciones especializadas para acondicionamiento de aire en aviones, automóviles, y equipo militar, utilizan compresores de mayor velocidad aunque para la aplicación comercial normal y domestica el suministro de energía eléctrica existente de 60 ciclos limita generalmente la velocidad de los compresores a la actualmente disponible de 1.750 y 3.500 r.p.m.

Velocidades superiores producen problemas de lubricación y duración, y estas factores así como el costo, tamaño y peso deben ser considerados en el diseño y aplicación del compresor.

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2.2. FUNCIONAMIENTO BASICO DEL COMPRESOR En la figura No. 2.4 se representa una vista en sección de un moto compresor comercial típico. A continuación se ofrece una somera descripción de su funcionamiento. Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se reduce la presión en el cilindro. Y cuando la presión del cilindro es menor que la de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro. Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia la subida, (carrera de compresión), se crea una presión en el cilindro forzando el cierre de las válvulas de succión. La presión en el cilindro continúa elevándose a medida que el pistón se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presión en el cilindro excede la presión existente en la línea de descarga del compresor, las válvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga y al condensador. Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo, la reducción de la presión permite que se cierren las válvulas de descarga, dada la elevada presión del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo.

FIG 2.4: SECCIONAMIENTO COMPRESOR TIPICO.

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Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de succión y otra de compresión de cada pistón, de modo que en los moto compresores de 1.750 r.p.m. tienen lugar 1.750 ciclos completos de presión y succión en cada cilindro durante cada minuto: y en los compresores de 3.500 r.p.m., 3.500ciclos completos en cada minuto.

2.3. VÁLVULAS DE SUCCIÓN Y DE DESCARGA Puesto que las partes del compresor que más comúnmente requieren servicio son las válvulas de succión y de descarga, en los compresores para refrigeración están montadas en un plato de válvulas que puede ser sacado para su reparación. En la figura No. 2.5 se representan los platos de válvulas típicos. La mayoría de las válvulas del compresor reciprocante son de tipo de lengüeta y deben asentar adecuadamente para evitar fugas. El más pequeño fragmento de materia extraña o corrosión bajo la válvula producirá fugas y deberá tenerse el máximo cuidado para proteger el compresor contra contaminación.

FIG 2.5: DIVERSOS TIPOS DE VÁLVULAS

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2.4. DESPLAZAMIENTO DEL COMPRESOR El desplazamiento de un compresor recíprocamente es el volumen desplazado por los pistones. Algunos fabricantes publican el desplazamiento de sus compresores en metros cúbicos por hora y pies cúbicos por hora, pero otros fabricantes lo hacen en pulgadas cubicas por revolución o en pies cúbicos por minuto. Para fines comparativos de desplazamiento del compresor puede calcularse mediante las fórmulas siguientes: 2.4. A. DESPLAZAMIENTO (sistema métrico)

1,000,000 x 4

N x RPM x L D x 2 xMCM

1,000,000 x 4

60 x N x RPM x L D x 2 xMCH

4

N x L D x 2 xMCM

MCM = Metros cúbicos por hora MCH = Metros cúbicos por minuto D = Diámetro cilindro (centímetros) Cm3 /rev = Centímetros Cúbicos

por revolución

= 3.1416

L = Largo carrera (centímetros) N = Números de cilindros RPM =Revoluciones por minuto 1000 = Centímetros cúbicos

FACTORES DE CONVERSIÓN:

VELOCIDAD = MCH = MCH = MCH =

Cm3/Rev =

1750 RPM 60 X MCM 0.105 x Cm3/Rev. 0.00175 x Cm3/Rev. 9.52 x MCH

3500 RPM 60 X MCM 0.210 x Cm3/Rev. 0.0035 Cm3/Rev. 4.76 x MCH

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2.4. B. DESPLAZAMIENTO: (Sistema Ingles)

1728 x 4

N x RPM x L D x 2 xPCM

1728 x 4

60 x N x RPM x L D x 2 xPCH

4

N x L D x Pulg.3/Rev

2 x

PCM = Pies cúbicos por minuto. PCH = pies cúbicos por hora. Pulg.3/Rev. = Pulgadas cúbicas de

desplazamiento por Rev.

= 3.1416

D = Diámetro del Cilindro (pulgadas) L = Largo de La Carrera N = Números de Cilindros RPM = revoluciones por minuto 1728 = pulgadas cúbicas por

pie cuadrado

FACTORES DE CONVERSIÓN:

VELOCIDAD = PCH = PCH = PCM =

Pulg.3/Rev. =

1750 RPM 60 X CFM 60.78 x Pulg.3/Rev. 1.013 x Pulg.3/Rev. .01645 x CFH

3500 RPM 60 X CFM 121.5 x Pulg.3/Rev. 2.025 x Pulg.3/Rev. .00823 x CFH

2.5. VOLUMEN DE ESPACIO LIBRE Tal como se ha mencionado previamente, la eficiencia volumétrica de un compresor variara con el diseño del compresor. Si las válvulas asientan adecuadamente, el factor mas importante que afecta a la eficacia del compresor es el volumen del espacio libre. Una vez completada la carrera de compresión todavía queda cierto espacio libre el cual es esencial para que el pistón no golpee contra el plato de válvulas. Existe además otro espacio en los orificios de las válvulas de descarga, puesto que éstos se encuentran en la parte superior del plato. Este espacio residual que no es desalojado por el pistón al fin de su carrera se denomina volumen de espacio libre y permanece lleno con gas comprimido y caliente al final de la carrera de compresión.

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Cuando el pistón inicia el descenso en la carrera de succión se expande el gas residual de elevada presión y se reduce su presión. En el cilindro no puede penetrar vapor de la línea de succión hasta que la presión en él se reduzca a un valor menor que el de la línea de succión. Así pues, la primera parte de la carrera de succión se pierde bajo un punto de vista de capacidad, ya que a medida que se aumenta la relación de compresión, un mayor porcentaje de la carrera de succión es ocupada por el gas residual.

Con presiones de succión altas, la relación de compresión disminuye y el volumen de espacio libre no resulta crítico desde un punto de vista de capacidad. Un volumen de espacio libre adicional es asimismo favorable para reducir el nivel de residuos del compresor. Considerando que las bajas velocidades de gas a través de los orificios de descarga reducen el desgaste y la energía de funcionamiento en los compresores de accionamiento de aire, los platos de válvulas se diseñan con un volumen de espacio libre y amplio aumentando el diámetro de los orificios de descarga.

En aplicaciones de baja temperatura resulta frecuentemente necesario reducir el volumen de espacio libre para obtener la capacidad deseada. En los compresores de baja temperatura se utilizan platos de válvulas especiales con orificios de descarga menores que reducen el volumen de espacio libre.

2.6. LUBRICACIÓN

Siempre debe mantenerse un adecuado suministro de aceite en el cárter para asegurar una continua lubricación. El nivel de aceite normal deberá mantenerse en el centro del vidrio visor o ligeramente arriba.

En los compresores de 5 HP y mayores, y en los modelos “NR” de 3 HP, la lubricación del compresor se efectúa por medio de una bomba de aceite de desplazamiento positivo. La bomba está montada junto al cojinete y es accionada por el cigüeñal mediante una ranura en la que encaja el extremo plano de la flecha de la bomba.

El aceite es forzado a través de un orificio del cigüeñal a los cojinetes del compresor y bielas. Una válvula de alivio de balín y resorte sirve como dispositivo de descarga de presión permitiendo que el aceite pase directamente al cárter si su presión es mayor que la del ajuste de esta válvula.

Puesto que la succión de la bomba de aceite está conectada directamente al cárter del compresor, la presión de entrada a la bomba será siempre la del cárter y la presión de salida será la suma de la presión del cárter más la presión de la bomba de aceite. Por consiguiente, la presión neta de la bomba será la presión de salida de la bomba menos la presión del cárter. Cuando el compresor funciona con la presión de succión en vacío, la presión del cárter es negativa y debe ser añadida ala presión de salida de la bomba para determinar ala presión neta de esta.

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Un manómetro compuesto típico está calibrado en milímetros de mercurio (pulgadas de mercurio), y un milímetro de mercurio es aproximadamente .00136 kilos/cm2 de presión (2” de mercurio son aproximadamente una libra /pulg2).

Por ejemplo:

EN EL SISTEMA METRICO:

Presión Cárter Presión Descarga Bomba Aceite

Presión Neta Bomba Aceite

3.52 Kg./cm2 6.33 Kg./cm2 2.81 Kg./cm2

203 mm. vacío 2.53 Kg./cm2 2.81 Kg./cm2

203 mm.de vacío = -.20Kg./Cm2

EN EL SISTEMA INGLES:

Presión Cárter Presión Descarga Bomba Aceite

Presión Neta Bomba Aceite

50 PSIG 90 PSIG 40 PSI

8” Vacío 36 PSIG 40 PSI

8” Vacío = 4 PSIG

En el funcionamiento normal, la presión neta del aceite variara según el tamaño del compresor, la temperatura y viscosidad del aceite y la cantidad de espacio libre en los cojinetes del compresor. Se consideran normales presiones netas del aceite de 2.10 a 2.80 Kg./cm2 (30 a 40 libras por pulgada cuadrada), sin embargo, puede mantenerse una lubricación adecuada con presiones hasta de 0.7 Kg./cm2

(10 libras por pulgada cuadrada).

La válvula de control de lubricación se regula en la fabrica para evitar que la presión neta de la bomba exceda 4.22 Kg./cm2 (60 libras por pulgada cuadrada).

La bomba de aceite puede operarse en cualquier dirección, ya que al invertir su rotación una placa de fricción cambia de posición los puertos de entrada y salida.

Después de un funcionamiento prolongado en una dirección puede producirse en la placa reversible algún desgaste, corrosión, formación de barniz o rebabas que atoren e impidan la inversión de la bomba. Por consiguiente, en las instalaciones, en donde los compresores han estado en servicio durante cierto tiempo, debe tenerse cuidado de mantener la polaridad original del motor si por cualquier razón se han alterado las conexiones eléctricas.

La presencia del líquido refrigerante en el cárter puede afectar mucho el funcionamiento de la bomba de aceite. Una formación violenta de espuma en el arranque puede motivar una perdida de aceite del cárter y por consiguiente una perdida de presión de aceite hasta que este vuelva al cárter.

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En caso que el refrigerante líquido o una mezcla de aceite y refrigerante, rica en refrigerante se introduzca en la bomba de aceite, el refrigerante líquido se convertirá repentinamente en gas produciendo grandes variaciones y posiblemente una perdida de aceite. La presión del cárter puede variar con respecto a la presión de succión puesto que el refrigerante líquido en el cárter lo presurizara durante cortos intervalos por lo que la conexión de baja preció del control de seguridad de presión de aceite debe siempre estar conectada al cárter. Durante un rápido descenso de la temperatura de la evaporación del refrigerante, la cantidad de este disuelto en el aceite del cárter se reducirá y puede producir gas en la bomba de aceite durante este periodo, la bomba de aceite debe bombear tanto este gas como el aceite y en consecuencia la presión puede disminuir temporalmente. Esto únicamente causara que la bomba transmita menos aceite pero mientras la presión se mantenga sobre 0.63 Kg./Cm2 (9 libras por pulgada cuadrada) se tendrá una adecuada lubricación. Tan pronto como se alcance una condición estable y el refrigerante líquido deje de llegar a la bomba , la presión del aceite volverá a ser normal. 2.7. CARGA DE AIRE SECO Los compresores son cuidadosamente deshidratados en la fábrica y se embarcan con una carga de aire seco. La presión interna de un compresor tratado en la fábrica garantiza que posee un cierre hermético y que el interior esta totalmente seco. Al instalar el compresor, debe ser evacuado para eliminar esta carga de aire. 2.8 ENFRIAMIENTO DEL COMPRESOR Los compresores enfriados por aire requieren un flujo adecuado de aire sobre el cuerpo del compresor para evitar su recalentamiento. El flujo de aire procedente del ventilador debe ser descargado directamente sobre el motocompresor. Una extracción de aire del compartimiento en el que el compresor esta instalado no es suficiente para enfriar el compresor en forma adecuada. Los compresores enfriados por agua están equipados con una camisa por la que circula el agua el agua debe fluir a través del circuito de enfriamiento cuando el compresor esta en operación. Los moto compresores empleados por refrigerante se diseñan de modo que el gas de succión fluye entorno y a través de el motor para su enfriamiento. A temperatura de evaporación por debajo de –8 °C (0°F) es necesario un enfriamiento adicional mediante flujo de aire puesto que la densidad decreciente del gas refrigerante traduce su propiedad de enfriamiento.

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2.9 CAPACIDAD DEL COMPRESOR

Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo de compresor para los refrigerantes con los que puede ser utilizado. Estos datos pueden ofrecerse en forma de curvas o en tablas, que indican la capacidad en kilocalorías por Hora (Unidad Térmica Británica por Hora) a diversas temperaturas de succión y de descarga. Resulta difícil establecer con precisión la capacidad de los compresores tomando como base el desplazamiento y la relación de compresión debido a las diferencias de diseño de cada modelo, sin embargo, ocasionalmente, estos factores pueden ser valiosos en la estimación de funcionamiento comparativo de compresores para una misma aplicación.

2.10 COMPRESORES DE DOS ETAPAS

Motivado por las altas relaciones de compresión encontradas en las aplicaciones de temperatura ultrabaja, se han desarrollado los compresores de dos etapas para aumentar la eficiencia cuando las temperaturas de evaporación se encuentran en la gama de –35°C a –62°C (-31°F a –80°F.)

Los compresores de dos etapas se dividen internamente en baja (o primera ) y alta (o segunda etapa). En los compresores de dos etapas, actualmente en producción, la relación de desplazamiento de la primera etapa o de la segunda etapa es de 2 a 1. Los modelos de tres cilindros tienen dos cilindros en la primera etapa y uno en la segunda mientras que los modelos de 6 cilindros tienen cuatro cilindros en la primera y dos en la segunda.

FIG 2.6: COMPRESOR TÍPICO DE DOS ETAPAS

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El gas de succión penetra en los cilindros de la primera etapa directamente de la línea de succión y es descargado en el colector de entre-etapas a presión de entre-etapas. Dado que este vapor de descarga tiene una temperatura relativamente elevada, se debe suministrar refrigerante líquido regulado al colector de entre etapas mediante la válvula de expansión de sobrecalentamiento para proporcionar un adecuado enfriamiento del motor y para evitar temperaturas excesivas durante la compresión de la segunda etapa. La descarga de la primera etapa penetra en la cámara del motor y cárter, de modo que el cárter se encuentra a presión de entre etapa. El motor refrigerante de sobrecalentado a la presión de entre-etapas penetra en los puertos de succión de los cilindros de la segunda etapa y luego es descargado en el condensador a la presión de condensación. 2.11 COMPRESORES CON DESCARGADORES Para proporcionar un medio para cambiar la capacidad del compresor cuando la carga es variable, los compresores grandes están frecuentemente equipados con descargadores. Los descargadores de los compresores reciprocantes son de dos tipos generales. En el primero, las válvulas de succión de uno o más cilindros se mantienen abiertas por medios mecánicos en respuesta a un dispositivo de control de presión. Con la apertura de estas válvulas, el vapor refrigerante es forzado hacia la cámara de succión, durante la carrera de compresión, y el cilindro no bombea. El segundo medio de descarga consiste en desviar una porción de gas de descarga a la cámara de succión del compresor. Deberá evitarse que la temperatura de descarga sea excesiva en cuanto esto se lleva a cabo. Los compresores con descargadores tiene una válvula colocada de modo que el gas de descarga procedente de un cilindro es devuelta a la cámara de succión. Durante la operación de compresión el cilindro de descarga queda sellado por la alta presión creada por los cilindros cargados. Dado que las presiones de succión y descarga en el cilindro descargado son aproximadamente iguales, el pistón y el cilindro no realizan otro esfuerzo que el de bombear vapor a través del circuito de desviación y queda prácticamente eliminado el problema de sobrecalentamiento del cilindro mientras esta descargando. Debido a la disminución del volumen de gas en la succión del compresor y considerando que este se utiliza para el enfriamiento, del motor, el rango de operación de los compresores con descargadores debe restringirse manteniéndola dentro de límites establecidos que no puedan ocasionar sobrecalentamientos.

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2.12 COMPRESORES EN TÁNDEM Frecuentemente se desea interconectar dos compresores en un sistema de refrigeración simple para variar la capacidad de acuerdo con las exigencias del diseño. Esto crea inmediatamente problemas de lubricación, puesto que, a menos que las presiones en los dos cárters se equilibren, el aceite abandonara el cárter de compresor que tenga mayor presión. Con el fin de resolver los problemas de equilibrio de presiones del aceite y evitar la vibración de las conexiones delos conductores d aceite, teniendo al mismo tiempo la ventajas de los compresores interconectados. Básicamente esta unidad consiste en dos comprensores separados con una cubierta común que sirve de interconexión y sustituye las cubiertas individuales del estator. Dado que cada compresor puede funcionar individualmente el tándem proporciona una simple forma para la reducción de capacidad a toda prueba con el máximo ahorro de energía y simplifica grandemente al sistema de control. El tándem ofrece un factor de seguridad mucho mayor que el de un compresor simple y permite un arranque escalonado reduciendo las exigencias de suministro de corriente. En el caso de producirse la falla de uno de los compresores puede proseguirse un funcionamiento de emergencia con el compresor restante hasta que se lleve a cabo la sustitución del motocompresor deteriorado. Con el fin de proporcionar la máxima protección al sistema en el caso de la falla de uno de los compresores debe siempre instalarse un filtro en la línea de succión del compresor támdem y un filtro secador del tamaño adecuado en la línea del líquido.

FIG 2.7: COMPRESORES EN TANDEM

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3.0 ANÁLISIS DE DAÑOS MECÁNICOS.

Al examinar esta presentación, debemos recordar que tanto los compresores que funcionan normalmente como sus sistemas, están sujetos a algunos de los mismos elementos relacionados con sistemas defectuosos.

Todos los sistemas están sujetos al calor, al barniz, al aceite decolorado y a algún desgaste natural que se manifiesta a través de riesgos leves. Además de eso, siempre se encuentra alguna contaminación en el sistema. Es físicamente imposible eliminar el 100% de los elementos que contribuyen a la contaminación del sistema frigorífico.

Lo que un profesional precisa es de un sentido desarrollado de lo que es normal y de lo que no lo es. Esta sección presenta los extremos de los defectos. Sin embargo ¿qué sistema no falló o no presentó señales de falla? ¿Hasta qué punto esperan poder ver las condiciones de desgaste o de abuso que van a ser descritas?

Ese conocimiento de lo normal versus lo anormal deberá ser fruto de la experiencia y de la curiosidad natural desarrollada del ingeniero, esto es, no siempre aceptar la llave obvia como el único medio de salvación.

3.1 RETORNO DE LÍQUIDO

Es una de las fallas más comunes que encontramos en los compresores que han sufrido averías mecánicas. El retorno de líquido se produce principalmente cuando el sobrecalentamiento del gas en la succión del compresor está tendiendo a "cero", debido al efecto detergente del refrigerante. Él es capaz de remover toda la película de lubricación de las partes móviles del compresor y, consecuentemente, provocará su rotura mecánica.

FIG 3.1: DAÑOS EN PISTON

FIG 3.2: DAÑOS EN BOMBA DE ACEITE

Cuando analizamos las piezas dañadas del compresor, podemos observar que el retorno de líquido deja las piezas "limpias", o sea, sin aceite y sin señales de carbonización. Es lo que podemos observar en la figura 3.1, donde este compresor sufrió avería mecánica debido al bajo valor del sobrecalentamiento.

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Se percibe que la primera ocurrencia es el "enclavamiento" de los aros de compresión en los pistones, por causa del aumento de la resistencia de fricción provocada por la ausencia de lubricación. En la figura 3.2, aparece también otra parte dañada de este mismo compresor, el conjunto bomba de aceite. 3.1.1. Analizando el sobrecalentamiento y subenfriamiento Para esta etapa, necesitaremos dos instrumentos: el termómetro y el manifold (conjunto de manómetros de alta y baja presión). Para verificar el sobrecalentamiento, debemos medir la presión y la temperatura de succión, ambas deberán ser obtenidas tanto en la salida del evaporador (sobrecalentamiento útil o estático) como en la succión del compresor (sobrecalentamiento total), principalmente en los sistemas donde la longitud de la línea de succión es significativa. Utilizando tablas o reglas de presión y temperaturas saturadas del refrigerante en cuestión, tendremos que convertir la presión de succión, que ha sido obtenida a través del manómetro, en temperatura de evaporación y con el termómetro mediremos la temperatura de succión. La diferencia entre la temperatura de succión y la temperatura de evaporación es lo que llamamos sobrecalentamiento. El sobrecalentamiento útil o estático, medido en la salida del evaporador y controlado por la válvula de expansión, normalmente varía de 3 a 7 grados. El sobrecalentamiento total, medido en la succión del compresor, varía de 8 a 20 grados. El sobrecalentamiento es un mal necesario que evita retorno de líquido al compresor, sin embargo el mismo deberá ser mantenido dentro de las condiciones exigidas por el fabricante del equipamiento y compresor. Un sobrecalentamiento muy bajo podrá provocar retorno de líquido para el compresor, consecuentemente sucederá su rotura mecánica prematura. Por otro lado, un sobrecalentamiento elevado ocasionará altas temperaturas de descargas, carbonización del aceite, alta potencia consumida y reducción de la vida útil del compresor.

Procedimiento idéntico debe realizarse en el caso del subenfriamiento, sin embargo, las medidas deberán ser realizadas en la salida del condensador. Utilizando tablas o reglas de presión y temperatura saturadas del refrigerante en cuestión, tendremos que convertir la presión de la línea de líquido (o de descarga), que ha sido obtenida a través del manómetro, en temperatura de condensación y con el termómetro mediremos la temperatura de la línea de líquido. La diferencia entre la temperatura de condensación y la temperatura de la línea de líquido es lo que llamamos de subenfriamiento. El subenfriamiento es necesario para evitar el indeseado "flash gas" (evaporación instantánea del líquido) en la entrada de la válvula de expansión.

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De acuerdo con las buenas prácticas de la refrigeración, lo ideal es mantener el valor de subenfriamiento variando de 5 a 11 grados. El factor determinante para garantizar un buen subenfriamiento en la línea de líquido será la capacidad satisfactoria del condensador de atender todo el calor rechazado del sistema y un buen control de la temperatura de condensación.

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3.2. DAÑO CAUSADO POR GOLPE DE LÍQUIDO En primer lugar, veamos el daño mecánico que está típicamente asociada a las presiones hidrostáticas resultantes del golpe de líquido.

FIG 3.3: DAÑO EN PLATO DE VÁLVULAS

FIG 3.4: DAÑO EN VÁLVULAS

El desmontaje de esos compresores reveló la avería de la válvula de succión (figura 3.3) del conjunto plato de válvulas (figura 3.4) causada por la tentativa de comprimir refrigerante líquido o aceite, o ambos.

Una vez que un líquido es virtualmente no compresible, el golpe resultante daña de modo característico las válvulas de succión de ese conjunto. En este ejemplo (figura 3.5) pedazos de la válvula de succión rota han sido encontrados presos contra la válvula de descarga (figura 3.6) del lado del paso del gas.

FIG 3.5: PEDAZOS DE VÁLVULA DE SUCCIÓN

FIG 3.6: DAÑOS EN PISTONES

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Ese es un caso muy serio. Más frecuentemente la válvula de succión permanece íntegra, mas se produce una fisura radial o se fragmenta cuando se la somete al golpe de líquido.

FIG 3.7 DAÑOS A BIELA Y PISTON CAUSADOS POR DAÑO A VÁLVULA

Este es el conjunto biela y pistón (figura 3.7) retirado del mismo compresor de la figura 3.3. La avería del pistón se produjo cuando entró en contacto con los pedazos de la válvula rota. Cuando se encuentra este tipo de avería, los cilindros son generalmente dañados al punto de precisar ser reparados. De la misma forma, otros compresores pueden presentar daños de la válvula de succión y descarga del conjunto plato de válvulas cuando se los somete a casos severos de golpe de líquido. La parte superior del pistón presentará, en general, marcas causadas por el contacto con fragmentos de las paletas. Siempre que observe avería de las paletas, retire el motor y examine cuidadosamente el estator y el rotor. Es posible que fragmentos de las paletas se hayan alojado en el estator del motor o en sus bobinas, donde podrán causar futuros puntos de quema. Este asunto será explicado con más detalles en el ítem "Problemas Eléctricos", página 66.

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3.2.1. CAUSAS DEL GOLPE DE LÍQUIDO A. Retorno del Refrigerante Líquido al Compresor Debido a Válvula de Expansión Impropia. Una válvula de expansión no debidamente súper dimensionada se transforma en una de las principales causas de retorno de líquido y del golpe resultante. Mientras que una válvula súper dimensionada podrá funcionar bien en carga total, podrá perder el control cuando trabaje en carga parcial. La razón es que en carga parcial, la válvula intenta mantener el control en su ajuste de sobrecalentamiento, sin embargo por su puerta súper dimensionada pasa más líquido que el necesario. Eso superalimenta el evaporador, causando una rápida reducción en el sobrecalentamiento del gas de salida. En respuesta a eso, la válvula se cierra hasta que el sobrecalentamiento sea restablecido. En ese punto la válvula se abre nuevamente para dar paso a una nueva porción de líquido. Esa condición de búsqueda (hunting) permitirá que el líquido fluya a través del evaporador y para dentro de la línea de succión, donde podrá entrar en el compresor y causar daños. Es importante notar que algunos productos compactos son intencionalmente proyectados con válvulas de expansión reguladas para mayores capacidades. En tal caso, la válvula ha sido cuidadosamente regulada y testada para garantizar que atenderá los objetivos específicos del proyecto. No confunda ese tipo de selección de válvula con el tipo de válvula seleccionada en el "campo" y discutida arriba. En muchos casos, algunas válvulas instaladas en el campo son seleccionadas por personas no expertas. Un técnico experto debe desconfiar de válvulas instaladas en el campo. B. Retorno de Refrigerante Líquido Debido a la Carga Reducida Flujo reducido de aire a través de una serpentina de expansión directa, resultando en el congelamiento de la serpentina. El hielo aísla las superficies de transferencia de calor de la serpentina, lo que reduce aun más la carga que la serpentina realmente percibe. En tal condición de carga reducida de la serpentina, la válvula de expansión generalmente no es capaz de un control preciso. De cierta forma es súper dimensionada para el trabajo que está intentando hacer y se comportará de la misma manera como ya ha sido descrito en relación a la válvula de expansión impropiamente dimensionada. Un enfriador de agua mostrará los mismos síntomas cuando esté muy incrustado o el flujo del agua sea bajo.

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C. Retorno del Refrigerante Líquido Debido a la Mala Distribución del Aire en el Evaporador Problema semejante podrá encontrarse cuando la distribución de aire a través de la fase de un evaporador no sea uniforme. La mala distribución del aire causa una carga desigual de los circuitos de refrigerante de la serpentina, resultando en una temperatura de succión irregular, sentida por la válvula de expansión. Eso puede hacer que aún una válvula adecuadamente proyectada "busque", oscile ("hunt"), resultando en un posible retorno de refrigerante líquido a través de los circuitos poco cargados. La mala distribución del aire se puede evidenciar por puntos congelados o por la aparición de puntos de condensación en la serpentina. D. Migración de Refrigerante Migración es el resultado de la condensación de refrigerante en la parte más fría del sistema. El refrigerante que circula como vapor se retiene en forma de líquido cuando se condensa en el local más frío. Generalmente ese local es el compresor o el evaporador cuando las temperaturas ambientes externas son elevadas. La migración del refrigerante constituye una preocupación, principalmente en las instalaciones donde el compresor se encuentra instalado en un nivel más bajo que el del evaporador y/o condensador. Para evitar la migración de líquido refrigerante proveniente del condensador, se recomienda instalar una válvula de retención en la línea de descarga del compresor. Es interesante también colocar un "sifón invertido" en la entrada del condensador. En el caso del evaporador, se recomienda siempre que sea posible hacer la parada del compresor por recolección de líquido (pump down system). Sería muy importante también instalar un "sifón invertido" inmediatamente en la salida del evaporador, ya que podrá haber una pérdida a través de la válvula solenoide de la línea de líquido, la que normalmente no posee un cerramiento absolutamente hermético. Eso significa que, con el tiempo, un gran porcentaje de carga de refrigerante terminará entrando en el evaporador y será impedida de entrar por la succión a través del sifón. Obviamente, en caso que esta recomendación no sea tomada, grandes cantidades de refrigerante líquido retornarán a través de la línea de succión y /o descarga, resultando en golpe de líquido y dilución de aceite. Es importante notar que la migración de líquido refrigerante para el compresor no se evitará por la existencia de un calentador del aceite del cárter. La cantidad de refrigerante involucrada superará la capacidad del calentador y consecuentemente romperá el compresor por golpe de líquido.

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E. Retorno de aceite El retorno de aceite puede ser tan perjudicial como el retorno de refrigerante líquido apenas en términos de golpe de líquido. Un sistema de tuberías bien proyectado promoverá un movimiento uniforme del aceite, evitando la acumulación de golpes nocivos de aceite.

FIG 3.8: DAÑOS POR RETORNO DE ACEITE

Se debe prestar atención a las tuberías del sistema, por ejemplo, en los sistemas que deben funcionar por largos períodos de tiempo en carga mínima donde las velocidades del gas necesarios para el movimiento del aceite pueden ser insuficientes. Si un proyecto inadecuado de tuberías permite que grandes cantidades de aceite sean retenidas cuando está en carga mínima, el aceite podrá retornar como un golpe cuando el compresor vuelva a trabajar en capacidad más elevada. Para evitar problemas de velocidad del gas, asociados a la operación en capacidad mínima, es absolutamente necesaria que las práct icas aceptadas de proyecto y de dimensionamiento de las tuberías sean estrictamente seguidas. El propósito principal del aceite en un sistema de refrigeración es el de lubricar las partes móviles del compresor. La operación de sistemas de control de aceite, principalmente con compresores en paralelo, es uno de los temas menos comprendidos del sistema en la refrigeración. Muchos ingenieros y técnicos de mantenimiento creen que el separador de aceite, el reservorio y los reguladores de nivel de aceite (boyas) son las que determinan el nivel de aceite de los compresores. ¡Este es un concepto equivocado!

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Es importante notar que la adición de un separador de aceite, reservorio y reguladores de nivel de aceite no reducirá la cantidad de aceite en un sistema proyectado, instalado y operado adecuadamente. El separador de aceite sirve para minimizar la cantidad de aceite que entra en el sistema. Una vez que el equilibrio entre la cantidad de aceite que entra en el sistema y la que retorna al compresor es alcanzado, el reservorio de aceite y el regulador de nivel sirven solamente como depósito del exceso de aceite.

Cualquier alteración en las condiciones de operación del sistema que rompa el equilibrio establecido (aceite entrando vs. aceite saliendo) será corregido o no, por el sistema de control de aceite dependiendo de las condiciones en las que el sistema se encuentra.

La eficiencia de un separador de aceite tiene poco efecto en un sistema de refrigeración, en caso de que este sistema haya sido proyectado inadecuadamente, dimensión de tuberías incorrecta o esté con su mantenimiento mal hecho. Cuando estos hechos ocurren, tendremos aceite en exceso en las tuberías del sistema debido a la velocidad insuficiente del refrigerante que es necesaria para cargar el aceite de vuelta al compresor. Es para este tipo de problema de aplicación que el sistema de control de aceite surgirá para "acomodar el exceso de aceite. El exceso se notará cuando el sistema controlador actúe como un retardador y limitador de la cantidad de aceite en circulación en la tuberías entre los ciclos de deshielo (la velocidad del refrigerante, terminado el deshielo, es muy alta y "barrerá" el aceite que quedó perdido por el sistema de vuelta para el compresor).

Niveles de aceite en el compresor que suben drásticamente después del final del ciclo de deshielo son indicativos de alguna anormalidad en el sistema. El problema debe ser identificado y corregido. El exceso de aceite disminuye la capacidad de cambio de calor en el evaporador y provoca el golpe de aceite dañando el compresor.

Los compresores conectados en la misma tubería de descarga y de succión no recirculan exactamente la misma cantidad de aceite, no todos los compresores tienen el mismo padrón de desgaste o los mismos períodos de funcionamiento.

El propósito del sistema de control de aceite es el de compensar las diferencias moderadas entre la tasa de recirculación de los compresores individualmente debido al tamaño, tiempo de funcionamiento y desgaste de estos compresores. Existen diferencias moderadas en la cantidad de aceite que retorna a cada compresor a través de la línea de succión relativa a la cantidad que sale del mismo compresor a través de las líneas de descarga individuales.

Compresores reciprocantes funcionando normalmente recirculan algo entre el 1% y el 3% de aceite por Kg. de refrigerante. Muchos "racks" tienen compresores diferentes instalados en un mismo "colector" de succión y de descarga para que sean operados selectivamente basados en la demanda de carga.

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E.1. Prácticas de Tuberías Para Garantizar Un Buen Retorno de Aceite La tubería instalada apropiadamente es una de las llaves del éxito en el retorno de aceite. Algunas prácticas básicas deben aplicarse principalmente cuando se instala un sistema ramificado de tuberías.

La primera regla es utilizar sifones de aceite en la base de cada tubo "elevador" de succión, de descarga y de la línea de líquido, si es necesario. Disminuir el diámetro del tubo "elevador" para aumentar la velocidad del gas para 7.0 m/s o más, garantizando el arrastre de aceite. Disminuir el diámetro de las tuberías no solamente aumenta la velocidad del gas como también aumenta la caída de presión en la línea. La alta velocidad es necesaria para facilitar el movimiento de subida del aceite por el tubo.

La segunda regla es que la tubería horizontal tiene que estar apoyada y en declive por lo menos de 20 mm a cada 6 metros de longitud hasta el compresor para retornar el aceite. Por causa de esta compensación de presión necesaria, velocidades cercanas a 2,5 m/s son normalmente encontradas en largos trechos de tubos horizontales.

La tercera regla práctica es asegurarse que las válvulas de expansión termostáticas estén adecuadamente ajustadas. Un sobrecalentamiento mayor que el normal disminuye la velocidad del gas en la salida del evaporador, dificultando el escape del aceite y disminuyendo la eficiencia del cambio de calor. Operando el sistema en la temperatura de saturación inferior a la determinada en el proyecto, también disminuirá la velocidad del gas de succión dificultando el arrastre del aceite, además de disminuir también la capacidad del compresor y alterar toda la perfomance del sistema frigorífico.

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3.3. DEFECTOS DE LUBRICACIÓN Dentro de las categorías comunes de problemas de lubricación del compresor están la dilución del aceite, la pérdida de aceite y la viscosidad reducida del aceite debido al sobrecalentamiento del compresor.

3.3.1. Dilución del Aceite Probablemente, el problema más común de lubricación es la dilución del aceite. Como el aceite posee una gran afinidad con el refrigerante se puede fácilmente entender cómo éste se puede diluir excesivamente por el refrigerante durante las paradas prolongadas, haciendo con que pierda gran parte de sus calidades de lubricación. Y dentro de ciertas bandas de temperatura normal, dependiendo del tipo de aceite, puede ocurrir que la mezcla de aceite y refrigerante se sature, causando la separación de los dos fluidos. La mezcla más densa, rica en refrigerante, busca la parte inferior del carter, mientras que la mezcla menos densa, rica en aceite busca la parte superior. Además de eso, cualquier refrigerante que haya migrado y condensándose en el evaporador va a diluir más aceite en el arranque. Cuando se produce el arranque en un compresor con exceso de refrigerante en el cárter, una mezcla rica en refrigerante es succionada por la bomba de aceite. Siendo un excelente solvente, el refrigerante lava el aceite de las bancadas. Además el aceite altamente diluido forma mucha espuma y puede hacer que la bomba de aceite pierda realmente su capacidad de bombear por algún tiempo, después de la presión del cárter ser reducida en el arranque. Agregue a esa mezcla un golpe secundario de refrigerante migrado del evaporador y el escenario estará montado para una falla mecánica, debido a una severa dilución del aceite y a un lavado con refrigerante. Las calidades de lubricación mínimas del aceite espumoso, unidas a un flujo pequeño, o aún inexistente de aceite de la bomba y la acción de lavado de refrigerante líquido de la dilución, ocasionarán riesgos en las superficies de las bancadas, cigüeñal, cilindros y conjuntos biela y pistón. El grado de desgaste que se produce durante cualquier arranque depende de la miscibilidad aceite y refrigerante. La avería de la bancada causada por la excesiva dilución del aceite se limita generalmente a las bancadas de la biela más cercanas a la bomba de aceite. Las demás bancadas pueden no presentar daño porque la porción de refrigerante de la mezcla podrá fluir a través de las bancadas de las bielas más cercanas a la bomba de aceite antes de que la mezcla alcance la extremidad del circuito de lubricación, lo que permitirá la lubricación adecuada de esos sectores.

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FIG 3.9: DAÑOS SOBRE LOS CIGÜEÑALES

Estos son cigüeñales que han sido sometidos a un lavado de refrigerante. El punto importante de esa observación (figura 3.9) es la forma por la cual el metal de las bielas de aluminio está literalmente esparcido en la superficie del cigüeñal. Los asientos de las bielas en el cigüeñal no presentan cualquier decoloración característica proveniente de la temperatura porque el fallo sucedió casi que instantáneamente y el refrigerante en evaporación dentro del cárter y de los orificios de lubricación absorbieron la mayor parte del calor resultante de la fricción. En un fallo tan rápido cuanto éste, el cigüeñal no se recalienta.

FIG 3.10: DAÑOS EN BIELA Y CIGÜEÑAL

Una biela del mismo compresor (figura 3.10) presenta una mancha semejante de aluminio de las superficies del cigüeñal. Nuevamente la biela presenta una pequeña o ninguna decoloración causada por el calor.

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FIG 3:11: DESGASTE EXCESIVO EN PISTONES DEL COMPRESOR

Enclavamiento de los aros de compresión en los pistones y gran desgaste de los pistones (figura 3:11), son comunes cuando se produce una excesiva dilución de aceite y retorno de refrigerante. El motivo de ese tipo de falla se debe al hecho de que si una alta dilución está produciéndose debido a un lavado con refrigerante migrado, las paredes superiores del cilindro empiezan a desgastarse y eso resulta en la eventual traba y rotura del pistón dentro del cilindro o camisa.

FIG 3.12: DAÑOS DIFERENTES SOBRE PISTONES

La parte superior de estos pistones (figura 3:12), han sido rayadas cuando la pérdida del material de la biela resultó en holgura suficiente para el pistón golpear en las láminas de succión del conjunto plato de válvulas.

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FIG 3.13: DAÑOS EN BANCADA

La bancada localizada en la extremidad de la bomba (figura 3.13), presenta manchas semejantes del material de los bujes de la bancada. De esa aplanación, se hace aparente que las fallas ocasionadas por la dilución excesiva del aceite son tales que el metal de las superficies de contacto opuestas intenta fundirse, produciendo el aspecto manchado, con un indicio muy pequeño de calor excesivo después del punto de la falla. 3.3.1. A. Causas de la Dilución del Aceite La migración de refrigerante dentro de un circuito de refrigeración ocioso es una de las principales causas de la dilución de aceite. Conforme discutido anteriormente, el vapor refrigerante migra para la parte más fría del sistema por donde eventualmente se condensa. Eso continuará hasta que la relación presión/temperatura del refrigerante sea ecualizada a través de todo el sistema. Esa migración para el compresor es auxiliada por la afinidad aceite /refrigerante, comentado anteriormente. Como el compresor está construido por una gran masa de hierro fundido, es el último a enfriarse en la parada y es típicamente el último componente del sistema de refrigeración a calentarse a medida que la temperatura ambiente se eleva. Consecuentemente, el compresor es frecuentemente la parte más fría del sistema después de varias horas de parada del equipamiento. En el compresor, el lado del motor es un local donde el refrigerante emigrante se puede recoger y condensar. Además, como todos los aceites refrigerantes comúnmente utilizados tienen afinidad con el refrigerante, la dilución se produce

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fácilmente a no ser que se emplee un dispositivo preventivo para reducir afinidad aceite/refrigerante. Para combatir ese proceso la mayoría de los compresores está equipada con resistencia de cárter. Ese dispositivo preventivo funciona para mantener la temperatura del aceite del cárter entre 40 - 60°C (max. 70°C) para reducir la afinidad del aceite con el refrigerante, evitándose, así, la migración de líquido para el compresor. Es importante que el cárter esté siempre calentando el aceite, a través de la resistencia del cárter, principalmente durante las paradas prolongadas del compresor. Vea en la figura abajo la importancia de la utilización de la resistencia del cárter, la que a través del recalentamiento del aceite, disminuirá la miscibilidad (solubilidad) aceite y refrigerante. No es función del calentador de aceite evitar la dilución por refrigerante resultante de migración de otras partes del sistema o vaporizar la cantidad de refrigerante ya en dilución en el compresor.

3.3.2. Pérdida de Aceite La pérdida de aceite no permite que el cigüeñal del compresor reciba lubricación o enfriamiento suficiente, lo que resulta en la generación de una cantidad excesiva de calor y desgaste en los agujeros de las bielas.

FIG 3.14: DAÑOS EN CIGÜEÑALES

Compare estos cigüeñales (figura 3.14) con el de la figura 3.9, y observe la diferencia de color. El color oscuro se debe al calor de la fricción resultante de la pérdida de lubricación. Observe también la apariencia de las superficies del cigüeñal. Esas superficies muestran ralladuras finas, en vez de aluminio esparcido, que particularizaba el lavado por refrigerante.

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Aunque las finas ralladuras pueden también resultar de suciedad en el sistema, la principal diferencia en esos dos cigüeñales es la decoloración por el calor y el tiempo más largo antes de la falla. Existen varias causas para la pérdida de aceite del compresor. Algunas de las causas comunes son ciclaje corto, excesiva espumación del aceite y largos períodos de funcionamiento en carga mínima, aliada a un proyecto inadecuado de la tubería.

Durante largos períodos de ciclaje corto, el compresor puede bombear aceite para dentro del sistema en una proporción mayor del que está retornando. Eso, lógicamente, trae como resultado un nivel de aceite reducido.

El ciclaje corto puede ser causado por baja carga de refrigerante lo que hace que el compresor entre en ciclo por el presostato de baja presión, por el estrecho ajuste en el diferencial del termostato de control, por las condiciones de carga mínima, etc. Todas esas condiciones son acompañadas de una baja masa de flujo de refrigerante lo que, por su vez, resulta en baja velocidad del gas. Si el sistema está sujeto a fluctuaciones rápidas de carga, lo que causa arranques y paradas frecuentes, el ciclaje podrá eliminarse a través del empleo de un sistema de control de capacidad. La espumación excesiva dentro del cárter del compresor es otra causa de pérdida de aceite. Cuando el aceite hace espuma dentro del cárter, él será arrastrado por el gas refrigerante y comprimido para dentro del sistema. Si la espumación persiste, es posible que el nivel de aceite pueda caer acentuadamente. Cierta cantidad de espuma puede ser esperada cuando se da el arranque en un compresor. Aún más, como el refrigerante en exceso ha sido retirado del aceite (por la ebullición), la espumación disminuirá si el control del flujo de refrigerante del sistema es adecuado y si se está usando el tipo correcto de aceite recomendado por el fabricante. La espumación persistente tiene dos causas principales: o se está usando un aceite inadecuado, o el aceite del cárter se está diluyendo por refrigerante líquido. La causa del retorno de refrigerante líquido al compresor se encuentra discutida más bajo "Causas del Retorno de Líquido" o "Migración". En los compresores de 2a Generación se recomienda que el retorno de aceite proveniente del separador de aceite se haga por el lado del motor. Siendo así, el aceite será enfriado por el gas de la succión y centrifugado por el motor eléctrico. Con la centrifugación, el mismo será desgasificado y disminuirá el efecto indeseado de la espumación.

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3.4 PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN DEL SISTEMA Algunos de los contaminantes más frecuentemente encontrados en los sistemas de refrigeración son: humedad, óxido de cobre, suciedad, etc. En esta sección analizaremos el efecto de los óxidos. 3.4.1.Óxidos Una fuente de suciedad y de aire ( juntamente con la humedad del aire) en una operación normal de mantenimiento puede ocurrir mientras se adiciona aceite al compresor. Como el aceite posee fuertes características oxidantes y puede fácilmente retener aire y agua, se debe tomar cuidado al realizar el cambio de aceite del compresor.

Los óxidos pueden aparecer bajo la forma de:

Óxido férrico (Fe203) (óxido de hierro rojo) Óxido ferroso férrico (Fe204) (óxido de hierro negro)

Óxido cuproso (Cu20) (óxido de cobre rojo) Óxido cúprico (CuO) (óxido de cobre negro)

A continuación se pueden apreciar (figura 3:15), la contaminación en los filtros de aceite de dos máquinas diferentes durante sus respectivos mantenimientos.

FIG 3.15: CONTAMINACION DE FILTROS DE ACEITE

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Ninguna tentativa debe ser hecha por el técnico para determinar, a través de la coloración, el contaminante exacto. Eso debe ser hecho por el análisis químico. Además, debido a la combinación de contaminantes, el color negro básico del producto resultante que verá le dará pocos indicios referentes al origen.

FIG 3.16: DAÑOS POR CONTAMINANTES

Esta figura 3.16 compara las condiciones de 3 filtros de aceite. El filtro de arriba está limpio, mientras que el del centro y el de abajo están contaminados. El contaminante es un óxido que ha sido retirado de las paredes del tubo o de dentro del compresor por el refrigerante y llevado al cárter, donde ha sido depositado en la superficie de los filtros.

Está claro que un filtro obstruido priva el flujo de aceite a ser arrastrado por la bomba de aceite para una adecuada lubricación de las bancadas, cigüeñal, biela y pistón, etc., causando una rotura mecánica prematura del compresor. La característica de ese tipo de desgaste es semejante a aquella causada por la pérdida de aceite de la figura 3.7. Muchas veces es posible ver fragmentos del material oxidado enclavado en las superficies de las bancadas.

La extensión del daño depende de la reducción del flujo del aceite. La bancada intermedia (principal) y los agujeros de las bielas ubicadas en la extremidad del pasaje de aceite en el cigüeñal serán afectados en primer lugar. El compresor de la figura 3.16 sufrió exactamente este tipo de rotura mecánica justamente porque el filtro de arrastre de aceite estaba atascado por óxidos, aunque el carter estuviese con el nivel de aceite hasta la mitad de la altura del visor, por causa de la obstrucción del filtro, no hubo lubricación de las partes móviles del compresor.

3.4.1. A. Causas de la Presencia de Óxidos

La formación de óxidos en las paredes internas de los tubos se produce cuando el calor, aplicado por el soldador, se aplica en la presencia de aire. La oxidación se evita dislocando el aire dentro del tubo con un gas inerte, tal como el nitrógeno seco, antes de aplicar el calor. Se obtiene una atmósfera rica en nitrógeno dentro del tubo colocando una cinta engomada sobre la extremidad abierta del tubo, opuesta a la conexión de nitrógeno.

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Se hace un pequeño agujero en la cinta y se ajusta el flujo de nitrógeno hasta que se pueda sentir el gas escapando por el agujero. Esta presión, a ser aplicada con nitrógeno seco, deberá regularse en torno de 1 psig. En el caso de encontrarse vestigios de esos óxidos en el sistema frigorífico, los mismos podrán ser retirados instalando un filtro para limpieza en la línea de succión para retener el material antes de que pueda entrar en el compresor. El aceite es entonces cambiado, conforme sea necesario, hasta que quede limpio. Siempre se recomienda la instalación de un filtro en la succión del compresor para limpieza en los casos en los que el evaporador esté distante del compresor, ya que solamente el filtro secador de la línea de líquido no garantiza la total limpieza del sistema.

3.4.2. Cobreamiento (copper plating) Las piezas en las que el revestimiento de cobre se encuentra más frecuentemente son las piezas de tolerancias rígidas que funcionan a altas temperaturas, como el conjunto plato de válvulas del compresor, el cigüeñal y la bomba de aceite. El origen del revestimiento está en el sistema de tuberías.

FIG 3.17: FORMACIÓN DEL COBREAMIENTO

La superficie de las pistas de sellado de las láminas de succión del conjunto placa de válvulas presenta la formación del cobreamiento (figura 3:17). El motivo ha sido ocasionado por el exceso de humedad contenida en la instalación. Los compresores del tipo abierto también sufren con la formación del cobreamiento en el sello mecánico, reduciendo su eficiencia de sellado cuando los copos de cobre quedan enclavados en la cara de los anillos de grafito. Típicamente, el daño adicional se produce cuando los operadores o técnicos de mantenimiento rearman el presostato de aceite varias veces para continuar con el compresor en funcionamiento, sin percibir que hubo pérdida completa de lubricación forzada dentro del compresor.

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FIG 3.18: PARTES CON EXCESO DE COBRE

En esta ilustración (figura 3.18), la bomba de aceite se encuentra altamente revestida de cobre. Para funcionar adecuadamente, una bomba de engranajes como ésta precisa construirse dentro de tolerancias muy rígidas. En consecuencia, un depósito de metal en las piezas de la bomba puede cerrar los pequeños espacios (holguras), provocando desgaste y trabamiento del engranaje de la bomba y eventual avería mecánica. Después que eso se produce, hay una gran probabilidad de que ocurra una avería adicional de las bancadas, cigüeñal y del conjunto biela y pistón, aunque el compresor se apaga debido a la falta de aceite poco tiempo después. 3.4.2. A. Causas del cobreamiento (copper plating) El encobrado se da en dos fases. Primeramente, el cobre se disuelve en los subproductos de una reacción aceite/refrigerante. La cantidad de cobre disuelto se determina por la naturaleza del aceite, por la temperatura y por la presencia de impurezas. En la segunda fase, el cobre disuelto es depositado en las partes metálicas, en una reacción electroquímica subsiguiente. El denominador común, tanto de la disolución como de la deposición del cobre, es la alta temperatura. Un segundo factor para la formación del cobreamiento es el uso de aceite impropio. Ciertos aceites reaccionan más fácilmente con los refrigerantes que otros, bajo altas temperaturas, ocasionando la disolución del cobre. Finalmente, la presencia de aire, humedad y otros contaminantes, todos aceleran la deposición de cobre. Para evitar fallas repetidas por causa de la formación del cobreamiento, analice y corrija la causa o las causas de las altas temperaturas de operación, use apenas aceites recomendados por el fabricante y evacue el sistema dos o tres veces para garantizar la remoción del aire y de la humedad. Se recomienda también la instalación de filtros secadores con alto poder en la absorción de humedad.

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3.4.3. Aceites Impropios La elección de los aceites para el compresor por el fabricante es un proceso mucho más detallado de lo que la mayoría de los técnicos de mantenimiento pueda imaginar. Los aceites son elegidos conforme sus componentes analíticos para atender los objetivos de lubricación adecuada dentro de ciertas bandas de temperatura y con estabilidad química. Otras propiedades, como el punto "analine" que afecta el sellado y la dilatación del anillo "o'ring" y aquellos que limitan la estratificación del aceite/refrigerante en las bandas más bajas de temperatura de funcionamiento del sistema, también deben ser consideradas. Solamente aceites testados y recomendados pueden ser usados con total seguridad por largo tiempo y sin problemas. Otros aceites también pueden ser usados con éxito, pero no es práctico para ningún fabricante testar todos los aceites disponibles para determinar su adecuación para uso prolongado.

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3.5 HUMEDAD EN EL SISTEMA La presencia de agua en forma de humedad en un sistema frigorífico puede llevar a otras contaminaciones debido a la formación de oxidación, a la corrosión, a la descomposición del refrigerante, o al deterioro en general. Aliándose a cada uno de esos problemas con el consecuente daño que podrá ocasionarse con su presencia, otras fallas podrán tornarse obvias. Calor excesivo por motivo de la fricción, encobrado (copper plating) y desgaste innecesario de las superficies de precisión en contacto, todo eso puede estar unido a ese contaminante. Además la formación de hielo en la válvula de expansión restringirá el flujo de refrigerante o lo interrumpirá completamente. En algunos casos podrá ocurrir la formación de hielo alrededor de las paredes internas de la serpentina del evaporador, dificultando el cambio de calor entre el refrigerante con el ambiente que será enfriado. Uno de los medios de detectar la presencia de humedad en un sistema es a través del análisis del aceite lubrificante del compresor. Se debe retirar una muestra de aceite y enviarla a un laboratorio especializado en análisis de aceite. La cantidad de humedad contenida en el aceite no deberá exceder 50 ppm. En una instalación que haya sido adecuadamente instalada y deshidratada no existe virtualmente ninguna forma de que la humedad represente un problema inicial en cualquier sistema frigorífico. Si hay una pérdida en un enfriador de agua (chiller), de forma que entre agua en el sistema de refrigeración, la pérdida resultante de refrigerante sería aparente mucho antes de que la humedad pueda convertirse en problema. 3.5.1. Causas de la Humedad La principal causa o fuente de contaminación por humedad la representa el aire introducido en el sistema durante la instalación de las tuberías de cualquier línea de refrigerante. Otra forma de introducción de humedad en el sistema son los aceites refrigerantes inadecuadamente manipulados y usados como sustitución del aceite del compresor por el personal técnico responsable. Eso podrá evitarse siguiendo las recomendaciones del fabricante en relación a la utilización correcta del aceite y realizando su cambio periódico. Sin métodos apropiados de evacuación y deshidratación del sistema frigorífico, cantidad suficiente de agua para inducir la corrosión y acelerar la formación de otras formas de contaminación descritas anteriormente podrá permanecer en las líneas de refrigerante.

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FIG 3.19: ATAQUES DE LA HUMEDAD AL CIGÜEÑAL Y BANCADA

Además del análisis de la cantidad de agua contenido en el aceite, la humedad también podrá ser detectada con el empleo de visor de líquido con indicador de humedad, instalado en la línea de líquido. Un procedimiento común de campo usado para la remoción de la humedad de un sistema es el método de evacuación seguida de la "rotura del vacío". Se recomienda romper el vacío cuando la evacuación llegue cerca de 500 micrones de mercurio. Realizar este procedimiento por lo menos dos veces utilizando nitrógeno seco, ya que el mismo absorberá lo restante de la humedad contenida en el sistema y también reducirá el tiempo necesario para deshidratación. Es importante recordar que la remoción de la humedad residual de un sistema exigirá un largo proceso de evacuación en caso de que no se haga la rotura del vacío. A 711 mm de Hg. (50.800 micrones de mercurio), el agua hierve a aproximadamente 38°C. Obviamente, es impracticable aumentar la temperatura de todo el sistema arriba de 38°C. El único medio práctico para deshidratar eficazmente un sistema contaminado con humedad es el empleo de una bomba de vacío capaz de producir una "depresión" (presión efectiva negativa) inferior a 250 micrones de mercurio. El factor tiempo para la remoción del agua es frecuentemente ignorado. Lleva tiempo evaporar el agua retenida en un sistema usando apenas el calor que llega de las temperaturas ambientes. Recuérdese que el agua está cambiando de estado y que existe una carga latente al evaporarse (hervir) el agua. Se recomienda verificar, a través de un vacuómetro confiable, el nivel del vacío realizado en el sistema. Otra consideración importante es el tamaño de la bomba de vacío. Una bomba muy grande puede reducir la presión tan deprisa que el agua se congele, haciéndose casi imposible su remoción. Existe también, la posibilidad de ocurrir daños en ciertas partes de la serpentina o de las tuberías, en caso de que haya congelamiento.

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3.6 CONTAMINACIÓN EN LA INSTALACIÓN (POR SUCIEDAD O POR AIRE) Materiales extraños, tales como suciedad, flujo de soldadura, o productos químicos, junto con el aire, producen desequilibrios químicos que provocan la ruptura de las moléculas de aceite. Esa condición, aliada al calor oriundo de las altas temperaturas de descarga del sistema y de las temperaturas de fricción, puede resultar en la formación de ácidos, incrustación (lodo) o en una combinación de ambos.

FIG 3.20: EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN POR SUCIEDAD

Asociada a la creciente fricción que ese proceso puede producir, el sistema entero inicia un proceso de autodestrucción. Además de los problemas básicos introducidos, reacciones químicas más complejas resultan en la formación de óxidos y de los elementos necesarios para el cobreamiento (copper plating). 3.6.1. Causas de la Contaminación por Suciedad y por Aire Además de la humedad, la suciedad y el aire provenientes de malas prácticas de instalación pueden ocasionar problemas serios después de que el sistema es colocado en funcionamiento. Se puede evitar que la suciedad entre en el sistema frigorífico, certificándose de que solamente tubos limpios y deshidratados se estén utilizando en los sistemas construidos en el campo. Evacuación adecuada y pasaje de nitrógeno seco en la tuberías (aprox. 1 psig) durante el proceso de soldadura de los tubos evitarán los problemas causados por el aire (oxidación). Una fuente de suciedad y de aire (juntamente con la humedad del aire) en una operación normal de mantenimiento puede ocurrir mientras se adiciona aceite al compresor. Como el aceite posee fuertes características oxidantes y puede fácilmente retener aire y agua, se debe tomar cuidado al realizar el cambio de aceite del compresor.

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3.7 ELEVADAS TEMPERATURAS DE DESCARGA DEL COMPRESOR El sobrecalentamiento del compresor y el resultante recalentamiento del aceite provocan que el aceite pierda su viscosidad. Con la viscosidad reducida, el aceite no puede lubricar las partes móviles adecuadamente. La falta de lubricación, por su vez, puede hacer que las superficies de las bancadas se recalienten excesivamente, resultando en desgaste intenso, adherencia de las partes y carbonización del aceite. Un hecho que típicamente acompaña el recalentamiento del compresor es el desgaste del pistón. Dado que el índice de expansión térmica del pistón de aluminio es mayor que el del cilindro de hierro fundido, el pistón virtualmente se torna mayor que el diámetro interno del cilindro en altas temperaturas, haciendo con que el pistón se desgasta y no pueda trabajar. En muchos casos, el área de trabajo de los aros no es dañada porque el enclavamiento del pistón sucede antes de que pueda ocasionarse el daño de esa área.

FIG 3.21: CARBONIZACIÓN DEL PLATO DE VÁLVULAS

En la figura 3.21se ilustran ciclos bien iniciales de carbonización del plato de válvulas. La alta temperatura de descarga puede originar que el aceite se carbonice en el conjunto plato de válvulas, principalmente en las pistas de las láminas de alta presión. A la derecha de la figura se observa un plato de válvulas bastante dañado por la alta temperatura de descarga. En casos extremos, el aceite carbonizado puede restringir el movimiento de la lámina, ocasionando el pasaje del gas de descarga de vuelta para la succión. Eso confiere una presión decreciente constante al pistón, tanto en el curso de admisión como en el de compresión.

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FIG 3.22: PISTONES DAÑADOS POR CAIDE DE PRESIÓN

El pistón del conjunto biela y pistón superior (figura 3.22), por ejemplo, ha sido sometido a ese tipo de presión decreciente constante. La parte inferior de la superficie de la bancada del eje del pistón quedó sin lubricación, lo que produjo un desgaste excesivo. La lubricación del eje del pistón depende de la reversión de carga en el eje. En el curso de compresión, la superficie inferior de la bancada es cargada, permitiendo que la nube de aceite penetre en el espacio entre el eje y la superficie superior de la bancada. Después de que el pistón invierte el curso, la carga se transfiere para la superficie superior de la bancada permitiendo que el aceite penetre en el espacio entre el eje y la superficie inferior de la bancada. Cuando un pistón está bajo presión decreciente constante, esa transferencia de carga para la superficie superior de la bancada no se produce y la superficie inferior de la bancada no recibe lubricación adecuada.

FIG 3.23: CONJUNTO BIELA/PISTÓN DAÑADO

Este conjunto biela / pistón (figura 3.23), ha sido retirado de un compresor en el cual la bomba de aceite estaba intacta y aparentemente en razonables condiciones de funcionamiento.

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El color oscuro del pistón se debe evidentemente al calor en el compresor resultante de la mala calidad de lubricación del aceite súper recalentado, con su resultante decoloración, o de alguna otra fuente de calor. La biela se rompió cuando se quedó adosada en el cigüeñal. Después de que la biela haya sido quebrada y desprendida del eje, la parte superior ha sido arrojada para dentro del pistón, quebrando un pedazo de la pollera.

FIG 3.24: BIELAS DAÑADAS POR CALOR EXCESIVO

Estas son bielas que han sido retiradas de otro compresor (figura 3.24). Noten el aspecto de la superficie de contacto con el cigüeñal. La superficie presenta finas ranuras, diferentemente de la apariencia manchada, característica de lavado. El calor excesivo que acompañó esta falla se evidencia por el oscurecimiento de la biela en el área adyacente a la de la superficie que entra en contacto con la superficie del cigüeñal.

3.7. A. Causas de Elevadas Temperaturas de Descarga del Compresor Entre las causas comunes de elevadas temperaturas de descarga del compresor se encuentran la alta razón de compresión (baja presión de succión y alta presión de descarga), baja carga de refrigerante y control de la capacidad del compresor abajo de sus límites de proyecto. Cada una de esas condiciones lleva al mismo resultado – bajo flujo de la masa de refrigerante. Como el calor del motor y el calor de fricción producido por un compresor están siempre presentes, cualquier condición que reduzca el flujo de gas refrigerante abajo del mínimo exigido por el proyecto priva al compresor del enfriamiento necesario, produciendo una condición de elevadas temperaturas de descarga del compresor. En el caso de que eso ocurra, verifique las temperaturas del aceite y descarga. La temperatura del aceite se toma en la superficie externa del carter. De la misma forma, la temperatura de descarga se toma en la superficie del tubo de la línea de descarga, a una distancia equivalente a 10 cm. de la válvula de servicio de alta presión.

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Esas temperaturas deben tomarse en superficies planas y limpias, libres de pinturas, corrosiones, etc. El termómetro debe estar firmemente fijado en la superficie y aislado para obtenerse la mejor lectura posible. Las lecturas obtenidas no serán precisas debido a las pérdidas de conducción de calor a través del metal. Esta es una consideración importante al utilizarse las orientaciones sobre las temperaturas mencionadas más abajo. La viscosidad del aceite se minimiza cuando el aceite llega a una temperatura entre 85°C y 95°C. Cualquier lectura de temperatura del aceite dentro de esa banda, agranda las probabilidades de que las películas de aceite se destruyan, resultando un contacto de metal con metal y eventual fallo mecánico. La temperatura de descarga, por otro lado, no debe exceder 125°C, ya que si no la temperatura en el área de los cilindros del compresor puede estar aproximándose a un punto que puede ser prejudicial al aceite. Esa banda de temperatura no debe encararse como una estricta línea divisoria entre el bien y el mal. El proceso de descomposición del aceite se extiende sobre una amplia banda de temperatura y en las bandas citadas, ese proceso está en un estado de descomposición acelerada. Es esa la razón por la cual esa banda de temperatura es crítica y sujeta a muchas otras variables. Una alta razón de compresión generalmente se atribuye a problemas con el condensador, problemas con el evaporador, al inadecuado control del sistema, o a una combinación de esos tres problemas. La solución para ese problema es verificar la limpieza del evaporador y del condensador, la tasa de flujo de aire o de agua del condensador y del evaporador y las temperaturas de entrada y de salida del agua o del aire. Además de eso, el funcionamiento y el control del sistema deben ser estrechamente controlados para identificar cualquier otra forma de funcionamiento que pueda contribuir al bajo flujo de la masa de refrigerante. Por otro lado, la baja carga de refrigerante se caracteriza por la presencia de burbujeo de gas en el visor de la linea de líquido, por la baja presión de succión y por el gas de succión altamente súper recalentado. Está claro que la solución para ese problema es agregar refrigerante al sistema. Obviamente, antes de eso, se debe determinar la causa de la pérdida de refrigerante. Finalmente, la colocación de control de capacidad de un compresor abajo de la capacidad mínima especificada por la Bitzer, podrá ocasionar una masa de flujo de refrigerante menor que el exigido para el adecuado enfriamiento del compresor. La solución es limitar el control de capacidad del compresor para aquella especificada por la Bitzer para las condiciones existentes de proyecto del sistema.

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ANÁLISIS DE DAÑOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES

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4.0 ANÁLISIS DE DAÑOS ELÉCTRICOS

PROBLEMAS ELÉCTRICOS

La primera reacción del personal de mantenimiento al ver por primera vez una quema

de motor en un compresor es juzgar que, o el motor o algún componente del sistema

eléctrico falló. Aunque a veces es difícil de probar, ese no es generalmente el

caso. La mayoría de las quemas de motor producidas están relacionadas con el

sistema frigorífico, tales como las áreas anteriormente discutidas. Todas las

tentativas deben hacerse para determinar la causa de la falla, antes de pensar que el

motor estaba con problemas. Si el dispositivo de protección del motor y otras

protecciones eléctricas que puedan existir, tales como: relé de sobrecarga,

disyuntor motor, relé de falta de fase, etc., estaban funcionando adecuadamente,

es extremamente difícil que una falla catastrófica se deba apenas a medios

eléctricos. 4.1. PROBLEMAS DE SUMINISTRO ELÉCTRICO Algunos de los problemas comunes del compresor relacionado con la parte eléctrica se originan en la falta de fase en una de las tres fases, del bajo voltaje (sub tensión), de bobinamientos en cortocircuito, de súper recalentamientos, de arrastre del rotor y de problemas de comando eléctrico. Cuando un motor falló, se recomienda que los bobinamientos se limpien para su inspección. Su apariencia generalmente llevará a la causa aparente de la falla. Antes de continuar, los bobinamientos del estator de un motor trifásico, de cuatro polos deberán examinarse. La identificación de los bobinamientos de cada una de las tres fases es importante al diagnosticarse un problema del motor. Los motores se encuentran disponibles con 3, 6, 9 y 12 cables. Aún más, independientemente del número de cables, la apariencia general del bobinado del estator de esos motores es la misma. En la figura 4.1 se ilustra la disposición de la bobina del estator de un motor trifásico, de cuatro polos. Para este propósito, las cuatro bobinas o polos, de cada una de las tres fases tienen el mismo color, para facilidad de identificación. Observe que las bobinas de las tres fases aparecen en la serie de colores: amarilla, que representa una fase, y que se repite a cada intervalo de 90 grados; azul, que representa otra fase; y rojo, que representa la última fase, que también se repite a cada intervalo de 90 grados.

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Los bobinamientos de la fase, figura 4.2, de un motor típico son también fácilmente identificados porque cada enrolamiento es separado de los otros por una barra aislante.

FIG 4.1: DISPOSICIÓN DE BOBINAS

FIG 4.2: IDENTIFICACIÓN DE BOBINAS

4.1.1. Quema Completa Hay mayor probabilidad de producirse una quema completa cuando el motor está en la posición de parada. En el momento en que el motor se energiza, las demandas eléctricas y físicas sobre los bobinamientos son las más fuertes (figura 4.3). Si en esa ocasión la tensión es baja o el compresor está mecánicamente trabado, el motor se quemará, a no ser que los relés de sobrecarga sean disparados dentro de un espacio de tiempo muy corto. Cuando un motor se quema en la posición parada, la hollín y otros subproductos de la quema quedan confinados en el lado de succión del sistema. Eso podrá ayudarlo en su diagnóstico. Con la ausencia de una protección adecuada del motor, otra causa de quema es el inadecuado enfriamiento del motor debido a un flujo reducido, o inexistente, del gas de succión. Como ese tipo de quema se produce cuando el compresor está funcionando, los subproductos de la quema son frecuentemente llevados para el lado de descarga del sistema.

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FIG. 4.3: QUEMA COMPLETA DE MOTOR

4.1.1. A. Causas de Quemas Completas Cuando todas las fases del motor están quemadas, verifique el compresor para ver si está libre. Si el compresor está libre y parece estar en razonables condiciones de funcionamiento la causa del problema puede ser eléctrica. El análisis eléctrico deberá iniciarse con la verificación de la tensión eléctrica y del desequilibrio de fase. La tensión eléctrica deberá estar dentro de más o menos un 10% de la tensión de placa del compresor y el desequilibrio de fase no deberá exceder el 2%. Si por otro lado, las partes mecánicas están presas, se puede pensar que la causa de la quema del motor y de I falla del compresor es mecánica. Cuando sea ese el caso, se necesitan mayores investigaciones para determinar el origen de la falla mecánica. Otra causa del problema podrá ser el bajo flujo de gas de succión o inexistencia de flujo (figura 4.4). Verifique la condición del contactor, si los contactos están soldados (pegados), es posible que el compresor haya recogido el gas del sistema y haya dejado de funcionar. El funcionamiento continuo sin flujo de gas refrigerante sobre el motor hizo que se recalentara y eventualmente quemara.

FIG 4.4: DAÑOS POR FALLAS ELECTRICAS

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El funcionamiento del compresor en cortos ciclos para atender las pequeñas necesidades de carga de f in de semana, por ejemplo, puede también causar sobrecalentamiento del motor. Los arranques frecuentes, con el correspondiente pico de corriente, aliado al reducido flujo de gas de succión sobre el motor durante los breves ciclos de funcionamiento, resultan en recalentamiento del motor el que, al final, puede causar la quema eléctrica. La evidencia mecánica de la falta de enfriamiento del compresor es el desgaste del pistón, sin daño aparente de la biela o de la bancada principal. Como el gas de succión enfría otras piezas del compresor, así como el motor, un flujo reducido de gas, o la pérdida de flujo, hace que los pistones y los cilindros se recalienten. Y como el índice de expansión térmica del aluminio es mayor que el de los cilindros, los pistones quedan adheridos entre los cilindros causando tal desgaste. Cuando un motor falló, verif ique siempre la condición del conta tor, independientemente de la causa de la falla. La alta corriente que siempre acompaña una quema frecuentemente dañará o soldará los contactos. Si el sistema está sujeto a prolongados períodos de funcionamiento en carga mínima o a fluctuaciones de carga que lo hacen ciclar frecuentemente, un relé de anticiclaje (temporizador) deberá instalarse para limitar los arranques del compresor los que, de acuerdo con la potencia del motor, podrán variar de 6 hasta 10 veces por hora.

En el estator mostrado en la figura 4.5, un pedazo de la lámina de succión del conjunto plato de válvulas quedó alojado entre el rotor y el estator, donde damnificó la aislación eléctrica de los bobinamientos, haciendo que el motor se quemase.

FIG 4.5: ESTATOR DAÑADO POR DESPRENDIMIENTO DE MATERIAL

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4.1.1. B. Puntos Quemados (Quemas Localizadas) Fragmentos de metal resultante de la falla mecánica pueden quedar alojados en los bobinamientos del motor. Ahí pueden funcionar como herramienta de corte, causando daño a lo aislamiento del motor. Una quema localizada como esa puede llevar semanas o meses después de un compresor recuperado haber sido reinstalado en el equipamiento. Las partículas metálicas quedan en el motor hasta que alcancen una posición donde puedan causar daños. Consecuentemente, es siempre recomendable remover e inspeccionar el motor y la rotura después de la falla, principalmente las piezas involucradas. Tomar mucho cuidado con el motor "pirata", ya que una quema localizada puede también ser causada por el movimiento relativo entre las espiras individuales de una bobina. Cuando un motor arranca, las cabezas de las bobinas se flexionan levemente, haciendo con que las espiras se toquen unas con otras. Con el tiempo, eso podrá ocasionar rupturas del aislamiento, ocasionando un corto circuito entre las espiras. El calor de ese corto circuito quemará el aislamiento de las espiras adyacentes, lo que puede terminar en un eventual corto circuito de fase o de fase tierra.

En la figura 4.6 observe que el corto circuito empezó donde la porción final de la cabeza de la bobina entra en la ranura del estator. Aquí pudo haber un punto de presión entre las espiras o un fragmento metálico podrá haberse enclavado entre las espiras, lo que aceleró el desgaste del aislamiento.

FIG 4.6: LOCALIZACIÓN DE CORTOCIRCUITO

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FIG 4.7: QUEMA LOCALIZADA DENTRO DE RANURA,

Recordando que, toda vez que se produzca una quema localizada (puntos quemados), remueva siempre el motor y examine el rotor y los bobinamientos prestando especial atención a indicios de existencia de fragmentos metálicos. Es absolutamente necesario remover todo y cualquier material de ese tipo antes de intentarse cualquier recolocación (sustitución) del motor. 4.1.1. C. Causas de la Quema Localizada (Puntos Quemados) Cuando se rompe una de las láminas del conjunto plato de válvulas del compresor, es posible que un pequeño pedazo (fragmento), sea forzado para dentro del lado de succión del compresor, donde podrá alojarse en los bobinamientos del motor, ocasión en la que podrá causar un corto circuito entre las espiras del motor, resultando en un punto quemado. Una quema localizada también podrá ser causada por un esfuerzo en el motor. Si el examen de un motor con un punto quemado no revela ningún indicio de partículas metálicas, ya sea enclavada en los bobinamientos o en el estator, se puede sospechar que la ruptura del aislamiento resultó de esfuerzo normal. Otro motivo podrá estar relacionado con la sobre corrección del factor de potencia, que ocasionará el peak de tensión en el motor. La Bitzer recomienda la corrección del factor de potencia de, como máximo, 0,95. (Para mayores informaciones recomendamos ver el Boletín de Ingeniería n° 17 de la Bitzer). 4.2. Falta de Fase y sus Causas La falta de corriente en una de las fases de un motor trifásico produce que éste actúe como si fuera monofásico. Esto significa que las dos fases restantes trabajan con corriente excesiva. Si los relés de sobrecarga no apagan el motor rápidamente, estas dos fases se quemarán.

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FIG 4.8: DAÑOS POR FALLA DE FASE

Este es el aspecto (figura 4.8) de un motor que ha sido sometido a la condición de falta de fase. Observe que los bobinamientos de dos de las fases están quemados, mientras que los cuatro polos de la fase remaneciente (interrumpida) están ilesos. La situación descripta es una quema típica de operación monofásica. Pero, en una condición de falta a fase, una de ellas puede recalentarse más deprisa que la otra, haciendo con que apenas una fase se queme, como en la figura 4.9.

FIG 4.9: DIFERENTES TIPOS DE QUEMAS POR FALLA DE FASE

Cuando una fase esté quemada, verifique los bobinamientos de las dos fases restantes. Si una presenta daño por el calor, se puede considerar la falta de fase como la causa de la quema.

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4.3. PROBLEMAS MECÁNICOS CAUSANTES DE DAÑOS ELÉCTRICOS 4.3.1. Arrastre del Motor El arrastre del motor es otra causa de los problemas eléctricos del motor. Como la holgura entre el rotor y el estator es muy pequeña, el desgaste de la bancada principal puede hacer que el rotor se incline suficientemente para rozar en el estator.

FIG 4.10

Los estatores aquí ilustrados (figura 4.10) presentan señales de rayas causadas por arrastre del rotor. El rotor raspó las laminaciones, provocando una falla del aislamiento de la ranura, lo que resultó en un corto circuito fase tierra. Los rotores que han sido retirados de esos motores presentaron rayas semejantes (figura 4.11).

FIG 4.11: ROTORES DAÑADOS

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4.3.1. A. Causas del Arrastre del Rotor El desgaste de la bancada principal suficientemente seria para causar arrastre del motor debe ser investigado. Algunas de las posibilidades son la dilución del aceite o aceite contaminado por suciedades o por otros abrasivos. La superf icie de contacto del mancal que presenta porciones metálicas desparramadas, indica problema de dilución del aceite. Vea 3.3.1. Dilución de aceite, pagina 46. Por otro lado, aceite que contiene partículas en suspensión, aliado a una suciedad encontrada en el filtro de arrastre aceite, indica la presencia de materiales contaminantes. Después del arranque del compresor sustituto, es siempre aconsejable verificar periódicamente el color y la claridad del aceite. Si se vuelve descolorido por un material en suspensión tras el arranque, cambie el aceite, conforme sea necesario, hasta que quede limpio. En algunos casos, se puede desear instalar un filtro de succión para retener los contaminantes antes de que entren en el compresor. Obviamente, si el aceite continúa indicando la formación continua de material en suspensión después de la instalación de un filtro de succión, hay buenas posibilidades de que las partículas provengan de otra falla mecánica que esté sucediendo. 4.3.2. Fallas Indeterminadas del Compresor Hasta este punto, admitimos que el personal de mantenimiento, a través de un cuidadoso análisis, debería ser capaz de identificar, por el examen de las piezas rotas, la causa real de la falla. Sin embargo ese no siempre es el caso.

En el mundo real, las condiciones de tiempo, del espacio del taller y de la libertad para explorar causas de fallas del sistema no son generalmente las ideales. Además algunos obstáculos referentes al compresor están más allá del punto de determinarse qué tipo de falla ocurrió primero. Aún con la limpieza profunda de las piezas rotas, el barniz, el carbono, y el lodo adherido podrán ser tan extenso que se admirará por como duró tanto tiempo. En esas condiciones deberá apenas investigar todas las probables causas del sistema, basándose en la conclusión de que más de un hecho estuvo presente en la falla real. Las condiciones que llevan a una falla catastrófica del compresor provienen, probablemente, de un largo e intrincado camino. Juntando todas las ideas discutidas anteriormente en este manual, inicie ahora una tentativa de evitar una repetición de la misma secuencia de hechos que causaron la primera falla.

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Mientras ejecuta las operaciones necesarias de limpieza que se encuentran descritas en el próximo ítem, use todo el tiempo que tenga para verificar el sistema eléctrico en lo referente a los ítems inadecuados, tales como: sección de los cables, contactos del motor quemados y terminales sueltos. Inspeccione para ver si el circuito de protección no está "puenteados" y que los controles de presión están funcionando adecuadamente y con el cableado correcto. ¿El bulbo de la válvula de expansión está correctamente instalado y se encuentra la válvula en buenas condiciones de funcionamiento? Aún esos ítems simples y obvios pueden ser olvidados en la prisa de la instalación y del start up del compresor. Finalmente tome todo cuidado para tener certeza de que el sistema está limpio y adecuadamente para operar con el compresor substituto. Cuando el sistema frigorífico sea nuevamente puesto en funcionamiento, podrá verificar las presiones y las temperaturas, las que podrán proveerle las respuestas finales sobre el fallo original del compresor.

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4.4 LIMPIEZA DEL SISTEMA Después de una falla del motor del compresor o de una falla que derive de la presencia de contaminantes dentro del sistema, la vida del compresor recuperado o del compresor reserva dependerá del cuidado de la limpieza del sistema. Para reducir la cantidad de contaminantes a ser retirada del sistema, inspeccione las tuberías de succión y de descarga cercanas al compresor. Si cualquiera de ellas contiene hollín u otros subproductos de falla del motor, limpie la línea con un producto apropiado, antes de reinstalar el compresor.

Nota: Los productos de limpieza que contienen cloro no deben ser utilizados. Actualmente el refrigerante más apropiado para la limpieza del sistema frigorífico es el R141b. Al instalar o recuperar un compresor en un sistema que haya sufrido falla eléctrica, instale un filtro antiácido de tamaño adecuado en la línea de líquido y también en la línea de succión. Después de la conclusión del test de pérdida y de la liberación de la presión de test, evacue el sistema por lo menos hasta 500 micrones de Hg. Rompa el vacío con nitrógeno seco y establezca nuevamente la evacuación hasta alcanzar 250 micrones de Hg. o menos. Deje el sistema permanecer en vacío por lo menos 12 horas (caso sea posible). Si la lectura del vacío permanece inalterada, el sistema no contiene ni pérdida, ni humedad y está pronto para recibir su carga de refrigerante. Cargue el sistema y efectúe las siguientes verificaciones, antes de colocar el sistema en operación continua. 4.4.1. VERIFICACIONES ANTES DEL ARRANQUE

A. Sistema Eléctrico

1. Primeramente, verifique que todas las conexiones eléctricas estén bien apretadas. Las conexiones adecuadamente firmes son muy importantes, ya que las conexiones con cables flojos causarán caída del voltaje el que podrá servir de instrumento como causa primaria de varios fallos eléctricos.

2. Verifique las condiciones de todos los contactores. Si los contactos están en malas condiciones, cámbielos. Hay informaciones específicas del fabricante al respecto de cómo determinar si los contactos ya han superado su vida útil.

3. El voltaje del contator del compresor deberá verificarse para tener certeza de que se está dentro de ± 10% del voltaje de la placa del compresor.

4. El desequilibrio de fases debe ser verificado. El cálculo es definido como 100 veces la suma de los desvíos entre las fases y la tensión media (en valor absoluto), dividido por dos veces la tensión media. Cuando tal condición

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sucede o la tensión del contactor no esté dentro de ± 10% de la tensión nominal, se le deberá avisar a la compañía de energía local y corregirse la condición antes de intentarse dar arranque al compresor.

5. Inspeccione los relés de sobrecarga en lo referente a un correcto ajuste. Si hay equipamiento disponible, es una buena idea cargar realmente y desarmar los relés de sobrecarga para conferir su punto de ajuste (calibración). Para mayores informaciones con relación al ajuste y selección de los relés de sobrecarga, se recomienda verificar el manual del curso de compresores alternativos de la Bitzer, página 21.

B. Sistema de Refrigeración

Condensador Enfriado a Aire

1. Serpentina limpia y desobstruida.

2. Ventilador / correa girando libremente. 3. Presostato de alta presión regulado.

Condensador Enfriado a Agua

1. Todas las válvulas de agua posicionadas para operación. 2. Llave de interrupción del motor del ventilador de la torre de

enfriamiento cerrada. 3. Llave interruptora del motor de la bomba del agua de la condensación cerrada

Serpentina de Expansión Directa

1. Filtros de aire limpio y colocado en el lugar.

2. Serpentina limpia. 3. Persianas regulables (Dampers) del aire exterior correctamente

posicionadas. 4. Llave interruptora del motor del ventilador de aire acondicionado cerrado.

Enfriador de Agua (Water Chiller)

1. Todas las válvulas de agua helada correctamente posicionadas para

operación.

2. Llaves interruptoras del motor de la bomba de agua helada cerrada.

Circuito de Refrigerante

1. Válvulas de succión y de descarga del compresor abiertas.

2. Válvulas de bloqueo de la línea de líquido abiertas. 3. Otras válvulas de refrigerante en posición de operación.

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Sistema de control

Para permitir el test del comando eléctrico sin dar arranque en el compresor, retire los cables del contator del compresor. Cierre la llave interruptora del compresor.

1. Energice el comando eléctrico. 2. Si es necesario, baje el ajuste del termostato u otro controlador para

energizar la parte restante del comando eléctrico. 3. Utilizando el diagrama eléctrico del sistema, verifique la secuencia de

operación del sistema y los ínter trabamientos de controles.

Como el compresor no está en operación, el contactor del compresor deberá desconectarse en aproximadamente 90 segundos por el presostato de aceite o a través de otro presostato electromecánico. El tiempo dependerá del tipo de presostato usado.

Nota: Certifíquese, sobretodo, de que los controles de operación y de seguridad están correctamente conectados en el comando eléctrico.

Esto se realiza fácilmente, simulando la acción de los controles individuales para confirmar la parada correcta del compresor.

4.4.2. ARRANQUE

1. Reconecte los cables del compresor en el contactor. 2. Con los manómetros instalados, dé el arranque al sistema. 3.Durante ese período de funcionamiento, registre las siguientes

temperaturas y presiones del sistema, de hora en hora. A. Análisis del Aceite

Después que el sistema esté funcionando aproximadamente de 4 a 8 horas, recoja el gas del sistema y retire una muestra del aceite. Verifique la acidez de la muestra del aceite, utilizando los conjuntos de teste de aceite disponibles en el mercado (confiables), o envíe esta muestra de aceite a un laboratorio especializado en análisis de aceite. Si el teste de aceite revela un nivel de acidez insatisfactorio, cambie los elementos filtrantes antiácido de la línea de liquido y de la línea de succión por otra carga del mismo elemento (carbón o alumina activada), cambie el aceite del compresor y dé nuevo arranque al sistema y déjelo funcionar por un período adicional de 8 horas. Repita este procedimiento hasta que el teste de aceite resulte satisfactorio. Finalmente, substituya el elemento filtrante antiácido de la línea de liquido por otro elemento del tipo secador (moléculas sieves y/o sílica gel), para reducir la pérdida de presión de la línea de succión, retire el elemento filtrante antiácido y substitúyalo por un elemento del tipo tela inoxidable o fieltro con baja pérdida de carga. El sistema se encuentra ahora pronto para entrar en operación continua.

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4.4.3. REVISIÓN

Se puede ver, de lo que hemos aquí discutido, que el simple tratamiento del síntoma no es suficiente. Se debe hacer un diagnóstico adecuado de la falla para reconstruir toda la secuencia de eventos para identificar y corregir la causa primaria de la falla.

Por ejemplo, superficialmente, una quema de motor puede parecer ser un problema eléctrico. Sin embargo ese no es necesariamente el caso. La causa básica del problema podría originarse en algún otro punto del sistema o podría ser resultado de las condiciones de funcionamiento del sistema.

Suponga que un sistema de expansión directa que, para comenzar, está un poco súper dimensionado, es colocado en funcionamiento los fines de semana para atender las necesidades de aire acondicionado de un pequeño grupo de trabajadores. Una vez que, en este ejemplo, la mayoría de las lámparas está apagada y apenas parte de los demás dispositivos que generan carga está en uso, la carga interna de enfriamiento del edificio es una fracción de la normal. Ese conjunto de condiciones hace que el sistema esté totalmente súper dimensionado para el trabajo que está intentando realizar.

Para satisfacer esa carga reducida, el compresor arranca repetidamente, funciona en capacidad mínima por pequeño período de tiempo, y después para. La pequeña masa de flujo de refrigerante exigida por la carga no es suficiente para enfriar adecuadamente el compresor y el motor durante los breves períodos de funcionamiento, haciendo con que ambos se recalienten. Finalmente, la temperatura del motor se eleva al punto en que el aislamiento se rompe, provocando la quema.

La inspección del sistema eléctrico revela que los fusibles están quemados y los relés de sobrecarga del motor, abiertos, ambos ocasionados por una condición de sobrecorriente resultante de un corto.

El desmontaje del compresor revela, además del motor quemado, hollín en la superficie interna de la cabeza de los cilindros sin control de capacidad y los pistones de los cilindros, que trabajan con carga, rayados, mas sin daño aparente en los agujeros de las bielas.

La evidencia indica:

(1) compresor súper calentado; (2) el compresor estaba trabajando totalmente sin carga cuando se produjo la

quema y (3) el sistema de protección térmica del motor no funcionó.

Eso, aliado al hecho de que el fallo ocurrió en un fin de semana, cuando el sistema estaba poco cargado, indica las condiciones existentes en el momento de la falla.

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En este caso, un relé temporizador resolverá el problema básico de ciclo corto y una verificación completa y corrección del circuito de protección del motor proporcionarán esa protección al compresor reserva. Este es el tipo de análisis que debe hacerse en cada compresor que falló. El trabajo de investigación y las informaciones obtenidas indicarán las acciones correctivas a ser adoptadas para evitar la repetición de la falla.

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ANÁLISIS CRÍTICOS DE LOS DIFERENTES ENFOQUES Los principales equipos y materiales descritos son: • Compresores: El compresor funciona como una bomba que hace circular el refrigerante en el circuito de refrigeración. El compresor aspira los vapores producidos por la evaporación del fluido frigorígeno en el evaporador a una presión débil, correspondiente a las condiciones de funcionamiento, y descarga en el condensador a una presión suficientemente alta para que el fluido condense a la temperatura de las fuentes naturales (aire, agua). Tipos:

Compresores alternativos ordinarios. Funcionamiento de un compresor alternativo ordinario. Compresores alternativos especiales. Compresores rotativos. Compresores de desplazamiento positivo. Compresores centrífugos.

• Lubricantes: Se denomina lubricante al fluido con la capacidad de disminuir el rozamiento entre dos materiales en contacto, facilitando el movimiento relativo de uno respecto al otro, evitando el excesivo aumento de temperatura entre ellos y reduciendo su desgaste. Los lubricantes, además, tienen la capacidad de actuar como cierre hidráulico o tapón a las fugas del fluido comprimido, dada su mayor densidad relativa y la imposibilidad que presenta aquél para desplazarlo de los espacios reservados para el desplazamiento de los elementos mecánicos. Características: Un buen aceite para refrigeración debe reunir las siguientes cualidades:

Mantener su viscosidad a altas temperaturas. Mantener buena fluidez a bajas temperaturas. Ser miscible con los refrigerantes a las temperaturas de trabajo. Tener buena (alta) capacidad dieléctrica. No tener materia en suspensión. No debe contener ácidos corrosivos o compuestos de azufre. No formar depósitos de cera (flóculos) a las bajas temperaturas del sistema. No dejar depósitos de carbón al entrar en contacto con superficies calientes dentro del sistema. No contener humedad. No formar espuma. Ser química y térmicamente estable en presencia de refrigerantes, metales, aislamientos, empaques, oxígeno, humedad y otros contaminantes.

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• Motores: Los motores eléctricos se utilizan como fuentes de energía en la gran mayoría de los compresores de refrigeración y en la actualidad prácticamente todos ellos son de corriente alterna. Lo que se expone a continuación se limita a aquellos motores que están relacionados con los compresores de refrigeración. La casi totalidad de los motores utilizados para refrigeración son del tipo de inducción, cuyo nombre proviene del hecho de que la corriente es inducida en la parte móvil del motor, no teniendo conexión a la fuente de corriente el componente móvil. La parte estática de un motor de inducción se denomina estator y la parte móvil rotor. Los devanados del estator están conectados a la fuente de energía, mientras que el rotor está montado en la flecha del motor, cuya rotación viene a ser la fuerza motriz del motor. Motores Herméticos: En los moto compresores herméticos y semiherméticos, el motor está montado directamente sobre el cigüeñal del compresor y está herméticamente sellado dentro del cuerpo del compresor. Aparte de la economía inherente en este tipo de construcción, la mayor ventaja estriba en que el motor puede ser enfriado por diversos medios, como son: aire, agua, o el vapor refrigerante. La construcción del motor dentro del cuerpo del compresor elimina los molestos problemas del sello del cigüeñal, puesto que la energía puede conectarse sin fugas de refrigerante. Con el diseño de un motor para una aplicación concreta controlando eficazmente la temperatura del motor, éste puede ajustarse para una carga dada, ya que la potencia puede ser utilizada a su máxima capacidad, conservando un alto factor de seguridad, el cual es considerablemente superior al de los motores normales de tipo abierto. Motores Trifásicos Los motores trifásicos son devanados con tres embobinados separados. Cada una de las bobinas se encuentra desplazada 120° con respecto a la otra bobina, con lo que se obtiene un para de arranque muy elevado, no precisando de mecanismos ni dispositivos adicionales para el arranque. La dirección de giro del motor puede cambiarse invirtiendo dos de las tres conexiones de la bobina de la línea. El hecho de que los motores trifásicos pueden utilizar cable de menor tamaño y que, por consiguiente sean mas reducidos, hace que se utilice casi en todas las aplicaciones superiores a 5 H.P. (siempre que se disponga de energía trifásica).

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Motores Bifásicos La energía bifásica todavía se utiliza en algunos lugares y para este tipo de energía se requieren motores bifásicos especialmente devanados. Estos motores tienen dos devanados en paralelo y su funcionamiento es similar al de los motores trifásicos. No se requieren condensadores ni relevadores de arranque. El motor es puesto en funcionamiento directamente o a través de la línea por medio de un contactor especial de 4 polos. Los devanados de fase están conectados en paralelo con el suministro de energía dé tres o cuatro hilos. Motores Monofásicos El motor monofásico tiene un solo devanado de funcionamiento o fase y, básicamente, no es un motor de auto arranque. Una vez iniciada la marcha, funcionara como un motor de inducción. Con el fin de proporcionarle un para de arranque se equipa con un devanado de arranque, el cual normalmente, tiene mayor resistencia que el devanado de funcionamiento. Los motores monofásicos se diferencian principalmente, por los distintos dispositivos de arranque utilizados. En caso de que la bobina de arranque permanezca conectada durante el funcionamiento del motor, se dañara por el exceso de calor. Por consiguiente, la bobina de arranque se desconecta del circuito, cuando el motor se aproxima a la velocidad de funcionamiento, ya sea mediante un relevador de potencia, un relevador de corriente o un interruptor centrifugo. Un elevador de corriente se encuentra normalmente abierto cuando esta desenergizado y la bobina esta devanada de modo que los contactos se cierren cuando la corriente de arranque es absorbida por el motor, pero se desconectan cuando la corriente se aproxime a las condiciones de carga total. Por consiguiente, el relevador de corriente únicamente se cierra durante el ciclo de arranque. Un relevador de potencia se encuentra normalmente cerrado cuando esta desenergizado y la bobina esta diseñada para abrir los contactos únicamente cuando el devanado de arranque genera suficiente voltaje o fuerza electromotriz generada por el devanado de arranque es proporcional a la velocidad del motor, el relevador se abrirá únicamente cuando el motor haya arrancado y se aproxime a la velocidad normal de funcionamiento. Las ilustraciones muestran un esquema del devanado, con el motor en funcionamiento y con el relevador de potencia energizado. • Operaciones principales puntos a evaluar en las labores de mantenimiento:

Temperatura alcanzada y mantenida en el recinto refrigerado. Temperatura de vaporización dentro del rango de diseño. Temperatura de condensación dentro del rango de diseño. Presión de descarga dentro del rango de diseño.

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Subenfriamiento normal en el condensador. Recalentamiento normal en el evaporador. Diferencias de temperaturas normales en los intercambiadores. Potencia absorbida por el compresor dentro de los rangos de diseño. Ningún ruido sospechoso ni vibraciones anormales. Color del aceite y nivel normales. Ninguna traza de grasa en el exterior del circuito.

Los otros criterios de buen funcionamiento son los ajustes correctos de los órganos de seguridad:

Presostato de alta presión. Presostato de baja presión. Presostato de aceite (eventual). Termostato de desescarche. Relé térmico de protección de los motores. Temporizador anti-ciclos cortos.

• Mantenimiento: No hay más modos de evitar las averías que con un minucioso plan de mantenimiento preventivo que sea capaz de anticiparse a la aparición de los problemas, conservando las instalaciones en perfecto estado de funcionamiento. Un mantenimiento preventivo debe actuar sobre la instalación para que no aparezcan estas causas. Para comprobar el correcto funcionamiento de la instalación habrá que repasar la siguiente lista de puntos:

• Presión de parada y puesta en marcha del compresor. • Presión de alta funcionando el compresor. • Temperatura de parada y puesta en marcha del compresor. • Presión media de funcionamiento. • Desescarche total del evaporador en una operación de desescarche. • Correcto estado de las válvulas de aspiración y descarga. • Comprobar la tensión de las correas y su estado. • Correcta alineación de la polea del motor en el volante. • Correcto estado de los cojinetes. • Nivel de refrigerante. • Nivel de aceite. • Limpieza del condensador de aire. • Correcto estado de la válvula de expansión. • Repasar y limpiar los contactos eléctricos en las unidades abiertas, o el sistema eléctrico en las unidades herméticas o semiherméticas. • Comprobar estado de los interruptores automáticos, diferenciales o fusibles.

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• Documentación relacionada: Para poder realizar el adecuado mantenimiento de una instalación frigorífica es imprescindible tener documentada todas las características técnicas de la misma. Del ciclo frigorífico hay que conocer todos sus parámetros de diseño:

• Presiones y temperaturas de alta y de baja. • Sobrecalentamiento y subenfriamiento que debe sufrir el refrigerante. • Presiones y temperaturas de arranque y paro de la instalación.

Del compresor se debe conocer:

• Tipo y capacidad. • Tensiones e intensidades de funcionamiento en las condiciones de diseño. • Potencia eléctrica consumida en las condiciones de diseño. • Curvas de rendimiento y de potencia ante distintos regímenes de carga. • Presiones máximas y mínimas de funcionamiento. • Lubricantes que pueden ser usados.

En cuanto al refrigerante y al lubricante:

• Denominaciones y composiciones. • Compatibilidad con los distintos tipos de lubricantes/refrigerantes. • Grados de toxicidad e inflamabilidad. • Precauciones de manutención y almacenamiento. • Modo de carga y descarga de la instalación. • Posibilidades de reciclaje, reutilización, recuperación y modo de eliminación de acuerdo a normativa vigente.

Del evaporador y del condensador:

• Tipo y capacidad de intercambio. • Necesidades de mantenimiento y modos de limpieza.

De los elementos de control y regulación:

• Tipo. • Ajustes de diseño. • Necesidades de mantenimiento.

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CAPITULO III: CONCLUSIONES

En el mantenimiento de instalaciones frigoríficas se debe prestar especial atención por la presencia de:

• Riesgos eléctricos. • Riesgos originados por la existencia de refrigerantes tóxicos o inflamables. • Riesgos originados en la ejecución de soldaduras. • Riesgos originados por la presencia de depósitos y elementos a presión. • Riesgos originados por la presencia de elementos a altas y bajas

temperaturas.

Riesgos Eléctricos:

En una instalación frigorífica existen muchos elementos alimentados con energía eléctrica a diferentes tensiones y, sobre todo el compresor, con gran capacidad de absorción de energía.

Los elementos de protección frente a contactos indirectos deben ser testeados periódicamente para evitar que partes de la instalación que no deban estar en tensión, lo estén por la presencia de alguna avería eléctrica en el sistema y produzcan una descarga peligrosa a quien manipule dicho elemento.

Cuando se revisa el interior de los elementos de la instalación con alimentación eléctrica, se debe desconectar su interruptor de alimentación y comprobar, con el empleo de voltímetros, que la tensión se ha eliminado efectivamente.

Riesgos originados por la existencia de refrigerantes tóxicos o inflamables:

Según la clasificación del refrigerante, el local donde se ubica la instalación frigorífica puede tener la clasificación de local de atmósfera especial o atmósfera explosiva. En estos casos, la instalación eléctrica asociada al sistema frigorífico debe reunir las características de antideflagrante.

En su interior habrá que tener la precaución de no producir ni introducir materiales o elementos que puedan producir chispas.

En las cercanías de los accesos deben estar disponibles máscaras antigás que permitan su utilización en caso de fugas.

Riesgos originados en la ejecución de soldaduras:

Durante los procesos de soldadura deben protegerse la vista (ante la emisión de radiaciones lumínicas de gran intensidad), las vías respiratorias (por la generación de gases contaminantes) y todas las partes del cuerpo que puedan entrar en contacto con las piezas calientes. En función del tipo de soldadura que se vaya a realizar, la protección visual tendrá unas u otras características.

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En cuanto a la producción de gases contaminantes, la soldadura deberá realizarse en lugares bien ventilados o dotar la zona de una extracción localizada que asegure que los vapores producidos no queden libres en la atmósfera interior.

En algunos tipos de soldadura se utilizan gases altamente inflamables, almacenados a presión en el interior de botellas portátiles. La salida de los conductos de alimentación al soplete debe estar convenientemente protegida con dispositivos antirretorno de llama, que impidan la deflagración instantánea de su contenido ante un mal funcionamiento del soplete. Estos dispositivos se deben revisar periódicamente.

Si la soldadura es eléctrica deberá testearse el sistema de protección frente a contactos y frente a sobretensiones del equipo, y eliminar la posibilidad de que se transmitan tensiones a personas o componentes de la instalación cuando se conecten los electrodos.

Las zonas de soldadura deben rodearse adecuadamente con pantallas ignífugas que sirvan de barrera a las chispas que puedan producirse.

Riesgos originados por la presencia de depósitos y elementos a presión:

Tanto en la instalación en sí como en la manipulación de refrigerantes, lubricantes, gases inertes, gases de soldadura,... se trabaja con recipientes a presión. Deben tomarse todas las medidas oportunas para que no se produzcan sobrepresiones en su interior que podrían desembocar en explosiones.

En la instalación es preceptiva la colocación de presostatos de seguridad en todos los elementos del lado de alta, que actúen cortando la alimentación al compresor para que éste no continúe impulsando gas.

En cuanto a los recipientes, deben ser almacenados en lugares frescos y no dejarlos expuestos al sol largos periodos de tiempo. Deben estar timbrados a presiones superiores a las de los elementos que contienen y debe evitarse la posibilidad de que reciban cualquier golpe.

Riesgos originados por la presencia de elementos a altas y bajas temperaturas:

En las instalaciones frigoríficas existen partes a muy altas y muy bajas temperaturas. Todos los elementos no intercambiadores de calor o que precisen una disipación de calor, deben estar convenientemente aislados térmicamente para evitar quemaduras producidas por el contacto frío/calor y para evitar la pérdida energética que supone las pérdidas de frío/calor a través de esas superficies.

Los elementos intercambiadores, y aquéllos que precisen disipar calor, deben instalarse de modo que se dificulte el acceso accidental a sus partes frías o calientes.

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BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de Refrigeración y Aire Acondicionado Eduardo Hernández Goribar Editorial Limusa, 2005. Manual Práctico de Refrigeración y Aire Acondicionado Francésc Buqué Ediciones Alfaomega, 2002. Tecnología de la Refrigeración y Aire Acondicionado Tomo II. Refrigeración Comercial . William C. Whitman, William M. Johnson Editorial Marcombo, 2000 . Manual de Refrigeración Gilbert Copeland Industries Edición 2000.

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ANEXO 1

PROCEDIMIENTOS DE LIMPIEZA DESPUES DE LA QUEMADURA DEL MOTOCOMPRESOR

Introducción

Uno de los problemas más difíciles a los que se

enfrenta un técnico de servicio en la actualidad es,

cómo limpiar un sistema de refrigeración después

que ha ocurrido una quemadura del

motocompresor (compresor hermético o

semihermético). En este capítulo, se mencionan

los diferentes métodos empleados para los

diversos tamaños de equipos, y se describe el

método más práctico, seguro y económico, para

asegurar un servicio prolongado y confiable, sin

que se vuelva a repetir la quemadura.

Mucho se ha escrito sobre el tema de cómo

limpiar un sistema de refrigeración, después que

se ha quemado el motocompresor. La mayoría

de estos escritos, se han hecho con fines

comerciales, por compañías que venden

productos utilizados en el proceso de limpieza.

La información aquí presentada, está libre de

presiones externas. A pesar de esto, no se

intenta establecer específicamente cómo se

debe limpiar un sistema en particular. En lugar

de esto, presentaremos las posibles causas,

problemas relacionados, hechos, factores a

considerar y posibles métodos de limpieza, con

el fin de mejorar el criterio del técnico de servicio,

para que decida cuál procedimiento utilizar.

El alcance de estos procedimientos se limita a

motocompresores de desplazamiento positivo

(reciprocantes y rotativos). Los sistemas con

compresores centrífugos son altamente

especializados, y deberán ser limpiados de

acuerdo a las recomendaciones del fabricante.

¿Ha Ocurrido una Quemadura?

Antes de emitir el diagnóstico de que el

motocompresor está quemado, se debe tener la

plena seguridad de que efectivamente lo está.

Sólo porque el motocompresor dejó de

trabajar, no significa que está quemado. Puede

suceder que se trate sólo de una falla

eléctrica. Será necesario revisar todos los

componentes y factores eléctricos, desde si hay

energía eléctrica, la continuidad, el tablero de

control, etc. Yaunque la mayoría de los técnicos

saben esto, la experiencia de los fabricantes de

motocompresores, indica que muchos

motocompresores que les han sido devueltos

como quemados, están en perfectas condiciones de

operación, excepto por algún

componente eléctrico simple como un fusible, un relevador, un capacitor, etc...

Para revisar el voltaje adecuado, primero desconecte el

interruptor principal para cortar la energía eléctrica. Quite

los cables del compresor del lado del arrancador. Des-

pués, conecte el interruptor principal para energizar el

circuito de control, y revise el voltaje en todas las líneas por

ambos lados del arrancador.

Antes de revisar el motor del compresor, asegúrese que el compresor no esté caliente; de otra manera, se puede obtener una indicación errática, debido a que las protec-ciones internas están abiertas.

Revise el motor del compresor, para ver si eléctricamente

está abierto o aterrizado. Para esta prueba, se puede usar

un megaóhmetro de 500. Si no se encuentra ninguna falla y

si se conocen los valores normales de la resistencia del

devanado, se deberá revisar la resistencia del motor con un

óhmetro de precisión, para determinar si existen cortos

circuitos entre vuelta y vuelta. La resistencia del devanado

variará 2.25% por cada 5°C de diferencia, desde los 25°C a

los cuales se publican generalmente los valores.

Antes de asumir que el motocompresor está dañado,

deberá investigarse la posibilidad de que existe un circuito

abierto o aterrizado en los cables exteriores, desde el

arrancador hasta el compresor, en las terminales del

compresor o en los cables internos del estator.

Si se llevan a cabo todas la pruebas eléctricas recomen-

dadas por el fabricante del equipo, se localizará el punto

exacto del problema. Si la falla se debe a un defecto de

alguno de los componentes eléctricos, el problema se

corregirá reemplazando una parte relativamente barata,

en lugar de todo el compresor.

Tipo y Grado de Quemadura

Antes de mencionar los diferentes tipos y grados de

quemaduras, conviene conocer las diferentes clases de

motocompresores.

Existen tres tipos básicos de motocompresores:

* Herméticos (sellados).

* Semiherméticos de motor no reemplazable. *

Semiherméticos de motor reemplazable.

El procedimiento de limpieza varía en detalle para estos tres

tipos. A continuación, se da una breve descripción de cada

uno de estos motocompresores:

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Herméticos. Como el nombre lo indica, todo el ensamble

está soldado, no atornillado; por lo que cuando ocurre una

quemadura, es imperativo cambiar el motocompresor

completo. Esto hace imposible inspeccionar el devanado

del motor para determinar las causas ytipo de quemadura.

La única manera de juzgar la severidad de la quemadura,

es liberar una pequeña cantidad de gas del compresor y

olerla. También deberá revisarse una muestra del aceite

en lo que se refiere al colory contenido de ácido; si el aceite

está limpio y claro, y el olor a quemado es ligero, la

quemadura es leve. Si el aceite está obscuro o negro, con

un fuerte olor a quemado, la quemadura es severa.

Los compresores herméticos están generalmente limitados

a los sistemas pequeños, yen muchos casos no tienen

válvulas de servicio, ni válvulas para drenar el aceite.

Semiherméticos de motor no reemplazable. Esto sig-

nifica que en el caso de una quemadura, deberá cambiar-se la unidad completa. Sin embargo, tiene una ventaja con relación a los herméticos: que se les puede quitar la tapa acampanada del lado del motor para inspeccionar el devanado, y determinar las causas y tipo de quemadura.

Los tamaños de estos motocompresores son general-

mente menores a 20 HP, y todos cuentan con válvulas de

servicio.

Semiherméticos de motor reemplazable. Esto signifi-

ca que en caso de una quemadura, aunque se puede

reemplazar todo el motocompresor, la práctica normal y la

recomendación del fabricante es cambiar solamente el

motor y limpiar mecánicamente el compresor.

En este tipo de motocompresores es muy sencillo deter-

minar el tipo de quemadura, procediendo de la misma

manera con el olor y una muestra de aceite. Los tamaños

de estos motocompresores van de 20 HP en adelante.

NOTA: Es importante mencionar en cuanto a toma de

muestras de aceite se refiere, las precauciones que se

deben tener. Cuando se quema un motocompresor, es

sorprendente la cantidad de ácido que se puede formar.

Dependiendo de la severidad de la quemadura, se puede

producir ácido clorhídrico (HCl) y ácido fluorhídrico (HF).

Ambos son muy corrosivos con los metales y atacan el

barniz aislante del motor, y además pueden hacer lo

mismo con la piel, los ojos, la ropa, etc. Si se toca el aceite

pueden resultar graves quemaduras. Si es necesario

entrar en contacto con el aceite o con las partes contami-

nadas, se recomienda usarguantes de hule y si es posible,

también lentes de seguridad.

Es posible clasificar las quemaduras por el tipo de conta-

minantes que producen. Las quemadura pueden ser desde

muy leves, hasta muy severas, y el "grado de severidad"

puede usarse como una guía para determinar qué

procedimiento de limpieza se va a seguir.

En quemaduras leves, el aceite del compresor puede

variar de claro a obscuro, como se muestra en la

figura 11.1. El color oscuro se debe principalmente a

pequeñísimas partículas de carbón suspendidas. Cabe

mencionar que un aceite sucio, no necesariamente con-

tiene ácido; sin embargo, el aceite que contiene ácido casi

siempre está sucio. Así que, si se cambia el aceite cuando

está sucio, esto es una buena medida de seguridad.

Figura 11.1 - Muestras de aceite tomadas de motocompresores con quemaduras leves.

Una manera práctica para saber si el contenido de ácido

en el aceite es peligroso, es introducir la esquina de una

franela roja y seca, la cual se decolorará hasta ponerse

blanca, cuando el contenido de ácido es alto. Pero el mejor

método para determinar la severidad de la quemadura, es

analizar una pequeña muestra de aceite con un "probador

de acidez". Estos productos son comerciales y se consi-

guen con los distribuidores de refrigeración. Están calibra-

dos para cambiar de color cuando el número ácido es

mayor de 0.05; lo que para un sistema de refrigeración se

considera dañino. Cuando el contenido de ácido es mayor

de 0.05, la quemadura se considera severa.

Más adelante se explicará por qué se analiza el contenido

de ácido en una muestra de aceite.

Además del contenido de ácido en el aceite, otras indica-

ciones de la severidad de la quemadura son el olor del gas

refrigerante, el cual es característico y muy fuerte cuando

la quemadura es severa. También, si se encuentran

depósitos de carbón al inspeccionar los filtros deshidrata-

dores de las líneas de líquido y succión, puede conside-

rarse la quemadura como severa.

Por la forma en que se manifiesta la quemadura en el

motor del compresor, hay dos tipos principales de quema-

duras, cada uno fácilmente reconocible, y cada uno con

sus propias causas específicas. Los dos tipos de quema-

dura son:

"Quemaduras parciales"

"Quemaduras completas"

En la figura 11.2, se muestra un ejemplo de lo que es una

quemadura parcial. Nótese que la carbonización está

confinada a una área relativamente pequeña, y el resto del

devanado aparenta estar brillante y limpio.

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Limpieza de Sistemas después de Quemadura

92

Figura 11.2 - Motor de un compresor semihermético que sufrió una quemadura parcial.

Este motor es de un compresor semihermético del tipo

desarmable, en los que se puede quitar la tapa con uno de

los extremos para inspeccionar el devanado.

Si se toma una muestra de aceite y se revisa su color,

probando luego el contenido de ácido con un probador de

acidez, este tipo de quemadura sólo tendrá un ligero olor

a quemado, con poca o ninguna decoloración del aceite y

deberá pasar la prueba de acidez.

En la figura 11.3, se muestra un motor que sufrió una

quemadura completa, donde prácticamente todo el deva-

nado está carbonizado. Nótese que en la parte baja del

devanado, la cual estaba sumergida en aceite, no está

decolorada. El aceite enfrió esta porción y evitó que se

carbonizara.

Una muestra de aceite de este compresor, al revisarla,

revelará un fuerte olor a quemado y una gran decolora-

ción. Al efectuar la prueba de acidez, el contenido de ácido

será mayor de 0.05

En quemaduras severas, se forma también lodo, el cual

alcanza a llegar a los serpentines y a la tubería. Con

frecuencia, el aceite carbonizado se presenta como un

polvo negro, seco y ligero; parecido al hollín, que se

esparce por todo el sistema. En casos muy severos, el

Figura 11.3 - Motor de un compresor semihermético que sufrió una quemadura completa.

aceite carbonizado se endurece y adhiere a las paredes del sistema, de manera similar a como sucede con las cabezas de un motor de automóvil. Este tipo de quemadu-ra, ocurre generalmente en equipos grandes, y debe ser limpiado de una manera similar a como se hace en los motores de automóvil; esto es, por medios mecánicos tallando o con abrasivos.

Causas de la Quemadura

Una vez establecido el hecho de que realmente ocurrió

una quemadura, antes de reemplazar el motocompresor

quemado, se debe hacer todo un esfuerzo para determi-

nar la causa de la quemadura, analizarla y corregirla.

Ciertamente, lo que menos se desea es que se repita la

quemadura, después de algunos días o algunas horas de

haber cambiado el motocompresor.

Cualquiera que haya sido la causa de la quemadura, el

motocompresor sufrió un sobrecalentamiento, lo que con-

dujo finalmente a un "corto circuito eléctrico" dentro del

motocompresor.

En primer lugar, una quemadura parcial puede ocurrir por

tres causas: defecto en el aislamiento, daños por raspadu-

ras y daño a causa de la instalación.

El defecto en el aislamiento del alambre del estator,

generalmente, se debe a la falta de uniformidad en el

barniz, lo que dejaría partes más delgadas causando un

corto entre vuelta y vuelta. Este tipo de defecto puede

ocurrir en el alambre ranurado o en las vueltas del devana-

do.

Cada vez que arranca el motor, el empuje del rotor parado, tiende a realmente mover y flexionar las vueltas del devanado. Cuando la flexión es suficiente, el aisla-miento tiende a desgastarse y ocasionar un corto.

En todo proceso donde interviene el elemento humano,

existe la tendencia a cometerse errores ocasionalmente.

Tal es el caso con los daños de instalación. Aún con

cuidados extremos, un devanado de motor puede ser

ligeramente raspado, al momento de instalarse en el

compresor. Este daño puede no ser lo suficientemente

serio, y el motor pasará la prueba de sobrevoltaje

después del ensamble, pero sí puede acortar la vida del

motor.

Aunque los defectos de aislamiento, daños por raspadu-

ras y los daños de instalación son puntos débiles que se

localizan en el devanado del motor, la falla final puede

verse acelerada por los paros y arranques repetitivos, así

como por arranques inundados del motocompresor.

Los paros y arranques contínuos provocan flexión en las

vueltas, aumentan la abrasión, y finalmente la falla. Los

motores inundados con refrigerante líquido, al arrancar,

tienen menos resistencia a tierra, pudiendo eso también

acelerar la falla.

Una quemadura completa, es indicación de un sobreca-

lentamiento severo en todo el motor, hasta un punto donde

el aislamiento no resiste y se rompe. Básicamente, hay

una sola causa para este tipo de quemadura, y esa es, una

falla en el sistema de protección para desconectar al

motor antes de que se sobrecaliente.

a) Si la protección es interna, instalada de fábrica, debe

revisarse si los contactos en el dispositivo de protección

están "soldados", al igual que los contactores.

b) Si la protección es externa, ver si el protector es de

mayor tamaño o si el contactor está "soldado".

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c) Ya sea que los protectores sean internos o externos,

asegúrese que no hayan sido "puenteados" o desacti-

vados de alguna otra manera.

Debe evitarse restablecer constantemente los dispositivos

de seguridad. No hay que restablecer los protectores de

sobrecarga ni los termostatos, hasta que la unidad haya

sido revisada adecuadamente, para encontrar la causa

inicial por la que se dispararon.

Si se restablecen indiscriminadamente estos dispositivos,

sin antes ver la causa, puede ocurrir que si hay una

quemadura parcial, se convierta en quemadura total, lo

que implicará un costo más alto de reparación y se

requerirá más tiempo para la limpieza.

Antes de proceder a limpiar cualquier sistema, debe

hacerse un esfuerzo para determinar las causas y corre-

girlas. Debe observarse más allá de los protectores térmi-

cos y contactores, para encontrar lo que realmente causó

la alta temperatura en el devanado del motor.

El calor excesivo es la causa principal de quemaduras en

motocompresores. Aunque es en el compresor donde

normalmente se tiene la temperatura más alta del sistema,

ésta tiene un límite, y por eso se instalan diferentes

dispositivos de seguridad. Algunas de las causas por las

que aumenta la temperatura del motor arriba de la normal,

y que pueden provocar una quemadura son:

1. Condensadores sucios, falta de ventilación y/o condensador de menor tamaño. Cualquiera de estas causas provocará que el sistema tenga una alta presión de descarga, con lo que se tendrá también una alta temperatura. La relación de compresión aumenta y el motor absorbe más corriente.

2. Sobrecalentamiento excesivo del gas de succión.

Cuando la temperatura del gas refrigerante que llega al

compresor es excesiva, aumenta la temperatura de

descarga. Hay que recordar también, que muchos

motocompresores se enfrían con el gas refrigerante de

succión, y si éste viene con un sobrecalentamiento

excesivo, el devanado del motor también se sobreca-

lentará.

3. Bajo voltaje. De acuerdo a la ley de Ohm, al disminuir

el voltaje, aumenta el amperaje; por tal motivo, un

motor con corriente excesiva se sobrecalentará.

4. Alto voltaje. Cuando la carga es ligera, la eficiencia del motor es pobre, al igual que el enfriamiento.

5. Falta de refrigerante. El devanado del motor se sobre-

calentará al no haber suficiente vapor de refrigerante

para enfriarlo.

6. Refrigerante equivocado. Si se cargó el sistema con

otro refrigerante que no es el adecuado, causará una

excesiva sobrecarga del motor.

Quizá la segunda causa más importante de quemaduras,

es la contaminación. Como se mencionó en el tema de

contaminantes (ver capítulo 1), la estabilidad química

de un sistema se ve grandemente afectada por la

presencia de contaminantes, los cuales en combinación

con la temperatura, descomponen químicamente el

refrigerante y el aceite. Algunos de los principales

contaminantes que conducen a problemas de

quemaduras son:

1. Aire y humedad. Son los enemigos más ofensivos; pueden reaccionar con el refrigerante y el aceite, for-mando ácido y lodo, entre otros productos.

2. Suciedad y partículas metálicas. Causan doble

problema; además de obstruir la válvula de termo

expansión y alterar el ciclo de refrigeración, pueden

causar rupturas en el aislamiento del devanado del

motor al salir de la línea de succión y chocar contra el

motor que está girando a alta velocidad. De esta manera

se crean las condiciones que favorecen un corto

circuito.

3. Fundentes. Son compuestos químicos altamente

corrosivos, por lo que se deben usar con moderación.

4. Anticongelantes. Aún en pequeñas cantidades, pueden descomponer al aceite formando lodo.

La tercera causa, aunque la menos frecuente, son las fallas mecánicas del compresor. Existen algunas partes asociadas con el compresor, las cuales ocasionalmente fallan produciendo una quemadura. A continuación, se da una lista de piezas mecánicas que al fallar, pueden ocasionar problemas:

- Cojinetes.

- Válvulas.

- Partes desgastadas.

- Controles defectuosos.

- Falta de lubricación.

No muchas quemaduras pueden atribuirse realmente a

fallas mecánicas de los compresores. El calor excesivo es

la causa principal de quemaduras de motocompresores.

Productos de la Quemadura

Cuando se quema un motocompresor, no solamente se

tiene que tratar con los contaminantes que ya había en el

sistema, sino también con los producidos por la quemadu-

ra. La cantidad y tipo de contaminantes formados por la

quemadura, dependen de la severidad de ésta. Los más

serios son los siguientes:

- Humedad.

- Acido.

- Carbón suave (hollín).

- Carbón duro.

- Barniz.

La humedad es un producto muy normal. Tal como se

mencionó anteriormente, si no se remueve del sistema,

puede causar más contaminantes.

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El ácido clorhídrico y el ácido fluorhídrico se generan en una quemadura. Ambos son altamente corrosivos y el fluorhídrico, es el único ácido que ataca el vidrio. La presencia de estos ácidos en el sistema, causa corrosión en los metales y ataca el aislamiento del motor. Por lo tanto, para evitar que se repita la quemadura, el ácido deberá ser removido.

El carbón suave u hollín, es causado por la carbonización del aceite y el aislamiento. No se adhiere fuertemente a las superficies, por lo que se puede aflojar fácilmente y puede removerse por filtración.

El carbón duro y el barniz, son los contaminantes más

persistentes de todos y los más difíciles de eliminar. Son

causados por un proceso de carbonización a alta tempe-

ratura.

Un dato muy importante para el técnico, es saber si la

quemadura ocurrió al arrancar el compresor o estando

éste en operación. Esto influirá grandemente al determi-

nar qué procedimiento de limpieza deberá seguirse. Si la

quemadura ocurrió estando el motor parado, la mayor

parte de los contaminantes estarán en el aceite, lo cual se

explicará más delante. Si la quemadura sucedió lenta-

mente estando el motor en operación, entonces los con-

taminantes pasan del compresor a los demás componen-

tes del sistema, haciendo más difícil la operación de

limpieza.

Debido a la alta temperatura que prevalece en el compre-

sor en el momento de la quemadura, la mayor parte del

carbón, barniz y ácido se quedan en el compresor. Cuando

se reemplaza el motocompresor completo, los contami-

nantes no representan un gran problema. Pero en com-

presores más grandes, donde sólo se cambia el motor, es

un problema remover los depósitos de carbón y barniz.

Aquí, la única solución es la limpieza manual.

El punto importante que hay que tener siempre en mente

es éste: si no se hace una limpieza adecuada, la quema-

dura se vuelve a repetir. La experiencia en el campo ha

demostrado que si sólo se cambia o se repara el moto-

compresor, y se dejan todos los contaminantes en el

sistema, el nuevo compresor se quemará en un lapso no

mayor a un año. Si la siguiente vez se procede igual,

ocurrirá una tercera quemadura en menos de dos meses,

una cuarta quemadura en dos semanas, y así sucesiva-

mente. La razón es que si cada que se quema el motocom-

presor, no se limpia el sistema o la limpieza no es adecua-

da, la concentración de contaminantes va en aumento.

Aceite y Refrigerante como Limpiadores

No debe subestimarse la acción limpiadora del refrigerante

y del aceite. La mayoría de los fabricantes de compresores

conocen que la circulación normal del refrigerante y

aceite en el sistema, "arrastra" todo material extraño, tal es

el caso de la arena de fundición y fundente, de manera muy

rápida. Por esta razón, prácticamente cada compresor

está equipado con algún tipo de filtro de aceite.

Por ejemplo, un sistema de 3 toneladas circulará aproxi-madamente 250 kg de R-22 por hora, junto con 5 kg de aceite. Y aunque no se nota, un sistema de refrigeración mientras trabaja se autolimpia cada hora que opera.

Aun el barniz, que es difícil de remover y que esté

depositado fuera del compresor, no es problema para el

refrigerante y aceite. Con tres cosas a su favor, habilidad

limpiadora, temperatura y tiempo, la mezcla de refrigerante

y aceite disolverá y barrerá el barniz.

¿Qué sucede con todo el material extraño aflojado por el refrigerante y el aceite? ¿A dónde va y dónde se puede atrapar? Hay varios lugares donde puede atraparse, pero primero hablaremos del aceite en el cárter del compresor.

El aceite tiene una afinidad natural con los contaminantes.

Los contaminantes tienden a colectarse en el aceite y éste

tiende a absorber mucho más del ácido formado en una

quemadura, que lo que absorbe el refrigerante. De hecho,

más del 75% del ácido generado, será atrapado por el

aceite del compresor y removido del sistema, cuando se

cambie el compresor o la carga de aceite. El aceite

retendrá como dos terceras partes de humedad de la que

puede retener el R-22, y el carbón y barniz disueltos,

tenderán a emigrar hacia el aceite.

De la misma manera que el aceite de un motor de

automóvil, generalmente está negro y sucio, porque aca-

rrea todos los contaminantes de la máquina, de hecho, se

puede limpiar el motor de un automóvil cambiando fre-

cuentemente el aceite. Esto mismo es cierto para el aceite

en un sistema de refrigeración.

Puesto que el aceite es una trampa tan efectiva para los

contaminantes, por lo tanto, también es un buen indicador

de la contaminación en el sistema. Como se mencionó

anteriormente, la mayor parte del ácido en un sistema se

acumula en el aceite; así que, una prueba de acidez del

aceite, dará una buena indicación de la contaminación del

sistema.

En la figura 11.4, se muestra un producto comercial para

efectuar la prueba de acidez en el aceite.

Figura 11.4 - Probador de acidez para aceites de refrigeración.

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El Refrigerante puede Salvarse

Datos de trabajos reales efectuados en el campo, han

probado que el refrigerante de un sistema que sufrió una

quemadura del motocompresor, puede ser recuperado de

una manera segura, sin importar la severidad de la quema-

dura. La cantidad de refrigerante en el sistema, es lo que

va a determinar si se desecha o se recupera. En equipos

pequeños con cargas menores de 5 kg., es probable que

el cambio de aceite extra que se necesitaría hacer para

salvar al refrigerante, sea más costoso que la misma carga

de refrigerante, especialmente si se requiere mucha mano

de obra.

Aunque en la actualidad, ya se dispone comercialmente

de equipos compactos, para la recuperación y reciclado

de refrigerantes halogenados, con los que se puede

recuperar cualquier cantidad de cualquier tamaño de

sistema. Estos equipos como el que se muestra en la

figura 11.5, cada vez tienen más aplicación, no sólo por su

bajo costo de operación, sino también por la participación

que cada individuo puede tener en la conservación del

medio ambiente, especialmente ahora, que está confir-

mado el hecho de que los refrigerantes clorofluorocar-

bonados (CFC) destruyen la capa de ozono en la atmósfera.

Figura 11.5 - Equipo para recircular y reciclar refrigerante.

En instalaciones grandes, no hay que dudar mucho de la

conveniencia de recuperarlo. Hay muchos casos proba-

dos que demuestran, que reutilizar el refrigerante no es

ningún riesgo, desde el punto de vista de que se pueda

repetir la quemadura. Químicamente, al refrigerante no le

pasa nada con la quemadura. Hay que recordar que el

refrigerante retiene muy poco ácido, la mayor parte se va

con el aceite que se desecha.

Métodos de Limpieza

Básicamente, existen dos métodos para limpiar un sistema donde se quemó el motocompresor. Estos son:

- Método de lavado con R-1 1.

- Método con filtros deshidratadores de piedra.

El método de lavado con R-1 1 es siempre el mismo, sin importar el tamaño o la severidad de la quemadura, si el

sistema contaba con filtros deshidratadores en el momento de la quemadura.

El procedimiento usado con el método de filtros deshidra-

tadores, es algo diferente, si el sistema estaba equipado

con un filtro en la línea de líquido en el momento de la

quemadura, ya que esto simplifica el trabajo de limpieza.

El método de lavado con R-1 1, aunque es efectivo, en la actualidad es obsoleto, por dos principales razones: a) es costoso y tardado, b) el R-1 1 es uno de los refrigerantes con mayor potencial de deterioro del ozono, por lo que su producción está regulada hasta que desaparezca total-mente, antes del año 2000.

Método de Lavado con R-1 1

Aunque VALYCONTROL, S.A. DE C.V. no recomienda

éste método, se describirá brevemente el proceso. Prime-

ro, se debe tener un equipo de recirculación de R-1 1, que

consta de una bomba de diafragma, un tambor de R-1 1,

dos filtros deshidratadores recargables de bloques dese-

cantes y un conjunto de accesorios como válvulas de

paso, manómetros, indicador de líquido y mangueras.

Todo esto interconectado y montado en un carrito para

transportarlo.

Para hacer el lavado del sistema, se debe primero descar-

gar el refrigerante, retirar el compresor quemado, así

como todos los accesorios que puedan restringir la circu-

lación del R-1 1, tales como el capilar o la válvula de termo

expansión, filtros deshidratadores, válvulas reguladoras,

etc... En su lugar, se instalan mangueras de plástico para

interconectar el circuito. Las mangueras del equipo de

lavado, se conectan al sistema por las líneas de succión y

de descarga (donde estaba conectado el compresor), de

tal forma que el R-1 1 circule en sentido contrario al flujo

normal del sistema. El R-1 1 es un excelente solvente, y

como su temperatura de ebullición es alta (23°C), se

puede tener en forma líquida circulando portodo el sistema.

Después que recorre todo el sistema, arrastrando los

contaminantes, regresa al equipo de limpieza, pasa por

los filtros deshidratadores donde se le quitan todos los

contaminantes y las impurezas, y regresa al tambor, limpio

y listo para usarse de nuevo.

Al inicio de la operación, se puede observar a través del

indicador de líquido el paso del refrigerante contaminado,

el cual se va aclarando poco a poco.

El tiempo y la cantidad de refrigerante requeridos para

completar la limpieza, depende del tamaño del sistema y

de la severidad de la quemadura. Algunas veces, la

recirculación debe continuar por lo menos 24 horas, y en

el caso de quemaduras severas, se requieren períodos

más largos. Una indicación de que la limpieza se ha

completado, es cuando el R-1 1 regresa al equipo libre de

contaminantes. Al R-1 1 se le puede efectuar la prueba de

acidez con los mismos productos que se utilizan para el

aceite. Cuando el sistema está muy contaminado, es

necesario cambiar los bloques desecantes de los filtros

deshidratadores del equipo de limpieza; lo cual se va a observar por la presión en el manómetro.

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Cuando se ha completado el proceso de limpieza, el R-1 1

que aún permanece en el sistema debe ser forzado a

regresar al tambor. Para esto, es necesario sopletear el

sistema con R-12 o R-22 o si es posible, con nitrógeno.

El sistema está ahora listo para ser ensamblado de nuevo.

Para esto se retiran las mangueras de plástico, se instala

el compresor nuevo con su carga limpia de aceite, se

instalan todos los demás componentes y accesorios y el

siguiente paso es hacer la prueba contra fugas; para lo

cual se requiere presurizar un poco el sistema con refrige-

rante. Cuando se tiene la seguridad de que no existen

fugas, el siguiente paso es evacuar el sistema con una

buena bomba de vacío. Esto es para eliminar el R-1 1

residual en el sistema, lo cual se lleva a cabo con rapidez.

La importancia real de hacer un buen vacío, es para

asegurarse también que se eliminen completamente los

gases no condensables y la humedad. El vacío que se

recomienda es de 200 micrones (0.2 mm. Hg.).

Una vez que el sistema se ha evacuado completamente,

se rompe el vacío con el refrigerante con que va a trabajar

el sistema, hasta completar la carga de acuerdo a la

recomendación del fabricante; y finalmente, se pone a

operar el sistema.

Este método de limpieza tiene varias desventajas básicas:

1. Generalmente, es necesario desechar la carga

del sistema.

2. Se requiere una labor considerable para quitar los

accesorios y poner en su lugar mangueras.

3. El equipo de limpieza es costoso, y requiere de personal especializado.

4. El R-1 1 usado en la limpieza se tiene que

desechar y esto implica otro costo; además hay que

recordar que el R-1 1 por su alto contenido de cloro, es

uno de los compuestos que más deterioran la capa de

ozono.

5. Todo el tiempo que dura la limpieza con este método es

tiempo muerto, ya que el sistema está fuera de opera-

ción.

Método con Filtros Deshidratadores de

Piedra

Este método es aplicable tanto a sistemas pequeños,

como a sistemas de gran tonelaje. Es un método simple,

rápido y económico; ya que representa una reducción

drástica en lo que se refiere a trabajo y costo, comparado

con el método de lavado con R-1 1.

El método con filtros deshidratadores de piedra ha sido

usado extensivamente en miles de casos en los últimos

años, y su éxito ha sido bien probado en el campo.

Cuando se ha seguido adecuadamente, no se ha

sabido de un caso donde se haya repetido la

quemadura.

No existe un solo procedimiento que sea aplicable a todos los sistemas donde se quema el motocompresor; ya que el grado de contaminación difiere entre uno y otro, depen-diendo de las circunstancias.

El procedimiento de limpieza deberá ser bien planeado,

de acuerdo al tamaño y tipo del sistema. Los principales

factores que determinan qué procedimiento seguir son: el

tamaño del sistema, la severidad de la quemadura, si el

compresor tiene válvulas de servicio o no, y si el sistema

tenía filtro deshidratador en la línea de líquido o en la de

succión cuando ocurrió la quemadura. La cantidad de los

productos involucrados en la quemadura, es la que lo

guiará a seleccionar el procedimiento. No hay una regla

específica para guiarse, la decisión la debe tomar el

técnico mismo.

A continuación se sugieren algunos procedimientos:

Sistemas Pequeños

En equipos pequeños como refrigeradores domésticos, unidades de ventana de aire acondicionado, etc., los cuales generalmente tienen compresores herméticos frac-cionarios, el procedimiento de limpieza puede considerar-se siempre el mismo, indistintamente de la severidad de la quemadura. Pero, como se mencionó antes, en este tipo de compresores no se puede saber el grado de la quemadura, sino hasta que se analiza una muestra del aceite, y para tomar dicha muestra, se tiene que abrir el sistema.

Es importante recordar las precauciones que se deben

tener con el aceite al manejar un compresor quemado.

El procedimiento de limpieza recomendado es el siguiente:

1. La cantidad de refrigerante con que trabajan estos

equipos, por lo regular es muy pequeña, de unos cuantos

gramos, y no justifica la labor de recuperarlo; por lo que se

debe desechar adecuadamente en un lugar ventilado.

Pero si desea recuperarse, se recomienda el uso de una

máquina de recuperación / reciclado aprobada por ARI, la

cual lo recupera en fase líquida. Para hacer esto, es

necesario adaptar antes unas válvulas de acceso del tipo

perforadora, una en la línea de succión y otra en la línea de

descarga. Estas válvulas es conveniente instalarlas, aun

cuando no se recupere el refrigerante, ya que van a servir

para otras operaciones.

2. Se retira el compresor quemado. Para esto, se

procede como sigue: se desconecta el circuito eléctrico

y se desconectan las líneas de succión y descarga,

cortándolas con pinzas o corta tubo. Si el compresor tiene

enfriador de aceite, las líneas deberán sellarse para luego

cortarlas y doblarlas, evitando así un derrame de aceite.

También deberán sellarse los tubos de succión y

descarga del compresor quemado, pero antes, se debe

tomar una muestra del aceite para analizarlo.

3. Se quita el filtro deshidratador y el tubo capilar o la válvula de termo expansión, si la hay.

4. Se lava el sistema con refrigerante, de preferencia

del mismo refrigerante con que trabaja el sistema. Para

hacer esto, se deben instalar conexiones "flare" en los

extremos de las líneas de succión y descarga, donde

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estaba insta-

lado el compresor. El refrigerante debe hacerse circularen forma líquida, en contraflujo; es decir, debe entrar al sistema por la línea de succión y salir por el condensador. Esto se puede hacer con la misma máquina de recupera-ción y reciclado. Si no se dispone de esta máquina, se puede hacer un arreglo con cilindros (uno lleno y otro vacío para recibir el refrigerante), mangueras y filtros deshidra-tadores. Esta operación continúa hasta que se haya completado la limpieza.

5. Instale el compresor nuevo, el cual debe ser un repuesto

exacto del original y con la misma capacidad. Para insta-

larlo, primero debe retirar las conexiones "flare" de las

líneas de succión y descarga , y cortar el extremo aboci-

nado con un cortatubo. Limpiarcuidadosamente los extre-

mos de los tubos del sistema y del compresor, aproxima-

damente unos 5 cms. Soldar las líneas de succión y

descarga al nuevo compresor, utilizando tan poco fundente

como sea posible. Si el compresor tiene enfriador de

aceite, se deberá proceder de una manera similar para

soldar las líneas.

6. Instale un filtro deshidratador de la capacidad adecua-

da, de preferencia que tenga válvula de carga. Igualmen-

te, se debe instalar un tubo capilar del diámetro y longitud

exactos al que se tenía. Siempre que se quema un

compresor, se recomienda cambiar también el capilar; es

menos costoso que tratar de limpiar el original. Si el

sistema tenía válvula de termo expansión en lugar de

capilar, el técnico deberá juzgar si se limpia y se vuelve a

usar o si se reemplaza.

7. Conecte el múltiple a las válvulas de acceso, y por la

manguera de servicio, presurice el sistema con refrigerante,

hasta aproximadamente 25 psig (275 kPa). Mediante el

método de su preferencia, revise por si hay fugas; si las

hay, es necesario corregirlas.

8. Quite el tanque de refrigerante de la manguera de

servicio, y en su lugar, conecte una bomba de vacío para

evacuar del sistema el aire y la humedad. Existen dos

métodos diferentes para hacer ésto:

Método 1 - Alto vacío. Se hace un vacío absoluto, de por

lo menos 500 micrones (29.9 pulg. de mercurio), hasta

expulsar totalmente la humedad u otros gases del

sistema. Para esto, se requiere una buena bomba de

vacío y un vacuómetro de precisión. Los manómetros

comunes no dan lecturas precisas y confiables, a nivel

de micrones

Método 2 - Triple evacuación. Este método consiste en

hacer primero un vacío de 710 mm, Hg manométricos

(28 pulg. de mercurio). Después, se rompe el vacío con

refrigerante, hasta una presión positiva de aproximada-

mente 115 kPa (2 psig). Se deja así por aproximada-

mente una hora y se repite la operación. Se hace vacío

por tercera ocasión, hasta 710 mm Hg manométricos

(28 pulg. de Hg). Después del tercer vacío, el sistema

queda listo para cargarse.

9. Haciendo uso del múltiple, cargue el sistema con la

cantidad correcta de refrigerante. Se recomienda mejor

sobrecargar ligeramente el sistema, para luego evacuar el excedente.

10. Cierre las válvulas del múltiple, reconecte el circuito

eléctrico y arranque el sistema. Retire el múltiple y coloque

tapones en las válvulas de acceso.

Quemaduras Leves

A continuación, describiremos el procedimiento para lim-piar un sistema de cualquier tamaño, cuando la quemadu-ra ha sido leve. En estos casos, también es necesario realizar las pruebas de acidez y color del aceite. Aunado a lo anterior, también es necesario determinar las causas de la quemadura, y efectuar las correcciones respectivas.

Cuando la quemadura es leve, la mayor parte de los

contaminantes se remueven con el cambio de aceite (o

compresor); los restantes se eliminan al cambiar el filtro

deshidratador de la línea de líquido, o instalando uno si no

se tenía. Los procedimientos a seguir son dos, depen-

diendo si el compresor cuenta con válvulas de servicio o

no.

A. Si el compresor no tiene válvulas de servicio. Esto

sucede cuando el sistema es pequeño, con compresor

hermético, y la cantidad de refrigerante generalmente no

justifica el costo del proceso de recuperación. Siga el

procedimiento recomendado para sistemas pequeños.

A1. Si se desea salvar el refrigerante, se puede transferir

éste a un cilindro frío y vacío, por diferencia de presión. Se

debe instalar un deshidratador en la manguera con la que

se va a transferir al cilindro. También, si se tiene la

facilidad, se puede emplear una máquina de recuperación

y reciclado aprobada por ARI y UL, para recuperar la

mezcla de aceite y refrigerante. Si no se requiere salvar el

refrigerante, deberá descargarse adecuadamente en forma

líquida en un lugar ventilado.

NOTA: Cualquiera que sea la elección de los tres casos

antes mencionados, si el sistema tiene condensador en-

friado por agua, ésta deberá estar circulando cuando se

esté descargando el refrigerante, o deberá drenarse total-

mente antes de descargar el refrigerante. Esto es con el

objeto de evitar que se congele dentro de los tubos y los

rompa.

A2. Si el sistema tenía filtro deshidratador, éste deberá

retirarse, y en su lugar, deberá instalarse uno nuevo

sobredimensionado; es decir, de una capacidad mayor. Si

el sistema no tenía filtro deshidratador, deberá instalarse

uno en la línea de líquido. En sistemas un poco más

grandes, también se deberá instalar un filtro en la línea de

succión, cerca del compresor. La válvula de acceso per-

mitirá revisar la caída de presión.

A3. Inspeccione todos los dispositivos de control, tales

como válvulas de termo expansión, solenoides, reversi-

bles, retención, tubo capilar, indicador de líquido, etc.

Límpielos completamente o reemplácelos, según sea

necesario.

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A4. Sopleteé el evaporador y el condensador, utilizando nitrógeno. Para el sopleteo, no utilice refrigerante.

A5. Retire el compresor quemado e instale el nuevo. Este

deberá ser un repuesto exactamente como el original y

con la misma capacidad del que se quemó. Se recomienda

instalarle válvulas de acceso en la succión y descarga, las

cuales servirán tanto para hacer vacío, cargar refrigerante

y medir las presiones. Haga una revisión eléctrica

completa.

A6. Presurice ligeramente el sistema con refrigerante y

revise que no haya fugas, utilizando para esto un buen

detector, ya sea una lámpara de haluro o un detector

electrónico. Si no se cuenta con ninguno de estos dos

aparatos, la prueba con jabonadura es satisfactoria.

A7. Evacúe el sistema de acuerdo a las recomendaciones del fabricante del equipo. Si no se dispone de ésta, se recomienda el método de la triple evacuación. El compresor nuevo nunca deberá usarse para hacer vacío. Puede emplearse cualquiera de los dos métodos descritos en el punto 8 de sistemas pequeños.

A8. Cargue el sistema con refrigerante de acuerdo a las

instrucciones del fabricante. Es importante instalar un filtro

deshidratador en las mangueras, para a través del mismo

cargar el refrigerante evacuado del sistema. Si se instaló

un filtro deshidratador en la línea de succión, se puede

cargar el refrigerante a través del mismo. Agregue el

refrigerante adicional que sea necesario.

A9. Ponga el sistema en operación. En sistemas peque-

ños, la limpieza se lleva a cabo durante la operación y

generalmente hasta este paso es suficiente; pero, por

seguridad, se recomienda medir la caída de presión a

través del filtro deshidratador de la línea de líquido, des-

pués de cuatro horas de operación, sin que ésta llegue a

rebasar los valores de la tabla 1.17 del capítulo 1. Si la

caída de presión está dentro del límite, se deja operar el

sistema otras 48 horas y se cambia el filtro deshidratador

por el de la medida original, mismo que va a quedar

instalado permanentemente.

En sistemas poco más grandes, donde se haya instalado

un filtro deshidratador en la línea de succión, además del

de la línea de líquido, se revisa la caída de presión a través

de ambos, y si ésta no excede los valores recomendados,

se deja operar otras 48 horas. Generalmente, se puede

considerar que hasta este punto la limpieza se ha comple-

tado, por lo que deben cambiarse los filtros deshidratado-

res por unos nuevos, de la misma capacidad que normal-

mente use el sistema.

A1 0. Después de terminado el procedimiento de limpieza,

se recomienda revisar nuevamente el sistema en dos

semanas, para asegurarse que las condiciones de opera-

ción son satisfactorias.

B. Si el compresor tiene válvulas de servicio. El mismo

procedimiento que con compresores un poco más gran-des, tanto herméticos como semiherméticos, lo cual faci-litará más la labor de limpieza.

B1. Si se desea salvar el refrigerante, que es lo más usual,

el procedimiento es cerrar las válvulas de servicio del

compresor y aislar el refrigerante en el sistema. Retire el

compresor quemado.

B2. Instale el compresor nuevo de la misma capacidad

que el original y conéctelo eléctricamente. Si es un com-

presor semihermético y sólo se va a reemplazar el motor,

el compresor deberá limpiarse completamente antes de

instalar el motor nuevo 31%. Si es posible, instale un filtro

deshidratador en la línea de succión, antes del compresor.

B3. Mediante una bomba adecuada, haga vacío única-mente al compresor y al filtro, para evacuar el aire. Se recomienda utilizar el método de la triple evacuación, punto 8 del procedimiento para sistemas pequeños.

B4. Abra las válvulas de servicio del compresor, cierre la

válvula de servicio de salida del tanque recibidor, si lo hay,

si no, cierre la válvula de paso de la línea de líquido. Esto

es con el objeto de recolectar todo el refrigerante en el

recibidor (pump down). Como estamos hablando de una

quemadura leve, los posibles contaminantes no podrán

dañarel compresordurante el breve período que dura esta

operación.

B5. Una vez recolectado todo el refrigerante, quedarán en

vacío la línea de líquido (desde la válvula cerrada), el

evaporador y la línea de succión; con lo que se facilitará

la inspección y limpieza o cambio de accesorios, como

filtros deshidratadores, el indicador de líquido, la válvula

de termoexpansión, válvulas solenoides, de retención, etc.

Los filtros deshidratadores deberán cambiarse, instalando

uno sobredimensionado, es decir, de mayor capacidad

que el original.

B6. Haga vacío únicamente en la sección que se abrió

para cambiar accesorios, utilizando el método de la triple

evacuación.

B7. Abra la válvula de paso de la línea de líquido o la del

tanque recibidor, y ponga a operar el sistema. La limpieza

del sistema se lleva a cabo durante la operación y los

contaminantes, si los hay, son removidos por el filtro

deshidratador. Observe la caída de presión a través del

filtro deshidratador, por un mínimo de 4 horas. Si la caída

de presión no excede los valores recomendados en la

tabla 1.17 del capítulo 1, deje operar el sistema por 48

horas más, y con esto se considera que la limpieza se ha

completado. Cambie el filtro deshidratador de la línea de

líquido por uno nuevo del tamaño original, para dejarlo

instalado permanentemente.

B8. Después de haber terminado el procedimiento de

limpieza, se recomienda revisar nuevamente el sistema en

dos semanas, para asegurarse que las condiciones de

operación son totalmente satisfactorias.

Quemaduras Severas

Es necesario estar completamente seguro de que se trata

de una quemadura severa. Para esto, será necesario

haber efectuado las pruebas de olor y color del aceite del

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compresor quemado. En quemaduras severas, como ya mencionamos en la sección "Productos de la Quemadu-ra", se genera gran cantidad de contaminantes, por lo que el sistema deberá ser limpiado completamente.

El procedimiento de limpieza a seguir tendrá que adap-tarse a cada sistema particular, dependiendo de las cir-cunstancias bajo las cuales haya ocurrido la quemadura. Hay que recordar que si la quemadura sucedió al arrancar el compresor, la mayor parte de los contaminantes que-dan dentro del mismo. Si ocurrió lentamente, estando el sistema en operación, entonces los contaminantes pasan a otros componentes. Por otro lado, si el sistema no estaba equipado con filtro deshidratador, los contaminan-tes fluyen libremente a través del sistema. Si había insta-lado un filtro deshidratadoren la línea de líquido, éste limita la contaminación al compresor, la línea de descarga, el condensador, recibidor y la línea de líquido, facilitando todo ello el trabajo de limpieza.

Otra variable que influye también en la planeación del procedimiento de limpieza, es el tonelaje del sistema. En sistemas de hasta 40 toneladas, la carga de refrigerante es relativamente pequeña; en sistemas de más de 40 toneladas, la carga de refrigerante es grande. Mientras menos carga de refrigerante, menos se diluyen los conta-minantes; y como resultado, hay una mayor necesidad de aislar el motocompresor nuevo de todos los materiales dañinos solubles e insolubles, que pudieran causarque se repita la quemadura. En los sistemas grandes, los conta-minantes se diluyen en el refrigerante y el aceite, y esto facilita la limpieza. La mayor parte de los contaminantes son atrapados o disueltos por el aceite, por lo que el aceite, se vuelve el principal punto de ataque.

Debido a todas las variantes antes mencionadas, a conti-nuación se recomiendan dos procedimientos generales de limpieza, los cuales van a tener que adaptarse al sistema en particular con que usted tenga que tratar. Las quemaduras severas ocurren comúnmente en motocom-presores grandes; por lo que se considera que todos cuentan con válvulas de servicio.

C. Sistemas de pequeño tonelaje. Para sistemas hasta

de 40 toneladas, donde la carga de refrigerante es relati-vamente pequeña, el procedimiento recomendado es el siguiente:

C1. Recupere el refrigerante utilizando una máquina de

recuperación y reciclado aprobada por ARI, y recolecte el refrigerante en cilindros limpios y vacíos. Estas máquinas están diseñadas para recuperary limpiar el refrigerante de cualquier contaminante, dejándolo listo para ser utilizado nuevamente. Todos los contaminantes sólidos, la hume-dad, el ácido, etc., serán retenidos por los filtros deshidra-tadores que tienen integrados estas máquinas.

Si el sistema tiene condensador enfriado por agua, o se utiliza para enfriar líquido (chiller), el agua deberá estar circulando en el momento que se esté descargando el refrigerante; o bien, deberá drenarse toda el agua antes de descargar el refrigerante. Esto es con el objeto de evitar que el agua se congele dentro de los tubos y los reviente.

C2. Quite el compresor quemado, teniendo cuidado de no tocar el aceite o el lodo con las manos. Evite inhalar los vapores del ácido.

C3. Retire todos los accesorios tales como: filtros deshi-dratadores, indicadores de líquido y humedad, válvula de termoexpansión, válvulas solenoides, válvulas de reten-ción, válvulas de paso, etc. Los filtros deshidratadores y el indicador de líquido deben desecharse. Las válvulas de-ben inspeccionarse, para decidir si se reemplazan o se limpian y se vuelven a usar.

Si los filtros deshidratadores son del tipo recargable, deseche únicamente los bloques desecantes.

C4. Sopleteé las tuberías, el condensador y el evaporador con nitrógeno o aire comprimido. No debe utilizarse refri-gerante para este procedimiento.

C5. Instale las válvulas y dispositivos de control, ya sea nuevos o los mismos, después de haberlos limpiados perfectamente.

C6. Instale filtros deshidratadores nuevos en la línea de líquido y en la línea de succión. El de la línea de líquido debe ser sobredimensionado; es decir, de una medida mayor que el original , y de preferencia lo más grande que se pueda, tanto como lo permitan el espacio y el diámetro de la línea. El de la línea de succión puede ser del tamaño recomendado, y debe instalarse tan cerca como sea posible del compresor. Si son de tipo recargable, única-mente cambie los bloques desecantes.

Los materiales desecantes de los filtros retienen todo tipo de contaminantes, tanto solubles como insolubles. El filtro de succión evitará que lleguen al compresor partículas mayores de 5 micrones, que estén aun en el sistema, y además, ayudará a completar la limpieza de una sola vez.

También, deberá instalarse un buen indicador de líquido y humedad, inmediatamente después del filtro deshidrata-dor de la línea de líquido. Este indicará si el filtro deshidra-tador o los bloques desecantes deberán cambiarse, para reducir el contenido de humedad del sistema.

C7. Si el sistema cuenta con separador de aceite, lo más probable es que el aceite que contenga este contamina-do, y que sus partes estén impregnadas de carbón, lodo barniz, etc.

Si el separador de aceite es del tipo desarmable, deberá destaparse y lavarse perfectamente. Si es de tipo sellado, deberá cambiarse por uno nuevo de la misma capacidad. En cualquiera de los dos casos, se le deberá de agregar su carga inicial de aceite limpio, de acuerdo al instructivo.

C8. Instale el compresor nuevo . Este motor de reemplazo

deberá ser de la misma capacidad del original. Si es semihermético de motor reemplazable, el compresor de-berá limpiarse perfectamente, antes de instalar el motor nuevo. Esto significa no solamente quitar los depósitos de carbón y otros residuos de la quemadura del comparti-miento del motor, sino que también se deben limpiar las cabezas y las válvulas de los cilindros; así como pistones, anillos y cojinetes.

96


100

No existen solventes de acción rápida para eliminar los depósitos de carbón, goma y barnices. La única solución es la limpieza mecánica o el cambio de partes. Recuerde que la verdadera limpieza, viene después de poner el sistema de nuevo en operación.

Conecte eléctricamente el motocompresor y haga una revisión completa de todos los componentes eléctricos.

C9. Es conveniente colocar una pequeña trampa de

aceite, para obtener muestras fácilmente y hacer evalua-

ciones posteriores. Una forma de hacer una trampa en la

línea de succión es utilizando una "T" y una válvula de

acceso en el fondo. Otro método es, construir una trampa

con un tubito de cobre de 4 cm de largo, válvulas y

conexiones para mangueras, de tal forma que el vapor de

la descarga pase a través de ésta y regrese a la succión

del compresor. En ambas trampas se colectará, en muy

poco tiempo, suficiente aceite para efectuar el análisis

requerido. Para efectuar la prueba de acidez, se requieren

aproximadamente 15 ml de aceite.

C10. Conecte un múltiple a las válvulas de servicio del

compresor, ya través de la manguera de servicio, presurice

el sistema hasta aproximadamente 30 psig (310 kPa);

revise que no haya fugas. Si no se encontraron fugas,

entonces se prueba de nuevo, pero ahora a la presión

normal de condensación del sistema; por ejemplo, a 135

psig (1,030 kPa) cuando se usa R-12. Si no se conoce la

presión de condensación, nunca presurice a más de 170

psig (1,275 kPa).

Si se va a probar contra fugas con un detector electrónico

o con una lámpara de haluro, entonces hay que presurizar

el sistema con refrigerante o con una mezcla de

refrigerante y nitrógeno (o bióxido de carbono). Si la

prueba de fugas se va a efectuar con jabón, entonces se

puede utilizar únicamente nitrógeno o bióxido de carbono.

NOTA: Estos gases deberán usarse solamente con un

regulador de presión y una válvula de seguridad ajustada

a 1,300 kPa (175 psig).

C11. Una vez que se tiene la seguridad de que no existen

fugas, el siguiente paso es hacer un buen vacío en el

sistema completo, empleando para ello una buena bomba

de vacío. Nunca debe emplearse el compresor para hacer

vacío.

Con la evacuación del sistema se eliminan todos los gases no condensables y la humedad. Normalmente, se utiliza uno de los dos métodos recomendados para este propósito.

Estos métodos son: el de alto vacío y el de triple evacua-

ción. A continuación, se describen brevemente cada uno

de estos métodos.

Método de Alto Vacío

Para hacer un alto vacío, se requiere una bomba para alto

vacío o de doble etapa, y un vacuómetro de precisión. Se

conecta la bomba a la manguera de servicio del múltiple,

y el vacuómetro a la bomba de vacío; se abren las dos

válvulas para hacer vacío simultáneamente por los lados

de alta y baja, y se arranca. Se deja trabajando varias

horas hasta que se alcance una presión absoluta de 500

micrones (0.07 kPa). En un manómetro común, ésta

presión equivale a 29.9 pulgadas de mercurio.

A esta presión se han eliminado todos los gases y casi toda la humedad en forma de vapor. Se cierran las válvulas del múltiple, se apaga la bomba de vacío y se retira. Si se desea comprobar la hermeticidad del sistema, se puede dejar así en vacío por algunas horas con el vacuómetro conectado, sin que haya variación en la presión.

Método de Triple Evacuación.

Este método se emplea cuando no se tiene una bomba de doble etapa, solamente de una etapa.

Se hace un vacío a una presión absoluta de por lo menos

74,200 micrones (9.8 kPa), que en un manómetro común

equivale a 27 pulgadas de mercurio. Se rompe el vacío

con vapor de refrigerante hasta una presión positiva de

115 KPa (2 psig), y se deja aproximadamente una hora.

Después de esto, se repite toda la operación y luego se

hace vacío por tercera y última vez, pero en esta ocasión

al romper el vacío, es para hacer la carga completa de

refrigerante.

C12 Cargue el sistema con el refrigerante adecuado,

conforme a las instrucciones del fabricante. Si no se

dispone de las instrucciones, puede emplearse cualquier

método que asegure la carga exacta de refrigerante.

Si se va a usar el refrigerante recuperado, cárguelo al

sistema a través del filtro deshidratador.

C13. Arranque el compresor y comience a operar el

sistema. Espere unos minutos a que se estabilice, y después, verifique el sobrecalentamiento de la válvula de termo expansión y los controles. Ajuste si es necesario.

Registre la caída de presión inicial a través de los filtros

deshidratadores. Esto es de suma importancia, ya que la

caída de presión dará la pauta para el cambio de los filtros

deshidratadores o de los bloques desecantes. La caída

inicial de presión no debe sufrir incremento, hasta que los

bloques desecantes estén cargados en más del 50% con

contaminantes.

La limpieza del sistema se lleva a cabo durante la opera-

ción del mismo. La acción solvente del refrigerante y la

afinidad del aceite por los contaminantes, atraparán toda

la suciedad y limpiarán las partes incrustadas con carbón,

lodo, barniz y otros productos de la quemadura. Al pasar

el aceite y el refrigerante por los filtros deshidratadores, se

limpian dejando toda la contaminación en ellos. La acumu-

lación gradual de estos contaminantes provoca que vaya

aumentando la caída de presión a través de los filtros

deshidratadores. Esta caída de presión debe ser

monitoreada durante las primeras 4 horas de operación.

Cuando la caída de presión rebase los valores máximos

que se muestran en la tabla 1.17 del capítulo 1, debe

cambiarse el filtro deshidratador o los bloques desecantes.

97


101

C1 4. Muchos técnicos consideran que hasta este punto, la

limpieza se ha completado; sin embargo, para hacer el mejortrabajo posible, se debe continuar hasta asegurarse que el sistema está limpio.

Entre las 8 y 24 horas de operación, tome una muestra de

aceite y analícela, con un probador de acidez observando

el color. Si el aceite está limpio y libre de ácido, la limpieza

se ha completado. Si el aceite está sucio o ácido, cambie

los filtros deshidratadores o los bloques desecantes. Si se

considera necesario, puede también cambiarse el aceite

del compresor; aunque la recomendación es que cada

que se cambie el filtro deshidratador (o los bloques dese-

cantes) de la línea de succión, también se cambie el

aceite.

Después de otras 24 horas de operación, deberá tomarse

otra muestra del aceite y analizarla, para asegurarse que

el nivel de ácido ha disminuido abajo de 0.05.

Cuando se haga el último cambio de filtros deshidratado-

res, deberán instalarse los del tamaño que normalmente

usa el sistema, dejándolos instalados permanentemente.

NOTA: Las muestras de aceite que se tomen para anali-

zarlas, deben ser representativas del aceite circulando en

el sistema, por lo que puede ser necesario desechar la

primer muestra de aceite que se saque de la trampa.

C15. Simultáneamente a las revisiones de caídas de

presión y de nivel de ácido, también deberá revisarse el

contenido de humedad del sistema; ya que es otro

parámetro para determinar el cambio de filtros deshidra-

tadores o bloques desecantes.

C1 6. Hasta este punto, se puede tener la seguridad de que

el sistema está completamente limpio. Para asegurarse

que las condiciones de operación son satisfactorias, se

recomienda revisar el sistema nuevamente en dos sema-

nas.

D. Sistemas de Gran Tonelaje. En sistemas arriba de 40

toneladas, la cantidad de refrigerante es grande y amerita

su recuperación. Si el refrigerante se va a recuperar

utilizando una máquina de recuperación y reciclado, en-

tonces el procedimiento de limpieza que deberá seguirse

es el anterior (de C1 a C1 6). Si no seva a utilizar la máquina

de recuperación y reciclado para recuperar el refrigerante

del sistema, entonces el procedimiento a seguir es el

siguiente:

D1. Cierre las válvulas de servicio del motocompresor quemado, para aislar el refrigerante dentro del sistema.

D2. Retire el motocompresor quemado e instale el

nuevo. Tenga cuidado de no tocar el aceite o el lodo

con las manos y evite inhalar los vapores de ácido. Este

moto-compresor de reemplazo deberá ser de la misma

capacidad del original. Si es semihermético de motor

reemplazable, el compresor deberá limpiarse

perfectamente antes de instalar el motor nuevo. Esto

significa no solamente quitar los depósitos de carbón y

otros residuos de la quemadura del compartimiento del

motor, sino que tam-

bién se deben limpiar las cabezas y las válvulas de los

cilindros, así como pistones, anillos y cojinetes.

No hay solventes de acción rápida para eliminar los

depósitos de carbón, goma y barnices. La única solución

es la limpieza mecánica o el cambio de partes. Recuerde

que la verdadera limpieza, viene después de poner el

sistema nuevamente en operación.

Conecte eléctricamente el motocompresor y haga una

revisión completa de todos los componentes eléctricos.

D3. Instale un múltiple en las conexiones de servicio de las

válvulas de succión y descarga del compresor. Conecte la

manguera de servicio del múltiple a una bomba de vacío,

abra las dos válvulas del múltiple y arranque la bomba.

De esta manera, se hará vacío únicamente en el compre-

sor, eliminándole todo el aire y la humedad. Es conveniente

utilizar el método de la triple evacuación, rompiendo el

vacío en cada ocasión con el mismo refrigerante que hay

en el sistema, a una presión positiva de 115 KPa (2 psig).

Es importante recordar que se debe agregar la cantidad

correcta de aceite limpio al motocompresor nuevo. Esto

se puede hacer por medio de una bomba para cargar

aceite, o succionándolo en una de las ocasiones que se

haga vacío al compresor, a través de la manguera de

servicio del múltiple.

D4. El siguiente paso es recolectar todo el refrigerante del

sistema en el tanque recibidor y el condensador (pump

down). Para esto, se cierran las válvulas del múltiple, se

abren las válvulas de servicio del compresor y se arranca.

Posteriormente, se cierra la válvula de paso de la línea de

líquido, la que está antes del filtro deshidratador. Si el

sistema no cuenta con filtro deshidratador en la línea de

líquido ni válvula de paso, entonces se cierra la válvula de

servicio a la salida del tanque recibidor. De esta manera,

el compresor vaciará (succionará) todo el refrigerante

contenido en la parte del sistema, comprendida desde la

válvula que se cerró en la línea de líquido, hasta la válvula

de succión del compresor.

Los contaminantes que existan en esta parte del sistema que se están vaciando, no dañarán el compresor ya que esta operación de vaciado (pump down) sólo dura unos minutos.

D5. Una vez hecho lo anterior, se podrá con toda facilidad

instalar filtros deshidratadores en la línea de líquido y en la

de succión, si es que no los había. Si ya existen, deben

desecharse cambiándolos por nuevos. Encualquiercaso,

el filtro deshidratador que se instale en la línea de líquido

debe ser sobredimensionado, es decir, de mayor tamaño

que el lleva normalmente, tan grande como sea posible.

En la línea de succión se debe instalar uno de la capacidad

que normalmente requiere ese sistema.

Si los filtros deshidratadores que tiene originalmente el

sistema son del tipo recargable, entonces deberán cam-

biarse únicamente los bloques desecantes.

D6. Deben revisarse también todos los demás accesorios tales como la válvula de termo expansión, válvulas solenoi-

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102

des, etc.; si están en buen estado, deben de limpiarse y volver a instalarse. Si están dañados, deben ser cambiados. En el caso del indicador de líquido, puesto que se trata de una quemadura severa, el ácido daña el elemento indicador, por lo que se debe desechar e instalar uno nuevo. D7. Es conveniente colocar una pequeña trampa de aceite, para obtener muestras fácilmente y hacer evaluaciones posteriores. Una forma de hacer una trampa en la línea de succión es utilizando una "T" y una válvula de acceso en el fondo. Otro método es, construir una trampa con un tubito de cobre de 4 cms de largo, válvulas y conexiones para mangueras, de tal forma que el vapor de la descarga pase a través de ésta y regrese a la succión del compresor. En ambas trampas se colectará, en muy poco tiempo, suficiente aceite para efectuar el análisis requerido. Para efectuar la prueba de acidez, se requieren aproximadamente 15 ml de aceite. D8. Abra la válvula de la línea de líquido. Arranque el compresor y comience a operar el sistema. Espere unos minutos a que se estabilice, y después verifique el sobrecalentamiento de la válvula de termoexpansión y los controles. Ajuste si es necesario. Registre la caída de presión inicial a través de los filtros deshidratadores o de los bloques desecantes. No debe haber incremento en la caída de presión inicial, hasta que los bloques desecantes estén cargados en más del 50% con contaminantes. La limpieza del sistema se lleva a cabo durante la operación del mismo. La acción solvente del refrigerante y la afinidad del aceite por los contaminantes, atraparán toda la suciedad y limpiarán las partes incrustadas con carbón, lodo, barniz y otros residuos de la quemadura. Al pasar el aceite y el refrigerante por los filtros deshidratadores, se limpian dejando toda la contaminación en ellos. La acumulación gradual de estos contaminantes provoca que vaya aumentando la caída de presión a través de los filtros deshidratadores. Esta caída de presión debe ser monitoreada durante las primeras 4 horas de operación. Cuando la caída de presión rebase los valores máximos mostrados en la tabla 1.17 del capítulo 1, se debe reemplazar el filtro deshidratador o los bloques desecantes. D9. Si el sistema cuenta con separador de aceite, lo más probable es que el aceite que contiene esté contaminado y que sus partes estén impregnadas de carbón, lodo barniz, etc. Si el separador de aceite es del tipo desarmable, se deberá destapar y lavar perfectamente. Si es del tipo sellado, deberá reemplazarse por uno nuevo de la misma capacidad. En cualquiera de los dos casos, se le deberá de agregar su carga inicial de aceite limpio de acuerdo al instructivo. D10. Muchos técnicos consideran que hasta este punto la limpieza se ha completado; sin embargo, para hacer el mejor trabajo posible, se debe continuar hasta asegurarse que el sistema está limpio. Entre las 8 y 24 horas de operación, tome una muestra de aceite y analícela con un probador de acidez observando el color. Si el aceite está limpio y libre de ácido, la limpieza se ha completado. Si el aceite está sucio o ácido, cambie

los filtros deshidratadores o los bloques desecantes. Si se considera necesario, puede también cambiarse el aceite del compresor; aunque la recomendación es que cada que se cambie el filtro deshidratador (o los bloques desecantes) de la línea de succión, también se cambie el aceite. Después de otras 24 horas de operación, deberá tomarse otra muestra del aceite y analizarla, para asegurarse que el nivel de ácido ha disminuido abajo de 0.05. Cuando se haga el último cambio de filtros deshidratadores, deberán instalarse los del tamaño que normalmente usa el sistema, dejándololos instalados permanentemente. NOTA: Las muestras de aceite que se tomen para analizarlas, deben ser representativas del aceite circulando en el sistema, por lo que puede ser necesario desechar la primer muestra de aceite que se saque de la trampa. D11. Simultáneamente a las revisiones de caídas de presión y de nivel de ácido, también deberá revisarse el contenido de humedad del sistema; ya que es otro parámetro para determinar el cambio de filtros deshidratadores o bloques desecantes. D12. Hasta este punto, se puede tener la seguridad de que el sistema está completamente limpio. Para asegurarse que las condiciones de operación son satisfactorias, se recomienda revisar el sistema nuevamente en dos semanas.

99

ANEXO 2

EQUIPO DE ARRANQUE Y PROTECTORES DEL MOTOR

Se utiliza una gran variedad de equipo de arranque, puesto que los motores herméticos deben funcionar bajo muy

diferentes condiciones de funcionamiento y varían de tamaño desde fracción de caballo hasta 35 HP o más.

CONTACTORES Y ARRANCADORES

Un contactor es un dispositivo a través del cual pasa la corriente de carga, y que abre y cierra el circuito para poner

en funcionamiento o detener el motor del compresor. Un arrancador es meramente un contactor con elementos protectores del

motor montados en la misma caja.

En los motores monofásicos hasta de 3 HP la corriente del motor es suficientemente baja para ser conducida por los

contactos del termostato o del control de presión, no siendo necesario un contactor separado. A medida que aumenta la

potencia del motor, el consumo de amperaje aumenta; por lo que la corriente del motor debe ser conducida a través de los

contactos de un arrancador o de un contactor, mientras que el control abre y cierra un circuito piloto que energiza la bobina

del contactor.

Para los motores de compresores cuyo consumo de energía sea total que se precisen contactores, es esencial que

estos sean seleccionados adecuadamente para la carga. La capacidad del contactor para el amperaje de carga plena y el

amperaje de arranque debe ser superior a la capacidad indicada en la placa de identificación del moto–compresor, más la

capacidad indicada en la placa de identificación de ventiladores u otros accesorios que estén conectados a través del mismo

contactor.

Los contactores NEMA, para usos generales, están construidos para soportar el empleo industrial más severo y están

diseñados para un vida mínima de 2.000.000 de ciclos. Como estos contactores tienen que adaptarse a cualquier uso, tienen un

factor de seguridad y, por consiguiente son grandes y costosos. Para las aplicaciones de refrigeración y acondicionamiento de

aire, resulta muy adecuada una vida de 250.000 ciclos, por lo que la construcción puede ser más ligera y consecuentemente

más barata.

Con el fin de satisfacer las necesidades de la industria de refrigeración y acondicionamiento de aire, los fabricantes

de equipo eléctrico han diseñado contactores para este objeto. Estos contactores están calculados en amperios y , cuando se

eligen adecuadamente para la carga, son más pequeños y económicos que el contactor para usos generales. Dado que los

contactores del compresor frecuentemente están sujetos a una rápida repetición del ciclo, los contactores deben ser

suficientemente grandes para que disipen el calor satisfactoriamente, con el fin de evitar el calentamiento del contactor. El

calentamiento de los contactores pueden causar que se peguen los contactos, o se operen en una fase, causando una falla del

motor aun cuando los protectores del motor accionen y abran el circuito del control. Con el fin de asegurar que los contactores

seleccionados están adecuadamente aplicados a los motores de compresores Copeland con protección de sobre carga, el

contactor debe reunir los requisitos mínimos de funcionamiento fijados por Copeland.

CONDENSADORES

Un condensador eléctrico es un dispositivo que almacena energía eléctrica. Estos se utilizan los motores eléctricos,

básicamente, para desplazar la fase de la corriente que pasa a través del devanado de arranque. Aunque un estudio detallado

de la teoría eléctrica se aparta del objeto de este manual, puede decirse que los condensadores en un motor proporcionan par

de arranque, mejoran las características de funcionamiento, la eficacia, y mejoran el factor de potencia.

La cantidad de energía eléctrica que soportará un condensador depende del voltaje que se aplique. Si el voltaje se

aumenta, la cantidad de energía eléctrica almacenada en el condensador aumenta. La capacidad de un condensador se expresa

en microfaradios (MFD) y depende del tamaño y construcción del condensador.

La capacidad de voltaje d un condensador indica el voltaje nominal al que está diseñado para funcionar. El empleo

de un condensador a voltajes menores de su capacidad no lo perjudican. Los condensadores de funcionamiento no deben

someterse a voltajes que excedan del 110% de su capacidad nominal, y los condensadores de arranque no deben someterse a

voltajes que excedan del 130% de su capacidad nominal. El voltaje a que está sometido un condensador no es el voltaje de la

línea sino un potencial muy superior (frecuentemente llamado fuerza electromotriz) que se genera en el devanado de arranque.

En un motor típico de 230 voltios el voltaje generado puede alcanzar los 450 voltios y, se determina mediante las

características del devanado de arranque, la velocidad del compresor y el voltaje aplicado.

Los condensadores, ya sean de arranque o de funcionamiento, pueden conectarse tanto en serie como en paralelo

para proporcionar las características deseadas. Si dos condensadores de la misma capacidad se conectan en serie, la

capacitancia resultante es de ½ de la capacitancia nominal de un solo condensador. La fórmula para determinar la capacitancia

(MFD) cuando los condensadores están conectados en serie, como sigue:

2

1

1

11

MFDMFDtotalMFD

Por ejemplo, si un condensador de 20 microfaradios y otro de 30 microfaradios (MFD) se conectan en serie, la

capacitancia resultante será:

21

111

MFDMFDMFDT

30

1

20

11

TMFD

12

1

60

51

TMFD

MFDT = 12 MFD

La capacidad de voltaje de condensadores similares conectados en serie se igual a la suma del voltaje de los dos

condensadores. Sin embargo, puesto que el voltaje a través de condensadores individuales, conectados en serie, variará con la

capacidad del condensador, se recomienda que, para sustituciones de emergencia, se conecten en serie únicamente

condensadores de voltaje y capacitancia similar, con el fin de evitar el posible deterioro debido a un voltaje que rebase los

límites de un condensador.

Cuando los condensadores se conecten en paralelo su capacidad en microfaradios es igual a la suma de las

capacidades individuales. La capacidad de voltaje es la del menor de ellos.

Es posible utilizar cualquier combinación de condensadores de arranque, en serie o en paralelo con condensadores

de funcionamiento sencillos o en paralelo.(Los condensadores de funcionamiento raramente se utilizan conectados en serie).

CONDENSADORES DE ARRANQUE

Los condensadores de arranque están diseñados para funcionar únicamente de modo intermitente y tiene una elevada

capacidad en MFD. Su construcción es del tipo electrolítico con el fin de obtener una elevada capacidad.

Todos los condensadores de arranque Copeland se suministran con resistencia de descarga firmemente conectada y

soldada a sus terminales, tal como se presenta en la figura 51.

El empleo de condensadores sin estas resistencias puede provocar que se peguen los contactos del revelador y/o erróneo

funcionamiento de éste, especialmente cuando es posible que ocurran ciclos cortos.

Esto es debido a la descarga del condensador de arranque a través de los contactos del relevador cuando éstos se

cierran siguiendo un ciclo de funcionamiento muy corto. La resistencia permitirá que la carga del condensador se descargue a

través de ella rápidamente, evitando que se produzcan arcos entre los contactos y que se caliente el relevador.

Se recomienda el empleo de condensadores suministrados por Copeland, sin embargo, en caso de emergencia,

deberá soldarse una resistencia de 2 watts, y 15.000 a 18.000 ohmios entre las terminales del condensador de arranque.

Deberá tenerse cuidado en evitar un cortocircuito con el gabinete exterior o con otros objetos metálicos próximos.

En caso de que se encuentren pegados los contactos en cualquier relevador de arranque, el primer elemento debe

comprobarse es la resistencia del condensador de arranque. En caso de que no exista, o esté dañada, deberá instalarse una

nueva resistencia y limpiar los contactos del revelador o sustituir al revelador.

Pueden obtenerse resistencias apropiadas con cualquier mayorista de piezas de radio.

CONDENSADORES DE FUNCIONAMIENTO

Los condensadores de funcionamiento se encuentran conectados continuamente al circuito de operación y normalmente

son del tipo de aceite. La capacitancia del condensador de funcionamiento es muy inferior a la del condensador de arranque.

El condensador de funcionamiento tiene un voltaje, a través de sus terminales, mayor que el voltaje de la línea, motivado por

el voltaje generado en el devanado de arranque del motor.

El devanado de arranque de un motor puede dañarse si se produce un corto circuito o se conecta a tierra el

condensador de funcionamiento. Normalmente, este daño puede evitarse conectando de forma adecuada las terminales del

condensador de funcionamiento.

La terminal conectada a la cubierta exterior ( más próximo a la carcasa ) es la que ofrece mayor probabilidad de

cortocircuito con la carcasa, y de hacer tierra en el caso de una falla del condensador. Este terminal está identificada y

marcada por la mayoría de los fabricantes de condensadores de funcionamiento. Véase la figura 52.

Partiendo de la línea de suministro en un circuito típico de 115 ó 230 voltios, existe un potencial de 115 voltios de la

terminal “ R” a tierra, a través de un posible corto en el condensador. (Véase el diagrama de alambrado de la figura 53).Sin

embargo, en la terminal “S” o de arranque existe un potencial muy superior, pudiendo posiblemente alcanzar los 400 voltios,

debido a la fuerza electromotriz generada en el devanado de arranque. Por consiguiente, la posibilidad de que produzca una

falla en el condensador es mucho mayor cuando la terminal identificada se conecta a la terminal “ S “ o de arranque.

LA TERMINAL IDENTIFICADA DEBE SIEMPRE CONECTARSE A LA LINEA DE SUMINISTRO O A LA

TERMINAL “R”, NUCA A LA TERMINAL “S”.

Esto se aplica a motores de condensador dividido permanente, así como a motores de funcionamiento por

condensador y arranque por condensador.

Si se conecta de este modo, un condensador de funcionamiento en corto circuito a tierra resultará en un corto directo

a tierra de la terminal “ R “y quemará el fusible de la línea No.1. El protector del motor protegerá el devanado principal por

exceso de temperatura.

Sin embargo si la terminal en corto a tierra se conecta a la terminal “ S ” del devanado de arranque, la corriente

fluirá de la línea de suministro a través del devanado principal y a través del devanado de arranque a tierra. Aunque se dispare

el protector la corriente continuaría fluyendo a través del devanado arranque a tierra lo que daría por resultado una elevación

de la temperatura y el fallo del devanado de arranque.

ARRANQUE A VOLTAJE REDUCIDO

El arranque a voltaje total “ a través de la línea “ es el modo más económico de poner en marcha un motor trifásico y todos los

motores de compresores de Copeland están diseñadas para arranque a voltaje total. Sin embargo, debido a limitaciones por

parte de la compañía eléctrica en corriente de arranque, resulta en ocasiones necesario utilizar ciertos medios para reducir la

entrada de corriente de arranque en motores de alta potencia. La razón principal de estas restricciones es el evitar fluctuación

en la luz, interferencias en la televisión y efectos secundarios indeseables en otros equipos motivado por la momentánea caída

de voltaje. El arranque a voltaje reducido permite que el regulador de voltaje de la Compañía eléctrica

mantenga el voltaje de la línea después de que parte de la carga es conectada, evitando así la fuerte caída de tensión

que se produciría si la carga total fuera conectada a través de la línea.

La Compañía de luz puede limitar la corriente de entrada absorbida por sus líneas a una cantidad dada durante un período de

tiempo concreto, o puede limitar la corriente absorbida en el arranque a una porcentaje dado de la corriente de rotor frenado.

Descargar el compresor es un método para la corriente de arranque y el par de torsión, esto facilitará que el motor se

acelere con rapidez. Pero independientemente de que el compresor esté cargado o descargado, el motor todavía absorberá el

amperaje total de arranque durante una pequeña fracción de segundo.

Puesto que el principal problema es, normalmente a la demanda momentánea de corriente de entrada estando el

rotor parado cuando se procede al arranque, la descarga del compresor no siempre solucionará este problema. En tales casos

resulta necesario cierto tipo de dispositivos de arranque que reduzca la cantidad de corriente requerida para el arranque del

motor.

Los arrancadores con este dispositivo son comúnmente conocidos como arrancadores a voltaje reducido, aunque en

dos de los métodos más comunes no se reduce el voltaje de la línea al motor. Por el echo de que el arranque manual no es

factible para los compresores de refrigeración, el único tipo de arrancadores que deben tomarse en consideración son los

magnéticos.

Existen cinco tipos de arrancadores magnéticos de voltaje reducido, cada uno de los cuales tienen ciertas

características para aplicaciones específicas.

1. Devanado parcial

2. Estrella Delta

3. Autotransformador

4. De resistencia primaria

5. Accesorio de arranque escalonado y

voltaje reducido

A medida que disminuye la corriente de arranque desciende asimismo el par de arranque y la selección del

arrancador que ha de utilizarse está limitado por la torsión requerida en el compresor, El par máximo posible con un

arrancador de voltaje reducido es del 64% del par a voltaje total, el cual puede obtenerse con un arrancador de

autotransformador. Mientras que los arrancadores de devanado parcial proporcionan, aproximadamente, el 45 % del par a

voltaje total y los arrancadores en estrella-delta únicamente el 33%. Para los motores de compresores Copeland sin

descargadores, se recomienda un par de arranque del 45%, o mayor del par a voltaje total. El empleo de un arranque con

descargadores ayuda en aplicaciones críticas y para arranques de par reducido, como en el caso de los arrancadores de

estrella-delta, es esencial un arranque con descargadores si el compresor debe ponerse en marcha a voltaje reducido.

Sin embargo; no es necesario para los motocompresores arrancar y acelerar a voltaje reducido con el fin de cumplir

el objetivo de disminuir la tensión máxima de arranque; activando gradualmente al motor, puede satisfacerse las exigencias de

la compañía eléctrica, Sin duda, es deseable para el motor del compresor arrancar y acelerar bajo condiciones a voltaje

reducido para obtener los mayores beneficios de este tipo de sistema de arranque.

1. Arranque de devanado parcial.

Este no es realmente un arranque de voltaje reducido sino que desarrolla la misma función, limitar la corriente de

entrada utilizando únicamente parte de los devanados del motor. Dado que éste sistema utiliza los contactores de

funcionamiento y de arranque para conducir la corriente del motor durante el funcionamiento, resulta más económico que los

demás tipos.

Para utilizar un arranque de devanado parcial el motor debe tener un devanado doble, los motores trifásicos

Copeland de 208/220/440 voltios están devanados con dos bobinas de estator idénticas, las cuales están conectadas en paralelo

para funcionar con 208 ó 220 voltios. Para el arranque del motor el primer paso comprende la utilización de un solo devanado

o bien la mitad del estator estos motores pueden utilizarse siempre que el arranque de devanado parcial se requiera en una

energía de 208 ó 220 voltios. El arranque de devanado parcial no puede ser utilizado en estos motores cuando se empleen 440

voltios, puesto que la totalidad del devanado debe conectarse en serie para una energía de 440 voltios.

Los compresores Copelametic, modelos 4R y 6R, actualmente pueden adquirirse con motores de devanado doble y

algunos modelos 4R y 6R se encuentran disponibles con motores especialmente devanados para el arranque de devanado

parcial con 550 voltios.

Básicamente, todo cuanto se requiere para el arranque de devanado parcial son dos contactores, cada uno capaz de

soportar la carga total de devanado y la exigencia de corriente para rotor frenado, con un retardador entre los contactores.

Cuando se conecta el botón de arranque se cierra el primer contactor magnético y ponen la mitad del devanado del motor a

través de la línea. Al propio tiempo, se energiza un relevador de retardo previamente ajustado y una vez completado el ciclo

de tiempo, el segundo contactor magnético se cierra y pone la segunda mitad del devanado del motor en paralelo con la

primera.

Deberá .utilizarse la protección normal del motor aprobado por Copeland. Cuando se requieren protectores sensibles

a la corriente, éstos deben instalarse en por lo menos dos fases de cada contactor. Los motores equipados con un

“Termosensor” no precisan de protección externa adicional. Para evitar el disparo de los protectores durante el arranque, el

retardador entre el primero y segundo contador debe estar dentro de la tolerancia del protector para condiciones de rotor

frenado y se requiere un dispositivo de retardo que esté fijado para un ciclo de tiempo de un segundo ±10%.

La corriente exacta y las características de par de un motor variarán con el diseño. Para los motores de compresores

Copeland que arrancan con un devanado, el motor absorberá aproximadamente el 65% de la corriente de arranque normal a

través de la línea y producirá, aproximadamente, el 45% del par de arranque normal. En condiciones de carga pesada es

posible que el motor no pueda arrancar hasta que se energice el segundo devanado, o podrá arrancar pero no acelerarse. En

este caso es conveniente utilizar descargadores.

En las aplicaciones de arranque de devanado parcial, ocasionalmente, puede apreciarse un ruido del arranque eléctrico o

zumbido de corta duración. Esto sucede cuando la primera mitad del devanado arranca el motor pero es incapaz de acelerarlo

por encima de unos pocos cientos de revoluciones por minuto. Tan pronto como el segundo devanado entra en acción, el

motor se acelera instantáneamente y el ruido desaparece. Dado que el retardo entre los devanados no es superior a un segundo

es muy carta la duración del ruido.

El ruido variará con el voltaje, la velocidad, el diferencial de presión, la potencia del motor y variará ligeramente de

compresor a compresor. Además, los motores surtidos por distintos proveedores pueden tener ligeras diferencias en las

características del motor y el sonido resultante puede ser ligeramente diferente.

En ciertas ocasiones, el personal de servicio confunde el ruido de arranque con el rozamiento de los cojinetes. El

ruido de arranque es completamente normal, será más pronunciado en los motores mayores y de ningún modo perjudicará al

compresor.

2. Arranque en estrella delta

Para el arranque en estrella-delta (llamado también: Y-delta), se requiere un motor con las puntas de cada

embobinado de fase, en la caja de terminales. Mediante contactores, un motor diseñado para el funcionamiento normal en

delta se conecta primero en estrella, y después de un tiempo predeterminado la conexión en estrella es cambiada a delta. Este

sistema de arranque es relativamente simple y económico siendo muy utilizado en Europa.

Recientemente las motores trifásicos de 50 ciclos, destinados a la mayoría de compresores Copeland de 71/2 HP y

mayores, han sido devanados en forma especial para la conexión en estrella delta. Los conductores salen al exterior de ambos

extremos de cada fase de modo que los motores puedan ser conectados en estrella o delta. Se encuentran disponibles motores

trifásicos de 50 ciclos para conexiones de arranque en estrella delta, de 380 voltios ó 220 voltios.

Cuando un motor diseñado para funcionar en delta se conecta en estrella, el voltaje a través de cada fase se reduce al

58% del normal y el motor desarrolla 1/3 del par normal de arranque. La corriente de entrada en estrella es de 1/3 de la

corriente de entrada normal en delta.

El arranque en estrella-delta es únicamente apropiado cuando se requiere un reducido par de arranque. Para asegurar

el arranque en la conexión estrella son esenciales ciertos medios niveladores de presión a través del compresor antes de

proceder al arranque. Se recomienda asimismo la descarga del compresor durante el arranque.

Con el fin de eliminar la fluctuación que se produce en la corriente durante el cambio de estrella a delta, los arrancadores de

transición cerrada disponen de un contactor adicional y tres resistencias, que se utilizan para mantener el motor conectado a

través de las resistencias durante el periodo de transición, las resistencias pueden ser relativamente pequeñas puesto que el

periodo de transición es inferior a 1/10 de segundo. El arranque de transición cerrada se recomienda para evitar las súbitas

oscilaciones en la corriente.

Deberán instalarse en el circuito del devanado del motor protectores de sobrecarga, puesto que la relación entre la

corriente de línea y la corriente de fase variará con la conmutación de las conexiones de estrella a delta. Los compresores

equipados con “Termosensores” (termostatos de respuesta inmediata) no precisan protección de línea externa adicional, ya

que estos efectúan la protección al producirse un aumento en la temperatura del devanado del motor. Se requieren protectores

especialmente calibrados para aquellos compresores con protectores externos sensibles a la corriente. Deberá llamarse al

departamento de Ingeniería de Aplicación Copeland para obtener especificaciones.

3. Arrancadores de autotransformador

Los arrancadores del tipo de autotransformador reducen el voltaje a través de las terminales del motor durante el período de

arranque y de aceleración. Al principio se conecta el motor a las tomas de corriente del transformador, ya continuación,

después de un retardo, el motor se conecta directamente a la línea.

Debido al reducido voltaje de arranque, el motor tomará menos corriente y desarrollará un par menor que si el motor fuera

conectado a través de la línea.

Dada la acción del transformador, la corriente en los devanados del motor es mayor que la corriente de la línea, en una

proporción igual a la relación de transformación, después de corregir por la corriente de excitación del autotransformador.

Esto ofrece un sistema de control muy flexible, puesto que la entrada de corriente para el arranque puede ser limitada de modo

efectivo según se desee, mientras que el par de arranque, por amperio de la corriente de línea, es el máximo que puede

obtenerse con respecto a cualquier arrancador de voltaje reducido. El arrancador de autotransformador es el más complejo y el

más costoso de los arrancadores de voltaje reducido, aunque si se desea un elevado par de arranque, éste es, con frecuencia, el

único tipo que funcionará de forma aceptable.

En el transformador se han previsto conexiones para diversos tipos de reducción de voltaje, encontrado normalmente modelos

con reducciones del 80% y 65% del voltaje total de línea. se recomienda la transición con circuito cerrado para evitar una

elevada corriente momentánea cuando se cambia de la condición de arranque a la de funcionamiento.

Pueden instalarse protectores regulares de motor Copeland en los conductores del compresor, cuando no existan

protectores inherentes. por el hecho de que no se requiere un devanado especial del motor, el arrancador del

autotransformador puede ser utilizado en. cualquier compresor Copelametic. Al igual que con otros tipos, el retardo debe ser

muy corto para evitar que se dispar el protector durante el proceso de arranque.

4. Arrancadores de resistencia primaria

El arrancador de resistencia primaria es, en muchos aspectos similar al autotransformador. El motor se conecta a la

corriente de la línea a través de resistencias grandes durante el proceso inicial de arranque, para reducir el voltaje aplicada a

los devanados del motor. Después de una demora, las resistencias son puestas fuera del circuito y el compresor es conectado

directamente a la línea.

Sin embargo, dado que el par de arranque es proporcional al cuadrado del voltaje aplicado al motor, el par de

arranque disminuye rápidamente con la reducción del voltaje. Las resistencias actúan para evitar las fluctuaciones de la

corriente y proporcionan una suave aceleración del motor una vez completado el arranque dado que la caída de tensión

disminuye a través de las resistencias cuando el motor empieza a tomar velocidad, disminuyendo la corriente de arranque.

No son necesarios devanados especiales para el motor y pueden utilizarse protectores normales de motor Copeland.

Al igual que con el arrancador de autotransformador, este sistema puede aplicarse a cualquier motor Copelametic. El retardo

debe ser limitado para evitar el disparo durante el arranque.

5. Accesorio de arranque escalonado y voltaje reducido

Este accesorio de voltaje reducido se desarrolló inicialmente en calidad de elemento auxiliar, paro resolver los

problemas de fluctuación de la luz motivada por los acondicionadores de aire de 3 HP y mayores, en las líneas de energía

monofásico. El costo de transformadores especiales y equipo adicional de las compañías de luz hicieron esencial un

dispositivo limitador de voltaje para resolver el problema de las grandes cargas monofásicas. básicamente, el accesorio de

arranque escalonado y voltaje reducido actúa según el mismo principio que el arrancador de resistencia primaria. este

aditamento es de costo moderado, se utiliza junto con el contactor regular y esta diseñado para aplicaciones del consumidor

en ves de uso industrial.

El accesorio incluye una resistencia dispuesta en serie con el motor para un tiempo aproximado de dos segundos,

después del cual un relevador de retardo activa un contactor y deja fuera de circuito a las resistencias. El par resultante es

bajo y el motor muy posiblemente no arrancara la resistencia en el circuito, pero el resultado estriba en cortar la corriente de

entrada en dos etapas, reduciendo la fluctuación de la luz a un nivel aceptable.

PROTECCION DEL MOTOR

Puesto que, los motores herméticos en ocasiones tienen que soportar grandes variaciones en la carga durante

períodos prolongados deberá establecerse una protección de tolerancia pequeña para proteger el motor en caso de producirse

una sobrecarga. Las bobinas térmicas de arrancadores estándar no se disparan con la rapidez suficiente para proteger el motor

en condiciones de rotor frenado. Aunque se desarrollaron bobinas térmicas de disparo más rápido con el fin de obtener una

respuesta mejor, su variación debido a los cambios de temperatura ambiente las hace inseguras en condiciones de

funcionamiento. Por consiguiente, se han desarrollado tipos especiales de protección para los motores del compresor de

refrigeración.

En el caso de que el compresor no arranque y un protector interno o termostato se dispare desconectando al motor,

el protector volverá a conectar con gran rapidez después del disparo inicial. Si se producen diversos disparos del protector en

forma consecutiva, (especialmente cuando el motor se encuentre muy caliente debido al funcionamiento en condiciones de

grandes cargas,) el motor se calentará o un punto que exceda la temperatura del protector, parándose el motor-compresor

durante un período que puede oscilar entre 20 minutos y una hora, con el fin de que el motor se enfrié lo suficiente para que

el protector pueda volverse a conectar. Cuando esto sucede; particularmente en protectores sellados internamente a través

de la línea, el personal de servicio, frecuentemente considera que el motor ha sufrido deterioro y ha quedado inactivo,

cuando en realidad el sistema de protección del motor es el que ha actuado.

En caso que al revisar un compresor se encuentre muy caliente e inactivo, deberá dejarse reposar por lo menos

una hora para que se enfrié el motor, debiendo volverse a probar antes de proceder al cambio del compresor.

La protección del motor puede ser del tipo interruptor de línea o circuito piloto. Un protector interruptor de línea

comprende contactos que abren la línea directamente cuando se dispara el protector. Un protector de circuito piloto

desconecta el motor de línea indirectamente abriendo el circuito de la bobina de retención del contactor, pero la protección del

compresor quedo todavía dependiente de alguna falla del contactor, puesto que, el compresor podría dañarse en caso de que

los contactos de un contactor o arrancador se hayan soldado o pegado.

PROTECTOR INTERNO INTERRUPTOR DE LÍNEA

Un protector interno interruptor de línea, es un dispositivo que conduce corriente de carga total, que responde tanto

con corriente como con temperatura e interrumpe la corriente de la línea en caso de que se excedan los limites de seguridad.

Para los motores trifásicos el protector interno está conectado en el centro de un motor devanado en Y. Este va

colocado, en el devanado del motor, y no presenta conexiones externas. El protector es sensible a la temperatura y a lo

corriente dada su situación. Cuando el protector se abre interrumpe o desconecta las tres fases del devanado del motor. Por el

hecho de que este dispositivo a través de la línea proporciona protección contra la sobrecarga de corriente y protección de

rotor frenado, puede utilizarse un contactor en lugar de un arrancador de motor los protectores internos son los mejores

sistemas de protección actualmente disponibles para los motores de compresores herméticos y semiherméticos, aunque debido

al tamaño del dispositivo requerido en grandes motores asimismo, dado que su empleo está limitado a motores de voltaje

simple, se ve normalmente restringida su utilización a motores de 7 ½ HP y menores.

Los Protectores internos monofásicos, normalmente están constituidos por contactos montados en un disco

bimetalico, el cual es sensible a la corriente que pasa a través del protector, así como el calor generado por los devanados

del motor. estos conducen e interrumpen la corriente total de la línea de igual modo que los protectores trifásicos. su

funcionamiento ha sido satisfactorio.

PROTECTOR EXTERNO

El protector externo es similar al protector interno, por lo que la construcción y funcionamiento se refiere, sólo que

el protector externo está montado en el cuerpo del compresor y es sensible a la corriente del motor y al calor del cuerpo del

compresor en vez del calor del devanado del motor. Por el hecho de que el protector externo no está sometido a la presión del

refrigerante, su alojamiento no está herméticamente cerrado, tal como sucede en el caso del protector interno.

TERMOSTATOS INTERNOS

En ciertos motocompresores, particularmente en aquellos de gran potencia, en donde los protectores internos no

pueden utilizarse, se disponen termostatos internos en el devanado del motor. Estos son únicamente dispositivos de circuito

piloto y sólo responden con el calor del devanado del motor. Cuándo se produce un sobrecalentamiento, éstos abren el circuito

de control deteniéndose por consiguiente el compresor. Estos termostatos no pueden reemplazarse en el lugar de la instalación

y están protegidos contra el exceso de corriente en el circuito de control mediante fusibles.

Por el hecho de que la elevación de temperatura en los devanados del motor durante condiciones de rotor frenado, se

produce de modo rápido y desigual, frecuentemente el termostato no responde con la prontitud necesaria a la temperatura del

devanado y, por consiguiente, un dispositivo protector adicional y aprobado resulta necesario para proteger el motor del

compresor en las condiciones de rotor frenado.

TERMOSTATOS EXTERNOS

En ciertos modelos antiguos de motocompresores Copelametic se fijo un termostato externo en el alojamiento del

motor para percibir indirectamente la temperatura del motor. Este es un dispositivo de circuito piloto y es similar en

funcionamiento al termostato interno. Su sensibilidad a la temperatura es reducida y, en consecuencia, la protección que

proporciona no es tan efectiva como la del tipo interno. los termostatos externos ya no son utilizados por Copeland en la

producción actual.

PROTECTORES SENSIBLES A LA CORRIENTE

Los protectores externos sensibles a la corriente se utilizan junto con los termostatos internos para proporcionar una

estrecha tolerancia de protección de rotor frenado. Estos pueden ser térmicos o magnéticos, conducen la corriente total del

motor y responden a la corriente absorbida por el motor. Normalmente, estos dispositivos actúan para interrumpir el circuito

piloto en el caso que se produzca una sobrecarga del motor, aunque se encuentran disponibles tipos de interruptores de

circuito calibrados, los cuales interrumpen la corriente de la línea del compresor.

TERMOSENSOR

El termosensor es un termostato de acción rápida incrustado en los devanados del motor, y es sensible a la

temperatura del motor. Su capacidad conductora de corriente limita su empleo a 'la protección de circuito piloto, sin embargo,

por el hecho de su rápida respuesta, proporciona protección contra el sobrecalentamiento en condiciones de rotor frenado, así

como en condiciones de funcionamiento. Por consiguiente, éste puede utilizarse con un contactor sin dispositivos protectores

externos sensibles a la corriente, de lo que resulta un circuito de control simplificado.

PROTECTORES DE ESTADO SÓLIDO

Actualmente se están desarrollando diversos dispositivos de estado sólido para su empleo en la protección del motor

y es probable que su utilización tome incremento. El diseño del sistema de control variará, aunque normalmente el dispositivo

es un elemento sensible a la temperatura montado en los devanados del motor, en el que se modifica la resistencia con un

cambio en la temperatura del motor. El cambio en la resistencia, sé amplifica por medio de un de un circuito electrónico de

estado sólido y manda una señal para cerrar o abrir el circuito piloto. Al igual que el termosensor, la respuesta rápida

proporciona protección de corriente tanto con rotor frenado como durante el funcionamiento.

INTERUPTORES DE CIRCUITO Y FUSIBLES

En acondicionadores de aire provistos con motores de condensador dividido permanentemente, es posible que se

produzcan disparos indeseables de los interruptores de circuito de tipo doméstico. Los motores de condensador dividido

permanentemente poseen un par de arranque muy bajo y si las presiones no están equilibradas en el arranque, el motor puede

necesitar de varios segundos para arrancar y acelerarse.

Esto puede suceder con mayor facilidad cuando un ciclo corto del compresor es motivado por el contacto prematuro

del termostato debido a un golpe o vibración. Un caso típico en el que esto puede tener lugar, es cuando el termostato se

encuentra dispuesto sobre una pared, en cuyas condiciones puede recibir la sacudida de una puerta que se cierra de golpe.

La mayoría de agencias de inspección eléctrica exigen actualmente que los motores de compresores de refrigeración

de tipo hermético se ajusten a la capacidad máxima del fusible que establece el Código Electrónico Nacional. Este código

establece la capacidad máxima del fusible a 225% de la corriente de carga total del motor y se considera corriente de carga

total al amperaje indicado en la placa de identificación del motocompresor, a menos que esta capacidad sea sustituida por otra

que figura en la placa de identificación de la unidad.

Por el hecho de que el protector del motor puede tardar en dispararse hasta 17 segundos en caso de que el compresor

no arranque, es probable que un fusible de tipo normal o interruptor de circuito, calibrados a base del 225% de la corriente de

carga total, pueda interrumpir el circuito antes de que se dispare el protector del compresor, puesto que la corriente de rotor

frenado del motor puede ser del 400% al 500% del amperaje de la placa de identificación.

Con el fin de evitar la interrupción indeseable, Copeland recomienda que los acondicionadores de aire con

motores con condensador dividido permanentemente se instalen con fusibles de circuito derivado o con interruptores de

circuito calibrados de modo que se aproximen tanto como sea posible a la limitación del 225%, y que el fusible o

interruptor de circuito sea del tipo de retardo, con una capacidad de resistir la corriente de rotor frenado del motor

durante un tiempo mínimo de 17 segundos.

EFECTO DEL DESEQUILIBRIO EN VOLTAJE Y CORRIENTE EN LA PROTECCION DE MOTORES

TRIFÁSICOS.

Cuando se utilizan protectores externos de motor sensibles a la corriente, para proteger un motocompresor trifásico

contra la demanda, excesiva de corriente y consiguiente calentamiento, del motor, el desequilibrio de la corriente puede

afectar seriamente el sistema de protección del motor. Mientras que es de general conocimiento que la interrupción de una

fase en un sistema de distribución trifásico puede dar por resultado una excesiva demanda de amperaje, otro riesgo igualmente

serio es el efecto del amperaje de un voltaje desequilibrado en el suministro de energía.

Si se interrumpe una línea en un sistema trifásico, el motor puede detenerse, (a menos este muy ligeramente

cargado), y una vez detenido no arrancara, resultando en una demanda de amperaje de rotor frenado. sin embargo, en

condiciones de voltaje desequilibrado el motor continuara funcionando y la protección del motor puede quedar

dependiente de la capacidad de los protectores en percibir la anormal alta corriente de funcionamiento o el incremento en

la temperatura del motor.

Un motor trifásico, devanado en forma adecuada, que esté conectado a una fuente de suministro en la que los voltajes de cada

fase tengan un equilibrio constante, tendrá una corriente idéntica en las tres fases. Las diferencias existentes en los devanados

de los motores modernos, son normalmente tan reducidas que resulta despreciable el efecto en la demanda de amperaje. En

una condición ideal, si los voltajes de fase fueran siempre iguales, un protector simple de motor colocado en sólo una línea,

protegería adecuadamente el motor contra el deterioro que pudiera producir una excesiva absorción de amperaje. En la

práctica no se mantiene siempre un voltaje de suministro equilibrado, así pues, la corriente de las tres líneas no es siempre la

misma.

Los protectores internos, interruptores de línea, montados en el centro de la ”Y”, proporcionan protección contra

todas las formas de variación de voltaje. Sin embargo, en motores grandes, el tamaño del protector hace que no puedan

aplicarse los protectores inherentes. Los modelos grandes de compresores Copeland están equipados con un sistema

combinado de protección de circuito piloto, constituido por termostatos internos y protectores externos sensibles a la

corriente. Por el hecho de que los termostatos internos son algo lentos en reaccionar, y sufren retraso con respecto a la

temperatura del motor en caso de que se produzca una súbita elevación de ésta, se establece la protección de rotor frenado

mediante el protector externo. Como en la mayoría de los casos es suficiente una protección adecuada a dos líneas y debido al

tamaño y costo de los protectores externos, la mayoría de compresores se instalan con protección de dos líneas, aunque puede

facilitarse el tercer protector en caso que se desee. Para determinar si el motor está adecuadamente protegido contra diversas

condiciones anormales, es necesario conocer la relación existente entre la corriente y el desequilibrio del voltaje.

Cuando los voltajes de línea aplicados a motor de inducción trifásico no son iguales, las corrientes en

desequilibrio fluirán en los devanados del estator. el efecto de los voltajes en desequilibrio es equivalente a la introducción

de un “voltaje de secuencia negativa” que ejerce una fuerza opuesta a la que se crea con los voltajes equilibrados. Estas

fuerzas opuestas producirán corrientes en los devanados muy superiores de las que se producen con las condiciones de

voltaje equilibrado.

El desequilibrio del voltaje se calcula como sigue:

Máxima desviación de voltaje tomando como

base el voltaje promedio

% de desequilibrio de voltaje = 1 00 X

Voltaje Promedio

Por ejemplo; en la figura 57 se considera el voltaje AB de 220 voltios, BC de 230 voltios y AC de 216 voltios.

216 + 220 + 230

Voltaje Promedio = = 222 voltios

3

Desviación máxima = 230 - 222 = 8 voltios

100 X 8

% de desequilibrio de voltaje = = 3.6%

222

Como resultado del desequilibrio de voltaje, la corriente de rotor frenado estará desequilibrada a un mismo grado.

Sin embargo, el desequilibrio en corrientes de carga, a velocidad normal de funcionamiento, puede ser de 4 a 10 veces el

desequilibrio del voltaje, según sea la carga. Con el desequilibrio del voltaje de 3.6% del ejemplo anterior, la corriente de

carga, en una fase, podría ser tan elevada como un 30% mayor que la corriente promedio de línea absorbida por las otras dos

fases.

La publicación de normas para motores y generadores NEMA ( Asociación Nacional de Fabricantes de

Componentes Eléctricos) establece que el porcentaje de elevación de temperatura en un devanado de fase, resultante de un

desequilibrio del voltaje, será aproximadamente dos veces el cuadrado del desequilibrio del voltaje.

% de aumento de temperatura = 2 (% de desequilibrio de voltaje)2

Tomando el desequilibrio, de voltaje del ejemplo anterior el porcentaje' de aumento de la temperatura puede

establecerse en el modo siguiente:

% de aumento de temperatura = 2 (3.6 X 3.6) = 25.9%

Como resultado de esta condición, es posible que un devanado de fase de un motor pueda estar sobrecalentado

mientras' que los otros dos posean temperaturas que se encuentren dentro de los límites normales. En caso de que se utilicen

únicamente dos protectores del motor y no esté protegido el devanado de corriente elevada, puede producirse el fallo final del

motor aun cuando no se produzca el disparo de los protectores. Por consiguiente, cuando se instalen protectores externos de

motor para un motor en el que únicamente deben protegerse dos de las tres fases deberá tenerse la seguridad de que los

protectores se montan en las fases que tienen la mayor absorción de amperaje.

La causa de un voltaje desequilibrado en un circuito trifásico es la presencia de una carga monofásica entre dos de

las tres fases (véase la figura 58).

Una gran carga monofásica desequilibrada, por ejemplo un circuito de alumbrado, puede fácilmente producir

variaciones suficientes en las corrientes del motor para que éste sufra deterioro. Deberá hacerse todo lo posible para corregir

esta condición derivando la carga monofásica según sea necesario. Los voltajes de suministro deben ser uniformemente

equilibrados en la forma más apropiada posible con la ayuda de un voltímetro comercial. una reciente encuesta en Estados

Unidos levada a cabo por U.L. indico que 36 de 83 instalaciones examinadas, o sea el 43%, tenían un desequilibrio de

voltaje del 5% ó más.

En caso de que exista un desequilibrio en el voltaje de suministro deberá comunicarse a la Compañía de Luz con el

fin de determinarse si puede ser corregida esta situación. A menos que el desequilibrio pueda ser corregido, el único medio

para asegurar la protección del motor estriba en cerciorarse de que los protectores estén montados en las fases de corriente

elevada, cuando se utilice protección en dos líneas, o bien utilizar protectores en las tres líneas.

Una simple falla monofásica en el circuito de carga motivará el aumento de la corriente en dos de las tres fases, mientras que

no existirá corriente en la fase abierta.

Un motor puede protegerse contra este tipo de falla con sólo dos protectores, puesto que, por lo menos siempre

habrá un protector en línea que conduzca la corriente monofásica elevada.

El efecto de una fase abierta en el circuito primario de un transformador de potencia dependerá del tipo de

conexión del transformador. Cuando tanto los devanados primarios como los secundarios estén conectados de igual

forma, Y-Y o delta, un fallo en una fase de primario producirá una baja corriente en una fase del secundario y corrientes

elevadas en las dos fases restantes. Los resultados serán similares a la condición de falla en una fase de circuito de carga

simple.

Pero, en transformadores de engría, conectados en Y-Delta o Delta-Y, una falla monofásica en el primario del

transformador, producirá una corriente elevada en sólo una fase del motor con corrientes bajas en las otras dos fases.

En condiciones de rotor frenado la fase elevada absorberá un amperaje ligeramente menor que la corriente de rotor

frenado indicada en la placa de identificación, mientras que las otras dos líneas absorberán cada una, aproximadamente el

50% de dicha cantidad.

En condiciones de funcionamiento, la corriente en la fase elevada podría alcanzar el 200% del amperaje de carga

total, dependiendo de la carga, mientras que la corriente en las otras dos líneas será ligeramente mayor que el amperaje

normal de carga total.

Por el hecho de que la mayoría de los sistemas de energía utilizan, actualmente, conexiones de transformador en

Y-Delta o Delta-Y, pueden esperarse fallos ocasionales de este tipo.

La mayoría de los sistemas de energía comercial son bastante seguros y si llega a suceder una falla monofásica en

un sistema en donde el compresor posea únicamente protección de dos líneas, el motor deberá todavía quedar protegido,

cayendo la corriente elevada en cualquiera de las dos líneas protegidas, Por consiguiente, las probabilidades de que se

produzcan fallas son reducidas, así pues, generalmente no se establecen normas especiales para este tipo de protección, a

menos que lo requiera el código del lugar. Sin embargo, si se produce una falla monofásica primaria ésta puede durar varias

horas y los motores que no estén protegidos adecuadamente es muy probable que fallen. (Véanse las figuras 59 y 60)

fallas en compresores de tornillo

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