migración de refrigerante líquido
La migración de refrigerante se refiere a la acumulación de refrigerante líquido en el cárter del compresor cuando este se apaga. Si la temperatura dentro del compresor es inferior a la del evaporador, la diferencia de presión entre ambos impulsará el refrigerante hacia una zona más fría. Este fenómeno es más probable que ocurra durante los meses fríos de invierno. Sin embargo, en los sistemas de aire acondicionado y bombas de calor, si la unidad condensadora se encuentra lejos del compresor, incluso a temperaturas elevadas, puede producirse la migración.
Cuando el sistema se apaga, si no se vuelve a encender en unas horas, incluso si no hay diferencia de presión, puede producirse el fenómeno de migración debido a la atracción del aceite refrigerado del cárter hacia el refrigerante.
Si un exceso de refrigerante líquido migra al cárter del compresor, se producirá un choque de líquido grave al arrancar el compresor, lo que dará lugar a diversas fallas del compresor, como la rotura del disco de la válvula, daños en el pistón, fallas en los cojinetes y erosión de los cojinetes (el refrigerante arrastra el aceite frío del cojinete).
Desbordamiento de refrigerante líquido
Cuando la válvula de expansión falla, o el ventilador del evaporador falla o se bloquea por el filtro de aire, el refrigerante líquido se desborda del evaporador y entra al compresor en estado líquido en lugar de vapor a través del tubo de succión. Durante el funcionamiento de la unidad, el desbordamiento de líquido diluye el aceite refrigerante, lo que provoca el desgaste de las piezas móviles del compresor. La disminución de la presión del aceite activa el dispositivo de seguridad de presión de aceite, causando una pérdida de aceite en el cárter. En este caso, si la máquina se apaga, se producirá rápidamente una migración del refrigerante, lo que provocará una fuga de líquido al reiniciarla.
martillo líquido
Cuando se produce el impacto del líquido, se puede oír un sonido de percusión metálica emitido por el compresor, que puede ir acompañado de una vibración violenta. La percusión hidráulica puede provocar la rotura de válvulas, daños en la junta de culata del compresor, fractura de la biela, fractura del eje y otros tipos de daños en el compresor. Cuando el refrigerante líquido migra al cárter, se produce un impacto al encenderlo. En algunas unidades, debido a la estructura de la tubería o a la ubicación de los componentes, el refrigerante líquido se acumula en el tubo de succión o en el evaporador durante el tiempo de inactividad de la unidad y entra en el compresor en estado líquido puro a una velocidad particularmente alta al encenderlo. La velocidad y la inercia del impacto hidráulico son suficientes para anular la protección de cualquier dispositivo antiimpacto hidráulico integrado en el compresor.
Acción del dispositivo de control de seguridad de la presión del aceite
En una unidad criogénica, tras el periodo de eliminación de escarcha, el desbordamiento de refrigerante líquido suele activar el dispositivo de seguridad de control de presión de aceite. Muchos sistemas están diseñados para permitir que el refrigerante se condense en el evaporador y el tubo de succión durante la descongelación, y que luego fluya hacia el cárter del compresor al arrancar, lo que provoca una caída de la presión de aceite y, en consecuencia, la activación del dispositivo de seguridad de presión de aceite.
En ocasiones, la activación del dispositivo de control de seguridad de la presión del aceite, una o dos veces, no tendrá un impacto grave en el compresor; sin embargo, si se activa repetidamente sin una lubricación adecuada, provocará su fallo. El operador suele considerar que la activación del dispositivo de control de seguridad de la presión del aceite es una avería menor, pero en realidad es una advertencia de que el compresor ha estado funcionando durante más de dos minutos sin lubricación, por lo que es necesario implementar medidas correctivas de inmediato.
Remedios recomendados
Cuanto mayor sea la cantidad de refrigerante que se carga en el sistema de refrigeración, mayor será la probabilidad de fallo. Solo cuando el compresor y los demás componentes principales del sistema se conectan para realizar pruebas, se puede determinar la carga máxima y segura de refrigerante. Los fabricantes de compresores pueden determinar la cantidad máxima de refrigerante líquido que se puede cargar sin dañar las piezas móviles del compresor, pero no pueden determinar qué porcentaje de la carga total de refrigerante del sistema de refrigeración se encuentra realmente en el compresor en los casos más extremos. La cantidad máxima de refrigerante líquido que puede soportar el compresor depende de su diseño, volumen de contenido y cantidad de aceite refrigerante cargado. Cuando se produce migración, desbordamiento o golpeteo de líquido, se deben tomar las medidas correctivas necesarias, cuyo tipo depende del diseño del sistema y del tipo de fallo.
Reduzca la cantidad de refrigerante cargado.
La mejor manera de proteger el compresor de fallas causadas por refrigerantes líquidos es limitar la carga de refrigerante al rango admisible del compresor. Si esto no es posible, se debe reducir la cantidad de llenado al máximo. Para cumplir con el caudal, se deben utilizar condensadores, evaporadores y tuberías de conexión lo más pequeños posible, y seleccionar un depósito de líquido lo más pequeño posible. La minimización de la cantidad de llenado requiere un funcionamiento correcto para detectar burbujas causadas por el pequeño diámetro del tubo de líquido y la baja presión, lo que puede provocar un llenado excesivo.
Ciclo de evacuación
El método más activo y fiable para controlar el refrigerante líquido es el ciclo de evacuación. Especialmente cuando la carga del sistema es elevada, al cerrar la electroválvula de la tubería de líquido, el refrigerante se bombea al condensador y al depósito de líquido, y el compresor funciona bajo el control del dispositivo de seguridad de baja presión, de modo que el refrigerante queda aislado del compresor cuando este no está en funcionamiento, evitando así su migración al cárter. Se recomienda utilizar un ciclo de evacuación continuo durante la fase de parada para prevenir fugas en la electroválvula. Si se utiliza un único ciclo de evacuación, o modo de control sin recirculación, se producirán fugas excesivas de refrigerante que dañarán el compresor si este permanece parado durante un tiempo prolongado. Si bien el ciclo de evacuación continuo es la mejor manera de prevenir la migración, no protege al compresor de los efectos adversos del desbordamiento de refrigerante.
Calentador del cárter
En algunos sistemas, entornos operativos, costes o preferencias del cliente que pueden imposibilitar los ciclos de evacuación, los calentadores del cárter pueden retrasar la migración.
La función del calentador del cárter es mantener la temperatura del aceite refrigerado en el cárter por encima de la temperatura de la parte más baja del sistema. Sin embargo, la potencia de calentamiento del calentador del cárter debe limitarse para evitar el sobrecalentamiento y la congelación del carbón del aceite. Cuando la temperatura ambiente se acerca a -18° C, o cuando el tubo de succión está expuesto, la función del calentador del cárter se verá parcialmente comprometida y aún puede ocurrir el fenómeno de migración.
Los calentadores del cárter suelen mantenerse calientes de forma continua durante su uso, ya que una vez que el refrigerante entra en el cárter y se condensa en el aceite frío, pueden transcurrir varias horas hasta que vuelva al tubo de succión. Cuando la situación no es especialmente grave, el calentador del cárter es muy eficaz para evitar la migración, pero no puede proteger al compresor de los daños causados por el reflujo de líquido.
Separador gas-líquido con tubo de succión
En sistemas propensos al desbordamiento de líquido, se debe instalar un separador de gas y líquido en la línea de succión para almacenar temporalmente el refrigerante líquido que se haya derramado del sistema y devolverlo al compresor a un ritmo que este pueda soportar.
Es más probable que se produzca un desbordamiento de refrigerante cuando la bomba de calor pasa del modo de refrigeración al de calefacción, y, en general, el separador de gas y líquido del tubo de succión es un componente necesario en todas las bombas de calor.
Los sistemas que utilizan gas caliente para la descongelación también son propensos a sufrir desbordamientos de líquido al inicio y al final del proceso. Los dispositivos de bajo sobrecalentamiento, como los congeladores líquidos y los compresores en vitrinas refrigeradas, pueden provocar ocasionalmente desbordamientos debido a un control inadecuado del refrigerante. En el caso de los dispositivos para vehículos, tras un periodo prolongado de inactividad, también existe riesgo de desbordamientos importantes al reiniciarlos.
En un compresor de dos etapas, la succión regresa directamente al cilindro inferior y no pasa por la cámara del motor, por lo que se debe utilizar un separador de gas y líquido para proteger la válvula del compresor de los daños causados por el chorro de líquido.
Debido a que los requisitos de carga total de los distintos sistemas de refrigeración varían, al igual que los métodos de control del refrigerante, la necesidad de un separador gas-líquido y su tamaño dependen en gran medida de las necesidades específicas del sistema. Si no se mide con precisión la cantidad de reflujo de líquido, un enfoque de diseño conservador consiste en determinar la capacidad del separador gas-líquido al 50 % de la carga total del sistema.
Separador de aceite
El separador de aceite no puede solucionar la falla de retorno de aceite causada por el diseño del sistema, ni la falla de control del refrigerante líquido. Sin embargo, cuando la falla de control del sistema no puede resolverse por otros medios, el separador de aceite ayuda a reducir la cantidad de aceite que circula en el sistema, lo que puede ayudar al sistema a superar un período crítico hasta que el control del sistema vuelva a la normalidad. Por ejemplo, en una unidad de temperatura ultrabaja o un evaporador de líquido completo, el aceite de retorno puede verse afectado por la descongelación; en tal caso, el separador de aceite puede ayudar a mantener la cantidad de aceite refrigerado en el compresor durante la descongelación del sistema.
Fecha de publicación: 7 de septiembre de 2023
